Energiekonzept 2040 - Sektorübergreifende Energiesystemstudie des Fachverbandes Gas Wärme

• Der Energiebedarf muss in Österreich insbesondere durch Renovierung des Gebäudebereichs und Effizienzsteigerungen von 340 TWh auf 230 TWh gesenkt werden.
• Egal wie die Klimaneutralität erreicht werden soll - die Gasinfrastruktur ist jedenfalls auch in der Zukunft ein wichtiger Bestandteil der Energiebereitstellungskette und muss auf grüne Gase wie Biomethan und Wasserstoff ausgerichtet werden.
• Österreich wird jedenfalls Energie importieren müssen - in einem Szenario mehr Strom im anderen mehr Wasserstoff.

Bei der Studie handelt es sich um eine sektorübergreifende Energiesystemstudie zur vollständigen Dekarbonisierung des österreichischen Energiesystems bis 2040, mit dem Ziel die Entwicklungen von zwei Szenarien mit Pfaden von heute bis 2040 sowie deren komparative Auswertung darzustellen. Demnach wurde ein Szenario mit einer starken Elektrifizierung und ein Szenario mit einem diversifizierten Energieträgermix gebildet. Dazu wurden viele Vorerkenntnisse aus anderen Studien gesammelt und aufgearbeitet, um dann das Energiesystem für Gebäude und den Umwandlungssektor (Strom und Fernwärme) zu modellieren und Szenarien für Industrie und Transport zu ergänzen. Am Ende wurden die Szenarien auf Wechselwirkungen und Ergebnisse auf den Energieträgerbedarf, CO2 Emissionen, Umsetzungsanforderungen und Investitionen verglichen.

Gerade für die Wärmeerzeugung im Sektor Haushalte und Dienstleistungen wurden Verbrauchsrückgänge durch Sanierung, Klima und Kriseneffekte modelliert und Haushalte durch Fernwärme und Wärmepumpen ersetzt. Im Szenario 1 geschieht dies im Gebäudebereich vollständig ohne Einsatz gasförmiger Energieträger und im Szenario 2 werden auch 2040 13 TWh Biomethan eingesetzt.

Auch der Sektor Industrie wird im Wesentlichen auf Wärmepumpen und klimaneutrales Gas umgestellt und Verbrauchsreduktionen werden berücksichtigt. Im Ergebnis der Szenarien werden im Szenario 1 14 TWh Biomethan und 8 TWh Wasserstoff und in Szenario 2  37 TWh bzw. 1 TWh Biomethan eingesetzt. Zusätzlich kommt bis 2040 noch die stoffliche Nutzung von 42 TWh Wasserstoff und 4 TWh Biomethan in der Industrie zum Beispiel für die Stahlproduktion hinzu.

In Summe mit dem Transportsektor wird dann folgender Endenergiebedarf an Energieträgern ausgewiesen:

Biomethan
Generell werden jeweils 20 TWh österreichisches Biomethan eingesetzt – eine Menge die auch gemäß unterschiedlicher Studien aufgebracht werden kann. In den Szenarien unterscheidet sich, ob der Einsatz in der Industrie (Szenario 1) oder in den Haushalten für Raumwärme (Szenario 2) eingesetzt wird.

Klimaneutraler Wasserstoff
Für klimaneutralen Wasserstoff wird die potentielle Inlandsproduktion mit ca. 25TWh abgeschätzt und damit je nach Szenario ein unterschiedlicher Importbedarf an Wasserstoff von 41 TWh im Szenario 1 und 73 TWh im Szenario 2 modelliert.

Strom
Die Nachfrage an Strom steigt auf 130 TWh im Szenario mit starker Elektrifizierung und 116 TWh im Szenario des diversifizierten Energieträgermix. Im Ergebnis müssen, wie bei Wasserstoff auch bei Strom die nationalen Kapazitäten an erneuerbarer Stromerzeugung voll ausgebaut werden. Im Szenario 1 besteht dabei aber noch ein weiterer Nettoimportbedarf, während im Szenario 2 Strom netto sogar exportiert werden kann. In der Simulation zeigt sich auch, dass der Spitzenleistungsbedarf steigt. Durch den Anstieg an Wind, Wasser und PV-Erzeugung sinkt aber der Bedarf diese Kapazitäten auch häufig einzusetzen. Kraft-Wärmekopplungen sind zur Aufrechterhaltung der effizienten Versorgungssicherheit aber jedenfalls weiterhin notwendig und liefern effizienter weise auch in Zukunft einen Teil der Fernwärme.

