Die Energiewende als Skalierungsprojekt
Um bis 2040 klimaneutral zu werden, muss Österreich seine Stromproduktion verdoppeln. Ein Spaziergang wird das nicht. Was wir von der Mondlandung, der Start-up-Szene und den Champions im Silicon Valley für das Skalieren der Energiewende lernen können. Eine Übersicht in fünf Kapiteln.
Noch siebzehn Jahre. Dann soll Österreich klimaneutral sein. Was dafür nötig ist, wurde inzwischen zuverlässig berechnet: eine Verdopplung der Stromproduktion und damit, bedingt durch das volatile Verhalten von erneuerbarer Energie, eine Verdreifachung der installierten Leistung – von heute 25 Gigawatt auf rund 70 Gigawatt.
Mit welchen Zahlen man es auch darstellt, die Ziele, die vor uns liegen, sind gigantisch. Die bisherigen Erfolge so zu skalieren, dass die Energiewende gelingt und Österreich im Jahr 2040 nur noch so viel an CO2 produziert, wie es binden kann, ist alles andere als trivial. Doch es ist lösbar.
Kapitel 1
Was die Energiewende von der Mondlandung lernen kann
Wenn er auf die Herausforderungen der Klima- und Energiewende angesprochen wird, greift Werner Gruber, Physiker und einer breiteren Öffentlichkeit besser als Science Buster bekannt, gern zu einem historischen Vergleich. „Wir sind mit der Herausforderung Klimawende in einer ähnlichen Situation wie Amerikas Raumfahrt 1961 nach der Ankündigung von John F. Kennedy, man werde in zehn Jahren einen Amerikaner auf den Mond bringen“, sagt er.
Wie alle wissen, ist die Mondmission gelungen, sogar zwei Jahre früher als geplant. Und das, obwohl die USA zunächst vor unzähligen, vermeintlich unlösbaren Fragen standen. Angefangen damit, dass ihre Raketentechnik jener der Sowjetunion meilenweit hinterher hinkte, bis zu Detailproblemen wie der Überlegung, wie Astronauten eigentlich ihren Toilettengang erledigen können.
Hinzu kommt: Als der Wettlauf um die Mondlandung begann, lag die letzte amerikanische Eigenleistung in der Raumfahrt-Technologie fast vierzig Jahre zurück. Es war die 1926 von Robert Goddard entwickelte erste Flüssigstoff-Rakete. Bei ihren Flugversuchen erreichte sie zunächst eine maximale Flughöhe von zwölf Metern, die allerdings bald gesteigert wurde.
Doch dann passierte wenig. Bis die Entscheidung von Kennedy dafür sorgte, dass man die vorhandenen Ressourcen bündelte und die Mondlandung zu einem öffentlich präsenten, großzügig finanzierten Projekt machte. Zeitweise flossen 4,5 Prozent des US-amerikanischen BIP in die Raumfahrt.
Die Anstrengung, die hinter der Mondlandung stand, brachte der Menschheit in der Folge einen gigantischen technologischen Booster. „Die Mondlandung hat zum Beispiel die Entwicklung von Computern, wie wir sie heute kennen, massiv beschleunigt“, sagt Gruber. Auch unzählige andere Erkenntnisse und die daraus folgenden Verbesserungen der Lebensqualität lassen sich auf die mit der Mondlandung zusammenhängende Forschung zurückführen.
Die Energiewende und Dekarbonisierung der europäischen Wirtschaft haben ein ähnliches Potenzial. Nicht zufällig wählte EU-Kommissionspräsidentin Ursula van der Leyen den Ausdruck „Mann-auf-dem-Mond-Moment“, als sie den European Green Deal vorstellte.
Kapitel 2
Von Start-ups lernen heißt Aufbruchstimmung lernen
Harald Katzmair spricht nicht von einem „Man-on-the-moon-Moment“. Er sagt: Kaprun-Moment. Der Netzwerkanalytiker und Direktor von FASresearch, der die US-amerikanische Start-up-Szene so gut kennt wie kaum ein anderer Österreicher, meint damit: Als in den Nachkriegsjahren das Wasserkraftwerk Kaprun gebaut wurde, entwickelte es sich sehr schnell zu einem Symbol für den Wiederaufbau, für eine neue Zeit.
