Die wöchentlichen Demos zum Klimawandel bezeugen ein großes Interesse der breiten Bevölkerung am Zustand unseres Planeten[1]. Im Zuge der aktuellen Diskussion rund um den Klimaschutz steigt auch die Aufmerksamkeit, die dem Energiewandel zu Teil wird. Verursacht wird der Klimawandel durch den Ausstoß von Treibhausgasen. Damit ist inzwischen auch das Schlagwort Dekarbonisierung den meisten ein Begriff.

Mittlerweile ist es allgemeiner Konsens, dass zur Dekarbonisierung eine Umstellung unseres Energieversorgungssystems nötig sein wird.

Vor allem durch die Nutzung fossiler Brennstoffe werden Treibhausgase ausgestoßen, die zum Klimawandel beitragen. Die untenstehende Grafik zeigt den Ausstoß von Treibhausgasen (vor allem CO₂). Eine Aufschlüsselung in Wirtschaftssektoren zeigt als Hauptquelle die Energiewirtschaft, den Verkehr und industrielle Prozesse, die zusammen etwa 78 % verursachen.. Nur ein Teil dieser Treibhausgase wird durch das Emissionshandelsgesetz (ETS) geregelt, das 2005 in Kraft getreten ist[2].

Als Quelle der zukünftig verwendeten Energie müssen wir also auf erneuerbare Energien zurückgreifen, und fossile Brennstoffe sukzessive aus unserem Energieportfolio verbannen.

Entsprechende Bemühungen werden von verschiedenen Ländern vorangetrieben[3]. Einige EU-Länder erreichen dabei im Jahresmittel hohe Anteile der erneuerbaren Energien am Bruttoendenergieverbrauch, teilweise um die 40 % [4]. Der Durchschnitt der 28 europäischen Länder liegt bei 17.5 %.

In Österreich wurde, ausgehend von einem hohen Niveau auf Grund der Verfügbarkeit von Wasserkraft, seit dem Jahr 2005 der Anteil der erneuerbaren Energien von 23 % auf 32 % im Bruttoendenergieverbrauch gesteigert[5].

Die effiziente Nutzung der Primärenergie kann weiterhin durch kaskadische Nutzung gesteigert werden, z.B. durch Einspeisung der Abwärme von Industrieprozessen in Fernwärmenetze.

Im Stromsektor entspricht die Energieerzeugung durch Erneuerbare im Jahresmittel sogar einem Anteil von 72 %.

Im Tagesverlauf (in der Grafik ist als Beispiel eine Folge von sieben Tagen dargestellt) zeigen sich Lastschwankungen (graue Kurve). Vor allem nachts wird weniger elektrische Energie verbraucht, auch am Wochenende besteht ein niedrigerer Bedarf. Zur Deckung der Last werden fossile und erneuerbare Energien herangezogen, die Differenz wird durch Importe aufgebracht[6].

Ein weiterer Ausbau der erneuerbaren Energien würde einerseits dazu führen, dass der Verbrauch zu einem höheren Anteil selbst gedeckt werden kann, und andererseits die fossilen Anteile reduziert werden können.

Die Herausforderung der erneuerbaren Energien liegt in ihrer hohen Volatilität, da zu Zeiten mit hohem Windaufkommen oder starker Sonneneinstrahlung nicht notwendigerweise auch viel elektrische Energie verbraucht wird. Bei Sonnenschein im gesamten Bereich Österreichs wird daher mit Photovoltaik viel Strom erzeugt. In den Wintermonaten, also während der Heizperiode, sind dagegen weniger Sonnenstunden zu erwarten. Besonders Erzeugungsspitzen, die auf Grund aktueller Wetterverhältnisse auftreten, müssen dabei berücksichtigt und gepuffert werden.

Durch kurzfristige und saisonale Speicherung kann daher die Deckung zwischen Erzeugung und Verbrauch verbessert werden, z.B. durch Pumpspeicherkraftwerke. Eine weitere Möglichkeit, die überschüssig erzeugte Energie zu nutzen, liegt in der Sektorkoppelung.

Dabei wird durch hybride Prozesse Strom in andere Energieträger umgewandelt: aus aktuell überschüssigem Strom kann so z.B. Wärme oder Wasserstoff gemacht und bedarfsgerecht eingesetzt werden.

Für die Energieversorgung der Zukunft ist es daher unerlässlich, neben einer hohen Effizienz sämtlicher Prozesse verschiedene Speichermethoden zur Verfügung zu haben und die Umwandlung und Rückwandlung überschüssiger Energie durch hybride Elemente zu ermöglichen.