Regenerative Energien in Österreich

Ziel der Ausführungen dieses Buches ist es, die Möglichkeiten und Grenzen einer Nutzung des regenerativen oder erneuerbaren Energieangebots in Österreich darzustellen und zu diskutieren. Damit soll eine belastbare Basis für eine umfassende Bewertung dieser Optionen zur Deckung der Energienachfrage im Kontext des Energiesystems Österreich geschaffen werden. Dazu werden sowohl die physikalischen und technischen Grundlagen diskutiert als auch technische, ökologische und ökonomische Kenngrößen erarbeitet, die eine einfache Einordnung der unterschiedlichen Optionen einer Nutzung regenerativer Energien in das Energiesystem der Republik Österreich ermöglichen. Um dem Anspruch einer einfachen, verständlichen und transparenten Darstellung gerecht zu werden, sind die einzelnen Kapitel, in denen die verschiedenen in Österreich sinnvollerweise einsetzbaren Möglichkeiten erläutert werden, soweit möglich und zielführend vergleichbar aufgebaut.

Die Nutzung der Wasserkraft blickt in Österreich auf eine lange Tradition zurück. Waren es bis zu Beginn des 20. Jahrhunderts vorwiegend Wasserräder, mit deren Hilfe u. a. Sägewerke, Mühlen oder Schmiedehämmer betrieben wurden, wird die Wasserkraft seit der Jahrhundertwende vorwiegend zur Stromerzeugung genutzt. Aufgrund der günstigen topographischen Lage (d. h. Alpen) nimmt der Anteil der Wasserkraft an der gesamten Stromerzeugung in Österreich im internationalen Vergleich eine Spitzenposition ein. Die Bandbreite der in Österreich installierten Wasserkraftanlagen erstreckt sich dabei von Kleinwasserkraftwerken mit Anlagenleistungen von wenigen Kilowatt bis zu Großwasserkraftwerken mit einer Kapazität von einigen 100 MW. Die Abgrenzung zwischen Klein- und Großwasserkraft unterliegt dabei keiner einheitlichen, international gültigen Definition; die folgenden Ausführungen orientieren sich deshalb an der in den meisten europäischen Staaten festgelegten Grenze von 10 MW (u. a. /EU 1997/). Nachdem in den vergangenen Jahren vergleichsweise wenig neue Wasserkraftwerke in Österreich installiert wurden, sind aktuell verstärkte Neubauaktivitäten sowohl in dem vom Ökostromgesetz geförderten Kleinwasserkraftsegment als auch bei großen Anlagen – insbesondere bei Speicher- und Pumpspeicherkraftwerken – zu beobachten.

Die Bezeichnung “Passive Solarenergienutzung” hat sich in den 1970er Jahren eingebürgert. Mit Hilfe des Kriteriums “zugeführte Hilfsenergie” sollte eine klare Abgrenzung zu den anlagentechnischen (aktiven) Systemen hergestellt werden. Damit wurden beim Einsatz von Hilfsaggregaten (z. B. Ventilatoren) die Systeme als Hybridsysteme bezeichnet. Der Übergang zwischen passiven und aktiven Systemen wurde dadurch jedoch unscharf, denn beispielsweise ein Fenster mit automatisch betriebener Verschattung ist gleichfalls passiv wie hybrid. Erst in jüngster Zeit erfassen Definitionen die passive Solarenergienutzung realitätsnäher und schärfer. Danach erfolgt die Umwandlung der Sonnenstrahlung in Wärme bei passiven Solarsystemen direkt durch die Gebäudestruktur, d. h. durch transparente Hüll- und massive Speicherbauteile /Hammer 1993/. Charakteristisch für die passive Solarenergienutzung (oft auch als passive Solararchitektur bezeichnet) ist damit die Nutzung der Gebäudehülle als Kollektor und die der Gebäudekonstruktion als Speicher. Die Sonnenenergienutzung erfolgt dabei möglichst ohne zwischengeschaltete Wärmetransporteinrichtungen. Allerdings ist auch mit Hilfe dieser Definition die Zuordnung der Systeme zur aktiven oder passiven Solarenergienutzung nicht immer eindeutig.

Die direkte Nutzung des solaren Strahlungsangebots zur Wärmebereitstellung – vor allem für die Schwimmbadbeheizung sowie die Trinkwarmwassererwärmung und die Unterstützung der Raumwärmebereitstellung – hat in den letzten Jahren einen starken Aufschwung erlebt. Wurden zu Beginn der 1980er Jahre noch vorwiegend einfache und teilweise im Selbstbau errichtete Anlagen installiert, stellen solarthermische Anlagen heute eine ausgereifte Technologie mit einer entsprechend hohen Betriebssicherheit und einer zunehmenden Verbreitung dar. Diese Option wird nachfolgend diskutiert.

