Energie- und Umweltagentur des Landes NÖ
Energieberatung

Innovationen für die Energiewende in NÖ

Innovationen könnten es uns ermöglichen gleichzeitig nachhaltiger und besser zu leben. Als klimaneutrale Gesellschaft werden wir begrenzte Ressourcen wiederverwenden und unseren Energie- und Mobilitätsbedarf erneuerbar abdecken. Wenn wir wissen, welche Möglichkeiten diese Innovationen uns bieten, können wir als Gesellschaft davon profitieren.

Hand mit Himmel

Wir alle profitieren von drei Megatrends

Grüne Technologien sind weltweit der große Wachstumsmarkt der Zukunft. Mit Klimaschutzmaßnahmen lässt sich der Wirtschaftsstandort gut absichern, weil viele hochwertige Arbeitsplätze neu geschaffen werden. Das Geld  fließt nicht wie beim Erdöl ins Ausland ab, sondern bleibt in der Region, weil die Ressourcen vermehrt regional genutzt werden. Deshalb können wir alle langfristig von grünen Innovationen profitieren.

Eine klimaneutrale Gesellschaft fußt aber nicht nur auf einer starken Wirtschaft, sondern ermöglicht mehr Lebensqualität für uns alle. Die Mobilität wird leise und abgasfrei (Elektroauto), das Wohnen wird bequem (smart home) und von internationalen Krisen unabhängig (eigener Sonnenstrom statt importiertes Erdöl) und die Versorgung wird regional und klimafreundlich. Das schafft auch mehr Spielräume für sinnvolle und faire Austauschbeziehungen mit anderen Staaten der Welt: fairer Handel statt Ausbeutung und Kinderarbeit.

Im Wesentlichen gibt es drei Megatrends, nach denen wir die Innovationen im Energie- und Klimaschutzbereich in weiterer Folge gruppieren wollen.

  1. Elektrifzierung:  Erneuerbarer Strom aus Sonne, Wind und Biomasse kann überall vor Ort erzeugt und gespeichert werden.
  2. Digitalisierung: Digitale Lösungen kommen in Form neuer smarter Anwendungen auf uns zu.
  3. Dekarbonisierung: Klimaschutz heißt aus Kohle, Erdöl und Gas auszusteigen und alternative Lösungen für Energieversorgung und Industrie zu finden.

Megatrend 1: Elektrifizierung ist der zentrale Baustein der Energiewende

Stromstecker zeigt Richtung Sonne

Elektrizität ist eine vielseitig und vor allem sehr effizient einsetzbare Energieform. Der Bedarf an Strom wird durch zahlreiche Innovationen stark steigen, da fossile Energien sowohl in der Erzeugung von Wärme, als auch für den Antrieb von Fahrzeugen, durch Elektrizität ersetzt werden können.

Durch die effizientere Nutzung  der Energie kann durch diese Innovationen der gesamte Energiebedarf aber sinken, auch wenn der Strombedarf ansteigt. Dafür sorgt unter anderem die Ökodesignrichtlinie der EU, die einen maximalen Energieverbrauch für viele Produktgruppen vorgibt. Mittels eines Energielabels muss der tatsächliche Energieverbrauch auch angezeigt werden, sodass KonsumentInnen die Möglichkeit haben, das sparsamste Geräte im Hinblick auf den Energieverbrauch zu kaufen.

Die Zukunft ist elektrisch

Der Trend zur E-Mobilität ist auch aufgrund der von der EU vorgegebenen Fahrzeugflottenziele mit jährlich einzuhaltenden CO2-Werten nicht mehr aufzuhalten. Bei Nutzung von erneuerbarem Strom ist ein Elektroauto schon heute um 80 % klimafreundlicher als ein Benzin – oder Diesel-PKW. Durch Nutzung von erneuerbarer Energie auch in der Autoproduktion kann in Zukunft mit einem Elektroauto eine klimaneutrale Mobilität ermöglicht werden. Ein Elektroauto ist komfortabel, sicher und dreimal so effizient wie ein Verbrennerfahrzeug, zudem oft höherwertig ausgestattet und besticht durch innovatives Zubehör. Ein Viertel aller Fahrzeuge soll 2030 in NÖ elektrisch unterwegs sein. Unser Stromnetz wird den dafür prognostizierten Zuwachs von etwa 5 % bis 2030 leicht verkraften.  

