Energiebedarf Energiebereitstellung Energienutzung

Ausgangspunkt für das Projekt „Klimaverträgliche Energieversorgung in Baden-Württemberg“ der Akademie für Technikfolgenabschätzung war die Vermutung, daß eine deutliche Reduktion der energiebedingten Emissionen von Kohlendioxid (CO₂) nicht erreicht werden kann, wenn einzelne Techniken wie die Verbesserung der Energieeffizienz von Geräten, die Nutzung regenerativer Energiequellen, die Nutzung der Kernenergie, der Einsatz der Kraft-Wärme- Kopplung oder die Verbesserung der fossilen Kraftwerke isoliert betrachtet werden. Zudem gerät bei einer solchen Einzelbetrachtung leicht aus dem Blick, daß eine sichere und wirtschaftliche Energieversorgung die Grundlage unseres Wirtschaftssystems darstellt, und eine auch in Zukunft tragfähige Minderung der CO2-Emissionen nur dann erzielt werden kann, wenn die ökonomischen, ökologischen und sozialen Auswirkungen einer Umgestaltung des Energieversorgungssystems mitbetrachtet werden.

Treibende Einflußgrößen auf den Energieverbrauch im Haushaltssektor sind die Bedürfnisse der Verbraucher und die daraus abgeleitete Nachfrage nach Energiedienstleistungen. Diese Bedürfnisse führen bei den Haushalten einerseits zu einer direkten Energienachfrage („direkte Energiedienstleistung“) und lösen andererseits indirekte Energiedienstleistungen aus, die für die Herstellung von Gütern und das Bereitstellen von Dienstleistungen zur Realisierung der direkten Energiedienstleistungen benötigt werden. Die Befriedigung des Bedürfnisses „Wohnen“ erfordert z.B. nicht nur den direkten Einsatz von Heizenergie, der einen angenehm temperierten Raum schafft, notwendig sind auch Vorleistungen wie die Herstellung von Dämmstoffen, der Bau des Wohnraums einschließlich einer Heizung u.ä.

Die Nachfrage nach Energiedienstleistungen (Raumwärme, Prozeßwärme, Beleuchtung und Kraft) wird in den Sektoren Kleinverbraucher und Industrie durch den Gebäudebestand, vor allem aber durch die Wirtschaftstätigkeit bestimmt. Als Maß für die Wirtschaftstätigkeit werden im Sektor Kleinverbraucher die Bruttowertschöpfung und die Zahl der Erwerbstätigen und in der Industrie die Nettoproduktionswerte in den verschiedenen Wirtschaftsbereichen verwendet.

Kurzfassung der entsprechenden abschnitte im Gutachten: C. Bonhoff, U. fahl, A. Voß: Bedarfsszenarion [AB 6]; die aktualisierten Daten weichen von der Darstellung im Originalgutachten ab.

Die Nutzenergie, die benötigt wird, um die Nachfrage nach Energiedienstleistungen zu befriedigen, wird aus der Endenergie durch den Einsatz von Anlagen oder Geräten gewonnen. Bei gegebener Nachfrage nach Energiedienstleistungen hängt der Endenergiebedarf davon ab, wie effektiv diese Anlagen und Geräte die Endenergie in Nutzenergie umwandeln. Im Hinblick auf das Ziel einer Minderung der CO₂-Emissionen ist auch von Bedeutung, welche Endenergieträger diese Anlagen benötigen, da die Bereitstellung der unterschiedlichen Endenergieträger mit verschiedenen CO₂-Emissionen verknüpft ist.

Im Sektor Kleinverbraucher werden die größten Anteile des Endenergieverbrauchs für die Bereitstellung von Raumwärme (ca. 50 %) und Kraft (ca. 23 %) aufgewendet.

Vom gesamten Endenergieverbrauch im Verkehr entfielen 1991 in Baden-Württemberg 94,3 % auf den Straßenverkehr, 3,1 % auf den Schienenverkehr, 2 % auf den Luftverkehr und 0,6 % auf die Binnenschiffahrt. Der Energiebedarf im Straßenverkehr wird praktisch vollständig von Otto- und Dieselkraftstoff gedeckt, der ohnehin kleine Anteil des Schienenverkehrs zu 72,5 % durch Strom. Für Überlegungen zur Reduktion der CO₂-Emissionen im Verkehr muß daher der Straßenverkehr im Vordergrund stehen.

Kurzfassung des Gutachtens: S. Wittig, M. Brandauer, S. Kim, K. Sieger, A. Tremmel: Fossile Kraftwerke [AB 11]. Zur Verminderung der CO₂-Emissionen aus Kraftwerken kann angestrebt werden, die Produktion von Kohlendioxid durch den Übergang auf Brennstoffe mit günstigerem C/H-Verhältnis, durch Wirkungsgradverbesserungen der konventionellen Kraftwerksprozesse oder neue Prozeßführungen direkt zu senken (primäre Maßnahmen) oder durch geeignete Maßnahmen das entstandene CO₂ abzutrennen und wenn möglich zu entsorgen, d.h. nicht in die Atmosphäre freizusetzen (sekundäre Maßnahmen).

