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Große Trockenheit und die Konsequenzen für den Energiemix

Angesichts der zunehmenden globalen Erwärmung treten extreme Wetterereignisse wie Dürren häufiger auf und ihre wirtschaftlichen Schäden fallen schwerer zu Buche.

16.09.2022
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Irene Lauro
Ökonomin

Wenn wir über die Auswirkungen von Trockenperioden auf die Wirtschaftstätigkeit nachdenken, fällt uns zunächst der Agrarsektor ein. Dieser reagiert in der Tat sehr empfindlich auf Wetterschwankungen. Rückläufige Ernteerträge sind dabei der unmittelbare Schaden des Wassermangels. Aber nicht nur die Landwirtschaft wird beeinträchtigt. Auch die Sektoren Energie und Transport sind von Dürren betroffen, und ihnen gilt der Schwerpunkt dieser Publikation.

In Norditalien haben höhere Temperaturen in diesem Sommer die schlimmste Dürre seit 70 Jahren ausgelöst. Der Pegelstand des Po, der längste Fluss Italiens, hat nach Monaten ohne starke Regenfälle und wenig Schnee in den Bergen ein Rekordtief markiert. Der Fluss ist eine lebenswichtige Quelle für die Trinkwasserversorgung, die Landwirtschaft und die Energieerzeugung in Norditalien. Zudem wirkt sich die anhaltende Wasserkrise stark auf die gespeicherten Energiemengen des Wasserkraftsystems aus. Anfang 2022 lag der gespeicherte Energiewert in den italienischen Stauseen 22 % unter dem Durchschnitt der gleichen Kalenderwoche der vergangenen sieben Jahre. Wie in Grafik 1 dargestellt, haben sich die Speicherstände der Wasserkraft im Laufe des Sommers verschlechtert und liegen aktuell mehr als 40 % unter dem historischen Durchschnitt.

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Über 85 % der 4.000 Wasserkraftwerke in Italien befinden sich in den nördlichen Regionen des Landes. Wasserkraft ist die älteste erneuerbare Energiequelle. Sie macht in etwa 35 % der gesamten grünen Energieerzeugung aus und deckt normalerweise mehr als 15 % des Energiebedarfs in Italien. Die anhaltende Wasserknappheit verschärft die Energiekrise, da die Dürre die Wirtschaft in einer Zeit trifft, in der sich die Gasversorgung wegen des Ukraine-Krieges problematisch gestaltet.

Die Wasserkrafterzeugung in Spanien, die mehr als 11 % der dort erzeugten Energie ausmacht, befindet sich ebenfalls auf sehr niedrigen Niveaus. In diesem Sommer lag die Wasserkraft um mehr als 30 % unter dem Durchschnitt der vergangenen 7 Jahre (siehe Grafik 2 unten).

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Auch andere Länder sind betroffen

Hierbei handelt es sich nicht nur um ein europäisches Problem. Trockenperioden verursachen auch erhebliche Probleme bei der Wasserkrafterzeugung in China. Insbesondere Sichuan, eine Provinz, die über 80 % ihrer Energie aus Wasserkraft bezieht, erlebt derzeit die schlimmste Dürre seit mehr als 50 Jahren. Aufgrund niedriger Wasserstände wurden Einschränkungen bei der Stromversorgung eingeführt. So berichten einige wichtige Autohersteller wie Toyota, dass sie bereits gezwungen waren, die Produktion in ihren Fabriken in der Region für mehrere Tage einzustellen.

Auch die westlichen Bundesstaaten der USA wurden von Dürren heimgesucht. Das Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) hat kürzlich hervorgehoben, dass die zwei größten Stauseen für Wasserkraft in den USA aufgrund von mehr als zehn Jahren Trockenheit derzeit ein Rekordtief erreicht haben. Lake Mead und Lake Powell versorgen mehrere Millionen Menschen in den Bundesstaaten Nevada, Arizona, Kalifornien, Wyoming, Colorado, New Mexico und Mexiko mit Wasser und Strom. Das UNEP warnt außerdem, dass diese Talsperren bei anhaltender Dürre letztlich den gesetzlichen Mindestpegelstand erreichen könnten. Das ist dann der Fall, wenn der Wasserstand in den Dämmen derart niedrig ist, dass er nicht mehr flussabwärts fließen und in den Wasserkraftwerken Strom erzeugen kann.