Die Energiewende wird aber nur gelingen, wenn wir selber zur Verbreitung der innovativen Technologien beitragen, indem wir sie nutzen. Mit einer eigenen Photovoltaikanlage kann man zum Beispiel selbst zur Stromerzeugerin oder zum Stromerzeuger werden. Intelligente Haushaltsgeräte und Wärmepumpen schalten sich genau dann ein, wenn die eigene PV-Anlage Strom produziert. Auch das eigene Elektroauto wird genau dann geladen, wenn PV-Strom zur Verfügung steht oder Strom gerade besonders günstig ist. Es ist sogar vorstellbar, dass die Batterie des Elektroautos als Stromspeicher dient und die Haushaltsgeräte mitversorgt. Bereits jetzt kann man mit einem Stromspeicher für zu Hause seinen Eigenverbrauch an PV-Strom wesentlich erhöhen.

Energieerzeugungsgemeinschaften treiben die dezentrale Ökostromerzeugung voran

Eine wichtige rechtliche Innovation ist die Ermöglichung von Bürgerenergiegemeinschaften. Spätestens ab 2021 dürfen sich Privatpersonen, aber auch Betriebe zu Erneuerbaren Energiegemeinschaften zusammenschließen und das Stromnetz nutzen, um einander die selbst erzeugte erneuerbare Energie zu einem begünstigten Ortstarif zu verkaufen. Auch Energieeffizienz- und Ladedienstleistungen dürfen gegenseitig angeboten werden. Das wird KonsumentInnen vermehrt in aktive „Prosumer“ verwandeln, die selbst Strom erzeugen.

Virtuelle Kraftwerke
Bei einem virtuellen Kraftwerk werden viele lokale  Stromerzeugungsanlagen, wie z.B. Photovoltaik-, Wind- Biogas, Wasserkraft oder Blockheizkraftwerke, zu einem Verbund zusammengeschalten. Ein Dorf oder eine Region kann somit die Leistung eines Großkraftwerks ersetzen und sich somit selbst mit Energie versorgen.

Megatrend 2: Digitalisierung macht uns alle zu Konsumenten und Produzenten

Eine Person steht auf der Straße und steuert die Raumtemperatur des Hauses mit einem Smartphone.

Energiemanagementsysteme und andere smarte Anwendungen werden uns in Zukunft viele Entscheidungen und Handgriffe ersparen, indem sie ohne unser Zutun automatisch die gewünschte Dienstleistung bereitstellen.  So wird z.B. der Überschussstrom aus der hauseigenen Photovoltaikanlage so effizient wie möglich genutzt: Entweder wird er für das weitere Aufladen des Elektroautos verwendet oder für die vorsorgende Erzeugung von Wärme im Warmwasserboiler durch eine Wärmepumpe. Oder der Überschussstrom wird ins Netz eingespeist und verkauft, weil das am günstigsten ist. Sicher ist, dass vorprogrammierte Abläufe zunehmend unseren Alltag entlasten werden. Diese smarte Welt werden wir uns aber nur in dem Ausmaß wünschen, als wir uns nicht fremdbestimmt fühlen und die Datensouveränität erhalten bleibt.

