Keine Energie ohne Wasser – Koppelung von Wasser- und Energiewirtschaft

Wasserwirtschaft und Energiewirtschaft sind auf deutlich vielfältigere Weise miteinander verknüpft, als dies auf den ersten Blick der Fall zu sein scheint. Die Gewinnung von Energie ist in den meisten Fällen ohne Wasser nicht möglich, egal ob es sich um fossile oder um erneuerbare Energieträger handelt. Im Zusammenhang mit dem Umbau der deutschen Energieversorgung und den von der Bundesregierung beschlossenen Klimaschutz- und Ausbauzielen für erneuerbare Energien steht die Wasserwirtschaft nach Einschätzung des Clausthaler Umwelttechnik Forschungszentrums (CUTEC) vor neuen Herausforderungen: Sie muss sich auf die zukünftigen Anforderungen einer neuen Energieinfrastruktur einstellen und die Einflüsse der Energiewende auf Grundwasserhaushalt, Gewässer- und Bodenschutz mit einkalkulieren.

In einer DBU-geförderten Studie mit dem Label »Keine Energie ohne Wasser« untersuchte das CUTEC die einzelnen Technologien, die bei der Energiewende zum Einsatz kommen und bewertete sie im Hinblick auf Wasserverbrauch unter technischen, ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten.

Die Studie zeigt zum einen das Potenzial auf, Synergieeffekte für die Energie- und Wasserwirtschaft in Deutschland zu nutzen. So bieten sich Kläranlagen beispielsweise als Standorte für eine dezentrale Wasserstofferzeugung durch Wasserelektrolyse an. Dabei wird Überschussstrom aus regenerativen Quellen genutzt, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Der Wasserstoff kann mit dem auf der Anlage entstehenden Kohlendioxid zu Methangas umgewandelt werden, in Brennstoffzellenfahrzeuge getankt oder auch ins Gasnetz abgegeben sowie rückverstromt werden. Der ebenfalls erzeugte Sauerstoff lässt sich zur Wirkungssteigerung für die Belüftung der Belebungsbecken einsetzen, was den Energieverbrauch der Kläranlage verringert. In einer vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Versuchsanlage auf der Kläranlage Sonneberg-Heubisch (Thüringen) wird das Verfahren nun erstmals erprobt.

Andererseits macht die DBU-Studie auch die Grenzen deutlich. Begründet liegt dies in den naturgemäß unterschiedlichen Zielstellungen und gesellschaftlichen Anforderungen beider Bereiche: Oberstes Ziel der Wasserwirtschaft bleibt es, eine qualitativ gute Wasserversorgung und Abwasserentsorgung sicherzustellen sowie die Gewässer unter Berücksichtigung der prognostizierten Auswirkungen des Klimawandels nachhaltig zu schützen. Durch die zunehmende Nutzung erneuerbarer Energien ergeben sich hier möglicherweise Konflikte oder Gefährdungspotenziale: Aktivitäten zur Energiegewinnung und -speicherung im Untergrund können das Grundwasser beeinträchtigen. Auch ein intensiverer Anbau von Energiepflanzen mit Bewässerung der Kulturen und erhöhten Nährstoffeinträgen ist aus Sicht der Wasserwirtschaft kritisch.

Zusammenfassend haben die Veränderungen im Energiesektor mit Ausbau der erneuerbaren Energien jedoch einen positiven Einfluss auf den Wassersektor. Der Umfang der mengenmäßigen Wassernutzungen wird sich nach den untersuchten Szenarien bis zum Jahr 2050 in Deutschland insgesamt schätzungsweise um die Hälfte reduzieren. Für ein erfolgreiches Umgestalten der deutschen Energiesysteme ist eine Zusammenarbeit zwischen Energie- und Wasserwirtschaft jedenfalls von großer Bedeutung.

Projektthema

Zukunftsszenarien und Empfehlungen für die Weiterentwicklung der Wasserwirtschaft unter gravierend veränderten energiewirtschaftlichen Rahmenbedingungen – Label "Keine Energie ohne Wasser"

Projektträger

Technische Universität Clausthal
Clausthaler Umwelttechnik (CUTEC) Forschungszentrum
Adolph-Roemer-Str. 2a
38678 Clausthal-Zellerfeld

Telefon: 05323 722735
Web: www.cutec.de

Förderzeitraum

Oktober 2017 – März 2019

Aktenzeichen

DBU-AZ 32804/01

Stand: 06.07.2020