Fernwärme
Es kommt in beiden Szenarien zu einem starken Ausbau an Fernwärme von 25 TWh auf 31 TWh Erzeugung. Die wesentlichsten Wärmepotentiale für den Ausbau und die Dekarbonisierung sind Geothermie, Biogene Brennstoffe, erneuerbare Gase und Großwärmepumpen. Der Anteil der Wärme aus der KWK wird von 20% auf 10% sinken - aber immer noch sehr wichtig sein.

In Summe werden fossile Energieträger vollständig durch elektrische Energie, Biomasse und klimaneutrale gasförmige Energieträger ersetzt und in beiden Szenarien werden die inländischen Potentiale zur Erzeugung erneuerbaren Stroms und klimaneutraler Gase voll ausgeschöpft. Die wesentlichen Unterschiede sind die Einsatzgebiete und die Importnotwendigkeiten von Strom (in Szenario 1 netto Import) und Wasserstoff (mehr Import in Szenario 2).

Aus den resultierenden Effekten werden dann folgende Schlüsse gezogen und folgende Kernaussagen getroffen:

• Grundlage für alle Überlegungen ist eine Reduktion des Verbrauchs durch beispielsweise die Sanierung des Gebäudebestandes.
• In beiden Szenarien werden die aktuellen Ziele für die Dekarbonisierung des Energiesystems bis 2040 erreicht, die Szenarien unterscheiden sich jedoch im Weg zur Zielerreichung.
• Der Bedarf an klimaneutralem Wasserstoff 2040 übersteigt die innerstaatlichen Produktionskapazitäten bei beiden Szenarien. Importe werden notwendig sein, weshalb die Import-, Speicher- und Verteilinfrastruktur stärker aufgebaut werden muss.
• Erneuerbare Strompotenziale, die in Österreich als verfügbar angenommen werden, werden in beiden Szenarien vollständig ausgebaut. Szenario 1, welches auf eine starke Elektrifizierung setzt, werden 2040 dennoch bilanziell Importe zur Deckung der Stromproduktion im Land benötigt. Damit unterscheidet es sich von Szenario 2 ("Diversifizierter Energiemix"), bei dem Österreich Netto-Exporteur auf Jahresebene ist.
• Aus dem Gesichtspunkt der Versorgungssicherheit ist das primäre Setzen auf Strom nicht ausreichend, da insbesondere im Winter Stromimporten aus dem Ausland notwendig werden - deren Verfügbarkeit und Kosten erst abzuwarten sind. Es wird ausgeführt, dass ein Wasserstoffimport den großen Vorteil der Speicherbarkeit in den bestehenden großen Speicherkapazitäten aufweist.
• Um auftretende Strukturdifferenzen zwischen Erzeugung und Verbrauch von klimaneutralen Gasen auszugleichen, werden Speicherkapazitäten von circa 40 TWh notwendig sein, weshalb die österreichischen Erdgasspeicher nach und nach für die Wasserstoffnutzung umgebaut oder neue Wasserstoffspeicher errichtet werden müssen.
• Das Szenario „diversifizierter Energieträgermix“ ist in der Studie kosteneffizienter, da große Teile der bestehenden Gasinfrastruktur (Leitungen und Speicher) weiter genutzt werden und so Ersatzinvestitionen für einen Komplettumbau für das Energiesystem verringert werden, bringt höhere Versorgungssicherheit und bedeutet geringere CO2-Emissionen in der EU und geringere Energiekosten.
• Für den wachsenden Bereich der Fernwärme steigt die jährliche Fernwärmenachfrage bis 2040 auf 27 TWh und kann insbesondere mittels Geothermie, Wärmepumpen, Bioenergie vollständig dekarbonisiert werden.