e-Mobilität als Service

Der Verkehr ist derzeit der am stärksten wachsende Bereich bei den Treibhausgasen. Die laufende Digitalisierung wird aber auch unsere Mobilität revolutionieren. Einerseits ermöglichen Sharing-Plattformen und Mitfahrbörsen eine fast synchrone Abstimmung von Angebot und Nachfrage. Dadurch wird es immer mehr möglich, auf ein eigenes Auto zu verzichten und Mobilität als Dienstleistung in Anspruch zu nehmen. Mobile e-Fahrtendienste und e-Carsharing-Projekte erfreuen sich zunehmender Beliebtheit. Die Entwicklung autonomen Fahrens wird eine Fülle neuer Mobilitätslösungen hervorbringen, die heute noch kaum vorstellbar sind. Damit könnte das Parkplatzsuchen der Vergangenheit angehören. Drohnenboten werden den Bodenverkehr entlasten, auf der anderen Seite aber auch die Ressource Luftraum merklich verknappen.

Block-Chain-Technologie revolutioniert die Wirtschaft

Als Block-Chain wird die Technik bezeichnet, mit der Transaktionen für alle transparent und fälschungssicher aufgezeichnet werden. Dadurch entfällt die Notwendigkeit von Verträgen oder beglaubigenden Zwischeninstanzen, weil mit jeder Transaktion automatisch ein Vertrag im Hintergrund, ein sogenannter „smart contract“, abgeschlossen wird. Alle, die über gemeinsame Geschäftsfälle verbunden sind, verfügen über eine idente und laufend aktuell gehaltene lokale Kopie aller eingetragenen Geschäftsvorfälle. Der Abschluss eines neuen Geschäfts wird als Datenblock an die bisherige Kette angehängt und ein neuer Partner erhält eine Kopie der gesamten Datenbank. Mit der Prüfung der Korrektheit der Blöcke kann man eigene Kryptowährungen „schürfen“, d.h. digitales Geld verdienen.

Mittels Block-Chain-Technologie können in kürzester Zeit Tausende von Geschäftsfällen automatisch abgewickelt werden. Sobald die Block-Chain-Technologie als Anwendung für die breite Masse zur Verfügung steht, wird durch sie eine Fülle neuer Dienstleistungen und Austauschbeziehungen ins Leben gerufen. So lassen sich mit ihr beispielsweise Plattformen zum automatisierten Handel von erneuerbarer Energie oder zur autonomen Verteilung freier Netzressourcen realisieren. Big Data Technologien und künstliche Intelligenz befeuern zusätzlich diese Entwicklung.

Smart Grids – sichern die Energieversorgung in Zukunft

Zur sicheren Energieversorgung braucht es ein intelligentes und speicherfähiges Netz zur Aufnahme und Verteilung des mit starken Schwankungen erzeugten Sonnen- und Windstroms. Die Digitalisierung führt zu immer stärkerer Vernetzung von Geräten und Anwendungen in sogenannten Smart Grids. In diesem Internet der Dinge können Stromerzeuger, Stromverbraucher und Stromspeicher in beide Richtungen miteinander kommunizieren. Dadurch lässt sich Angebot und Nachfrage besser aufeinander abstimmen.

Die Energienachfrage kann dadurch teilweise in Zeiten des Überschussangebotes verlagert werden. Dezentrale Speicher im Netz wiederum können für die Pufferung von Überschussenergie verfügbar gemacht werden, sodass diese bei Angebotsknappheit als Energiequelle zur Verfügung stehen. Die Kopplung der ursprünglich getrennten Sektoren von Strom, Wärme und Mobilität (Sektorkopplung) erhöht die Flexibilität der Stromnutzung und stabilisiert das Netz.

Megatrend 3: Ausstieg aus Kohle, Öl und Gas macht unser Leben klimafreundlich

Schild Richtung "Regenerative Energie", ohne Öl oder Gas.

