Ökologische und ökonomische Analyse der Energieversorgung und Mobilität einer Referenzregion und deren Entwicklungspotentiale bis 2030

Abstract

In der vorliegenden Studie wurde für eine Referenzregion eine ökologische und ökonomische Analyse von Energieversorgung und Mobilität durchgeführt, zudem die Entwicklungspotentiale für das Jahr 2030 anhand von drei Szenarien aufgezeigt. Die Referenzregion basiert auf den Analysen ausgewählter Modellregionen. Die Struktur und Parameter der Modellregionen wurde detailliert analysiert, dazu Energiebereitstellung, Endenergiebedarf und Mobilitätsverhalten mittels energetischer, ökonomischer und ökologischer Analysen in dem an der TU Wien entwickelten Berechnungstool "ENECO2Calc" abgebildet. Die Referenzregion repräsentiert Endenergiebedarf sowie Mobilitätsverhalten einer typischen ländlichen Region mit einer Bevölkerungszahl zwischen 500 und 5000 Einwohnern in Österreich. Der Endenergiebedarf der Referenzregion beträgt 53 GWh/a, dabei fällt der energetische Hauptanteil von 24 GWh/a auf den Heizwärmebedarf. Die Mobilität in der Form von PKW und leichten Nutzfahrzeugen fordert in der Referenzregion einen Endenergiebedarf von 13 GWh/a. Die prozentuale Energieträgerverteilung von Wärme, Strom und Treibstoff zeigt einen großen fossilen Anteil. Die Wärme wird in der Referenzregion mit 53 % aus regenerativen Quellen, vor allem Scheitholz, Biomassekraftwerken und Pellets bereitgestellt. Der restliche Anteil wird fossil und durch elektrischen Strom gedeckt. Der Strombedarf wird zu 64 % in die Modellregion importiert, den verbleibenden Anteil decken großteils Biomassekraftwerke, Wasserkraftwerke und Biogasanlagen ab. Aus dem Endenergiebedarf resultieren jährlich 12 Mio. kg CO2e. Dezentrale Wärmeerzeugung und der Verkehrssektor stellen mit jeweils 4 Mio. kg CO2e pro Jahr, die Hauptemittenten dar, gefolgt vom AT-Strommix. Dezentrale Heizungen können beispielsweise durch Holzgas-Blockheizkraftwerke (BHKW) ersetzt werden. Diese zeichnen sich durch die gekoppelte Bereitstellung von elektrischer und thermischer Energie aus und erreichen folglich einen hohen Gesamtwirkungsgrad. Für repräsentative Holzgas- BHKW in der elektrischen Leistungsklasse von 20 bis 50 kW liegen die CO2- Emissionen der Stromerzeugung bei ca. 50 g CO2e/kWhel und damit niedriger als bei der Stromerzeugung durch Photovoltaik (68 g CO2e/kWhel). Die detaillierte Bilanzierung der BHKW zeigt, dass ca. ein Drittel der CO2-Emission auf den Transport des Brennstoffs zurückzuführen ist. Für BHKW-Anlagen im Leistungsbereich unter 500 kWel, mit der Annahme eines Wärmepreises von 5 ct/kWhth, ermöglicht ein Ökostromeinspeisetarif von ca. 20 ct/kWhel einen wirtschaftlichen Betrieb. Im Fall des Leistungsbereiches über 500 kWel und der Annahme des Wärmepreises von 4 ct/kWhth ist ein Ökostromeinspeisetarif von ca. 15 ct/kWhel erforderlich. Im Weiteren wurde die Entwicklung der Referenzregion durch drei Szenarien abgedeckt. Das Szenario 1 "100% Wärme regenerativ" zeigt die Substitution von fossilen Wärmeproduktionstechnologien durch Biogasanlagen, BHKW, Wärmepumpen und Solarthermie. Die Neuzulassungen von Batterieelektrischen Fahrzeuge (BEV) folgen dem aktuellen Trend. Der BEV-Bestand liegt in Szenario 1 im Jahr 2030 bei 11%. Bedingt durch den BEV-Bestand sinkt der Kraftstoffbedarf um 10 %. Durch die Substitution der fossilen Wärmeträger lässt sich eine CO2-Reduktion von 26 % erzielen. Der durch die BHKW bereitgestellte Strom subsituiert den importierten AT-Strommix und trägt dadurch zur CO2-Reduktion bei. Für Szenario 1 ergibt sich aus der Substitution der fossilen Wärmebereitstellungstechnologien eine Reduktion der CO2-Emissionen bei gleichbleibenden Energiekosten. Das Szenario 2 "100 % BEV Neuzulassungen" bildet zusätzlich das Potential zur Einsparung fossiler Kraftstoffe ab. Es basiert grundsätzlich auf Szenario 1, jedoch werden ein erhöhter BEV-Bestand von insgesamt 32 % sowie ein reduzierter Anteil an dezentralen Heizungen angenommen. Der signifikante BEV-Anteil führt zu einer Reduktion des Treibstoffbedarfs von 32 % und ergibt gleichzeitig einen zusätzlichen Strombedarf von 10 %. Die CO2-Emissionen sinken um 34 %. Noch stärker als die Reduktion der Kraftstoffe zeigt sich die Substitution fossiler durch regenerative Energieträger bei der Wärmeerzeugung in der CO2-Emissionsbilanz. Die Energiekosten können wiederum gleich gehalten werden. Szenario 3 "100% elektrische Autarkie" bildet zusätzlich Auswirkungen durch die bilanzielle Substitution des AT-Strommix in der Referenzregion durch regionale Stromproduzenten ab. Dazu sind die Anteile an Photovoltaik, Wasserkraft und BHKW auszubauen. Da der gesamte AT-Strommix sowie teilweise fossile Energieträger zur Wärmebereistellung durch regenerative Energieformen ersetzt werden, zeigt sich eine Reduktion der CO2-Emissionen um 40 %. Die bilanzielle elektrische Autarkie führt zu einer geringfügigen Zunahme der Energiekosten.