Eine solche Aufbruchstimmung wäre auch für die Energiewende nötig. Sie ist nach Katzmairs Meinung auch der entscheidende Punkt, den sich die Akteure der europäischen Klimapolitik bei der Start-up-Community abschauen können. „Ich glaube, wir verharren nach wie vor viel zu sehr in schuldbeladenen Drohszenarien. Wir sind keine Aufbruchgesellschaft, es fehlt, wenn Sie so wollen, dieser Kaprun-Moment.“
Das Silicon Valley generell als Blaupause für den Umbau des Energiesystems zu nehmen, sei indessen schwierig: „So ganz einfach lassen sich die Erfahrungen aus der digitalen Start-up-Welt nicht auf die Energiewirtschaft übertragen. Es ist nun einmal leichter, Softwarelösungen zu skalieren als Stromnetze. Energiewirtschaft ist eine, wie man in den USA sagen würde, Brick-and-Mortar-Industrie.“
Oder anders formuliert: In der Energiewirtschaft steht die Hardware im Vordergrund, und da wird Skalierung oft schon durch so vordergründig banale Dinge verhindert wie die Tatsache, dass es nicht genug Material gibt oder dass nicht genug Fachkräfte zur Verfügung stehen.
Möglicherweise, ergänzt Katzmair, müsse man den Begriff der Skalierbarkeit, wenn er auf das Stromsystem und den Ausbau der erneuerbaren Energien angewandt werden solle, anders denken – nicht in absoluten Größen, sondern als eine Abfolge einzelner Schritte: „Das ist mit der Situation vergleichbar, wenn jemand, der nie Sport gemacht hat, auf einmal beschließt, einen Marathon zu laufen. Er wird höchstwahrscheinlich scheitern, weil das Verhältnis zwischen dem, was er gerade leisten kann, und dem, was er sich vorgenommen hat, so stark auseinanderklafft.“
Deshalb sollten wir, findet der Netzwerkanalytiker, anstatt dauernd auf die für 2040 angestrebte Klimaneutralität zu schielen, uns eher auf einzelne Lösungen konzentrieren. Sie brächten, sagt Katzmair, ein, zwei, drei Prozent, vielleicht nicht einmal das: „Doch durch die Vernetzung miteinander schaffen sie dann doch einen Skaleneffekt.“
Kapitel 3
Windkraft: Die Technik ist auf unserer Seite
Windkraftanlagen folgen einer industriellen Logik. Sie zu errichten, ist mit hohen Investitionskosten verbunden und wie überall, wo der Kapitaleinsatz groß ist, wird auch bei der Windkraft mit großem Nachdruck daran gearbeitet, die Effizienz der eingesetzten Technologie zu steigern.
Die größten Rotordurchmesser erreichen heute bei Offshore-Anlagen eine Länge von mehr als 230 Meter, onshore sind es immer noch beachtliche 175 Meter. Vor zwanzig Jahren waren es gerade einmal 90 Meter. Auch die Höhe der Windräder ist stetig gewachsen und ermöglicht die Nutzung stärkerer Winde.
All das wirkt sich auf die Leistung aus: Unter Volllast brachte ein Windrad vor zwanzig Jahren an die 1.500 kW. Heute finden sich in den Produktpipelines der Hersteller für Standorte wie Österreich bereits Anlagen, die 7.000 kW schaffen. Die erzeugte Strommenge steigt dabei oft noch deutlich stärker als die installierte Leistung. Die Skalierungsstrategie, die sich aus diesen Zahlen ableiten lässt, ist naheliegend: Den Neubau durch Repowering ergänzen.
Wenn aber kleinere, alte Anlagen erneuert und durch größere Windräder ersetzt werden, verringert sich die Anzahl der Windräder, die auf der gleichen Fläche stehen können. Um diese Einschränkung zu meistern, könne, sagen Windparkbetreiber, das Mittel der Arrondierung, wie es etwa in Niederösterreich geplant ist, ein Ausweg sein. Es würde erlauben, Randbereiche bestehender Windkraftparks in den Park einzugliedern und so mehr Platz für die größeren, neuen Windräder zu schaffen.
Doch das ist eine ordnungspolitische Frage. Technisch betrachtet sind die Ausbauziele, die für Windkraft festgeschrieben wurden, erreichbar. Das bestätigt auch Stefan Zach, Sprecher des niederösterreichischen Energieversorgers EVN. Doch lange Verfahren, vor allem aufgrund von permanenten Einsprüchen, würden den möglichen Erfolg in der Realität ernsthaft in Gefahr bringen: „Wir haben bei Windkraft kein technisches Machbarkeitsproblem, sondern eines der Akzeptanz bzw. der politischen und rechtlichen Rahmenbedingungen“, sagt Zach.
Kapitel 4
Wasserkraft: An Skalierungsbausteinen mangelt es nicht
Der erste Eindruck stimmt nicht. Denn auch wenn Wasserkraft die in Österreich am stärksten ausgebaute Form von erneuerbarer Energie ist, existiert nach wie vor Potenzial, um neue Kraftwerke zu errichten: Neben kleineren Kraftwerken, die etwa auf Gemeindeebene einen gut planbaren Beitrag zur Grundlast leisten können, spielen auch mittlere und große Laufkraftwerke künftig eine wichtige Rolle. Zudem gibt es großes Potenzial für sogenannte Repowerings, also die Modernisierung von Kraftwerken – bei kleinen Kraftwerken kann die Erzeugung oft um bis zu zwanzig Prozent gesteigert werden, und selbst bei großen Kraftwerken sind Zuwächse von zumindest fünf Prozent möglich.
