Stromstrategie 2040: Energiezukunft im Modell

Was ist nötig, damit die österreichische Stromversorgung bis 2040 klimaneutral werden kann? Eine von Oesterreichs Energie in Auftrag gegebene Studie liefert die Antworten und ortet Anpassungsbedarf.

Das Fazit von Anton Burger gibt Anlass zu Optimismus. Ein klimaneutrales Stromsystem sei für Österreich grundsätzlich erreichbar, urteilt der Energieexperte und Vice President des Beratungsunternehmens Compass Lexecon. Die Aussage stützt sich auf eine umfangreiche Reihe von Berechnungen. Mit einer detailreichen Studie hat Burger im Auftrag von Oesterreichs Energie eine Modellierung zur Stromstrategie 2040 erstellt. Nun liegt der Endbericht vor. Es ist möglich, heißt es darin, ein klimaneutrales und robustes Stromsystem in Österreich aufzubauen, das auch anderen Sektoren bei der Dekarbonisierung hilft. Damit das gelingt, müssen allerdings einige Anpassungen gegenüber der bisherigen Praxis vorgenommen werden. Die StromLinie fasst vier wichtige Punkte zusammen.

Mit diesen Aussagen bestätigt die Studie von Burger eine Kritik, die Branchen-Insider schon länger äußern. Der Einwand lautet: In der aktuellen Situation ergibt es wenig Sinn, die Strom-Zukunft von Österreich ausschließlich anhand von Energiemengen planen zu wollen. „Geht es darum, bloß die Menge zu erhöhen, erweist sich Photovoltaik als der einfachste Weg“, sagt Burger. Bei einer Betrachtung, die eine möglichst kontinuierliche Versorgung mit Erneuerbarer Energie über das ganze Jahr als Ziel hat, müssen hingegen die Akzente anders und stärker Richtung Windkraft gesetzt werden. 

Der Idee, den fehlenden Windkraft-Ausbau einfach durch noch mehr an Photovoltaik auszugleichen, steht Burger zurückhaltend gegenüber, denn sie hat einen schwerwiegenden Nachteil: So würde man den ohnehin großen Bedarf an Speichern und Flexibilitäten noch weiter vergrößern. 

Große Herausforderungen

Dass die Herausforderungen groß sind, bestätigt auch Tara Esterl, Head of Competence Unit Integrated Energy Systems am Austrian Institute of Technology AIT: „Wir brauchen einen signifikanten Ausbau von Erneuerbaren Energien, um die Dekarbonisierung in Österreich zu erreichen. Bei der Photovoltaik sollte die Leistung versechsfacht und bei Windkraft vervierfacht werden. Wir brauchen für die Integration Speicher sowie ein intelligentes Zusammenspiel mit den Endkund:innen und flexibler Industrie. Auf Netzebene 7 müssen beispielsweise Anreize geschaffen werden, damit Endkund:innen die Integration von Photovoltaik aktiv unterstützen. Dafür brauchen wir eine Nutzung der Flexibilität von Wärmepumpe, Speicher etc. mit einem Energiemanagement vor Ort, um das Netz zu den richtigen Zeiten zu entlasten und damit der Netzausbau ein bisschen geringer ausfallen kann.“
 

Viel Windpotential

Zugleich muss auch an geografischen Ungleichmäßigkeiten gearbeitet werden. Denn vor dem Ausbau der Windenergie lag in Österreich der Schwerpunkt der Energieerzeugung dank der Wasserkraft im Westen, wo auch die großen Speicher zu finden sind. Der innerösterreichische Stromtransport verlief daher tendenziell von den Kraftwerken und Speichern im Westen nach Osten zu den großen industriellen Verbrauchern. 

Nun hat sich die Situation grundlegend verändert, jedenfalls, was Strom aus Windkraftproduktion betrifft. Weil die meisten Windparks im Osten stehen, muss der Strom nun vielfach von Ost nach West abgeführt werden – in Mengen, die für die Netze nicht leicht zu bewältigen sind. „Wir brauchen daher weiterhin massive Anpassungen der Netzinfrastruktur und auch dringend die Errichtung von Windkraftanlagen im Westen, um Transportwege zu den Speichern und Verbrauchern zu verkürzen“, kommentiert der Obmann der IG Windkraft, Josef Plank, die Situation. 
 