Kernenergie kann prinzipiell sehr vielseitig genutzt werden, um ein breites Spektrum sekundärer Energieträger zu erzeugen. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit wird sie heute jedoch fast ausschließlich zur Stromerzeugung verwendet. Der künftige Einsatz der Kernenergie in anderen Bereichen des Energiesystems hängt nicht nur von den technischen Möglichkeiten ab, sondern auch von der Entwicklung auf den Energiemärkten, den energiepolitischen Rahmenbedingungen und den sich möglicherweise ergebenden Nutzungsbeschränkungen bei anderen Energietechniken.

Die Nutzung der Wasserkraft ist eine sehr alte Technik, die mit der Entwicklung leistungsfähiger Turbinen seit Ende des vorigen Jahrhunderts einen neuen Aufschwung erhielt. Im Vordergrund standen zunächst Flußstauwerke in Bächen und kleineren Flüssen mit relativ niedrigen Durchflußmengen und Fallhöhen; seit Beginn des Jahrhunderts ermöglichte der Fortschritt der Wasserbautechnik auch die Ausnutzung des Potentials großer Flachlandflüsse. Im Jahr 1898 ging in Rheinfel- den das erste große Flußkraftwerk Europas in Betrieb. Seit Ende des Zweiten Weltkrieges hat sich die Kapazität der Wasserkraftanlagen in der Bundesrepublik Deutschland insgesamt mehr als verdreifacht, ihre Stromproduktion mehr als verdoppelt. In den letzten zehn Jahren ist ein geringer stetiger Zuwachs bei der Energiegewinnung aus Wasserkraft zu verzeichnen. Heute beträgt der Anteil der Wasserkraft an der Stromerzeugung in Baden-Württemberg cas. 8 %.

Die Nutzung solarer Wärme konzentriert sich auf die Energiebereitstellung für Raumheizung und Warmwasserversorgung und ist daher nicht nur von der vorhandenen Technologie, den Kosten und Rahmenbedingungen abhängig, sondern auch unmittelbar mit der vorhandenen GebäEude- und Siedlungsstruktur verknüpft. Für solare Nahwärmesysteme sind darüber hinaus die gebietsflächenspezifischen Wärmedichten und Leitungslängen von Bedeutung, um den Aufwand für die Wärmeverteilnetze ermitteln zu können.

Da die drei im Titel genannten Optionen sich hinsichtlich ihres Einsatzbereiches, der technologischen Entwicklungsmöglichkeiten und der Aufbaustrategien unterscheiden, werden sie getrennt behandelt. Der Schwerpunkt liegt auf den Nutzungspotentialen der Photovoltaik; mit einem Import solarer Elektrizität aus einstrahlungsreichen Ländern wird frühestens für den Zeitraum nach 2005 gerechnet, und der Einsatz von Wasserstoff als Energieträger wird als langfristige Option angesehen.

Biomasse gehört als nachwachsender Rohstoff zu den regenerativen Energieträgern und ihr möglicher Beitrag zur Minderung der CO₂-Emissionen resultiert aus dem Ersatz fossiler Energieträger. Die energetische Nutzung von Biomasse ist selbst nahezu CO₂-neutral, da das dabei emittierte Kohlendioxid der Atmosphäre (relativ kurzfristig) zuvor entnommen wurde, um die Biomasse zu bilden. CO₂- Emissionen entstehen bei der Nutzung von Biomasse nur aus den Vorleistungen bis zur Bereitstellung des nutzbaren Energieträgers.

Windenergie stellt eine regenerative Energiequelle dar, und die Stromerzeugung aus Windenergie kann durch Substitution fossiler Energieträger zur Reduktion der CO₂-Emissionen beitragen. Zur Zeit wird Windenergie in Baden-Württemberg nur in geringem Umfang genutzt. Bei der installierten Windkraftanlagenleistung in den 13 Bundesländern, die im Binnenland liegen, steht Baden-Württemberg an achter Stelle. Insgesamt waren im Jahr 1993 12 Anlagen mit einer Leistung von 821 kW installiert, die — bei Zugrundelegen der durchschnittlichen Ausnutzungsgrade aller Windkraftanlagen in Deutschland — etwa 1,3 GWh/a Strom erzeugen.

Im Jahr 1990 wurden rd. 46 % des Primärenergieverbrauchs in Baden-Württem- berg durch Mineralöl gedeckt. Das eingesetzte Rohöl wird bis auf einen geringen Anteil (ca. 0,3 %) importiert. Der Gesamtverbrauch von Mineralöl ergibt sich aus der Produktion der beiden Raffinerien in Karlsruhe (ESSO AG, Oberrheinische Mineralölwerke GmbH) und der Nettoabgabe von Fertigprodukten über die Landesgrenzen hinweg. Daten zur Kapazität der beiden Raffinerien sind in Tabelle 17.1.1 und zu Produktion und Verbrauch in Tabelle 17.1.2 zusammengestellt.