Artikel 10

1
Forum für Wissen 1999, 2
Nachhaltigkeit in der Energieproduktion im Gebirge
Hans Ulrich Liniger, Albert von Däniken
Ecosens, Wallisellen
Für die Stromproduktion in den Bergregionen bietet der liberalisierte Strommarkt eine grosse Chance. In Zukunft wird die Umweltverträglichkeit beim
Kaufentscheid zu einem wichtigen Kriterium, was für die nachhaltig produzierte
Energie aus Wasserkraft einen Wettbewerbsvorteil bringt. Die Elektrizitätswerke
sind somit gefordert, den Kunden verlässliche und nachvollziehbare Informationen über die Art der Energieproduktion zu bieten. Ein zertifiziertes Umweltmanagementsystem kann die Umweltleistungen des Unternehmens messbar und
kommunizierbar machen und zudem die Glaubwürdigkeit der Information wesentlich erhöhen. Es gibt heute Bestrebungen, allgemein anerkannte Kriterien für
umweltverträglich produzierten Strom festzulegen und Produkte, die solche
Kriterien erfüllen, mit einem Qualitätszeichen zu versehen. Damit ein solches
Zeichen im Markt anerkannt wird, muss es von verschiedenen Akteuren im Markt
von Stromproduzenten über Versorger, Umweltorganisationen bis hin zu Konsumentenvertretern getragen werden. Die Kunden erhalten somit ein vertrauenswürdiges Instrument, das ihnen die Wahl von nachhaltig produziertem Strom aus
dem Angebot der verschiedenen Produkte im Strommarkt ermöglicht.
1 Was bedeutet die
Energieproduktion für
die Gebirgsregion?
Die Energieproduktion hat im Gebirge
seit langer Zeit eine grosse Bedeutung.
Seit die Städte im Mittelland elektrifiziert worden sind, haben die Elektrizitätswerke Strom aus Wasserkraft in den
Bergen produziert und zu den Verbrauchern im Mittelland transportiert. Auch
nachdem andere Energieträger (z.B.
Kernenergie) zur Stromproduktion
wichtiger geworden sind, hat die Wasserkraft, welche zu einem grossen Teil
aus den Gebirgskantonen kommt, eine
grosse Bedeutung. So werden zum Bei-
spiel von den rund 4800 GWh, die das
Elektrizitätswerk Zürich (EWZ) jährlich umsetzt, rund 42% in hydraulischen Werken (eigene Werke oder Partnerwerke) produziert. Zwei Drittel dieses Anteils oder ca. 30% des gesamten
Umsatzes stammt aus den Werken im
Kanton Graubünden (eigene Werke
Mittelbünden und Bergell, Partnerwerke Hinterrhein) (EWZ, 1998). Diese
Zahlen lassen erahnen, wie gross die
wirtschaftliche Bedeutung der Energieproduktion in den Gebirgsregionen
in der Vergangenheit war, und zeigen,
dass sie bis heute anhält.
Die Öffnung der Märkte und die
damit verbundene Liberalisierung der
Strommärkte birgt für die Gebirgsre-
gionen eine grosse Chance. Neben der
wirtschaftlichen Diskussion werden
heute generell auch ökologische Argumente immer wichtiger. Da Strom aus
hydraulischen Werken grundsätzlich als
umweltverträglich bezeichnet werden
kann, kann dieses Thema für die Bergregionen eine grosse Bedeutung erlangen.
2 Wie umweltverträglich
ist die Energieproduktion im Gebirge?
Die Stromproduktion im Gebirge nutzt
mit der Wasserkraft eine erneuerbare
Energiequelle und ist somit im Vergleich zu nicht erneuerbaren Energieträgern grundsätzlich als eine umweltverträgliche Art der Energieproduktion einzustufen. Trotzdem verursacht
auch die Nutzung der Wasserkraft
Umweltbelastungen, die im Sinne eines umweltgerechten Verhaltens möglichst niedrig zu halten sind. Umweltbelastungen können generell in einem
Input/Output-Modell dargestellt werden. Bei der Energieproduktion ist dieses Modell etwas komplexer (vgl. Abb.
1). Als Input gelten sämtliche Materialien und Energieträger, die zur Aufrechterhaltung des Betriebes eingesetzt
werden. Dies umfasst neben einem allfälligen Stromeinkauf von Partnerwerken vor allem Betriebs- und Hilfsstoffe
Tab. 1. Beispiele für Input und Output bei der Stromproduktion.
