Photovoltaik

Er­neuer­bare Ener­gie nüt­zen

Sonne, Wasser, Holz und Umweltwärme sind in Tirol vorhandene Ressourcen, die das Land der Vision von Energieautonomie im Jahr 2050 näherbringen.

Eine vernetzte Welt, verflochtene Wirtschaftssysteme, steigender Bedarf an Wohnraum und eine hochmotorisierte Gesellschaft fordern einen hohen Energiebedarf. Noch wird dieser zum größten Teil durch den Einsatz von fossilen Energieträgern gedeckt. Die steigenden Treibhausgasemissionen und der dadurch verursachte Klimawandel zeigen deutlich, dass sich das System radikal verändern muss, um auch den zukünftigen Generationen eine weiterhin lebenswerte Umwelt zu hinterlassen. Welche Chancen neue Technologien und IT bieten, um diese Herausforderungen zu bewältigen, sollte beim „Diskussionsforum: Zukunft denken“ im ersten Block zum Thema „Siedlungsraum – Verkehr – Energie“ diskutiert werden. Ruth Breu, Leiterin des Instituts für Informatik, Markus Mailer, Professor am Institut für Infrastruktur im Arbeitsbereich Intelligente Verkehrssysteme und Wolfgang Streicher, Professor am Institut für Konstruktion und Materialwissenschaft im Arbeitsbereich Energieeffizientes Bauen, waren als Kuratorin und als Kuratoren für die Gestaltung des Themenblocks verantwortlich. Unter anderem präsentierten Wolfgang Streicher und Markus Mailer eine Studie, in der Wasser Tirol, die Universität Innsbruck und das MCI gemeinsam untersucht haben, ob Tirol 2050 ein fossilfreies Energiesystem haben kann.

Aus Potentialen schöpfen

Tirol bietet viele erneuerbare Potentiale, die genutzt werden können, um das Land fit für die kommenden Generationen zu machen. Die untersuchten Technologieeinsatzszenarien zeigen, dass die verfügbare Wasserkraft, Biomasse, Sonnen- und Windenergie sowie Umweltwärme in Kombination mit einer höheren Energieeffizienz in den Sektoren Gebäude, Mobilität und Industrie die Möglichkeiten bieten, das Ziel der Energieautonomie und die Energiewende zu erreichen. Da Technologien besonders im Gebäudebereich langlebig sind und das Treibhausgas-Emissionsbudget zur Erreichung des 2 -°C Klimaziels nur mehr sehr begrenzt ist, muss mit dem Umbau des Energiesystems sofort begonnen werden. Wege, um dieses Ziel zu erreichen, gibt es viele. „Die Vision ist vorgegeben. Die Aufgabe der Studie war es, abzuschätzen, mit welchen Technologien und Strategien das Ziel erreicht werden kann“, verdeutlicht Mailer. Dazu ist es notwendig, das aktuelle Energiesystem in den nächsten Jahrzehnten so umzubauen, dass die derzeit eingesetzten fossilen Energieträger vollständig durch erneuerbare, vorzugsweise heimische, Energieträger ersetzt werden. „Im Rahmen der Studie haben wir auch untersucht, wie weit der Energiebedarf im Jahr 2050 reduziert werden kann und wie wir diesen Bedarf durch in Tirol vorhandene erneuerbare Energien decken können“, so Streicher. Insgesamt zeigt sich, dass die erneuerbaren Ressourcen in Tirol theoretisch ausreichend zur Verfügung stehen, um den Bedarf im Jahr 2050 decken zu können. Die Realisierbarkeit der Vision wurde von den Wissenschaftlern durch den Einsatz unterschiedlicher Energieträger geprüft. „In der Studie haben wir vier Grenzwertszenarien und ein Energiemix-Szenario erstellt“, so Streicher. Neben der Möglichkeit, in der zukünftigen Energieversorgung hauptsächlich auf Strom zu setzen, wurden auch Szenarien mit dem verstärkten Einsatz von Wasserstoff oder Methan untersucht. Dabei war das Strom-Szenario das effizienteste. Das Energiemix-Szenario beinhaltet sowohl Strom als auch Wasserstoff und Methan in der Bedarfsdeckung. 