Power-to-X-Technologien ersetzen fossile Energie

Power-to-X-Technologien („Strom-zu-X Umwandlungstechnologien“) dienen zur sinnvollen Verwendung von Überschussstrom aus erneuerbaren Energieanlagen. Aus Windstrom kann beispielsweise mittels Elektrolyse Wasserstoff gemacht werden. Dieser „grüne“ Wasserstoff kann entweder in einer Brennstoffzelle wieder zu Strom umgewandelt werden, oder unter Zugabe von CO2 zu Methan verarbeitet und ins Erdgasnetz einspeist werden (Power-to-gas). Oder der Überschussstrom wird direkt im Hochtemperaturbereich in Wärme zur Betreibung von Dampfkraftwerken umgewandelt (Power-to-heat).

Grafik: Im Vergleich klimaneutraler Heizsysteme liegt die Wärmepumpe  mit einer Gesamteffizienz von 333 % weit vorne. Wasserstoff statt Erdgas erreicht 69 %, synthetisches Gas 53 % und synthetisches Öl gerade mal 41 %.
Im Vergleich klimaneutraler Heizsysteme liegt die Wärmepumpe mit einer Gesamteffizienz von 333 % weit vorne.

Vom Niedrigstenergiegebäude zum Plusenergie-Areal

Häuser der Zukunft zeichnen sich durch ein hohes Maß an Nutzungskomfort aus und werden mit lokal verfügbaren erneuerbaren Energien versorgt. Gebäude der Zukunft wissen wann die Sonne scheint und überschüssige Energie vorhanden ist. Über nach Süden orientierte Fensterflächen wird das Gebäude im Winter aufgeheizt und eine Solaranlage erzeugt Energie. Im Sommer wird die Hitze über eine ausgezeichnete Wärmedämmung, außenliegende Verschattungen und Begrünungen draußen gehalten. Die Energie wird intelligent (smart) für Heizen, Lüften oder Kühlen verwendet oder gespeichert. Das bedeutet ein gesundes Klima und gute Raumluft. Wohlig warm im Winter und angenehm kühl im Sommer und das bei Energiekosten, die das Haushaltsbudget nicht belasten.

Der nächste Schritt ist die gesamtheitliche Planung klimaneutraler Ortsteile mit kompakteren Siedlungsstrukturen. Energieeffiziente Gebäude und eine Strom- und Wärmeversorgung mit erneuerbarer Energie sind dabei die Grundvoraussetzung für Plusenergie-Areale. Heizöl und Gas werden dabei durch Biomasse und Sonnenergie ersetzt. Für die Entwicklung klimaneutraler Areale werden auch neue Planungsinstrumente wie z.B. Heatmaps benötigt. Diese erfassen wo welche erneuerbare Energiequellen in welcher Größenordnung vorhanden sind. Eine Wärmekarte ist eine wichtige Grundlage zur Planung eines ganzheitlichen und effizienten Energiesystems für ein Areal.

Die Kriterien für nachhaltige Areale sind mittlerweile in einem eigenen klimaaktiv-Standard erfasst. Entscheidend für diesen Standard ist die gute Qualität der Planung und des Planungsprozesses zur Erreichung einer hohen Standortattraktivität. Wichtige Standortfaktoren sind z.B. ein ausgewogener Nutzungsmix aus Wohnen, Dienstleistung und Gewerbe, ansprechende öffentliche Grünraumanlagen sowie die Förderung sanfter Mobilität durch eine gute Anbindung an den öffentlichen Verkehr und eine durchdachten Arealerschließung.

Die neue Ökonomie: Bio statt fossil

Eine wichtige Schiene zur Dekarbonisierung der Industrie läuft über den kontinuierlichen Ersatz fossiler Rohstoffe durch nachwachsende, wie das beispielsweise bei der Entwicklung von Biokunststoffen derzeit schon der Fall ist. Ein intelligentes Produktdesign und die zunehmende digitale Produktionsplanung und –steuerung basiert auf zunehmender Automatisierung und Robotik. Sie wird zur Effizienzsteigerung der Produktion führen und wird den Einsatz von Ressourcen verringern.  

