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Energiesystem in Österreich#

Von Marie Holzleitner, Jänner 2017

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Foto: Stromleitung bei Sonnenuntergang / Foto: pixabay.com

Überblick

Es wird zuerst das österreichische Energiesystem präsentiert.

Dann werden vier verschieden Arten der Energiegewinnung erklärt, ein Ausblick auf die zukünftige Energieversorgung gegeben sowie auf eine neue Gefahr im Energiebereich - der "Cyberattacken" - aufmerksam gemacht.

Gegen letztere sind schon erste Schritte in der europäischen sowie nationalen Gesetzgebung gesetzt worden um hoffentlich große Probleme zu vermeiden.


1. Eine neue Gefahr - auch für den Energiesektor#

Cyber Security: Lösung durch NIS-Richtlinie?

Strom
Foto: Cyber-Security / Foto: pixabay.com

Experten gehen davon aus, dass kriminelle Aktivitäten zu einer größeren Bedrohung für Gesellschaft und Wirtschaft in der Zukunft werden, wenn keine geeigneten Maßnahmen ergriffen werden, um dieser entgegenzuwirken. Angriffe und Vorfälle können die Integrität und Übertragung personenbezogener Daten und geschäftlicher Informationen beeinträchtigen und dadurch die wirtschaftliche Entwicklung potenziell beeinträchtigen, was zu finanziellen Verlusten und der Korruption des Vertrauens in die Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) im Allgemeinen führt. Um diesen Bedenken gerecht zu werden, sollen Mindestanforderungen an die Sicherheit auf EU-Ebene die Sicherheit aller Kommunikations- und Informationssysteme gewährleisten. Ein gemeinsames Konzept zur Bekämpfung des Cyber-Attack-Risikos ist die neue "Richtlinie über Maßnahmen zur Gewährleistung eines hohen gemeinsamen Niveaus der Netz- und Informationssicherheit in der gesamten Union" (NIS-Richtlinie), die im Amtsblatt der Europäischen Union am 19. Juli 2016 mit dem Ziel veröffentlicht wurde, das Niveau der Cyber-Security in den Mitgliedstaaten zu erhöhen. Die NIS-Richtlinie setzt neue Sicherheitsstandards, um die Sicherheit kritischer Netzwerk- und Informationssysteme in zentralen Wirtschaftszweigen wie Banken, Energie, Gesundheit und Verkehr zu gewährleisten. Ziel der NIS-Richtlinie ist es, die Sicherheit des Internets, der privaten Netze und Informationssysteme zu verbessern und zu gewährleisten.

Die NIS-Richtlinie trat am 8. August 2016 in Kraft, ist aber nicht unmittelbar für die Mitgliedstaaten anwendbar. Die Mitgliedstaaten haben 21 Monate Zeit, um die NIS-Richtlinie in nationales Recht umzusetzen, was bedeutet, dass sie bis zum 10. Mai 2018 in der gesamten EU umgesetzt werden wird. So gilt bis 11. Mai 2018 die Richtlinie für "Betreiber wesentlicher Dienste" und "Digitaler Dienstleister", bei denen es sich um die beiden Adressaten handelt, die unter die Bestimmungen der Richtlinie fallen.

Netzwerk und Informationssysteme und Dienste spielen eine wesentliche Rolle in der Gesellschaft. Ihre Zuverlässigkeit und Sicherheit ist für viele wirtschaftliche und gesellschaftliche Aktivitäten, für das Funktionieren des Binnenmarktes und für die Erleichterung des grenzüberschreitenden Waren-, Dienstleistungs- und Personenverkehrs erforderlich. Ein Netz- und Informationssystem ist in der Richtlinie als elektronisches Kommunikationsnetzwerk definiert. Ein Netzwerk- und Informationssystem bedeutet jedes Gerät, das nach einem Programm arbeitet und eine automatische Verarbeitung von digitalen Daten durchführt. Das umfasst alle digitalen Daten, die für Zwecke ihres Betriebs, ihrer Verwendung, ihres Schutzes und ihrer Wartung gespeichert oder verarbeitet, abgerufen oder übertragen werden.

Netzwerk- und Informationssysteme können durch Sicherheitsvorfälle, die durch menschliche Fehler, Naturereignisse, technisches Versagen oder böswillige Angriffe verursacht werden, beeinträchtigt werden. Diese Vorfälle können eine Betriebsstörung verursachen, erhebliche finanzielle Verluste für die EU-Wirtschaft verursachen oder das gesellschaftliche Wohl beeinträchtigen. Hinsichtlich dieser Bedrohungen ist es sehr wichtig, geeignete Maßnahmen zu ergreifen, um Netzwerk- und Informationssysteme zu sichern.

Ziel der NIS-Richtlinie#

Ziel dieser Richtlinie ist es, ein hohes gemeinsames Niveau der Netz- und Informationssicherheit zu gewährleisten, die Sicherheit des Internet und der privaten Netz- und Informationssysteme zu verbessern, die Vorbereitung der Mitgliedstaaten auf Störungen zu sichern und die Zusammenarbeit zwischen den Mitgliedstaaten zu verbessern.

Die Richtlinie legt sechs Hauptziele fest, die von den Mitgliedstaaten festgelegt werden müssen:

  • Jeder Mitgliedstaat muss eine nationale NIS-Strategie einführen
  • Es muss eine Kooperationsgruppe geschaffen werden, die die strategische Zusammenarbeit zwischen den Mitgliedstaaten unterstützt und erleichtert, sowie Informationen austauscht
  • Es muss ein Netzwerk für Computersicherheitskommunikation geschaffen werden, um die operative Zusammenarbeit zu konzentrieren und für Vertrauen und Vertrauen zwischen den Mitgliedstaaten zu arbeiten
  • Jeder Mitgliedstaat muss für die Betreiber wesentlicher Dienste Sicherheits- und Meldepflichten festlegen
  • Jeder Mitgliedstaat muss Sicherheits- und Notifizierungsanforderungen für digitale Dienstleistungserbringer festlegen
  • Jeder Mitgliedstaat muss drei neue nationale Institutionen benennen: nationale zuständige Behörden, einzelne Ansprechpartner und IT-Sicherheitsbeauftragte (CSIRTs). Diese drei Institutionen müssen mit der Sicherheit von Netzwerk- und Informationssystemen beauftragt werden.

Nach einer von der Kommission durchgeführten Konsultation zum Thema "Verbesserung der NIS in der EU" könnte festgestellt werden, dass der Energiesektor der zweitwichtigste Dienst ist, der von den NIS-Anforderungen (unmittelbar nach dem Banken- und Finanzsektor) übernommen werden muss. Trotzdem ist die Richtlinie als gemeinsame Regelung für alle Netz- und Informationssysteme definiert, bezieht sich aber nicht ausdrücklich auf den Energiemarkt oder die lebenswichtige und IKT-intensive Subdomäne: den Smart Grid.

Angesichts der erheblichen Auswirkungen, die eine Störung der Energieversorgung auf die Wirtschaft und die Gesellschaft haben könnte, bedarf es einer gesonderten Verordnung, um die spezifischen Bedingungen des Energiemarkts und seine Bedeutung umfassend zu behandeln. Eine solche spezifische Regulierung kann erforderlich sein, da die meisten Energienetze (insbesondere intelligente Netze als Teil der Elektrizitätsverteilungsnetze) natürliche Monopole darstellen und das Niveau der Cyber-Sicherheit als ein (halb-) öffentliches Gut gilt. In diesem Kontext bedeutet dies, dass der Verbraucher keine Möglichkeit hat, seine Nachfrage durch ein Smart Grid zu befriedigen, das für seine individuellen Anforderungen den besten Preis-Sicherheits-Kompromiß bietet und somit eine geringe Leistung aufweist, um den bevorzugten Einheiten die Sicherheitsstufe zu signalisieren.

Zusätzliche Motivation für eine dedizierte Regulierung ergibt sich aus den schwerwiegenden Konsequenzen eines Vorfalls: Die Schadensbelastungen, die ein Smart Grid Betreiber im Falle einer Störung erleidet können signifikant niedriger sein als die der betroffenen Gesellschaft und Wirtschaft, was möglicherweise zu voreingenommenen Entscheidungen führt. Die Wahl der richtigen Ebene der Investitionen in Netzwerk-Cyber-Sicherheit soll durch die Regulierung gewährleistet werden.