Input
Output
Energieträger
– Strom von Partnerwerken für den Weiterverkauf
an Kunden
– Potentielle Energie (Wasser)
– Treibstoffe für Maschinen, Fahrzeuge und Geräte
– Brennstoffe für Gebäudeheizung
– Stromverkauf an Kunden
– Luftemissionen aus Treibstoffverbrauch
– Abwärme durch Stromverluste
Produktionsprozess
– Betriebs- und Hilfsstoffe (z.B. Schmierstoffe,
Materialien für Wartung und Unterhalt, Papier
für Administration)
– Abwasser (z.B. Schmierstoffe)
– Abfälle und Sonderabfälle
– Aspekte des Natur- und Landschaftsschutzes
(z.B. Restwasser)
Inventar
– Talsperren (z.B. Beton)
– Produktionsanlagen (z.B. Stahl)
– Übertragungsanlagen (z.B. Kupfer)
– Abfälle
– Aspekte des Natur- und Landschaftsschutzes
(z.B. Talsperren, Übertragungsleitungen)
2
Vorgelagerte
Prozesse
Forum für Wissen 1999, 2
Input
Kernprozess
Output
Einkauf
Beteiligungen
Kundenberatung
Verluste
Produktion
Partner
Nachgelagerte
Prozesse
Strom
Einkauf
potentielle
Energie: Wasser
Emissionen
Strom
Verkauf
Energieträger
Verbraucher
Produkt
Betrieb
Eigenverbrauch
Rohstoffgew.
Herstellung
Betriebsstoffe
Hilfsstoffe
Produktionsprozesse
Abfälle
Natur/Landsch.
Entsorgung
Zu Inventar
Inventar
Aus Inventar
Abwasser
Abb. 1. Input/Output-Modell eines Elektrizitätswerkes.
sowie die Erstellung der Produktionsanlagen. Als Output gelten neben dem
Strom, der an die Kunden verkauft wird,
die Luftemissionen, Abwässer und
Abfälle. Bei der Nutzung der Wasserkraft sind dazu auch die Aspekte des
Natur- und Landschaftsschutzes zu zählen. Tabelle 1 zeigt einige Beispiele für
diese Stoff- und Energieflüsse bei der
Stromproduktion eines typischen Elektrizitätswerkes im Alpenraum.
Diese Stoff- und Energieflüsse verursachen verschiedene Umweltbelastungen, welche bei der Herstellung
dieser Stoffe, bei deren Verwendung
oder bei der Entsorgung anfallen können. Die Betriebs- und Hilfsstoffe spielen dabei eine eher untergeordnete
Rolle, da bei der Nutzung der Wasserkraft sehr wenig Stoffe eingesetzt werden müssen. Umweltbelastungen können z.B. dort entstehen, wo Maschinenteile mit dem Wasser in direktem
Kontakt stehen und somit ein Risiko
einer Belastung des Wassers mit
Schmierstoffen besteht (Turbinenlager), oder dort, wo Metallteile mit speziellen Materialien vor Korrosion geschützt werden müssen (Metallmasten).
Viel wichtiger hingegen sind Stoffe,
welche für die Erstellung der Produktionsanlagen eingesetzt werden. Diese
gehören somit zum Inventar und haben – speziell bei Wasserkraftwerken –
eine sehr lange Lebensdauer. Mit der
Herstellung dieser Stoffe und Materialien sind Umweltbelastungen verbun-
den, welche trotz der langen Lebensdauer nicht vernachlässigt werden dürfen. Dazu gehören z.B. Baumaterialien
für die Erstellung der Talsperren, der
Produktions- und Übertragungsanlagen (Beton für Talsperren, Stahl für
Turbinen etc.). Wichtig in diesem Zusammenhang sind auch potentielle Umweltrisiken, z.B. bei Transformatoren,
bei denen grössere Mengen von Öl eingesetzt werden, welche bei allfälligen
Leckagen den Untergrund verschmutzen können.
Bei der Nutzung der Wasserkraft
sind aber auch Umwelteinwirkungen
ausserhalb der rein stofflichen Betrachtung von grosser Bedeutung. Dazu gehören:
– Landschaftsveränderungen durch
Talsperren und Übertragungsanlagen (z.B. Staumauern oder Masten
in landschaftlich sensiblen Gebieten),
– Veränderungen von Lebensräumen
durch Stauseen und grössere Bauwerke (z.B. Störung des Lebensraumes von Eulen durch Hochspannungsleitungen),
– Veränderungen des hydrologischen
Regimes und des Geschiebehaushaltes,
– Veränderungen des Lebensraumes
in Bächen und Flüssen mit Restwasser und in Schwallstrecken (z.B.