Mit Strom in die Zukunft

„In allen von uns durchgerechneten Szenarien ist die Erreichung des Ziels möglich. Die Frage ist nur, mit welchen Maßnahmen“, erläutert Mailer. Alle betrachteten Szenarien zeigen, dass dem Strom zukünftig eine wesentliche Rolle zukommen wird und dass der Ausbau der Stromerzeugung notwendig ist. „Dafür ist es jedenfalls erforderlich, die Wasserkraft weiter um 50 Prozent auszubauen, zu beginnen, das Windpotential zumindest in beschränktem Maße zu nutzen, nahezu alle nutzbaren Dachflächen mit Photovoltaik-Modulen zu bestücken sowie die gesamte heimisch nachwachsende und für energetische Nutzung zur Verfügung stehende Biomasse zu verwenden“, führt Streicher aus. Ergänzend müssten bei dem Wasserstoff- und Methan-Szenario auch beträchtliche Freiflächen mit Photovoltaikanlagen errichtet werden. In der Raumwärme wird es künftig statt Öl und Gas vor allem Wärmepumpen zur Nutzung der Umweltwärme aus Luft, Erde und Wasser, aber auch Biomasse und Fernwärme aus erneuerbaren Energieträgern geben. Aber auch Biogas spielt eine, wenn auch aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit geringe, Rolle in der zukünftigen Energiebedarfsdeckung. „Im Bereich von Gebäuden können wir den Energiebedarf um fast ein Drittel reduzieren, wenn wir den Gebäudebestand hochwertig sanieren und im Neubau höchste Qualitätsstandards, wie etwa Passivhausstandard, ansetzen, die sich wesentlich über dem heutigen Niveau befinden“, so Streicher. In der Mobilität bietet der Wechsel von Verbrennungsmotoren auf Elektromobilität die Chance, den Energiebedarf um fast 70 Prozent zu reduzieren. Die geringsten Einsparungen sehen die Autoren in der Industrie, da hier der Umstieg auf Strom und erneuerbare Energieträger bereits eine sehr große Herausforderung darstellt.

Eine gute Mischung

Für am ehesten politisch umsetzbar halten die beiden Wissenschaftler das von ihnen berechnete Energiemix-Szenario. Den Hauptanteil an eingesetzten erneuerbaren Energien sollen Strom und der Umweltwärme bilden, unterstützt von Wasserstoff und Methan. „In gewissen Bereichen wird es nicht möglich sein, nur auf Strom zu setzen“. So ist in der Industrie prozessbedingt manchmal eine Flamme oder kohlenstoffhaltige Energieträger notwendig. Auch der E-Mobilität sind Grenzen gesetzt, selbst wenn Autobahnen für den Güter- und Personenfernverkehr mit Oberleitungen elektrifiziert werden könnten. Doch im Flugverkehr erscheinen flüssige Treibstoffe noch lange unverzichtbar zu sein, wenn auch zukünftig erzeugt aus erneuerbarem Strom und CO2 aus der Atmosphäre. Neben den neuen Antrieben werden neue Konzepte zur gemeinsamen Nutzung von Fahrzeugen oder neue Möglichkeiten der Vernetzung im öffentlichen Verkehr die Mobilität verändern. „Unumstritten ist, dass sich Mobilität verändern wird. Damit Verkehr dabei auch nachhaltiger wird, muss sich das Verhalten auch entsprechend ändern, das heißt beispielsweise vermehrt Autos so zu teilen, dass der Besetzungsgrad steigt, aber auch Kurzstrecken wieder zu Fuß oder mit dem Rad zurückzulegen“, sagt Mailer. „Wenn wir all die uns zur Verfügung stehenden erneuerbaren Energien nützen und gleichzeitig alle Effizienzmaßnahmen voll ausschöpfen, dann geht sich die Realisierung der Energieautonomie im Jahr 2050 für Tirol gerade aus“, so Streicher. Es wird aber wesentlich von den Rahmenbedingungen und der Akzeptanz der Menschen abhängen. Jede zusätzliche Verhaltensänderung der Bevölkerung in Richtung weniger Energiebedarf ist zudem hilfreich. „Es geht uns so gut wie noch nie. Dieses Leben sollten wir auch unseren Kindern und Enkeln ermöglichen“, sind sich die Wissenschaftler einig.

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Sketchnote über "Fridays for Future" am Diskussionsforum Zukunft denken. (Bild: www.verviewas.com)

Fridays for Future

„Es geht zu langsam!“, ruft Jonas Buchholz, Sprecher der „Fridays for Future“, auf. Als Vertreter der Bewegung hielt er einen Impulsvortrag zum Auftakt der Veranstaltung „Diskussionsforum: Zukunft Denken“ und vertrat somit die Meinungen, Ängste und Sorgen der jungen Generation, die unzufrieden mit den derzeitigen Entwicklungen ist. „Die jungen Menschen sind so unzufrieden, dass sie jede Woche auf die Straße gehen, um mit einem gewaltfreien Protest radikale Veränderungen in der Klimapolitik zu erreichen“, so Buchholz. Basierend auf wissenschaftlichen Erkenntnissen und Berichten des IPCC betont er die Notwendigkeit des Handelns der „Fridays for Future“-Bewegung. „Wir sind der Meinung, dass eine umfassende Veränderung in der Klimapolitik sofort nötig ist, um eine Klimakatastrophe noch irgendwie verhindern zu können“, verdeutlicht der junge Aktivist. Mit den Forderungen nach sofortigem Handeln ist er nicht allein. In Österreich haben sich über 150.000 Menschen beim letzten Earth Strike beteiligt. Buchholz bedankt sich auch für das große Interesse in Innsbruck.

Der Beitrag ist in der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins der Universität Innsbruck erschienen.

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