Anwendbarkeit#

Die Richtlinie gilt für Betreiber wesentlicher Dienste und digitaler Dienstleister, die im nächsten Unterabschnitt definiert sind. Sie gilt jedoch nicht für Sektoren, die gesondert in anderen Vorschriften mit mindestens gleichwertigen Anforderungen geregelt sind. Dies könnte dazu führen, dass die Kommission in der Zukunft die Entwicklung von Regelungen für bestimmte Sektoren, wie den Energiesektor, geplant hat.

In Bezug auf digitale Dienstleister sollten diese Anforderungen nicht für Kleinst- und Kleinunternehmen gelten. Nach Ansicht des Autors kann der Grund für diese Entscheidung nur darin bestehen, dass die geforderten Sicherheitsmaßnahmen für diese Anbieter unverhältnismäßig große Belastungen darstellen können. Wenn jedoch der kleine und kleine digitale Dienstleistungsanbieter oder ein Unternehmen, das nicht von der Richtlinie betroffen ist, Teil eines "zukünftigen europäischen Netzes" wäre, könnten diese fehlenden Sicherheitsnormen große Probleme verursachen. Das bedeutet, dass die nationalen Bestimmungen sicherstellen müssen, dass jedes Unternehmen, das an ein Netz angeschlossen ist, unabhängig von seiner Größe den Mindestanforderungen an die Sicherheit entsprechen muss. Auf jeden Fall müssen die Betreiber oder Anbieter, für die die Richtlinie gilt, geeignete und verhältnismäßige technische und organisatorische Maßnahmen ergreifen, um die Risken für die Sicherheit von Netz- und Informationssystemen, die sie für ihre Tätigkeiten oder Dienstleistungen nutzen, zu minimieren.

Vorfallsbenachrichtigung#

Ein wesentlicher Aspekt der NIS-Richtlinie ist die obligatorische Mitteilung von Cyber-Vorfällen. Sowohl Betreiber von Essential Services als auch Digital Service Provider müssen die Sicherheit ihrer Netzwerke und Systeme sicherstellen, um eine Kultur des Risikomanagements zu fördern und sicherzustellen, dass schwere Störungen der zuständigen Behörde oder dem CSIRT gemeldet werden, aber die Digital Service Provider haben weniger strenge Bestimmungen.

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Foto: Error / Photoarchiv von Pixabay

Für Betreiber wesentlicher Dienste#

Die Betreiber wesentlicher Dienste müssen die zuständigen nationalen Behörden oder die CSIRT benachrichtigen, wenn es einen erheblichen Einfluss auf die Bereitstellung der Dienste des Betreibers gibt. Die "Bedeutung" ist in der Richtlinie nicht genau definiert, aber es gibt einige Parameter, die für die Bestimmung des Vorfalls verwendet werden können. Für die Entscheidung, ob ein Vorfall erheblich ist oder nicht, muss ein Betreiber von wesentlichen Diensten die Anzahl der von der Störung betroffenen Nutzer, die Dauer des Vorfalls und die geografische Ausbreitung in Bezug auf den betroffenen Bereich berücksichtigen. Darüber hinaus müssen sie berücksichtigen, wie kritisch der Vorfall für Gesellschaft und Wirtschaft ist.

Wenn der Vorfall erhebliche Auswirkungen auf die Kontinuität einer grundlegenden Dienstleistung hat, sind andere betroffene Mitgliedstaaten unverzüglich zu unterrichten. Die Entscheidung, ob ein anderer Mitgliedstaat unterrichtet werden soll oder nicht, wird von der zuständigen Behörde des jeweiligen nationalen Zivilprozessors gefällt. Die Sicherheit, das kommerzielle Interesse des Betreibers und die Vertraulichkeit der bereitgestellten Informationen bleiben erhalten. Die Unterrichtung der Öffentlichkeit über einzelne Vorfälle durch die verständigte Behörde wird als Option festgelegt, da entschieden werden muss, ob eine öffentliche Aufklärung notwendig ist, um einen Zwischenfall zu verhindern oder um mit einem laufenden Vorfall richtig umzugehen. Trotz dieser Tatsache ist die Öffentlichkeit nur nach Rücksprache mit dem betroffenen Betreiber von Essential Services zu unterrichten.

Für digitale Dienstleister#

Digitale Dienstleister werden aufgefordert, Vorkommnisse mitzuteilen, die einen erheblichen Einfluss auf die Bereitstellung eines Dienstes haben, den sie in der EU ohne ungebührliche Verzögerung anbieten. Die "Wesentlichkeit" eines Vorfalls wird durch einschlägige Faktoren bestimmt, die die gleichen Kriterien erfüllen wie die Betreiber von wesentlichen Dienstleistungen. Zusätzlich zu diesen Faktoren werden das Ausmaß der Störung des Funktionierens des Dienstes und das Ausmaß der Auswirkungen auf die wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Aktivitäten berücksichtigt. Die Verpflichtung zur Vorlage von Vorfällen gilt jedoch nur dann für Dienstleistungserbringer, wenn sie Zugang zu den Informationen haben, die zur Beurteilung der Auswirkungen eines Vorfalls auf die genannten Parameter erforderlich sind.

Die Notifizierung an andere Mitgliedstaaten durch die zuständige Behörde oder die CSIRT ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn der Vorfall zwei oder mehr Mitgliedstaaten betrifft.

In jedem Fall sollten die Sicherheits- und Geschäftsinteressen des Digital Service Provider und die Vertraulichkeit der bereitgestellten Informationen bewahrt werden. Eine Verpflichtung zur Unterrichtung der Öffentlichkeit ist auch dort vorgesehen, wo das öffentliche Bewusstsein notwendig ist, um einen Zwischenfall zu verhindern oder um einen laufenden Vorfall zu bewältigen. Was sich von den für die Betreiber wesentlicher Dienstleistungen geltenden Anforderungen unterscheidet, ist, dass die Unterrichtung der Öffentlichkeit entschieden werden kann, wenn die Offenlegung des Vorfalls im öffentlichen Interesse liegt. Informationen können nicht nur von der zuständigen nationalen Behörde oder von der CSIRT, sondern gegebenenfalls auch von den Behörden oder den CSIRTs der anderen betroffenen Mitgliedstaaten und sogar vom Digital Service Provider selbst durchgeführt werden, wenn dies erforderlich ist. Vor der Unterrichtung der Öffentlichkeit müssen Digital Service Provider konsultiert werden.

Gemäß der Richtlinie müssen die Mitgliedstaaten auch Sanktionen gegen Anbieter kritischer Infrastrukturen durchführen und durchsetzen, wenn diese die Anforderungen der Richtlinie nicht erfüllen.

Der Umfang einer solchen vertraglichen Meldepflicht und die genannten Parameter müssen von jedem Mitgliedstaat weiter definiert werden, um praktisch nutzbar zu sein. Im Zusammenhang mit der Vorfallbenachrichtigung, insbesondere für den Energiesektor, erheben sich mehrere Fragen: Jeder Mitgliedstaat wird bestimmen müssen, was einen erheblichen Einfluss auf ein intelligentes Netz hat? Was ist das bevorzugte Format der Informationen? Wann ist ein Vorfalls als kritisch einzustufen und wann sind dann Informationen der Öffentlichkeit zu rechtfertigen - im Falle eines Blackout, Datendiebstahl oder technischem Versagen? Was ist der Unterschied zwischen einer signifikanten oder einer erheblichen Auswirkung? Was ist ein wichtiger Einfluss auf ein intelligentes Netz mit Auswirkungen auf die Kontinuität wesentlicher Dienstleistungen eines anderen Mitgliedstaates? Wo ist die Grenze zwischen kommerziellem Interesse und Vertraulichkeit eines Betreibers und dem Interesse der Öffentlichkeit zu informieren? Wann ist das öffentliche Bewusstsein notwendig, um einen Zwischenfall zu verhindern? Wie kann der Stand der Technik sichergestellt, validiert und gepflegt werden?

Schlussfolgerungen#

Die NIS-Richtlinie enthält recht allgemeine Bestimmungen zur Erreichung einer verbesserten Harmonisierung zwischen den Mitgliedstaaten. Es ist nicht klar, wie die Bestimmungen durch nationale Gesetze in den Mitgliedstaaten umgesetzt werden sollen. Es ist abzuwarten, wie and wann die Mitgliedstaaten neue Gesetze einführen, die sich insbesondere mit den Anforderungen der NIS-Richtlinie befassen oder wann die Mitgliedstaaten die erforderlichen Sicherheitsvorschriften in bestehende Gesetze aufnehmen.