Um den Rückgang der kostengünstigen Wasserkraft auszugleichen, werden Erdgasgeneratoren eingesetzt. Die US Energy Information Agency (EIA) hat die Auswirkungen der großen Trockenheit in Kalifornien untersucht. In ihren Analysen prognostiziert sie, dass die Großhandelsstrompreise des Bundesstaates in einem Dürre-Szenario im Vergleich zum Mittelwert des Median-Szenarios um 5–7 % steigen würden. Das Median-Szenario ist definiert als die mittlere Wasserversorgung zwischen 1980 und 2020 (Grafik 3).

Die Behörde stellte zudem fest, dass die Preise in den benachbarten Strommärkten Arizonas und des Nordwestens im Fall einer Trockenperiode steigen würden. Kalifornien wird mehr Strom aus Nachbarregionen importieren müssen, um den Rückgang der Wasserkraftleistung auszugleichen. Dies wiederum setzt die Stromversorgung in anderen Märkten unter Druck.

Die EIA-Analyse zeigt, wie physische Klimarisiken die Preise treiben können. Und dies in einer Zeit, in der viele Volkswirtschaften mit einer bereits erhöhten Inflation zu kämpfen haben. Die Umstellung auf Gas, um den Verlust der Wasserkraftleistung zu ersetzen, droht ferner die Klimakrise zu verschlimmern, da sie in einem höheren Kohlenstoffausstoß resultiert. Hier geht die EIA davon aus, dass die CO2-Emissionen in Kalifornien um 6 % höher sein würden als das Median-Szenario.

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Um diesen Anstieg zu vermeiden, könnten die Länder auf andere kohlenstofffreie Energiequellen zurückgreifen. Frankreich beispielsweise deckt 70 % seines Strombedarfs mit Atomkraft. Aber auch Frankreich tut sich schwer, da die Erzeugung von Kernenergie ebenfalls durch Dürren beeinträchtigt wird.

Französische Atomkraftwerke sind zur Kühlung auf Flüsse angewiesen, und die Leistung muss heruntergefahren werden, wenn die Flusstemperaturen bestimmte Schwellenwerte erreichen. Denn das zum Kühlen der Reaktoren verwendete Wasser soll die Umwelt nicht schädigen, wenn es wieder in die Wasserläufe zurückgeleitet wird. Dies geschieht zu einer Zeit, da der französische Energieversorger EDF bereits seine Leistung drosselt, weil einige der Kernreaktoren wegen Korrosionsschäden gewartet werden.

Laut den von EDF gemeldeten Zahlen waren in diesem Jahr bisher 15 % der 56 Kernkraftwerke in Frankreich gezwungen, ihre Leistung aufgrund von Umweltproblemen herabzusetzen. Grafik 4 gibt Aufschluss über die täglichen Verluste in der Erzeugung von Atomenergie aufgrund von höheren Temperaturen. Der erste Leistungsrückgang setzte Anfang Mai ein, als Westeuropa die erste Hitzewelle des Jahres erlebte.

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Während des Sommers kam es zu weiteren Drosselungen bei der Kernenergieerzeugung, was an manchen Tagen im Juli zu einer Verringerung der gesamten Kernenergiekapazität von mehr als 5 % führte. Dadurch verschärfte sich die Energiekrise in Europa weiter.

Niedrige Pegelstände und die Schifffahrt

Das Transportwesen ist ein weiterer Wirtschaftssektor, der von Dürren betroffen sein kann, insbesondere die Binnenschifffahrt. Niedrige Wasserstände können die Schiffbarkeit von Gewässern beeinträchtigen. Der Grund: Lastkähne müssen mit begrenzter Ladekapazität und Einschränkungen bei den beförderten Gütern betrieben werden.

Binnenwasserstraßen spielen in vielen Ländern der Welt eine entscheidende Rolle im Güterverkehr. In Deutschland ist dies in den letzten Jahren jedoch zu einem akuten Problem geworden. Laut Bundesverkehrsministerium werden jährlich rund 240 Millionen Tonnen an Massengütern über die Wasserstraßen des Landes transportiert. Das entspricht fast 75 % des bundesweit im Schienengüterverkehr beförderten Volumens. Nahezu 70 % des Transports von Industriegütern wie Kohle, Rohöl, Kokereierzeugnisse und Chemieprodukte erfolgt auf dem Rhein, einem der längsten Flüsse Europas.

