Brasiliens Weg zur Nachhaltigkeit

Der Ausbau der Windkraft spielt in einem Energieszenarion für Brasilien neben Wasser- und Solarenergie eine Schlüsselrolle. (Bild: DLR / Meire Mieco Maruyama CC BY-SA 3.0)

Der Ausbau der Windkraft spielt in einem Energieszenarion für Brasilien neben Wasser- und Solarenergie eine Schlüsselrolle. (Bild: DLR / Meire Mieco Maruyama CC BY-SA 3.0)

Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR haben im Auftrag von Greenpeace Inter­national untersucht, wie die Energie­versorgung Brasiliens bis ins Jahr 2050 durch den forcierten Ausbau erneuerbarer Energien und Effizienz­maßnahmen nachhaltig umgestaltet werden kann. Die im Rahmen der Energy Revolution Projekt­reihe entstandene Studie zeigt Entscheidern in Politik, Wirtschaft und Gesell­schaft Wege und Handlungs­optionen auf, um die Energie­versorgung zu einhundert Prozent auf erneuer­bare Ressourcen umzu­stellen und so den damit verbundenen Ausstoß von Kohlen­stoff­dioxid auf null zu senken.

Für die Studie entwickelten und verglichen die Energie­system­analytiker des DLR-Instituts für Technische Thermo­dynamik zwei Szenarien: Das progres­sive Energy Revolution Szenario und das konven­tionelle Referenz­szenario. Am Ende steht ein möglichst nach­haltiges Energie­system, das komplett auf Energie aus Kernkraft und fossilen Rohstoffen verzichtet. Im Vergleich dazu schreibt das Referenz­szenario aktuelle Entwick­lungen in Politik und Wirtschaft fort. Beide Szenarien gehen von einem Bevölkerungs­wachstum von heute 200 Millionen auf mehr als 230 Millionen Einwohner im Jahr 2050 aus. Gleich­zeitig rechnen sie mit einem Wirtschafts­wachstum von durch­schnittlich zwei Prozent.

Erster zentraler Unter­schied der beiden Szenarien sind ihre Annahmen zum zukünftigen Gesamt­energie­bedarf, den das Energie­versorgungs­system zuverlässig bereit­stellen muss. „Im Referenz­szenario erwarten wir bis 2050 einen Anstieg des Energie­bedarfs um 43 Prozent. Im Energy Revolution Szenario sinkt dieser Bedarf im gleichen Zeitraum um 24 Prozent, vor allem aufgrund konsequent umgesetzter Effizienz­maßnahmen“, fasst Studien­leiterin Sonja Simon zusammen. Besonders der Ausbau von Wind- und Solar­energie erfolgt im pro­gressiven Szenario sehr dynamisch. Dieser Trend kompensiert den Verzicht auf Strom aus Kernkraft und fossilen Ressourcen, so dass am Ende des Unter­suchungs­zeitraums Energie zu 99 Prozent aus erneuer­baren Quellen stammt. Beacht­lich dabei ist, wie schnell der Stromsektor umgestellt werden kann. Ausgehend von heute 73 Prozent, vorwiegend aus Wasser­kraft, wächst der Anteil trotz zunehmendem Bedarf sehr schnell: Schon für das Jahr 2020 liegt der Anteil der Erneuer­baren bei 83 Prozent, im Jahr 2030 bereits bei 92 Prozent. Auch die Sektoren Wärme und Verkehr werden bis 2050 auf erneuer­bare Energien, vorwiegend auf Basis von Biomasse und erneuer­barem Strom umgestellt.

Unter den instal­lierten Kraftwerken macht Wasser­kraft 2050 noch ein Drittel der Gesamt­kapazität aus, Photo­voltaik und Windkraft je rund ein Viertel. Biomasse und Solarthermie stellen rund sechs beziehungs­weise acht Prozent der Leistung. Einen system­bedingten Bedarf an elektrischen Speichern sehen die DLR-Forscher nicht. Allerdings gehen sie davon aus, dass das Versorgungs­netz ausgebaut werden muss, um die Transport­kapazitäten um ein Drittel zu erhöhen. Auf diese Weise werden die vor allem im Nordosten entstehenden Windkraft­anlagen mit den Verbrauchs­zentren im Südosten des Landes verbunden, wo mehr als die Hälfte des nationalen Bedarfs anfällt. „Der Strom­transport zwischen den brasi­lianischen Regionen ist im progressiven Szenario ein wichtiger Aspekt. Fast 40 Prozent des Stroms wird über mindestens eine Region transportiert, weil Bedarfs- und Erzeugungs­struktur deutlich auseinander­fallen“, bilanziert DLR-Wissen­schaftler Hans Christian Gils.

Die Stromkosten sehen die Forscher bei 8,5 US-Cent pro Kilowatt­stunde im Jahr 2050. Durch den kompletten Verzicht auf fossile Energie­träger kommt das im Energy Revolution Szenario beschriebene Energie­system am Ende des Betrachtungs­zeitraums komplett ohne Kohlen­stoffdioxid­emissionen aus. Im Referenz­szenario steigen die Emissionen hingegen um zehn Prozent an.„Unsere Szenarien sind keine Vorher­sagen, sondern Werkzeuge. Sie sollen Entscheidern einen möglichst umfassenden Überblick geben, Entwicklungs­wege und Alter­nativen aufzeigen“, erklärt Christoph Schillings, der am DLR-Institut für Technische Thermo­dynamik in Stuttgart die Abteilung System­anlyse und Technik­bewertung leitet.

Für die Studie setzten die Wissen­schaftler unter anderem das am DLR entwickelte Energie­systemmodell REMix (Renewable Energy Mix for Sustainable Elec­tricity Supply) ein: Mit seiner Hilfe können die Forscher herausfinden, welche Kombi­nation an Techno­logien zur Energie­erzeugung aus erneuer­baren Ressourcen sich am besten eignet, um einen gegebenen Strom­bedarf – auch in den Sektoren Verkehr und Wärme – möglichst kosten­günstig zu decken. In das Modell fließen dazu Daten zu den unter­schiedlichen Techno­logien ebenso ein wie zu Speicher­systemen, den Möglichkeiten der Lasten­steuerung, Strom­transporten und den verbleibenden konven­tionellen Kraftwerks­kapazitäten. Zeitlich und räumlich hoch aufgelöste Daten zum länder­spezifischen Klima, Wetter und den technisch-wirt­schaftlichen Rahmen­bedingungen sowie weitere Szenario­daten kommen hinzu. Für die Anwendung des REMix-Models auf Brasilien arbeiteten die DLR-Energie­wissen­schaftler dafür mit dem Energy Planning Program (COPPE) der Univer­sidade Federal do Rio de Janeiro zusammen. Zwischen COPPE und dem DLR besteht bereits seit November 2015 eine enge Koope­ration mit dem Ziel, den wissen­schaftlichen Austausch zwischen Energie­system­analytikern aus Brasilien und Deutschland zu fördern. (Quelle: DLR)

Links: Projektreihe Energy Revolution, Greenpeace, Hamburg •  DLR-Instituts für Technische Thermodynamik, Stuttgart

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