Basierend auf vielen unbeantworteten Fragen rund um die NIS-Richtlinie müssen die Mitgliedstaaten wichtige Entscheidungen treffen, wenn die Richtlinie in nationales Recht umgesetzt wird. Es müssen angemessene Regelungen für die verschiedenen Sektoren gefunden und in jedem Mitgliedstaat verschiedene sektorbezogene Einrichtungen berücksichtigt werden. Es können in jedem Mitgliedstaat unterschiedliche Rechtsvorschriften erforderlich sein. Diese Bestimmungen sollten aber zulassen, in allen Mitgliedstaaten denselben Sicherheitsstandard festzulegen, um schließlich das Ziel der Harmonisierung innerhalb der Europäischen Union zu erreichen.

Quelle 1

Quelle 2

Quelle 3

Quelle 4: Holzleitner/Reichl, Legal problems for the protection of Smart Grids from Cyber Threats, European Energy Journal #20 Volume 6 Issue 3 December 2016

2. Energiesytem#

Aufbau des „klassischen“ Elektrizitätsnetzes#

Strom
Elektrizität / Photoarchiv von Pixabay

In Österreich versteht man unter Elektrizitätsnetz ein Netz, das aus einer oder mehreren miteinander verbundenen elektrischen Leitungsanlagen mit einer Nennfrequenz von 50 Hz, Schalt-, Umspann- und Umrichteranlagen besteht.

Das klassische Elektrizitätsnetzt steht in der Verfügungsbefugnis eines einzigen Betreibers; dieser verfügt über die technisch-organisatorischen Einrichtungen , um alle zur Aufrechterhaltung des Netzbetriebes erforderlichen Maßnahmen zu treffen.

Das Minimum für ein Netz ist damit ein kontrollierbarer Zusammenhang von Einspeisung, Leitung und Verbindung zu mehreren Abnehmern, da die Elektrizitätsversorgung nur leitungsgebunden erfolgen kann. Hierbei stellt das Elektrizitätsnetz das Bindeglied zwischen der Erzeugung der Elektrizität in Kraftwerken und dem Verbraucher dar. Es ist essentiell, um den Stromtransport durchführen zu können.

Dabei unterteilt sich das Elektrizitätsnetz in Übertragungs- und Verteilernetze.

Das Übertragungsnetzist ein Hochspannungsverbundnetz mit einer Spannungshöhe von 110 kV und darüber, das dem überregionalen Transport von elektrischer Energie von großen Kraftwerken zu den Verbrauchsschwerpunkten dient. Aufgrund der hohen Spannung können Leistungsverluste deutlich reduziert werden. Das Übertragungsnetz bedient sich der Drehstrom-Hochspannungs-Übertragung (DHÜ, engl. HVAC). Es verteilt die von Kraftwerken erzeugte und ins Netz eingespeiste Energie landesweit an Leistungstransformatoren, die nahe an den Verbrauchsschwerpunkten liegen. Auch ist es über sogenannte Kuppelleitungen an das internationale Verbundnetz angeschlossen.

Da Strom derzeit nicht in volkswirtschaftlich relevanten Mengen gespeichert werden kann und der Strombedarf, abhängig von den unterschiedlichen Tages- und Jahreszeiten, großen Schwankungen ausgesetzt ist, müssen die Stromerzeuger immer die Menge an Elektrizität erzeugen und ins Übertragungsnetz einspeisen, die aus dem Verteilernetz entnommen wird, ohne in Zeiten schwächerer Nachfrage auf Vorrat produzieren zu können. Dieses Gleichgewicht gewährleistet den sicheren Betrieb des Stromnetzes, für den der Betreiber des Übertragungsnetzes als Regelzonenführer verantwortlich ist.

Das Verteilernetzdient dem Transport von Elektrizität über Hoch-, Mittel- oder Niederspannungsverteilernetze zum Zwecke der Belieferung von Kunden, jedoch mit Ausnahme der Versorgung.

Die elektrische Energie kann in diesen Mengen nur drahtgebunden über Hochspannungsleitungen – Freileitungen und Erdkabel – übertragen werden. Beide Systeme haben Vor- und Nachteile.

Für den Einsatz von Freileitungen sprechen die geringeren Kosten sowie leichtere Lokalisierbarkeit und Behebbarkeit von Fehlern. Freileitungen sind Umwelteinflüssen (z. B. Stürmen) ausgesetzt, können das Landschaftsbild beeinträchtigen und können in seltenen Fällen Menschen, Tiere und Sachgüter gefährden.

"Es gibt verschiedene Typen von Freileitungs-Masten. Zu speziellen Problemen im Leitungsbau bei der Überquerung von Hindernissen siehe Freileitungskreuzungen. Erdkabel haben einen geringeren Platzbedarf, sind vor Umwelteinflüssen besser geschützt und bei der Bevölkerung akzeptierter. Ihr Bau ist aber deutlich teurer; der Wartungsaufwand bei Defekten ist hoch und es gibt technische Probleme, wenn unterirdische Hochspannungsleitungen gewisse Kabellängen überschreiten. Beispielsweise ist die Wärmeabfuhr bei Freileitungen durch die umgebende Luft gewährleistet, bei Erdkabeln nicht. Weitere Probleme entstehen durch die enorme Blindleistung, die wiederum durch die hohe Kapazität des Kabels bedingt ist.

Im Gegensatz zum Betrieb eines Übertragungsnetzes bedarf der Betrieb eines Verteilernetzes einer Konzession , die jedoch nur erteilt werden kann, wenn für das vorgesehene Gebiet noch keine solche Konzession vergeben worden ist. Diese Konzession vermittelt dem Netzbetreiber das Recht zum ausschließlichen Anschluss des Gebietes, das sein Verteilernetz abdeckt, was dazu führt, dass der Inhaber einer Verteilernetzkonzession ein auch rechtlich gesichertes Gebietsmonopol innehat."1

Das Elektrizitätsnetz ist des Weiteren vertikal in sieben Netzebenen unterteilt. Unter einer Netzebene versteht man einen im Wesentlichen durch das Spannungsniveau bestimmten Teilbereich des Netzes. Zunächst existieren vier Spannungsebenen, wobei jede einzelne Spannungsebene eine bestimmte Funktion erfüllt. Die Höchstspannungsebene (Netzebene 1) mit einer Betriebsspannung von 380 bzw. 220 kV dient dem großräumigen, europaweiten Energietransport von den Großkraftwerken zu den Umspannungsebenen in der Nähe der Verbrauchsschwerpunkte. Direkt an das Höchstspannungsnetz angeschlossen werden Kraftwerke, die auf dieser Netzebene einspeisen.

Stromleitungen
Hochspannungsebene/ Photoarchiv von Pixabay
Stromleitungen
nocheinmal Hochspannungsebene/ Photoarchiv von Pixabay
Stromleitungen
Mittelspannungsebene/ Photoarchiv von Pixabay

Die Hochspannungsebene (Netzebene 3) mit einer Betriebsspannung von 110 kV ist für den regionalen Transport in ländlichen Gebieten bzw. der innerstädtischen Verteilung in Ballungsräumen zuständig. An die Hochspannungsebene werden Großabnehmer (z.B. Industriekunden), aber auch kleinere Kraftwerke als Einspeiser angeschlossen.

Die regionale Verteilung über mehrere Kilometer innerhalb der einzelnen Stadt- oder Landbezirke wird über die Mittelspannungsebene (Netzebene 5) mit einer Betriebsspannung zwischen mehr als 1 kV bis einschließlich 36 kV vorgenommen. Aus der Mittelspannungsebene werden Kleinindustrie- und große Gewerbekunden mit elektrischer Energie versorgt.

Die Niederspannungsebene (Netzebene 7) dient hingegen der örtlichen Verteilung und der Belieferung von Kleinverbrauchern (Haushalte, kleine Gewerbebetriebe, Landwirtschaft), die die überwiegende Anzahl der Netzbenutzer ausmachen. Die Betriebsspannung liegt bei 0,4 kV.

"Die einzelnen Spannungsebenen werden mittels drei Umspannungsebenen verbunden, die die elektrische Energie auf das Spannungsniveau der nächsten Spannungsebene transformieren. Es gibt folglich eine Umspannungsebene von Höchst- auf Hochspannung (Netzebene 2), eine Umspannungsebene von Hoch- auf Mittelspannung (Netzebene 4) und eine Umspannungsebene von Mittel- auf Niederspannung (Netzebene 6).