Westösterreich im Rückstand

Dennoch wird, sagt Plank, auch in Zukunft der Großteil der Windkraftproduktion im Osten bleiben. „Das hat neben den Windverhältnissen, die im Osten ideal sind, auch mit der Siedlungsstruktur zu tun. Während es im Osten, im Burgenland und Niederösterreich, viele Orte und Dörfer mit einem klaren Ortskern gibt, außerhalb dessen Windparks entstehen können, ist der Westen viel stärker zersiedelt, was die Errichtung von Windparks erschwert, weil sich die Widmungs- und Abstandsfragen schwieriger gestalten.“ 

Umso mehr müsse man sich aber darum bemühen jene Projekte, die im Westen möglich sind, auch tatsächlich durchzusetzen: „Es ist wichtig, dass im Westen ein regionaler Konsens in Sachen Windkraft gefunden wird, denn nur so können wir alle vorhandenen Potenziale nutzen.“  

Um die Transformation des Energiesystems zu schaffen, braucht Österreich nicht nur bei den Erzeugungskapazitäten, sondern auch bei den Flexibilitäten einen gut durchdachten Mix. Allein selig machend ist nämlich keine der Speichertechnologien, wie Studienautor Anton Burger ausführt: „Um die Ziele von 2040 zu erreichen, wird eine Kombination verschiedener Lösungen nötig sein: Pump- und Batteriespeicher, um die Spitzen aus der PV-Produktion untertags zu puffern, Pumpspeicher und Wasserreservoirspeicher, die eine Speicherung im Zeitraum von mehreren Tagen ermöglichen und die sich gut an den Mehrtages-Rhythmus der Windproduktion anpassen und Saisonspeicher wie Wasserreservoirspeicher und grüne Gase, die es erlauben, Erneuerbare Energie für den Winter vorrätig zu halten.“

Der Bedarf ist heute schon groß und wird in den nächsten Jahren signifikant steigen. Denn mit dem Ausbau der Erneuerbaren Energie ergibt sich, verglichen mit der aktuellen Situation, eine Vervielfachung der Flexibilitätsbedarfe – sowohl, was Energie als auch was Leistung betrifft. 
 

Hoher Flexibilitätsbedarf

Von Jahresmengen von bis zu 25,7 TWh saisonal, 20 TWh wöchentlich und 36,4 TWh täglich geht die von Compass Lexecon erstellte Modellierung aus. Unter anderem auch deshalb, weil die traditionelle Stromnachfrage mit Spitzen am Abend und im Winter nicht parallel zur Erzeugung aus Erneuerbaren Energien läuft.

Vor allem um untertägliche Differenzen zwischen Produktion und Nachfrage auszugleichen, müssen in Zukunft neben klassischen Speichern daher auch verstärkt Maßnahmen eingesetzt werden, die netzdienliches Verhalten von Nutzer:innen fördern und so zur Netzstabilisierung beitragen. 

Bidirektionales Laden im Rahmen von Elektromobilität könnte in diesem Kontext eine besonders spannende Rolle spielen. Denn während ein Haushaltsspeicher mit fünf bis 20 kWh in Sachen netzdienlicher Einsatz ziemlich schnell an seine Grenzen kommt, bietet eine Autobatterie mit immerhin 70 bis 80 kWh ein deutlich größeres Potential – insbesondere dann, wenn die Summe vieler Batterien als eine Art Schwarmspeicher eingesetzt wird. 

Bidirektionales Laden als Zukunfts­konzept

Noch ist bidirektionales Laden von Autobatterien weitgehend ein Zukunftskonzept. „Derzeit sind Normungsprozesse im Gange, die das erlauben werden. Dann kann die Autobatterie nicht nur Strom aus Erneuerbaren Energien zwischenspeichern, wie heute schon, sondern auch ans Netz abgeben, wenn Strombedarf herrscht“, erklärt Andreas Reinhardt, Vorsitzender des Bundesverbands Elektromobilität Österreich (BEÖ).

Rein technisch betrachtet ist bidirektionales Laden keine große Herausforderung. Richtig fordernd dürfte aber der Weg sein, bis eine Regulatorik gefunden wird, die für alle Akteurinnen und Akteure passend ist. Hier muss Neuland betreten werden. Die einzigen vergleichbaren Erfahrungen, auf die man zurückgreifen kann, sind jene mit Energiegemeinschaften, sagt Reinhardt. „Am Beispiel von Energiegemeinschaften sieht man allerdings, wie komplex es ist, wenn mehrere Akteure zugleich als Stromproduzenten und Strombezieher miteinander interagieren.“ 
 

Organisatorische Herausforderungen

Sollen in Zukunft Hunderttausende von Autobatterien als Netzstütze genützt werden, wird es im Vorfeld daher eine ganze Reihe an Überlegungen brauchen. So muss, nur um ein Beispiel von vielen zu nennen, ein Weg gefunden werden, wie Netzbetreiber bei Bedarf auch dann ausreichend Strom aus den Batterien entnehmen können, wenn viele Autofahrer:innen ihr Auto selbst nutzen möchten und keinen Strom einspeisen wollen. 

Mit intelligenter Steuerung lassen sich solche Fragen durchaus lösen. Bis es allerdings soweit ist, werden nach Expertenmeinung noch einige Jahre vergehen. So lange wird es allerdings auch brauchen bis die Zahl der Elektroautos eine kritische Masse erreicht hat, die bidirektionales Laden aus Netzsicht so erst richtig interessant macht.

Eine wichtige Rolle bei den Bemühungen um Klimaneutralität wird Wasserstoff aus erneuerbaren Quellen spielen. Denn auch wenn Österreich gegenüber anderen Ländern den Vorteil hat, einen beträchtlichen Teil der Grundlast und einen Teil der Flexibilitäten über Wasserkraftwerke abzudecken, völlig verzichten wird die österreichische Stromstrategie auf grünen Wasserstoff kaum können.