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Grafik 5 veranschaulicht die Folgen großer Trockenheit auf die Aktivität der Binnenwasserstraßen in Deutschland. Während der vergangenen drei Sommer erreichte der Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI) – ein Indikator für Trockenheit – Werte unterhalb von -1,5. Dies gilt als sehr trocken, und während dieser Zeiträume verringerte sich der zulässige Frachttransport erheblich, was wiederum die Industrieproduktion beeinträchtigte. Untersuchungen des Kieler Instituts ergaben, dass in einem Monat mit 30 Tagen Niedrigwasser die Industrieproduktion in Deutschland um etwa 1 % niedriger ist als in einem Normalmonat.

Bemerkenswert ist zudem, dass sich der reduzierte Güterverkehr auch auf den Energiesektor auswirkt. Denn von den Häfen Amsterdam, Rotterdam und Antwerpen befördern Lastkähne Steinkohle auf dem Rhein. Bedingt durch höhere Temperaturen und geringere Niederschläge trocknet der Rhein aus, und seine kritisch niedrigen Wasserstände erschweren die Lieferung von Kohle an deutsche Kohlekraftwerke. Einige deutsche Stromerzeuger haben kürzlich davor gewarnt, dass sie derzeit in ihren Kohlekraftwerken aufgrund reduzierter Brennstofflieferungen weniger Strom erzeugen können.

Abhilfe durch Wind und Sonne

Physische Risiken haben bereits einen erheblichen Einfluss auf die Weltwirtschaft, dürften allerdings noch an Relevanz hinzugewinnen. Durch die zunehmende globale Erwärmung erleben wir wahrscheinlich in den nächsten zehn Jahren häufiger Trockenperioden. Wir haben hervorgehoben, wie Dürren die Aktivitäten im Energiesektor einschränken. Die Reduzierung von Atom-, Wasser- und Kohlekraft ist in Europa besonders kritisch, da sie die Energiekrise verschärft, die mit dem Ukraine-Krieg ihren Anfang nahm. Es scheint, als würde die jüngste Dürre einem perfekten Sturm für die europäische Stromerzeugung die Krone aufsetzen. Gleichzeitig wird dadurch die Notwendigkeit unterstrichen, die Stromversorgung zu diversifizieren.

Wind und Sonne sind nicht nur die Gewinner der Energiewende. Sie könnten auch die Energiesicherheit verbessern und die europäischen Volkswirtschaften vor geopolitischen Risiken schützen, indem sie ihre Abhängigkeit von importierten fossilen Brennstoffen verringern. Darüber hinaus wird eine verstärkte Nutzung kohlenstofffreier Energiequellen wie Wind und Sonne dazu beitragen, die globale Erwärmung und damit die Auswirkungen physischer Risiken auf die Wirtschaftstätigkeit langfristig zu begrenzen. Diese Energieformen können im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen künftig auch eine unerschöpfliche Energiequelle bereitstellen, sobald die hierfür benötigte Technologie entwickelt ist. Kohlenstofffreie Energien weisen infolge ihrer variablen Leistung aber einige Einschränkungen auf: Den Strombedarf durch Wind- und Solarenergie zu decken, hängt von Faktoren wie Standort und Wetter ab. Dies unterstreicht die Bedeutung eines gut diversifizierten Energiemix: Multi-Technologie-Lösungen mit unterschiedlichen Energiequellen, die in der Regel nicht korreliert sind, können die Stabilität des Systems gewährleisten.

Erhöhung der Flexibilität im Netz und Investitionen in Energiespeichertechnologien müssen außerdem Teil der Lösung sein. Insbesondere Speichermechanismen und Reservekraftwerke werden in Perioden mit anhaltend niedrigen Windgeschwindigkeiten und geringer Sonneneinstrahlung wohl eine entscheidende Rolle spielen. Diese können das Problem der Saisonalität von erneuerbaren Energien lösen. Schließlich sind auch Mechanismen für das Management der Nachfrage wichtig, die den Energieverbrauch durch Investitionen für eine erhöhte Energieeffizienz senken.

 

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