Außerdem ist die Wasserkraft eine wichtige Voraussetzung zur raschen Skalierung der erneuerbaren Kapazitäten in den Bereichen Wind und PV. Nur durch den raschen Ausbau der Speicher und Flexibilitätsoptionen können diese volatilen Energiequellen sicher in das Stromsystem integriert werden. Österreich profitiert hier von der günstigen Topografie und guten klimatischen Bedingungen.
Um künftig von diesem Skalierungseffekt profitieren zu können, wären allerdings, so fordert die Branche, beschleunigte und vereinfachte Genehmigungsverfahren nötig.
Ein Hindernis beim Konzept „Skalierung durch Repowering“ sind auch die im Normalbetrieb üblichen langen Nutzungszeiten. Bei vielen der heute in Österreich laufenden Anlagen existiert technisch und wirtschaftlich betrachtet noch keine Notwendigkeit für eine Modernisierung.
Karl Heinz Gruber, Vorstand der VERBUND-Wasserkraftgesellschaften und Spartensprecher Erzeugung bei Oesterreichs Energie, schlägt für dieses Dilemma daher eine Lösung über anreizschaffende Förderungen vor, wie es sie für andere Maß nahmen zur Klimawende auch gibt: „Ausreichende Förderungen könnten bewirken, dass Anlagenbetreiber schon jetzt Anlagen modernisieren und effizienter machen, bei welchen sie sonst mit einer solchen Investition noch zuwarten würden. Es gibt zwar derzeit schon Förderungen für die Revitalisierung, die aber in der Höhe bei weitem nicht ausreichen.“
Gruber mahnt aber auch ein, einen anderen wichtigen Skalierungs-Baustein nicht zu vergessen. Es sei essenziell, sagt er, für eine Infrastruktur zu sorgen, die in den kommenden Jahrzehnten nicht nur die Errichtung von Wasserkraftanlagen ermögliche, sondern die auch den Betrieb und die Instandhaltung sicherstelle: „Um die heimische Wasserkraft, aber auch alle anderen erneuerbaren Energieformen weiterhin effizient nutzen und ausbauen zu können, müssen wir die passenden Lehrberufe stärken, vielleicht auch neue Lehrberufe schaffen. Dann kann man die erneuerbaren Energien sicher in jene Größen skalieren, die für das Erreichen der Ziele von 2030 und 2040 nötig sind.“
Kapitel 5
PV: Der Boom ist da, man muss ihn aber integrieren
Photovoltaik, könnte man sagen, skaliert sich von selbst. Die Zuwachszahlen legen diese Interpretation jedenfalls nahe. Im Vorjahr überschritt die in Österreich neu installierte Leistung erstmals die Schallmauer von 1.000 MWp. Das bedeutet, grob gerechnet, eine Vervierfachung innerhalb von drei Jahren.Dass diese Dynamik nicht nachlässt, sondern sich im Gegenteil weiter beschleunigt, belegen auch die aktuellen Zahlen aus den Bundesländern. In der Steiermark zum Beispiel wurden 2022 rund 6.700 Anlagen mit einer Leistung von mehr als 110 MWp ans Netz angeschlossen. Diese Mengen hat man im aktuellen Jahr schon am Ende des ersten Quartals fast erreicht: mit 3.200 Anlagen und einer Leistung von rund 90 MWp.
Ein solcher Skalierungserfolg ist auch eine riesige Herausforderung – die Netze müssen ihn erst einmal verdauen: „Die Investitionen in das Stromnetz haben sich im Vergleich zu 2015 mehr als verdoppelt und werden in den kommenden Jahren weiter stark ansteigen. Wir planen in der Steiermark bis 2030 rund 1,5 Milliarden Euro zu investieren“, sagt Franz Strempfl, Geschäftsführer der Energienetze Steiermark und Spartensprecher Netze bei Oesterreichs Energie.
Um die Skalierung von Photovoltaik sicherzustellen, sind Investitionen in die Netzinfrastruktur ein unverzichtbarer Kernpunkt. (Eine umfassende Story darüber, wie Netze für die Energiewende ausgebaut werden müssen, findet hier.)
Ganz ähnlich war es übrigens bei der Mondlandung. Das entscheidende Momentum für das Gelingen der Mondmission, erzählt Werner Gruber, war dann gegeben, als die Amerikaner ihr gesamtes Raumfahrtwissen in der NASA gebündelt hatten. Davor scheiterte die Planung unter anderem daran, dass die einzelnen Akteure zu wenig voneinander wussten und daher die Skaleneffekte, die eine Vernetzung ihres Wissens ergeben hätte, nicht nutzen konnten.
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