Der Netzanschluss kann sowohl an einer der Spannungsebenen, als auch an den Umspannungsebenen erfolgen, wobei die Anschlussstelle entscheidend für die Berechnung der Netznutzungsentgelte ist.

Die konventionellen Stromnetze, die hierarchisch aufgebaut sind, sind auf die traditionellen fossilen Brennstoffe bzw. in Österreich vor allem auf große Wasserkraftwerke und somit große lastnahe Produktionszentren sowie auf billige, in großen Mengen zur Verfügung stehende Energie ausgelegt."1

Quelle 1

Quelle 2

Quelle 3: Koenig/Kühling/Rasbach, Energierecht, Nomos Verlag, 3. Auflage, Frankfurt 2013

Quelle 4: Raschauer, Allgemeines Verwaltungsrecht, 3. Auflage, Verlag Österreich, Wien 2009

Quelle 5: Weise/Hartmann/Wöldeke, Energiewende und Netzstabilität – die neuen rechtlichen Rahmenbedingungen für Übertragungs- und Verteilernetzbetreiber, RdE 2012

Quelle 6: Zander/Riedel/Held/Ritzau/Tomerius, Strombeschaffung im liberalisierten Energiemarkt, Deutscher Wirtschaftsdienst, Köln 2000

Veränderungen am klassischen Elektrizitätsnetz durch volatile Einspeisung#

Als Zielbestimmung sieht die Erneuerbare Energien-Richtlinie 2009 (EE-RL 2009) eine vermehrte Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen und dementsprechend eine schnelle Genehmigung des Anschlusses dieser Anlagen vor. Gemäß Art. 3 Abs. 1 der EE-RL 2009 muss daher bis 2020 min. 20 % des Bruttoendenergieverbrauchs der Gemeinschaft durch Energie aus erneuerbaren Quellen gedeckt werden. Das nationale Gesamtziel Österreichs sieht sogar vor, diesen Anteil bis 2020 im Sinne des "burden sharing" auf 34% zu steigern.

Die zunehmende Einspeisung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen ins klassische Elektrizitätsnetz bringt jedoch einige Veränderungen mit sich: Im Gegensatz zu den verhältnismäßig wenigen großen konventionellen Kraftwerken speisen die vielen kleinen Erzeugungsanlagen aufgrund ihrer Anlagengröße nicht ins Übertragungsnetz sondern ins Verteilernetz ein. Dies bedeutet eine große Herausforderung für das Verteilernetz, da dieses ursprünglich als reines Ausspeise- nicht jedoch auch als Einspeisenetz konzipiert wurde. Zudem ist im Gegensatz zu den konventionellen Kraftwerken keine bedarfsgerechte Produktion möglich, da die regenerativen Energiequellen vom Wetter abhängig und somit volatil sind und dann produzieren und einspeisen, wenn z.B. die Sonne scheint oder der Wind weht.

"Daher sieht Art. 16 Abs. 1 EE-RL 2009 vor dem Hintergrund der Weiterentwicklung von Elektrizitätserzeugung aus erneuerbaren Energiequellen vor, dass die Mitgliedstaaten geeignete Schritte zu ergreifen haben, um die gesamte Netzinfrastruktur, intelligente Netze und Speicheranlagen auszubauen. Zudem steht die Einspeisung des Stroms aus erneuerbaren Energiequellen unter dem Vorbehalt der Wahrung der Zuverlässigkeit und der Sicherheit des Netzes."1

Quelle 1

Quelle 2

Quelle 3: Koenig/Kühling/Rasbach, Energierecht, Nomos Verlag, 3. Auflage, Frankfurt 2013

Quelle 4: Raschauer, Allgemeines Verwaltungsrecht, 3. Auflage, Verlag Österreich, Wien 2009

Quelle 5: Weise/Hartmann/Wöldeke, Energiewende und Netzstabilität – die neuen rechtlichen Rahmenbedingungen für Übertragungs- und Verteilernetzbetreiber, RdE 2012

Quelle 6: Zander/Riedel/Held/Ritzau/Tomerius, Strombeschaffung im liberalisierten Energiemarkt, Deutscher Wirtschaftsdienst, Köln 2000

Liberalisierung#

Mit dem In-Kraft-Treten des neuen Elektrizitätswirtschafts- und organisationsgesetzes (ELWOG) am 19. 2. 1999 begannen die Liberalisierungsprozesse.

Auslöser für diesen Prozess waren zwei Maßnahmenpakete, die auf die Schaffung eines einheitlichen und liberalisierten Strommarkt abzielen. Zum Einen wurde die Abschaffung künstlicher Marktzugangsbarrieren in Form von Ausschließungsrechten zur Stromversorgung gefordert. Zum Anderen schufen sie die Öffnung des bestehenden Netzes für jeden Anbieter.

Dazu gehören auch Maßnahmen wie das „Unbundling“, das bedeutet die gesellschaftsrechtliche oder zumindest kaufmännische Trennung der betrieblichen Bereiche Erzeugung, Transport und Verteilung oder transparente Vereinbarungen der Durchleitungsentgelten.

Nachdem in Österreich der Strommarkt liberalisiert wurde, werden in enger Zusammenarbeit mit den jeweiligen Behörden und Ministerien die wirtschaftlichen und technischen Rahmenbedingungen für den Markt erarbeitet. Die rechtlichen Grundlagen werden dabei ebenso entwickelt. Eine enge Zusammenarbeit erfolgt auch mit der staatlichen wettbewerbspolitischen Einrichtung, der e-control. Als Regulierungsbehörde ist sie für die Regulierung der Elektrizitäts- und Gaswirtschaft in Österreich zuständig. Vor der Liberalisierung wurde die Elektrizitätsversorgung v.a. durch staatliche Unternehmen im Wege der „Rundumversorgung“ vorgenommen, was bedeutet, dass diese Unternehmen zunächst die Elektrizität in eigenen Kraftwerken erzeugten, anschließend via eigener Leitungen übertrugen und sodann an die Endverbraucher verkauften. Damit war nur dieses jeweilige Unternehmen dafür verantwortlich, dass „der Strom fließt“.

In einigen europäischen Ländern kam sie Anfang der 90er-Jahre, in Österreich in den Jahren 2001 und 2002: die Liberalisierung der Märkte der leitungsgebundenen Energien Elektrizität und Erdgas. Der Hintergrund für die politische Entscheidung, die Energiemärkte zu liberalisieren, war die Forderung nach mehr Wettbewerb in den Energiemärkten. Die EU wollte einerseits mit der Liberalisierung den Wettbewerb fördern und zugleich auch die Qualität im Energiemarkt weiter steigern.

Aufgrund des Strebens nach mehr Wettbewerb und günstigeren Preisen setzten zunächst mit der Elektrizitätsbinnenmarktrichtlinie1996 sowie den folgenden Elektrizitätsbinnen-marktrichtlinien von 2003 und 2009und den damit verbundenen Umsetzungen in das nationale Recht der einzelnen Mitgliedstaaten die maßgeblichen Schritte zur Liberalisierung ein. Man entschied sich dabei für eine Funktionstrennung: Die erste und die dritte Stufe der Wertschöpfungskette im Rahmen der Elektrizitätsversorgung, also die Erzeugung (vorgelagerter Markt) sowie der Handel und Vertrieb (nachgelagerter Markt) wurden in den freien Wettbewerb überführt, während die zweite Stufe der Wertschöpfungskette, also die Elektrizitätsnetze zum Zwecke des Transports (Stromübertragung und Stromverteilung) als sog. natürliches Monopol erhalten blieben. Das bedeutet, dass die Netze als solche nicht dem eigentlichen Wettbewerb unterfallen, zumal ihre Duplizierung volkswirtschaftlich unsinnig wäre. Aufgrund der nunmehr wettbewerblich organisierten Funktionen von Erzeugung, Handel und Vertrieb, findet die Elektrizitätsversorgung nicht mehr durch einen einzelnen „Rundumversorger“, sondern durch zahlreiche (neue) Marktteilnehmer statt.