Verhinderung von Laichplätzen für
Fische durch zu geringe Restwassermengen).
Das Ausmass dieser Umweltbelastungen kann mit verschiedenen betrieblichen und organisatorischen Massnahmen beeinflusst werden.
3 Wie umweltverträglich
ist Wasserkraft im Vergleich mit anderen Energieträgern?
Bei der Beurteilung der Umweltbelastungen, die mit der Energieproduktion verbunden sind, müssen die verschiedenen Arten der Energieproduktion miteinander verglichen werden
können. Ein taugliches Instrument für
einen solchen Vergleich ist die Ökobilanz. Verschiedene Forschungsgruppen, unter anderem an der ETH Zürich, haben solche vergleichende Untersuchungen durchgeführt (z.B. FRISCHKNECHT et al. 1994 oder HISCHIER et al.
1995). Die Umweltbelastungen der
Energieproduktion in verschiedenen
Kraftwerkstypen (bezogen auf 1 TJ
Strom) kann dabei auf verschiedene
Wirkungsklassen bezogen werden (Geruch, Abwärme, Radioaktivität, Humantoxizität, Ökotoxizität, Überdüngung, Versauerung, Photosmog, Ozonabbau, Treibhauseffekt, Landbedarf).
In der erwähnten Ökobilanz sind die
Energieträger Wasserkraft, Kernenergie, Gas, Braunkohle, Steinkohle und
Öl untersucht worden. Bei sämtlichen
3
Forum für Wissen 1999, 2
der oben erwähnten Wirkungsklassen
sind die Umweltbelastungen der Wasserkraft im Vergleich zu den Belastungen der anderen Energieträger verschwindend gering. Einzig beim Landbedarf zeigt sich eine Belastung, die
aber noch immer weitunter derjenigen
der anderen Energieträger liegt. Tabelle 2 zeigt die Energieträger mit der
jeweils grössten Belastung bei den einzelnen Wirkungsklassen.
4 Was bedeutet Nachhaltigkeit in der Energieproduktion?
Der Begriff der Nachhaltigkeit ist erstmals 1987 von der Brundtland-Kommission definiert worden. Eine Entwicklung wird als nachhaltig verstanden, wenn sie die heutigen Bedürfnisse
zu decken vermag, ohne für künftige
Generationen die Möglichkeit zu
schmälern, ihre eigenen Bedürfnisse zu
decken. Etwas volkstümlicher ausgedrückt bedeutet dies: «Verlasse Deinen Platz so, wie Du wünschst, dass Du
ihn antriffst». Aus dieser Haltung heraus lassen sich folgende Handlungsgrundsätze ableiten:
– Verminderung der Schadstoffemissionen auf ein Mass, das durch die
Natur bewältigt werden kann,
– Erhaltung der Vielfalt der Natur,
– Nachwachsen der erneuerbaren
Rohstoffe, so dass sie auf einem konstanten Niveau erhalten bleiben,
– Ersatz nicht erneuerbarer Ressourcen durch regenerierbare Quellen.
Für die Energieproduktion können diese generellen Grundsätze ebenfalls angewendet werden. Die Energieproduktion aus Wasserkraft hat den enormen
Vorteil, dass der Energieträger selber
erneuerbar ist und die wichtigste Forderung der Nachhaltigkeit somit erfüllt
ist. Aus den oben dargestellten Umweltbelastungen ergibt sich dennoch ein
Handlungspotential, mit dem auch die
an sich schon sehr umweltverträgliche
Nutzung der Wasserkraft im Sinne der
Nachhaltigkeit optimiert werden kann.
Der wichtigste Punkt ist dabei sicher
die Erhaltung der Vielfalt der Natur,
wobei folgende Massnahmen im Vordergrund stehen:
– Optimiertes Management des Restwassers zur Erhaltung ausreichender aquatischer Lebensräume und
Laichplätze für Fische,
Tab. 2. Zuordnung der Energieträger zu den Wirkungsklassen, in denen sie im Vergleich zu
den anderen Energieträgern jeweils die grössten Belastungen aufweisen.