Schließlich kann Elektrolyse als saisonale Flexibilitätsquelle die Produktionsunterschiede zwischen dem erzeugungsreichen Sommer und dem vergleichsweise erzeugungsschwachen Winter ausbalancieren. Die für Oesterreichs Energie von Compass-Lexecon erstellte Modellierung der Stromstrategie 2040 geht dabei von 9,7 TWh an saisonaler Flexibilität  aus, die Elektrolyseure bereitstellen können. 
 

Saisonale Lücke schließen

Gerade unter den typisch österreichischen Rahmenbedingungen ist das ein gewichtiger Faktor: „Im Verhältnis zu anderen Ländern hat Österreich eine noch stärker ausgeprägte Winterstromlücke, die durch die laufende Produktion aus Erneuerbarer Energie nicht leicht abgedeckt werden kann. Diese Lücke kann durch Importe, durch Wasserspeicher und durch grüne Gase aufgefüllt werden, also unter anderem Wasserstoff“, kommentiert Studienautor Burger die Situation. 

Neben dem Schließen der saisonalen Lücke sehen Expertinnen und Experten einen weiteren Nutzen von Elektrolyseuren in einer möglichen Entlastung des Stromnetzes in Phasen des Überangebots. Denn in Teilen Österreichs ist die Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien schon jetzt so hoch, dass es immer schwieriger wird, sie ins Netz zu bringen, ohne seine Stabilität zu gefährden. 

Flexibilität durch Sektorkopplung

Durch Sektorkopplung ließe sich das Problem entschärfen, und zwar dann, wenn der Überschussstrom vor Ort per Elektrolyse zu grünem Wasserstoff umgewandelt und durch eine Pipeline abtransportiert wird. Dass Wasserstoff tatsächlich das Potential hat, das Stromnetz zu entlasten, bestätigt der Vorstand des österreichischen Übertragungsnetzbetreibers APG, Gerhard Christiner. Er sieht aktuell aber noch so manche Hürde: „Damit das funktioniert, wäre eine gemeinschaftliche Energieplanung nötig, die den versorgungssicheren Ausbau der Stromnetze, den Aufbau von Elektrolyseuren und die Errichtung von Wasserstoff-Transportinfrastruktur koordiniert und langfristig angeht.“

Im ÖNIP, dem integrierten österreichischen Netzinfrastrukturplan, ist davon zwar die Rede, die dafür nötigen rechtlichen Rahmenbedingungen existieren aber nach wie vor nicht. Es gibt weder verbindliche Vorstellungen darüber, wie die Infrastruktur und der Markt für grünen Wasserstoff gestaltet werden sollen, noch darüber, wie diejenigen, die in das Projekt investieren, ihr Geld auch wieder zurückverdienen können. 
 

Marktaufbau nötig

„Derzeit gibt es in Österreich weder Elektrolyseure, die grünen Wasserstoff kommerziell produzieren, noch Kunden, die ihn auf einem Markt kaufen können“, fasst Christiner die aktuelle Lage zusammen. Auf europäischer Ebene ist der grundlegende Rahmen für den Aufbau einer Versorgung mit grünem Wasserstoff zwar beschlossen. Nun muss das sogenannte Gas- und Wasserstoffpaket von den Mitgliedsstaaten aber erst in nationales Recht übergeführt und mit Leben gefüllt werden. 

Die Branche ist darauf vorbereitet. So hat die Austrian Gas Grid Management AGGM ihre Wasserstoffpläne in einer jüngst aktualisierten H2 Roadmap zusammengefasst. Darin wird bis 2040 die Umwidmung von 1.420 Kilometern bestehender Gasleitungen zu Wasserstoffleitungen und der Zubau von 730 Kilometern an neuen Wasserstoffleitungen angekündigt. Parallel dazu soll ein Methannetz erhalten bleiben, das einerseits als Sammelnetz für Biomethan gebraucht wird und andererseits den verbleibenden Erdgas-Transport abdeckt.

Das Ziel, durch möglichst hohe Erzeugung aus Erneuerbaren Energien unabhängig von Energieimporten zu werden, prägt spätestens seit dem russischen Überfall auf die Ukraine die energiepolitische Diskussion in Österreich. Im Grundsatz ist die Überlegung auch richtig. Doch neben Eigenerzeugung kann auch der innereuropäische Stromhandel ein mächtiges Werkzeug auf dem Weg zu einem dekarbonisierten Europa sein.

Der Austausch und Stromhandel mit benachbarten Ländern wäre unter anderem ein möglicher Weg, um einen Teil der dringend benötigten Flexibilitäten zu schaffen: „Er ist eine gute Möglichkeit, um zeitweilige Überschüsse aus der erneuerbaren Stromproduktion in Länder zu verschieben, die gerade kein hohes Aufkommen, aber dennoch Nachfrage haben“, erklärt Anton Burger.