"Obwohl die Elektrizitätsnetze natürliche Monopole darstellen, gilt es dennoch, auf diesen bestehenden Netzen, den Wettbewerb zu simulieren. Das Kerninstrument dafür stellt der diskriminierungsfreie und regulierte Netzzugang Dritter zu den Übertragungs- und Verteilernetzen dar. Unter dem Netzzugang versteht man die tatsächliche Nutzung dieses Netzsystems , sodass die neuen Erzeuger und Lieferanten, die dem Wettbewerb unterfallen, die Netze der Netzbetreiber zwecks Einspeisung und Vertriebs nutzen und somit ihre Leistungen auf dem Markt anbieten können."

Allerdings vollzog sich die Liberalisierung, also die Öffnung des Elektrizitätsmarktes und die freie Lieferantenwahl, in drei Stufen, sodass nicht direkt sämtliche Endverbraucher auch sog. zugelassene Kunden waren. Zugelassene Kunden waren ab 1999 nur Großverbraucher mit einem Jahresverbrauch von mehr als 40 GWh. Ab 2000 galt dies auch für Kunden mit einem Jahresverbrauch von 20 GWh und ab 2003 für solche mit einem Jahresverbrauch von 9 GWh (Art. 19 EltRL 1996).

In Österreich war am 01.10.2001 ein Marktzugang für alle Kunden, also eine Vollliberalisierung erreicht. Alle Kunden konnten somit ab diesem Zeitpunkt von einem Lieferanten ihrer Wahl versorgt werden. Da die Nutzung der Netze durch den vor- und nachgelagerten Markt einen Eingriff in die Eigentumsrechte der Netzbetreiber darstellt, erhalten diese als Gegenleistung ein durch die Regulierungsbehörde per Verordnung festgelegtes (also reguliertes) Systemnutzungsentgelt.

Mittels der Regulierung der Systemnutzungsentgelte soll u.a. ein Missbrauch der Monopolstellung, also der marktbeherrschenden Stellung der Netzbetreiber, verhindert und Wettbewerb auf den Netzen geschaffen werden. Trotz regulierten Netzzugangs würde nämlich ansonsten die Forderung von überhöhten Systemnutzungsentgelten den Netzzugang für Wettbewerber unwirtschaftlich machen bzw. ausschließen, zumal sie für das Angebot ihrer Leistung auf die Nutzung des Netzes angewiesen sind. Um einen diskriminierungsfreien Netzzugang und einen fairen Wettbewerb auf dem Netz auch tatsächlich gewährleisten zu können, waren die Netzbetreiber zur Entflechtung gezwungen, sofern sie zu einem vertikal integrierten Elektrizitätsunternehmen gehörten. Unter einem solchen vertikal integrierten Elektrizitätsunternehmen versteht man ein Unternehmen, das neben der Funktion Übertragung oder Verteilung, also der Monopolfunktion, noch mindestens eine Wettbewerbsfunktion auf dem vor- oder nachgelagerten Markt (Erzeugung, Handel oder Vertrieb) unter seinem Dach vereint, wie es auch früher beim sog. „Rundumversorger“ der Fall war. Mit der Entflechtung ist die Trennung des regulierten Netzbereichs von den wettbewerblichen Funktionen eines Elektrizitätsversorgungsunternehmens mittels der buchhalterischen, der informationellen sowie der gesellschaftsrechtlich-organisatorischen bzw. der eigentumsrechtlichen Entflechtung verbunden." 2

Essentielle Instrumente zur Förderung des Wettbewerbs stellen somit die Einführung einer Regulierungsbehörde dar sowie der regulierte Netzzugang, die regulierten Systemnutzungsentgelte und die Entflechtungsvorschriften.

Quelle 1

Quelle 2

Quelle 3: Koenig/Kühling/Rasbach, Energierecht, Nomos Verlag, 3. Auflage, Frankfurt 2013

Quelle 4: Raschauer, Allgemeines Verwaltungsrecht, 3. Auflage, Verlag Österreich, Wien 2009

Quelle 5: Weise/Hartmann/Wöldeke, Energiewende und Netzstabilität – die neuen rechtlichen Rahmenbedingungen für Übertragungs- und Verteilernetzbetreiber, RdE 2012

Quelle 6: Zander/Riedel/Held/Ritzau/Tomerius, Strombeschaffung im liberalisierten Energiemarkt, Deutscher Wirtschaftsdienst, Köln 2000

Ziel: Aufrechterhaltung der Versorgungssicherheit #

"Die Netzbetreiber sind verpflichtet, trotz der zunehmenden Einspeisung von Elektrizität aus erneuerbaren Energiequellen die Versorgungssicherheit weiterhin aufrecht zu erhalten, auch wenn dies im liberalisierten System mit zahlreichen Akteuren und Marktteilnehmern schwieriger sein dürfte, als im alten System mit wenigen Monopolisten, also „Rundumversorgern“, bei dem diese jeweils die alleinige Verantwortung für die gesamte Elektrizitätsversorgung inne hatten, was einen geringen Koordinationsaufwand beinhaltet. Das Niveau der Versorgungssicherheit ist in ganz Europa, speziell aber auch in Österreich, hoch. So betrug die gesamte österreichische Versorgungsunterbrechung (also sowohl die geplanten als auch die ungeplanten Versorgungsunterbrechungen) für das Jahr 2013 nur 50,18 Minuten (davon betrugen die ungeplanten Versorgungsunterbrechungen 33,61 Minuten)."3

Quelle 1

Quelle 2

Quelle 3: Koenig/Kühling/Rasbach, Energierecht, Nomos Verlag, 3. Auflage, Frankfurt 2013

Quelle 4: Raschauer, Allgemeines Verwaltungsrecht, 3. Auflage, Verlag Österreich, Wien 2009

Quelle 5: Weise/Hartmann/Wöldeke, Energiewende und Netzstabilität – die neuen rechtlichen Rahmenbedingungen für Übertragungs- und Verteilernetzbetreiber, RdE 2012

Quelle 6: Zander/Riedel/Held/Ritzau/Tomerius, Strombeschaffung im liberalisierten Energiemarkt, Deutscher Wirtschaftsdienst, Köln 2000

3. Energiegewinnung#

Eneuerbare Energien - Windkraft#

Strom
Windkraft/ Aus dem PixabyArchiv

Die ursächliche Energiequelle der Windentstehung ist die Sonneneinstrahlung. Aufgrund einer unterschiedlichen Erwärmung der Erdoberfläche kommt es zur Ausbildung von Luftdruckunterschieden. Die Luft ist bestrebt, die Druckunterschiede auszugleichen und strömt daher von Gebieten höheren Druckes in Gebiete niedrigeren Luftdruckes.

Die Nutzung der Windenergie zur Stromerzeugung erfolgt durch die Abbremsung der Luftmassen mittels des Rotors einer Windkraftanlage. Eine Umwandlung der Bewegungsenergie des Windes erfolgt entweder nach dem Widerstandsprinzip oder dem Auftriebsprinzip. Beim Widerstandsprinzip trifft der Wind direkt auf die Rotorblätter, welche somit in Bewegung gesetzt werden.

Je weiter oben, umso gleichmäßiger weht der Wind – und umso mehr Strom wird erzeugt. Jeder Meter mehr an Höhe steigert den Stromertrag um ein Prozent. Doppelt so lange Flügel erhöhen die Leistung um das Vierfache. Anders gesagt: Je höher die Anlage, desto besser.

Bei der Windenergieumwandlung nach dem Auftriebsprinzip wirkt auf die nicht symmetrischen Rotorblätter eine Auftriebskraft, welche für den Antrieb sorgt.

Österreich hat in manchen Landesteilen sehr gute Windverhältnisse. Dadurch kann Strom kostengünstig erzeugt werden. Derzeit werden bereits rund 25 Prozent der österreichischen Haushalte mit Ökostrom aus Windkraft-Anlagen versorgt.

Strom
Foto: Windkraft / Photoarchiv von Pixabay

Quelle 1

Quelle 2

Erneuerbare Energien - Solarenergie - Photovoltaik#

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Als Sonnenenergie oder Solarenergie bezeichnet man die von der Sonne durch Kernfusion erzeugte Energie, die in Teilen als elektromagnetische Strahlung zur Erde gelangt. Solarenergie kann direkt durch die Sonneneinstrahlung auf Kollektoren zur Erzeugung von Strom (Photovoltaik) und Wärme (Solarthermie) genutzt werden. Solarenergie ist aber auch für alle anderen erneuerbaren Energien notwendig: Wind entsteht durch sonnenerwärmte und kalte Luft (Windkraft), Biomasse wächst nur mit Hilfe der Sonne (Biomasse / Biogas) und Regen fällt nur, wenn auch Wasser an anderer Stelle durch Sonneneinstrahlung verdampft (Wasserkraft).

