Moderne Stromnetze als Schlüsselelement einer nachhaltigen Energieversorgung. Endbericht zum TA-Projekt

Gegenwärtig befindet sich das deutsche Energiesystem in einem Umbruchprozess historischen Ausmaßes. Bis 2030 sollen erneuerbare Energien etwa die Hälfte und bis 2050 mindestens 80 % des Strombedarfs decken. Dies stellt teilweise völlig neue Anforderungen an die Stromnetze, sodass aktuell ein erheblicher Handlungsdruck erwachsen ist, die Netze aus- bzw. umzubauen sowie neue Betriebskonzepte zu entwickeln, damit eine zuverlässige und sichere Stromversorgung auch weiterhin gewährleistet werden kann. Der TAB-Bericht gibt einen breiten Überblick über den Stand des Wissens und der Diskussion zu vielen der mit dem Aus- und Umbau der Stromnetze verbundenen Fragestellungen. Dazu gehören neben dem Umfang des Aus- und Umbaubedarfs die Identifikation von modernen Technologien und Betriebsweisen für Stromnetze sowie die Beschreibung ihres Entwicklungsstands bzw. Forschungs- und Entwicklungsbedarfs. Da eine Fokussierung allein auf technologische Aspekte zu kurz greifen würde, wurde eine Reihe weiterer relevanter Einflussfaktoren und Themenbereiche in den Blick genommen. Dies betrifft zum einen ökonomische Aspekte, u. a. die Kosten und Nutzen des Einsatzes bestimmter Technologien, beispielsweise von sogenannten Smart Metern. Zum anderen werden aber auch Dimensionen der Folgewirkungen in den Blick genommen, insbesondere Datenschutzfragen in modernen Stromnetzen, die mehr und mehr mit Informationsnetzen verschmelzen (Smart Grid), sowie mögliche Auswirkungen auf die Umwelt bzw. die Gesundheit. Last but not least werden Fragen der öffentlichen Beteiligung und der Akzeptanz des Baus von Stromtrassen thematisiert, die in letzter Zeit enorm an Bedeutung gewonnen haben. INHALT ZUSAMMENFASSUNG 9 I. EINLEITUNG 25 II. STROMNETZE UND STROMVERSORGUNG IN DEUTSCHLAND 33 1. Systemdienstleistungen 36 2. Trends und Treiber für die zukünftige Entwicklung der Netze 39 3. Smart Grid 41 4. Stromnetz im Verhältnis zu anderen Flexibilisierungsoptionen 47 III. AUS- UND UMBAUBEDARF DER STROMNETZE 49 1. Übertragungnetze 49 1.1 Kritik am Verfahren 52 1.2 Kritik an Annahmen und Ergebnissen 57 1.3 Schlussfolgerungen, diskutierte Lösungsvorschläge 59 2. Verteilnetze 61 3. Auswirkungen eines verzögerten Netzausbaus 68 IV. MODERNE TECHNOLOGIEN UND BETRIEBSWEISEN FÜR STROMNETZE 71 1. Übertragungsnetze 71 1.1 Freileitungsmonitoring 71 1.2 Hochtemperaturleiterseile 72 1.3 Erhöhung der Übertragungsspannung 73 1.4 Leistungselektronik zur Steuerung von Lastflüssen 73 1.5 Wide Area Monitoring Systems 74 1.6 Erdkabel 76 1.7 Phasenschiebertransformatoren 78 1.8 Hochspannungsgleichstromübertragung 79 1.9 Supraleitende Komponenten 81 1.10 Gesamtübersicht der Technologien und Verfahren 82 2. Verteilnetze 84 2.1 Regelbare Ortsnetztransformatoren 84 2.2 Einspeisenetze 86 2.3 Hochtemperatursupraleiterkabel 87 2.4 Technologien zur dezentralen Bereitstellung von Systemdienstleistungen 88 2.5 Sensorik im Netz/Automatisierung 90 3. Smart Meter 91 3.1 Warum Smart Meter? 92 3.2 Ordnungsrahmen 95 3.3 Kosten-Nutzen-Analyse 96 3.4 Ländervergleich 101 3.5 Datenschutz und Datensicherheit bei Smart Meter 102 V. ZUKUNFTSSZENARIEN FÜR DAS STROMNETZ 109 1. Europäisches Supergrid 109 2. Die Szenarien des Umweltbundesamtes 112 2.1 Szenario »International Grosstechnik« 113 2.2 Szenario »Regionenverbund« 113 2.3 Szenario »Lokal autark« 115 3. Betrieb des Stromnetzes in regionalen Zellen 117 3.1 Definition und Abgrenzung 118 3.2 Funktionalität und technische Umsetzung 119 3.3 Mögliche technische Varianten 121 3.4 Bewertung 123 3.5 Möglicher Regelungsbedarf 131 3.6 Fazit 134 4. Digital Grid 135 VI. ZUVERLÄSSIGKEIT UND SICHERHEIT 137 1. Kosten von Stromausfällen 138 2. Versorgungsqualität 141 2.1 Smart Grid: »safety« und »security« 144 2.2 Qualität der Stromversorgung als Produktmerkmal 151 VII. UMWELT- UND GESUNDHEITSAUSWIRKUNGEN 153 1. Auswirkungen auf die Umwelt 153 1.1 Freileitungen 154 1.2 Erdleitungen 161 1.3 Elektromagnetische Felder durch Freileitungen, Erdkabel und gasisolierte Leitungen 166 1.4 Fazit 171 2. Mögliche Risiken für die Gesundheit 171 2.1 Allgemeines zu Feldwirkungen und Grenzwerten 172 2.2 Wirkmodelle und Bewertung von Evidenz 173 2.3 Wissenschaftliche Bestandsaufnahme und Bewertung biologischer Wirkungen 180 2.4 Grenzwertdiskussion 186 2.5 Forschungsbedarf 192 2.6 Strategien der Risikobewertung und des Risikomanagements 192 2.7 Fazit 193 VIII. AKZEPTANZ DES STROMNETZAUSBAUS 195 1. Konfliktfelder beim Netzausbau 196 2. Öffentliche Wahrnehmung und das Beteiligungsparadoxon 197 3. Bürgerbeteiligung bei der Planung des Netzausbaus 198 4. Erfolgsfaktoren für Bürgerbeteiligungsverfahren 201 5. Fazit 203 LITERATUR 205 1. In Auftrag gegebene Gutachten 205 2. Weitere Literatur 205 ANHANG 229 1. Tabellenverzeichnis 229 2. Abbildungsverzeichnis 23