Energieträger
Wirkungsklassen, in denen der entsprechende Energieträger
die grösste Belastung aufweist
Gas
Geruch
Braunkohle
Abwärme, Treibhauseffekt
KKW
Radioaktivität, Landbedarf
Steinkohle
Humantoxizität (Wasser), Ökotoxizität (Luft), Überdüngung
Öl
Humantoxizität (Luft), Versauerung, Photosmog, Ozonabbau
Wasserkraft
Die Wasserkraft hat in keiner der betrachteten Wirkungsklassen den grössten Anteil.
Wichtige Aspekte: Landschaftsschutz, Dammbruchrisiko,
Geschiebehaushalt
Sonnen- und
Windenergie
Sonnen- und Windenergie sind schlecht bilanzierbar,
wichtiger Aspekt: Landschafts- und Ortsbildschutz
– Optimierung der Auswirkungen auf
den Wasser- und Geschiebehaushalt,
– Berücksichtigung von sensiblen Lebensräumen bei der Planung und
Projektierung von Produktions- und
Übertragungsanlagen.
5 Umweltmanagementsysteme für Elektrizitätswerke
Mit der Öffnung der Märkte werden
die Elektrizitätswerke ihre Chancen
wahrnehmen und sich vermehrt auf die
Wünsche der Kundschaft ausrichten.
Der Umwandlungsprozess vom reinen
Stromversorger zu einem Anbieter verschiedener Produkte, der sich im Markt
positionieren will, ist bereits in vollem
Gange. Verschiedene Elektrizitätswerke, die den Kriterien für eine nachhaltige Produktion nachleben, werden sich
auch durch ihre Leistungen im Umweltbereich von der Konkurrenz abheben und diese Marktposition besetzen
wollen. Mit dem Aufbau eines Umweltmanagementsystems können diese Umweltleistungen strukturiert weiterentwickelt werden. Eine Möglichkeit der glaubwürdigen Kommunikation im Markt ist die Zertifizierung
eines solchen Umweltmanagementsystems. Die ISO-Norm 14001 definiert
die Anforderungen und stellt sicher,
dass die Systeme nach einheitlichen
Kriterien zertifiziert werden. Dies ist
eine wichtige Voraussetzung für eine
glaubwürdige Kommunikation und
Positionierung in einem umweltorientierten Marktsegment.
Die ISO-Norm stellt bei einer zertifizierten Firma zwei grundsätzliche
Forderungen:
– Einhaltung der Umweltgesetzgebung: Auch wenn die Erfüllung dieser Forderung als selbstverständlich
erscheint, so darf doch von einer
zertifizierten Firma erwartet werden,
dass sie bezüglich Rechtskonformität eine Vorbildrolle wahrnimmt und
die Behörden beim Vollzug der Vorschriften im Betrieb aktiv unterstützt.
– Kontinuierlicher Verbesserungsprozess: Auf der Basis der Einhaltung
der gesetzlichen Grundlagen muss
der zertifizierte Betrieb ein System
aufbauen, das eine kontinuierliche
Verbesserung der Umweltleistungen
ermöglicht. Es geht also nicht um
die Verbesserung des Managementsystems selber, sondern ganz klar
um die Verbesserung der Umweltleistung. Je mehr Betriebe sich in
dieser Hinsicht bemühen und ein
ISO 14001-Zertifikat erlangen
möchten, desto besser wird die Umweltleistung insgesamt.
Ein zertifizierter Betrieb muss sich über
seine relevanten Umweltbelastungen
genau ins Bild setzen, um auf dieser
Basis sowie auf der Basis der Umweltpolitik seine Ziele zu formulieren. Daraus ist ein Umweltprogramm abzuleiten, in dem konkrete Aktivitäten mit
Zuständigkeiten, Terminen und Budget abgeleitet werden. Eine jährliche
Überprüfung des Managementsystems
und der Zielerreichung durch das Management stellt sicher, dass sich die
4
oberste Leitung des Betriebes in dieser
Frage engagiert und der kontinuierliche Verbesserungsprozess in Gang gehalten wird.
Die ISO-Norm ist somit ein Instrument, das zwar keine exakten Ziele
vorgibt, aber eine Gesellschaft insgesamt in die richtige Richtung entwikkeln lässt. In letzter Zeit gibt es vermehrt Anstrengungen in der Elektrizitätswirtschaft, solche Managementsysteme einzuführen. Das EWZ beispielsweise hat erst kürzlich seine
Umweltpolitik öffentlich zugänglich
gemacht und darin klar zum Ausdruck
gebracht, dass es mit dem Einbezug
der Umweltverträglichkeit in alle unternehmerischen Entscheide einen Beitrag zur nachhaltigen Entwicklung leisten will.