Unter dem Begriff der Photovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Licht in elektrische Energie. Die photovoltaische Stromerzeugung beruht im Wesentlichen auf dem sogenannten Photoeffekt. Hierbei werden aufgrund der Lichteinstrahlung in Form von Photonen Elektronen aus ihren atomaren Bindungen gelöst. Bei den verwendeten Halbleitermaterialien sind die Elektronen nur schwach im Kristallverband der Atome gebunden und werden somit leicht freigesetzt.

Es existieren verschiedene Solarzellentypen und -materialien und es werden laufend neue entwickelt. Eine wesentliche Rolle kommt dabei dem Silizium zu.

Der Einsatz von Photovoltaikanlagen ist auf den jeweiligen Verbraucher abzustimmen. Prinzipiell wird hier zwischen autarken sowie netzgekoppelten Anlagen unterschieden. Im Jahr 2007 waren weltweit rund 9.200 MW an Photovoltaik-Anlagen installiert. Die erzeugte Strommenge entspricht etwa 0,25% des europäischen Strombedarfs. Deutschland gilt in der Herstellung und in der Installation von netzgekoppelten Photovoltaik-Anlagen als Weltmarktführer. Ende 2009 betrug die in Deutschland installierte Leistung 8.000 MW. Die daraus erzeugte Strommenge von 6.400 GWh deckt in Deutschland 1% vom Bruttoinlandsstromverbrauch ab.

Die größten Photovoltaik–Stromerzeuger in der EU sind Deutschland, Spanien und Italien. Weltweit ist Europa mit 81% der größte Photovoltaik-Stromerzeuger.

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Erneuerbare Energien - Thorium#

Strom
Foto: Thorium / Photoarchiv von Pixabay

Seit einiger Zeit wird auf ­internationaler Ebene wieder über Thorium als Kernbrennstoff diskutiert. Obwohl in der Früh­zeit der Nukleartechnik zahlreiche Versuchsreaktoren mit Thorium gebaut wurden, setzte sich das Natururan als heute dominierender Kernbrennstoff durch. Gegenwärtig verfolgen vor allem Indien und China langfristig angelegte Reaktor-Entwicklungsprogramme zur Nutzung der enormen Energieressource, die im Thorium steckt. Die Zukunft wird zeigen, ob es gelingt, diese Ressource zur ­Deckung des Energiehungers der Menschheit einzusetzen.

Thorium ist wie Uran ein schwach radioaktives Element, das natürlicherweise auf der Erde vorkommt. Entdeckt wurde es 1828 vom schwedischen Chemiker Jöns Jakob Berzelius und wurde unter anderem für Glühstrümpfe von Gaslampen genutzt, weil es beim erhitzen ein helles, weisses Licht abgibt. Thorium ist zwar direkt nicht spaltbar, doch lässt sich aus ihm durch Neutroneneinfang das leicht spaltbare Uran-233 gewinnen.

Da beim anschließenden Spalten des Urans-233 im Mittel mehr als zwei Neutronen frei werden, kann eines von ihnen zum Spalten eines weiteren Urans-233 dienen und das andere, um weiteres Thorium in Uran umzuwandeln. In einem Reaktor erzeugt dieser Prozess etwas mehr spaltbares Material als er gleichzeitig verbraucht. Die Fachleute sprechen von «Brüten». Es handelt sich dabei natürlich um kein «Perpetuum mobile». Der Brutprozess läuft nur so lange, bis das Thorium durch die Umwandlung in spaltbares Uran-233 aufgebraucht ist.

Nach Meinung des renommierten Prof. Maurer der TU Graz ist Thorium so attraktiv ist, weil es dabei keine Kernschmelze gibt (d.h. es kann keine großen Unfälle geben). Zudem sind die radioaktiven Abfälle weniger problematisch. Die Firma Siemens baute vor über 20 Jahren bereits einen Thorium Reaktor, der auch zur Stromerzeugung eingesetzt wurde. Leider wurde damals aus den möglichen Varianten nicht die beste Lösung ausgewählt und der Widerstand gegen jede Art von Atomenergieforschung brachte auch in diesem Fall die Forschungen hinsichtlich Thorium zum Stillstand. Prof. Maurer meint, dass Europa dadurch einen Vorsprung verloren ging, der nun von China, Indien u.a. ausgenützt wird.

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Energiegewinnung mittels Fusion (ITER und Tri-alpha-Reaktoren)#

Tri-Alpha ist eines der derzeit umfangreichsten Fusionsexperimente in den Vereinigten Staaten. Und dazu eines der unkonventionellsten. An Stelle eines donutförmigen "Tokamak-Reaktors", der in der Fusionsforschung seit mehr als 40 Jahren vorherrscht, testet Tri Alpha einen linearen Reaktor. Dieser soll nicht nur kleiner, einfacher und kostengünstiger sein – in wenig mehr als einem Jahrzehnt will das Unternehmen die Fusionsenergie damit kommerziell verfügbar machen. Im Fall der Tokamaks rechnet man dagegen mit 30 bis 50 Jahren.

Der Tokamak Reaktor ITER wird im Kernforschungszentrum Cadarache in Südfrankreich gebaut und soll als erster großer Fusionsreaktor eine positive Energiebilanz aufweisen, indem er kontinuierlich Plasma verbrennt. Das Projekt dürfte sich voraussichtlich auf rund 50 Milliarden US-Dollar – und damit auf etwa das Zehnfache der ursprünglich anvisierten Kosten – belaufen und die ersten Experimente, in denen ITER mit Brennstoff betrieben wird, finden nicht vor 2027 statt, elf Jahre später als einst vorgesehen.

Strom
Foto: Atomkerne / Photoarchiv von Pixabay

Im Prinzip will man in einem Fusionsreaktor die Sonne nachahmen. Wasserstoffisotope sowie Isotope anderer leichter Elemente werden zunächst erhitzt, um die Elektronen von den Atomkernen zu lösen und so ein Plasma zu erzeugen. Anschließend wird das ionisierte Gas komprimiert und für eine Weile zusammengehalten, damit die Kerne miteinander verschmelzen und einen Teil ihrer Masse in Energie umwandeln können. In der Praxis bringt der Versuch, einen Stern zu imitieren, allerdings immense technische Probleme mit sich: In einem Magnetfeld eingeschlossenes heißes Plasma neigt beispielsweise dazu, sich zu drehen und zu winden – ähnlich einer aufgebrachten Schlange, die den Fängen ihres Jägers entkommen will.

Um diese Plasmabestie zu zähmen, setzen Fusionsforscher bereits seit Langem auf Tokamaks. Sowjetische Physiker hatten das Konzept in den 1950er Jahren entwickelt und dem Westen ein Jahrzehnt später präsentiert. Dieser Reaktortyp erreicht deutlich höhere Plasmadichten, Temperaturen und Energieeinschlusszeiten als jede zuvor konzipierte Anlage. Im Lauf der Zeit optimierte man das Design und konnte das hochenergetische Plasma in den Tokamaks immer besser kontrollieren.

Als Brennstoff dient ein Gemisch aus den beiden Wasserstoffisotopen Deuterium (D) und Tritium (T). D-T gilt als die einzige vernünftige Wahl für einen Fusionsreaktor, denn es zündet bei einer niedrigeren Temperatur als jede andere Elementkombination – bei nur rund 100 Millionen Grad – und liefert dabei deutlich mehr Energie. 80 Prozent dieser Energie steckt allerdings in Form von schnellen Neutronen, die bei den Fusionsreaktionen freigesetzt werden. Diese treffen auf die Hülle der Reaktionskammer und erzeugen dort radioaktive Isotope. Um Strom zu gewinnen, müsste man die Energie dieser Neutronen nutzen, um Wasser in einer konventionellen Dampfturbine zu erhitzen – der Wirkungsgrad liegt in diesem Fall bei nur 30 bis 40 Prozent.