Liberalisierung öffentlicher Dienstleistungen in der Europäischen Union und Österreich

LIBERALISIERUNG ÖFFENTLICHER DIENSTLEISTUNGEN IN DER EUROPÄISCHEN UNION UND ÖSTERREICH Liberalisierung öffentlicher Dienstleistungen in der Europäischen Union und Österreich (Rights reserved) ( -

Climate Engineering. TAB-Brief Nr. 44

Die neue Ausgabe des TAB-Briefes beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit großtechnischen Methoden der Klimamanipulation, die als »Geoengineering« bzw. »Climate Engineering« bezeichnet werden. Anlass ist die Publikation des TAB-Arbeitsberichtes Nr. 159 zum Thema, dessen Ergebnisse heute in einer öffentlichen Ausschusssitzung zur Diskussion gestellt werden. Als Hauptursache des Klimawandels gilt bekanntlich die stetig steigende Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre, die wesentlich auf anthropogene Emissionen zurückzuführen ist. Um der globalen Erderwärmung entgegenzuwirken, gibt es neben den Emissionsreduktions- und Anpassungsmaßnahmen prinzipiell noch andere Handlungsoptionen, nämlich aktive, gezielte und technische Eingriffe in den CO2- oder Strahlungshaushalt der Erde – das sogenannte Climate Engineering (CE). Das eigentlich neue Element bei der Entwicklung und dem möglichen Einsatz unterschiedlicher CE-Technologien sind nicht in erster Linie deren technologischen Grundlagen, sondern vielmehr die mit diesen Technologien anvisierten Größenordnungen: eine Manipulation der Umwelt in großen und größten Dimensionen. Die Entwicklung bzw. Implementierung einer Technologie, die absichtlich durchgeführt und ggf. global wirksam ist, ist in der Geschichte der Menschheit ohne Beispiel – entsprechend kontrovers werden die verschiedenen CE-Ansätze diskutiert. Die Beiträge des Schwerpunkts im vorliegenden TAB-Brief stellen einige Hauptergebnisse des jüngst abgeschlossenen TA-Projekts zum Thema vor. Im ersten Schwerpunktbeitrag gibt Christoph Revermann überblicksartig den Stand des Wissens bezüglich der naturwissenschaftlich-technologischen Aspekte der diversen CE-Konzepte wieder. Im zweiten Schwerpunktbeitrag wird von Claudio Caviezel der bestehende internationale und nationale Rechtsrahmen skizziert und dabei aufgezeigt, dass auf allen Rechtsebenen gegenwärtig weitgehende Regulierungslücken bestehen, was den Umgang mit CE-Aktivitäten angeht. Auf Basis von Überlegungen über potenzielle geopolitische Folgen von CE-Anwendungen werden wichtige Anforderungen an eine rechtliche Rahmensetzung für Climate Engineering identifiziert. Im dritten Schwerpunktbeitrag wird von Christoph Revermann eine einordnende Beurteilung von Climate Engineering vorgenommen. Hier zeigt sich, dass neben den naturwissenschaftlich-technischen Aspekten insbesondere sozioökonomische, politische und ethische Kriterien für einen Bewertungsprozess von Bedeutung sind. Im Mittelpunkt stehen die grundlegenden Fragestellungen, ob bzw. unter welchen Bedingungen diese Technologien überhaupt notwendig sein könnten und mit welchen gesellschaftspolitischen und sozialen Folgen und Risiken ihre Anwendung möglicherweise verbunden wäre. Im vierten Schwerpunktbeitrag wirft Christoph Kehl einen Blick auf die bisherigen Erfahrungen mit Aufforstungs- und Wiederaufforstungsmaßnahmen im Rahmen des Kyoto-Protokolls. Auch wenn diese Aktivitäten gemeinhin nicht als CE-Technologien bezeichnet werden, lassen sich an ihnen dennoch die Chancen und Risiken lokaler CE-Maßnahmen exemplarisch verdeutlichen. Wie sich zeigt, sind bei ihrer Umsetzung in der Regel vielfältige Nebeneffekte ökologischer und sozialer Art zu beachten, die einer rein klimapolitischen Regulierung im Prinzip entgegenstehen. Die Beiträge untermauern eine der zentralen Aussagen des TA-Projekts, nämlich dass es angesichts der Bedeutung des Themas für die Klimaschutzpolitik einerseits und der vielen wissenschaftlichen Unsicherheiten andererseits dringend erforderlich ist, eine breite gesellschaftspolitische Debatte darüber anzustoßen, ob bzw. welche Ansätze des Climate Engineering weiter erforscht (und gegebenenfalls zur Anwendungsreife gebracht) und welche Risiken dafür eingegangen werden sollen