In der Fahrzeugtechnologie ist z.B. der Leichtbau von wachsender Bedeutung. Der 3D Druck und Virtualisierung ermöglichen eine rasche Produktion von Prototypen und Entwicklung neuer Produkte. Ein stark in den Fokus der gesellschaftlichen Aufmerksamkeit gerücktes Forschungsgebiet ist die Bionik. Sie erforscht systematisch über lange Zeiträume evolutionär erfolgreich in der Natur entwickelte Konstruktionsprinzipien und versucht diese auf technische Anwendungen zu übertragen. Auch die Entwicklung neuer Bau- und Werkstoffe wird den Einsatz knapper oder stark umweltbelastender Rohstoffe reduzieren. Das Auffinden von Kohlenstoffquellen, die nicht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion stehen, soll in Hinkunft die Herstellung nachhaltiger Agrarkraftstoffe ermöglichen. So kann z.B. das schädliche Treibhausgas Kohlendioxid selbst als Rohstoff nutzbar gemacht werden. Bakterien können es beispielsweise in andere chemische Produkte wie z.B. Ethanol umwandeln, das auch noch zu anderen Produkten wie z.B. Kerosin weiterraffiniert werden kann.

Recyclingtechnologien und Urban Mining pushen die Kreislaufwirtschaft

Vorausschauendes und vorsorgendes Denken wird für die nachhaltige Nutzung von Rohstoffen immer wichtiger. Schon bei der Produktentwicklung ganz am Beginn muss die effiziente Verwertung des Produkts am Lebensende mitgeplant werden. Die Rohstoffe viel zu vieler Produkte bleiben derzeit noch immer ungenutzt, weil sie abgelagert oder bloß zur thermischen Verwertung in der Verbrennung landen.  Besonders in Ballungsräumen ist dieses Potenzial an sekundären Rohstoffen sehr hoch. Sie sollen verstärkt aufgespürt und wieder in den Materialkreislauf eingebunden werden.

Klimawandelanpassung leichter gemacht: Viel Grün und gesunde Böden

Pflanzen binden nicht nur CO2 und senken damit den Treibhausgasgehalt in der Atmosphäre. Sie wirken sich auch positiv aufs Mikroklima aus. Sie spenden angenehmen Schatten und kühlen an heißen Sommertagen die Umgebungstemperatur durch ihre Verdunstung. Gesunde Böden wiederum verfügen über einen hohen Humusgehalt. Humus entsteht durch den Abbau abgestorbener Pflanzenteile. Im Boden wird der im Humus enthaltene Kohlenstoff gespeichert, sodass er nicht weiter zu CO2, das in die Atmosphäre entweicht, abgebaut werden kann. Außerdem verbessert Humus das  Wasseraufnahmevermögen der Böden. Angesichts zunehmender Starkregenereignissen wird das immer wichtiger. Durch Kompostierung, minimale Bodenbearbeitung, dauerhafter Begrünung, Pflanzenvielfalt und Vermeidung von synthetischen Dünge- und Spritzmitteln wird der Humusaufbau im Boden gefördert. Durch das Vermeiden von Versiegelung können wir sein Potenzial für den Wasserhaushalt und das Mikroklima optimal nützen.

Innovationen beginnen bei jeder Einzelnen bzw. jedem Einzelnen

Um das Energiesystem als Ganzes besser steuerbar und intelligenter zu machen, wird im „Green Energy Lab“ geforscht, wie neue österreichische Technologien wie netzdienlichere Wasserkraft, eine Block Chain-Plattform für Energieaustausch von NutzerInnen, intelligente „Plug&Play“-Stromspeicher für PV, solarthermische Großanlagen und Smart Grid Boxen für Strom und Wärme zur Integration erneuerbarer Energien am besten beitragen können.
Welche innovativen Möglichkeiten für den einzelnen Haushalt bestehen, verrät die Energieberatung NÖ.

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