Mit Mehrkosten, Komplikationen und geringen Fortschritten hat auch die Trägheitsfusion zu kämpfen, die wohl bekannteste Alternative zum magnetischen Einschluss im Tokamak. Gefrorene Brennstoffpellets werden hierbei mit Hilfe von hochenergetischen Laserstrahlen verdichtet und erhitzt, so dass Fusionsreaktionen einsetzen können. In diesen Ansatz flossen ebenfalls beträchtliche Fördersummen vom Staat. Doch trotz jahrzehntelanger Bemühungen können Anlagen wie die "National Ignition Facility" am Lawrence Livermore National Laboratory im kalifornischen Livermore ihre Versprechen bezüglich einer Fusion durch Trägheitseinschluss nicht einhalten.

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4. Nachhaltige Energieversorgung der Zukunft#

Nachhaltige Energieversorgung der Zukunft - wie geht es weiter?

Es folgt ein Auszug aus einem Interview, welches ich sehr treffend in dem Kontext dieser Ausarbeitung finde. Mag. Michael Cerveny (geb. 1959) ist seit 2013 im Energy Center Wien, dem Energiekompetenzzentrum der Stadt Wien tätig. Der studierte Volkswirt und Energieexperte war zuvor u.a. in leitender Funktion für die Österreichische Energieagentur tätig und Leiter des Themenbereichs Energie in der Österreichischen Gesellschaft für Umwelt und Technik (ÖGUT).

Allgemein#

"Die Energiezukunft 2045 wird maßgeblich von der – heute nicht vorhersehbaren – Entwicklung und Diffusion von Schlüsseltechnologien (z. B. Saisonspeicher) entschieden. Dennoch, ein großer Teil der im Jahr 2045 energierelevanten Infrastruktur, z. B. Gebäude, zersiedelte Raumstrukturen und Anlagen, stammt aus der heutigen Zeit oder wird soeben angeschafft (z. B. neue Ölkessel, weil Öl ja grad wieder so wunderbar billig ist). Dennoch dürfte es auf Grund der weiter fortschreitenden Globalisierung langfristig zu einer Angleichung der Energielandschaften zwischen Österreich, Kanada, China oder Südafrika – sowohl auf der Verbrauchs- als auch auf der Aufbringungsseite – kommen. Natürlich werden sich Unterschiedlichkeiten aufgrund regionaler Erneuerbaren- Potenziale herausbilden.

Eine solche „Globalisierung“ muss nichts Negatives sein. Im Gegenteil: Die globalen Herausforderungen bedürfen global koordinierter Antworten. Die wohl allergrößte Herausforderung ist der Klimawandel. Ich bin nicht der Meinung, dass dieser durch Insekten verursacht wird oder von Feinden der freien Marktwirtschaft erfunden wurde. Vielmehr ist er die Folge der Nutzung fossiler Energien.4

Dekarbonisierung ist technisch machbar#

Um eine katastrophale Erwärmung um mehr als zwei Grad Celsius zu verhindern, müssen die Industriestaaten ihre Treibhausgasemissionen bis Mitte dieses Jahrhunderts um 80 bis 90 Prozent reduzieren. Im Klartext: 2045 dürfen wir in Österreich – auch in Vorarlberg – (fast) keine fossilen Energien mehr verbrennen! (Anmerkung der Redaktion: Das ist in den Zielen von Energieautonomie Vorarlberg auch so vorgesehen.) Mehrere für Österreich in den letzten Jahren erstellte Studien führen alle zum gleichen Ergebnis: Eine dekarbonisierte Energieversorgung ist „technisch“ machbar. Sowohl die dazu erforderliche Halbierung des Energieverbrauchs als auch dessen Abdeckung mit heimischen erneuerbaren Energien ist mit existierenden oder heute absehbaren Technologien möglich ohne eine wesentliche Einschränkung bei den Energiedienstleistungen hinnehmen zu müssen. Allerdings, Wachstum – sei es des Bruttoinlandsprodukts oder der Bevölkerungszahl – schränkt die Chancen auf die Zielerreichung ein, zu hohes Wachstum macht es unmöglich.4

Eine Änderung des Energiemixes im erforderlichen Ausmaß gab es noch nie#

Um eine Dekarbonisierung in 30 Jahren zu schaffen, braucht es etwas was es in den letzten 50 Jahren unserer Energiegeschichte noch nie gegeben hat. Nämlich Anteilssteigerungen der Erneuerbaren im Ausmaß von 20 Prozentpunkten pro Jahrzehnt und dementsprechend Anteilsverluste der fossilen Energieträger (und ihrer Profiteure) im gleichen Ausmaß. Ein Blick zurück in die österreichische Energiestatistik zeigt, dass es nur drei Mal innerhalb eines Jahrzehnts einen Anteilsgewinn oder -verlust von gerade mal der Hälfte der oben genannten zwanzig Prozentpunkte für einen Energieträger gab:

  • Kohle in den 1970ern: von 24 auf 15 Prozent (minus 9 Prozentpunkte)
  • Erdöl in den 1980ern: von 48 auf 40 Prozent (minus 8 Prozentpunkte)
  • (Alle) Erneuerbaren zwischen 2002 und 2012: von 22 auf 32 Prozent (plus 10 Prozentpunkte)

Die Tatsache, dass es im letzten halben Jahrhundert keine Anteilsverschiebungen gegeben hat, die jenen entsprechen die wir in der Zukunft brauchen, soll nicht heißen, dass die Energiewende unmöglich ist. Wenn etwas ernst genommen wird oder wenn es aufgrund äußerer Umstände sein muss, kann in kurzer Zeit das Unmögliche möglich gemacht werden. Zumindest weitgehend.

Immerhin konnten die erneuerbaren Energien in Österreich im letzten Jahrzehnt bereits einen Rekordzuwachs von zehn Prozentpunkten erzielen. Hauptverantwortlich waren die EU-Biotreibstoffbeimischungsverordnung (5,8 % der Treibstoffe), das Ökostromgesetz (Biomasse-KWKs, Windkraft, Photovoltaik) und Erfolge im Wärmemarkt (Pellets, Wärmepumpen). 4

Die Zukunft liegt im Strom#

Seit Langem wird dem Strom eine große Zukunft vorhergesagt. Heute sind viele aus der „Energiewende-Bewegung“ überzeugt, dass die gar nicht so ferne Zukunft eine „All-elektrische“ sein werde. Möglich, und – unter der Voraussetzung dass der Strom fast nur aus erneuerbaren Quellen kommt – auch wünschenswert. Aber ist das realistisch bzw. gar ein Selbstläufer? Im letzten Jahrzehnt ist der Anteil der „elektrischen Energie“ am „Gesamten Endenergieverbrauch“ Österreichs von 18,9 Prozent (Mittelwert 2001 bis 2003) gerade mal auf 20,0 Prozent (2011 bis 2013) gestiegen. Ein „Siegeszug“ schaut anders aus.

Obwohl also gerade mal ein Fünftel unseres Endenergieeinsatzes auf Elektrizität entfällt, bestimmt die Stromdebatte den öffentlichen Raum. Auch bei abendlichen Podiumsdiskussionen drehen sich garantiert vier von fünf Publikumsfragen um die Stromerzeugung, zumeist um die Photovoltaik. Und das auch dann, wenn am Podium zuvor von Wärmedämmung (Publikumsreaktion: „gähn“), vom Stromsparen („na geh“), dem Energieeffizienzgesetz („Was ist das?“) oder von der Notwendigkeit einer Mobilitätswende („Ich kauf’ mir jetzt einen Tesla. Von Null auf Hundert in drei Sekunden, das ist geil.“) die Rede war.4

Zentrale Fragen sind offen#

In anderen Sektoren ist eine erneuerbare Eigenversorgung sehr viel schwieriger:

  • Wie transportieren wir Milliarden Tonnen an Gütern quer durch die Welt und zu unseren Fabriken und Supermärkten? Werden die LKW mit Bio- Treibstoffen oder mit Strom fahren, den sie aus Leitungen über / unter der Fahrbahn ziehen werden? Oder werden wir die Bahn ausbauen, die Elektromobilität seit hundert Jahren ermöglicht?
  • Wie versorgen wir die Grundstoffindustrie (Stahl, Petrochemie, Baustoffe, Papier) mit Hochtemperatur-Energie? Mit Strom und / oder mit erneuerbarem Gas? Wird Biomasse eine wichtige Rolle spielen? In Industriesparten, die mit biogenem Material arbeiten, wahrscheinlich.
  • Wie versorgen wir Städte mit hoher Energiedichte? Konkret gefragt, wie wird 2045 in Wien, das dann über zwei Millionen Menschen beherbergen wird, geheizt, gekühlt, gefahren und produziert? Und wieviel der dafür erforderlichen Energie wird im Stadtgebiet „geerntet“ werden können und wieviel wird von außen kommen müssen? Wie wird die Fernwärme, die heute halb Wien wärmt, aufgebracht? Wie heute mit Abwärme aus der Müllverbrennung und aus Gaskraftwerken? Oder mit Wärme aus 5.000 Meter Tiefe oder aus der Donau?1

