Besonders deutlich fallen die prognostizierten Veränderungen beim Energiebedarf für Heizen und Kühlen aus. | © AIT
Die Klimakrise könnte Europas Stromsystem stärker verändern als bisherige Verbrauchs- und Erzeugungsprofile vermuten lassen. Während der Kühlbedarf deutlich steigt, sinkt der Heizbedarf. Gleichzeitig verschieben sich die Erträge erneuerbarer Energien regional und saisonal. Eine Studie des AIT Austrian Institute of Technology und der BOKU University liefert nun stündliche Daten, mit denen sich diese Entwicklungen bis zum Jahr 2100 modellieren lassen.
Die Forschenden untersuchten, wie sich unterschiedliche Klimaszenarien auf die Stromnachfrage und die Erzeugung aus erneuerbaren Energien auswirken könnten. Grundlage ist der neu veröffentlichte Datensatz SECURES-Energy, der historische Wetterdaten mit Klimaprojektionen verbindet.
Die Ergebnisse sind insbesondere für die langfristige Planung von Stromnetzen, Speichern und Kraftwerkskapazitäten relevant. Denn mit dem Ausbau erneuerbarer Energien und der zunehmenden Elektrifizierung von Verkehr, Industrie und Gebäuden wächst auch die Abhängigkeit des Energiesystems von Wetterbedingungen.
Kühlbedarf könnte sich vervierfachen
Besonders deutlich fallen die prognostizierten Veränderungen beim Energiebedarf für Heizen und Kühlen aus.
Unter einem Szenario mit mittlerem Klimawandel (RCP 4.5) könnte der Kühlbedarf in den untersuchten europäischen Ländern bis zur Mitte des Jahrhunderts um bis zu 80 Prozent steigen. Bei einem stärkeren Klimawandel (RCP 8.5) beträgt der mögliche Anstieg bis zu 149 Prozent.
Bis zum Ende des Jahrhunderts rechnen die Modelle mit einem Plus von bis zu 129 beziehungsweise 317 Prozent. Im stärkeren Klimaszenario würde sich der Kühlbedarf damit gegenüber dem zugrunde gelegten Referenzniveau mehr als vervierfachen.
Gleichzeitig dürfte der Heizbedarf zurückgehen. Bis zur Mitte des Jahrhunderts zeigen die Berechnungen Rückgänge von 19 beziehungsweise 24 Prozent. Bis 2100 könnten es je nach Szenario bis zu 25 beziehungsweise 40 Prozent sein.
Diese gegenläufigen Entwicklungen verändern nicht nur den gesamten Energiebedarf, sondern auch dessen saisonale Verteilung. Für die Stromversorgung wird damit zunehmend entscheidend, wann und wo zusätzliche Nachfrage entsteht.
Wasserkraft verschiebt sich in Richtung Winter
Auch die erneuerbare Stromerzeugung ist von den klimatischen Veränderungen betroffen. Allerdings zeigen die Modelle für Photovoltaik, Onshore-Wind und Laufwasserkraft keinen einheitlichen europäischen Trend.
Vielmehr unterscheiden sich die Auswirkungen je nach Region und schwanken zwischen einzelnen Jahren. Bei Offshore-Wind deutet die Analyse hingegen auf eine klimawandelbedingt sinkende jährliche Stromerzeugung in Europa hin.
Besonders relevant für Österreich sind die Veränderungen bei der Wasserkraft. Durch veränderte Niederschlagsmuster, eine frühere Schneeschmelze und längere Trockenphasen könnte sich der Wasserabfluss tendenziell vom Sommer in Richtung Winter verschieben.
Damit verändern sich auch die saisonalen Voraussetzungen für die Stromproduktion aus Wasserkraft. In Ländern wie Frankreich und Spanien könnten Phasen geringer sommerlicher Wasserkrafterzeugung zusätzlich verstärkt werden.
Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Auswirkungen des Klimawandels nicht allein anhand jährlicher Erzeugungsmengen bewerten lassen. Entscheidend ist auch, ob Strom dann zur Verfügung steht, wenn die Nachfrage besonders hoch ist.
Neue Daten für die Energieplanung
Mit SECURES-Energy stellen AIT und BOKU einen offen zugänglichen Datensatz bereit, der stündliche Stromnachfrage- und Erzeugungsprofile für den Zeitraum von 1981 bis 2100 umfasst.
Für 40 europäische Länder werden die Erzeugungspotenziale von Photovoltaik, Onshore- und Offshore-Wind sowie Laufwasser- und Speicherwasserkraft abgebildet. Stromnachfrageprofile für Heizen, Kühlen, Mobilität, Industrie und Elektrolyse liegen für 29 Länder vor.
Die Berechnungen basieren auf ERA5-Reanalysedaten und zwei EURO-CORDEX-Klimaszenarien. Die Ergebnisse sind damit modellgestützte Projektionen und keine gesicherten Vorhersagen. Ihre Aussagekraft hängt von den verwendeten Klimamodellen und den zugrunde gelegten Annahmen ab.
„Das Projekt SECURES-Energy macht sichtbar, wann und wo sich europaweit Stromerzeugung und -nachfrage verschieben – und liefert damit eine transparente Grundlage für Investitionen in Netze, Speicher und Flexibilität“, erklärt Franziska Schöniger, Energieforscherin am AIT.
Österreichs Stromsystem widerstandsfähiger machen
Die Studie ist Teil mehrerer Forschungsarbeiten zur Anpassung der Energieinfrastruktur an die Klimakrise.
Im Projekt ROBINE-AT wurden hochaufgelöste Klimafolgekarten für die österreichische Energieinfrastruktur erstellt. Ergänzend stehen regionale Profile zur Stromerzeugung und -nachfrage zur Verfügung.
Das laufende Projekt DeRisk-E untersucht, wie sich das Stromsystem gegenüber klimatischen, geopolitischen und weiteren Unsicherheiten widerstandsfähiger gestalten lässt.
Für die Energieplanung ergibt sich daraus eine zentrale Herausforderung: Der Ausbau erneuerbarer Erzeugungskapazitäten muss stärker mit regionalen Klimaveränderungen, saisonalen Schwankungen und dem künftigen Strombedarf abgestimmt werden.
Neben zusätzlichen Stromnetzen und Speichern gewinnen deshalb flexible Verbrauchs- und Erzeugungssysteme an Bedeutung. Auch Extremwetterereignisse und längerfristige Veränderungen der Wetterbedingungen müssen in strategischen Planungsprozessen berücksichtigt werden.
Die Forschungsprojekte SECURES, ROBINE und DeRisk-E werden beziehungsweise wurden vom Klima- und Energiefonds gefördert. SECURES lief von 2020 bis 2023, ROBINE von 2023 bis 2025. DeRisk-E ist für den Zeitraum 2025 bis 2027 angesetzt.