Neben der solarthermischen Wärmegewinnung stellt die photovoltaische Stromerzeugung eine weitere Form der direkten Nutzung der solaren Strahlungsenergie dar. Der terrestrische Einsatz von Solarzellen zur Stromerzeugung wird dabei seit der ersten Ölpreiskrise diskutiert. Seit dieser Zeit wird verstärkt an der Entwicklung photovoltaischer Systeme zur Versorgung von Inselnetzen und insbesondere zur netzgekoppelten Strombereitstellung gearbeitet. Heute sind entsprechende Anlagen betriebssicher verfügbar und finden eine zunehmende Verbreitung inner- und außerhalb Österreichs.

Die Windstromerzeugung hat sich in den vergangenen Jahren bemerkenswert entwickelt. In vielen europäischen und außereuropäischen Ländern trägt die Windkraft zunehmend zur Deckung der Stromnachfrage bei. In Österreich sind die ersten Anlagen Mitte der 1990er Jahre in Betrieb gegangen und seit damals wurde die großtechnische, netzgekoppelte Windstromerzeugung immer weiter ausgebaut. Die folgenden Ausführungen beschränken sich daher auf die Stromerzeugung aus Windenergie mithilfe moderner Anlagen. Die Windenergienutzung durch Kleinstanlagen hat ebenso wie jene in z. B. Mühlen oder zur Bewässerung in Österreich keine energiewirtschaftliche und überregionale Bedeutung; sie wird daher hier nicht betrachtet.

Unter Umgebungswärme (vielfach auch als "Umweltwärme" bezeichnet) wird im Folgenden die in bodennahen Luftschichten, im oberflächennahen Erdreich sowie in Oberflächengewässern gespeicherte Wärme (im Wesentlichen Sonnenenergie) verstanden (Abb. 7.1). Die oberflächennahe Erdwärme (d. h. die im oberflächennahen Erdreich gespeicherte Wärme) ist damit ein Teil der Umgebungswärme.

Neben der Sonnenenergie und der aus der Wechselwirkung von Planetengravitation und -bewegung resultierenden Energie zählt auch die im Erdinneren gespeicherte Wärme zu den regenerativen Energiequellen. Diese sogenannte geothermische Energie kann mit Hilfe offener und geschlossener Systeme genutzt werden.

Biomasse ist Sonnenenergie, die mithilfe von Pflanzen über den Prozess der Photosynthese in organische Materie umgewandelt wird und in dieser Form zur Deckung der Energienachfrage genutzt werden kann. Biomasse stellt damit gespeicherte Sonnenenergie dar und unterscheidet sich grundsätzlich von anderen Optionen der direkten und indirekten Sonnenenergienutzung (z. B. Solarthermie, Windkraft); Biomasse ist damit nicht unmittelbar an die von der Sonne eingestrahlte Energie gekoppelt und weist daher keine kurzfristigen Angebotsschwankungen auf.

In den Kapiteln 2 bis 9 werden die verschiedenen Nutzungsmöglichkeiten erneuerbarer Energien in Österreich anhand der jeweiligen Technik bzw. Systemtechnik diskutiert und energiewirtschaftliche Kenngrößen ermittelt. Ausgehend davon werden im Folgenden diese Optionen und die Möglichkeiten einer Nutzung fossiler Energieträger (Kapitel 1) anhand ausgewählter technischer, ökonomischer und ökologischer Kenngrößen sowie der verfügbaren Potenziale und der gegebenen Nutzung gegenüber gestellt. Des Weiteren wird abgeschätzt, welchen Beitrag die verschiedenen Optionen zur Nutzung erneuerbarer Energien mittelfristig (d. h. bis etwa 2020) im Energiesystem von Österreich leisten könnten und welche ökonomischen und ökologischen Auswirkungen damit verbunden sind. Dabei wird zwischen den Möglichkeiten zur Stromerzeugung und Wärmebereitstellung sowie zur Bereitstellung von Kraftstoffen unterschieden. Einleitend dazu werden noch die wesentlichen räumlichen und zeitlichen Angebotscharakteristika und -unterschiede der diskutierten Optionen zur Nutzung regenerativer Energien zusammengefasst.