Netze müssen weiter ausgebaut werden#

Wenn wir eine dekarbonisierte Welt wollen, dann wird der Großteil der erneuerbaren Energie für diese Energieverbraucherzentren – anders als beim Niedrigenergie- Einfamilienhaus – von „außen“ kommen müssen. Das wird auch eine Veränderung des Landschaftsbildes bedeuten. Schon jetzt, wo der Ausbaugrad vieler Erneuerbarer Energien noch immer gering ist, gibt es Widerstand gegen Windparks, gegen verstärkte Nutzung der Biomasse, gegen Wasserkraftwerke, gegen PV-Anlagen in der Natur oder auf historischen Dachlandschaften und natürlich gegen Hochspannungsleitungen. Gerade letztere werden aber für den großflächigen Transport der volatilen Erneuerbaren gebraucht werden. Wird sich der massive Ausbau, der zur Energiewende notwendig ist, in unseren Breiten durchsetzen lassen? Oder werden Bürgerinitiativen und Naturschützer eine Veränderung „ihres“ ländlichen Raums bremsen oder verhindern können, weil sie Wind-, Biomasse-, Wasserkraft- und PV-Anlagen samt Stromleitungen als Wertminderung für ihre Immobilie oder „ihr“ Schutzgebiet ablehnen?

Wenn dem so sein sollte, dann bleibt keine andere Wahl als Erneuerbare von „noch viel weiter außen“ zu importieren. Aus den Weiten Russlands, Nordafrikas oder des Nahen Ostens. Kommt da nicht auch schon heute „unsere“ Energie her?4

Absolute Verbrauchsreduktion ist unumgänglich#

Trotz aller Begeisterung für die Energiewende dürfen wir nicht aus den Augen verlieren, dass eine 100-Prozent erneuerbare Energieversorgung zwar ein gigantischer Fortschritt wäre, aber letztlich auch nur eine Teillösung darstellt. Denn eine Kilowattstunde ist – auchwenn sie noch so nachhaltig gewonnen wird – eine wertneutrale „Ermöglicherin“. Ausreichende und billige Energie ermöglicht weiteres Wachstum und dieses wird uns, wenn es sich nicht total vom bisherigen unterscheidet, sehr rasch an andere natürliche Wachstumsgrenzen heranführen! Schon heute sind wir (nach Rockström et al.) in drei Bereichen über die Grenzen der Regenerationsfähigkeit des Planeten hinausgeschossen: 1. Biodiversitätsverlust, 2. Stickstoffzyklus, 3. Klimawandel. In Kürze folgen 4. Phosphorzyklus und 5. Versauerung der Ozeane. Durch die Energiewende lösen wir nur eines dieser Probleme: den Klimawandel. Unendliches Verbrauchswachstum ist auf einem endlichen Planeten einfach nicht möglich! Das Radikale an dieser Erkenntnis: „Effizienz“ alleine genügt nicht! Es geht um absolute Verbrauchsreduktionen! Ob das mit dem Wirtschaftswachstum vereinbar ist? Bisher ist in noch keinem Land mit relevantem BIP-Wachstum der Energie- oder Rohstoff- oder Bodenverbrauch etc. tatsächlich absolut gesunken. Natürlich müssen wir die Bemühungen um Effizienzsteigerungen verstärken. Und zwar drastisch! Aus weniger mehr machen. Nein: Mit noch weniger das Gleiche machen! Denn mehr zu wollen ist zwar menschlich verständlich, aber „biosphärisch“ nicht verträglich und daher einfach nicht „enkeltauglich“! Insofern geht es um Wirtschafts-, Reproduktionsund Lebensmodelle, die ohne Wachstum funktionieren. Und, da so der Kuchen nicht größer wird, wird wohl auch Umverteilung notwendig sein, wenn diverse Konflikte nicht ausufern sollen. Das und eine Entkoppelung des persönlichen und gesellschaftlichen „Glücks“ vom Streben nach „Mehr“ wären Schritte, die wir dringend brauchen.4

Schlussfolgerung:#

Der Klimawandel muss als DIE Challenge der Zukunft begriffen und adressiert werden. Und, nur wenn es uns gelingt eine nachhaltige Energieversorgung zustande zu bringen, werden uns die drohenden globalen Versorgungskrisen weniger treffen. Wichtigstes Ziel muss es daher sein, den Energieverbrauch absolut und deutlich zu senken. Und zweitens müssen wir auf die (heimischen) erneuerbaren Energien setzen, denn sie werden langfristig verlässlicher und kostengünstiger als fossile Energien sein. Die Unsicherheiten bzw. die Dynamik auf den Energiemärkten und im Bereich der konkreten Technologieentwicklungen sind groß. Vieles ist im Fluss bzw. überhaupt heute unvorhersehbar. Gerade deswegen halte ich die Existenz eines professionellen Energieinstituts, das laufend neue Erkenntnisse bewertet und für die Politik & Verwaltung aber auch für die Bürger und Betriebe aufbereitet, für wichtig. Der Wunsch nach „Energie soll möglichst billig sein“ oder nach „billigem“ Wohnen (in der zunehmend zersiedelten Peripherie) steht einem Umbau des Energiesystems im Weg! Die Hoffnung, dass nur „die Technik“ die Lösung bringen werde und wir dank Photovoltaik, Elektroauto, Wasserstoffflugzeug, gentechnisch veränderten Super- Energiepflanzen etc. so weitermachen können wie gewohnt, ist falsch." 4

5. Nettes Tool zum Selbst-Experimentieren#

Black-Out Simulator

6. Urheberrechte#

Abschnitt 1 entstand völlig frei von Rechten aufgrund von wissenschaftlicher Recherche.

Abschnitt 2 entstand aufbauend auf Erfahrungen aus Projektberichten des Energieinstitutes an der Johannes Kepler Universität. Kein Stück des Beitrags ist eine Kopie von Firmenberichten, Firmenunterlagen oder aus anderen Quellen kopiert, es sei denn dies ist ausdrücklich erwähnt.

Abschnitt entstand völlig frei von Rechten aufgrund von wissenschaftlicher Recherche.

Abschnitt 4 ist ein Auszug aus einem Interviewmit Mag. Michael Cerveny.

Abschnitt 5 wurde nicht als Teil des Seminars entwickelt, sondern wurde im Zuge eines Projektes des Energieinstituts an der Johannes Kepler Universität entwickelt und ist einer allgemeinen Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt.

7. Fußnoten#

Internetlinks https://nachhaltigwirtschaften.at/resources/e2050_pdf/reports/endbericht_201414_smart_grids_rechtliche_aspekte_von_intelligenten_stromnetzen_in_oesterreich.pdf

https://ec.europa.eu/digital-single-market/en/network-and-information-security-nis-directive

http://europa.eu/rapid/press-release_MEMO-16-2422_de.htm

http://ec.europa.eu/transparency/regdoc/rep/1/2016/DE/1-2016-52-DE-F1-1.PDF

http://www.energieinstitut.at/wie-sieht-die-energiversorgung-der-zukunft-aus

https://www.igwindkraft.at/

https://de.wikipedia.org

http://www.planet-wissen.de/technik/energie/solarenergie

https://www.wienenergie.at/eportal3/ep/channelView.do/channelId/-48222

http://trialphaenergy.com/

Bücher/Journals

Holzleitner/Reichl, Legal problems for the protection of Smart Grids from Cyber Threats, European Energy Journal #20 Volume 6 Issue 3 December 2016

Koenig/Kühling/Rasbach, Energierecht, Nomos Verlag, 3. Auflage, Frankfurt 2013

Raschauer, Allgemeines Verwaltungsrecht, 3. Auflage, Verlag Österreich, Wien 2009

Weise/Hartmann/Wöldeke, Energiewende und Netzstabilität – die neuen rechtlichen Rahmenbedingungen für Übertragungs- und Verteilernetzbetreiber, RdE 2012

Zander/Riedel/Held/Ritzau/Tomerius, Strombeschaffung im liberalisierten Energiemarkt, Deutscher Wirtschaftsdienst, Köln 2000