Nach den Plänen der Bundesregierung soll es bis 2050 soweit sein, dass Deutschland seine Energie in erster Linie aus regenerativen Quellen wie Sonnenenergie, Windkraft, Wasserkraft, Geothermie oder nachwachsenden Rohstoffen bezieht. Neun Forschungseinrichtungen, inklusive der Ruhr-Universität Bochum (RUB) und der Universität Kassel, haben nun gemeinsam mit verschiedenen Unternehmen untersucht, inwieweit das weltweit zur Verfügung stehende Wasser einen Einfluss auf die Verbreitung erneuerbarer Energien hat. Im Rahmen des über drei Jahre laufenden Verbundprojekts „Wasserressourcen als bedeutsamer Faktor der Energiewende auf lokaler und globaler Ebene – WANDEL“ untersuchten sie beispielsweise den “Wasserfußabdruck” unterschiedlicher Energiesysteme und entwickelten Werkzeuge für das Wassermanagement. Gefördert wurde das Ende 2020 beendete Projekt vom Bundesministerium für Bildung und Forschung.
Wasser ist bei der Energieerzeugung von großer Bedeutung – und bei weitem nicht nur bei Wasserkraftwerken. So wird Wasser beispielweise bei thermischen Kraftwerken zur Kühlung verwendet. Auch werden zur Wasserkraftnutzung Flussläufe reguliert, was wiederum Einfluss auf lokale Wasser- und Umweltsysteme am Standort des Kraftwerks hat. Je nach Energiesystem ist der Wasserverbrauch mehr oder weniger groß. Aber es gibt auch andere, indirekte Auswirkungen auf Wasserressourcen, über die man nur weniger spricht. So zum Beispiel in Regionen, in denen Kohle oder Kupfer abgebaut wird.
Die Forscher untersuchten im Projekt WANDEL vier unterschiedliche Energieszenarien und deren Auswirkungen auf Wasserressourcen: ein Kohlekraftwerk mit Wasserkühlung an der Weser, eine Kette aus sechs Laufwasserkraftwerken an der Donau, ein solarthermisches Kraftwerk in Marokko und die Nutzung von Zuckerrohr-Bagasse zur Stromerzeugung in Brasilien.
Unterschiedlich großer Wasserfußabdruck für unterschiedliche Energiesysteme
Die Projektergebnisse würden zeigen, “dass Strategien zur Transformation des Energiesystems im Rahmen der Energiewende nicht nur die Reduktion von Treibhausgasemissionen berücksichtigen sollten, sondern auch den Wasserverbrauch”, erklären die Wissenschaftler. So würden Szenarien, die sich ein kohlenstoffarmes Energiesystem zum Ziel gesetzt haben, weltweit nicht automatisch auch zu einem geringeren Wasserverbrauch führen. Ganz im Gegenteil. Die Gesamtmenge des weltweit verbrauchten Wassers für thermische Kraftwerke zur Stromproduktion würde sogar weiter ansteigen. Der Verbrauch könne nur gesenkt werden, wenn die Effizienz der Kraftwerks- und Kühltechnik steigen würde. Die Folge ist, dass die thermische Stromproduktion immer anfälliger für die zunehmende Wasserknappheit würde, die durch den Klimawandel zu erwarten ist.
Die Wasserfußabdruck-Analyse, die das Team durchführte, umfasste sowohl den lokalen als auch entfernten Wasserbedarf entlang der gesamten Energieversorgungskette. Sie verglichen den Verbrauch pro erzeugter Energieeinheit für verschiedene Energiesysteme, wobei das Ergebnis zeigte, dass beispielsweise der Verbrauch bei nachwachsenden Rohstoffen sehr hoch war. Andererseits fiele der Wasserfußabdruck dieser Art der Energieerzeugung aber viel geringer aus, wenn man Systeme integrieren würde, die Abfallstoffe nutzen, z.B. die Zuckerrohr-Bagasse.
“Risiko- und Nachhaltigkeitsanalysen zeigen, dass die Energieversorgung mit zunehmend häufigerer Wasserknappheit und Dürre unter Klimawandelbedingungen verwundbarer wird”, betonen die Forscher. Besonders in Regionen mit Wasserknappheit, wie Wüsten- und Steppenregionen, stellt der Wassermangel bereits heute ein Problem für Wirtschaftswachstum und eine landwirtschaftliche Produktion dar. In diesen Gebieten gefährdet die mangelnde Versorgung mit Wasser sowohl die Gesundheit der Menschen, als auch die Ökosysteme und in der Folge auch eine nachhaltige Energieerzeugung. Da sich die Nutzung der Wasserkraft auf die Süßwasser-Megafauna auswirke, sollte laut Aussagen der Wissenschaftler auch die “Biodiversität bei der Bewertung von Strategien für den Übergang zu kohlenstoffarmen Energien” mit einbezogen werden.
Neue Wege
Um all diese Probleme anzugehen, entwickelten die Projektpartner verschiedene Werkzeuge für das Wassermanagement und einen Simulator, an dem Kraftwerkspersonal ausgebildet werden soll. Dadurch könnten Talsperren und Stauanlagen optimal betrieben werden, wodurch auch die Effizienz und Sicherheit von Wasserstraßen und “staugeregelten Fließgewässern” erhöht werden. Das sogenannte “Environmental Sustainability Assessment” verbessert die Umweltverträglichkeitsprüfung und es kann die Nachhaltigkeit der von Menschen geschaffenen Prozesse mit vorgelagerten Lieferketten bewerten. “Ein Indikatoren-Set zur Bestimmung der Vulnerabilität von Energiesystemen und Wasserressourcen unterstützt Entscheidungsträger dabei, die Nachhaltigkeit von Maßnahmen zu beurteilen, die im Kontext von Energie- und Wassersicherheit stehen”, schreiben die Projektpartner.
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