Hope-, Hype- und Fear-Technologien. TAB-Brief Nr. 39

Anhand von vier beispielhaften Technologiebereichen greift der Schwerpunkt des TAB-Briefs Nr. 39 Aspekte der politischen und gesellschaftlichen Wahrnehmung und Auseinandersetzung mit technikbezogenen Hoffnungen und Ängsten auf. Er ist ein Beitrag zur demnächst in Berlin stattfindenden Konferenz des Netzwerks parlamentarischer TA-Einrichtungen (EPTA) zum Thema »Hope-, Hype- und Fear-Technologien«. Weitreichende wissenschaftlich-technische Visionen haben Konjunktur. Anknüpfend an Technologien mit vermuteter hoher Wirkungsmächtigkeit skizzieren sie oft eine umfassende Transformation gesellschaftlicher Strukturen und Lebenswelten. Wie die traditionellen technischen Utopien versprechen auch moderne Entwürfe die Lösung fundamentaler Probleme oder auch die Erfüllung alter Menschheitsträume, erzeugen jedoch aufgrund von ungewissen, aber nicht auszuschließenden Risiken gleichzeitig Bedenken und Ängste. Eine Beurteilung, ob das, was erwartet oder befürchtet wird, als ernsthafte Möglichkeit in Betracht zu ziehen oder bloße Spekulation ist, fällt oft schwer. Dies ist eine Herausforderung sowohl für gesellschaftliche Debatten als auch für politische Entscheidungen, und damit ein zentrales Thema der Technikfolgenabschätzung. Im Schwerpunkt des neuen TAB-Briefs werden anhand von vier Fallbeispielen Ausschnitte der umfangreichen Thematik »Hope-, Hype- und Fear-Technologien« behandelt. Eine der dichtesten Technikerzählungen ist die der Evolution und gesellschaftlichen Aneignung des Internets. Ein besonders interessantes Kapitel gilt dem Verhältnis von Internet und Demokratie. Ulrich Riehm geht den historischen Wurzeln dieser Beziehung nach und arbeitet sowohl die Hoffnungen als auch die Befürchtungen und Enttäuschungen heraus, die die Koevolution von Internet und Demokratie geprägt haben und die bis heute in der Debatte präsent sind. Die Nanotechnologie als das Feld, das von ganz eigenen wissenschaftlich-technischen Visionen begleitet wird, wird von Christoph Revermann eingeführt. Sie fasziniert durch die Vorstellung eines auf der molekularen Ebene arbeitenden Homo Fabers, der zielgenau Atome und Moleküle zusammensetzt – und weckt Befürchtungen angesichts der Möglichkeiten aus dem Ruder laufender, selbstorganisierender Systeme. Die Synthetische Biologie, vorgestellt von Arnold Sauter, liefert in jüngster Zeit zunehmend Anregungen für weitreichende Visionen in den Basiswissenschaften. Charakteristisch ist hier wie in vielen der Hype- und Hope-Technologien die Definitionsproblematik: Ist Synthetische Biologie wirklich eine neue Forschungsrichtung oder ein bloßes Etikett, um öffentliche Aufmerksamkeit und Forschungsförderung zu mobilisieren? Das Climate Engineering, ein recht neuer Ansatz zur Lösung des Klimaproblems durch eine großtechnische »Kühlung« der Erde, eingeführt durch Claudio Caviezel, erregt Faszination wie Abwehr, begründet durch die globale Dimension gezielter Eingriffe in das Klimasystem. Um in diesen Feldern kontroverser Hoffnungen, Erwartungen, Befürchtungen und Ängste Orientierung zu ermöglichen, bedarf es transparenter und nachvollziehbarer Kriterien sowie einschlägiger Verfahren der argumentativen Abwägung und Entscheidung. Technikfolgenabschätzung, auch und gerade in Parlamenten, hat hier eine besondere Aufgabe, die Gehalte der wissenschaftlich-technischen Visionen rational und transparent aufzuarbeiten und als Teil einer informierten und reflektierten Beratung von Politik und Gesellschaft bereitzustellen