6 Das Qualitätszeichen für
erneuerbare Energiequellen
Im liberalisierten Strommarkt wird der
Preis zu einem wichtigen Kaufargument
werden. Damit die im Alpenraum nachhaltig gewonnene Energie auch weiterhin in diesem Wettbewerb bestehen
kann, müssen ökologische Verkaufsargumente in Zukunft eine grössere Bedeutung erlangen. Der relativ teure
Strom aus erneuerbaren Energiequellen muss im Markt so platziert werden
können, dass dieses Produkt umweltbewusste Kunden anspricht, welche
bereit sind, für nachhaltig produzierten
Strom einen höheren Preis zu bezahlen. Ein gutes Beispiel dafür ist die
Solarstrom-Börse des EWZ. Bereits
2,7% der Bevölkerung in Zürich ist der
Umwelt zuliebe bereit, für einen Teil
ihres Stromverbrauchs den sechsmal
teureren Solar-Strom zu bezahlen.
Da bis anhin einheitliche und anerkannte Qualitätskriterien zur Beurteilung von nachhaltigen Stromprodukten fehlen, ist es notwendig, ein Instrument zur Förderung und zur Qualitätssicherung dieser Produkte einzuführen.
Ein Qualitätszeichen für Elektrizität,
welches von unabhängiger Seite wissenschaftlich fundierte Qualitätskriterien bereitstellt, kann diese Lücke füllen. Mit einem solchen Zeichen können die Kunden nachhaltige Produkte
im Markt identifizieren und ihre Kaufentscheide dementsprechend ausrichten. Damit werden Wettbewerbsvor-
Forum für Wissen 1999, 2
teile dieser Produkte gegenüber nichterneuerbaren Energieträgern geschaffen und somit die umweltverträglichen
Stromprodukte gefördert. Ein solches
Zeichen bedarf klar definierter Kriterien, welche einheitlich für alle Stromprodukte angewendet werden können.
Diese Kriterien müssen wissenschaftlich abgesichert und bei den im Markt
beteiligten Akteuren akzeptiert sein.
Die Auszeichnung der einzelnen Produkte, welche diese Kriterien erfüllen,
muss von unabhängiger Seite kontrolliert werden. Ein solches Qualitätszeichen verlangt eine hohe Akzeptanz bei
allen Beteiligten wie Kunden, Produzenten, Versorgern und Vertretern der
Umweltorganisationen, weshalb diese
Kreise schon zu Beginn eines solchen
Vorhabens einbezogen werden müssen.
Die EAWAG in Kastanienbaum hat
bereits damit begonnen, im Rahmen
eines Forschungsprojektes ein wissenschaftlich fundiertes Zertifizierungsverfahren für «Ökostrom aus Wasserkraft»
zu entwickeln. Im Rahmen einer gross
angelegten Fallstudie wird ein Bewertungsverfahren entwickelt, das generell auf grosse Wasserkraftanlagen
übertragen werden kann. Solche anerkannte Kriterien sind eine wichtige
Basis für ein Qualitätszeichen für umweltgerecht produzierten Strom aus
Wasserkraft.
Im September 1999 ist die Gründung des «Vereins zur Förderung nachhaltiger Elektrizität» geplant, der sich
zum Ziel gesetzt hat, ein solches Qualitätszeichen einzuführen. Im Auftrag
des EWZ Zürich und des WWF
Schweiz hat die Firma Kiefer und Partners, Zürich diese Vereinsgründung
vorbereitet. Die folgenden Organisationen sollen in diesem Verein als
stimmberechtigte Mitglieder vertreten
sein:
– Stromproduzenten (oder Produzentenverbände)
– Stromversorger (oder entsprechende Verbände)
– Konsumentenorganisationen
– Umweltorganisationen
Der Verein wird die Kriterien zur Auszeichnung nachhaltiger Energie unter
wissenschaftlicher Begleitung festlegen
und sicherstellen, dass sie einerseits gut
begründet, andererseits aber auch von
Vertretern aller Beteiligten im Markt
mitgetragen werden. Die Einigung um
die Anforderungen an das Zeichen muss
somit innerhalb des Vereins erzielt
werden. Es ist geplant, dass sämtliche
erneuerbaren Energieträger mit dem
Qualitätszeichen ausgezeichnet werden
können, sei es Wasserkraft, Wind- oder
Sonnenenergie. Kriterien sollen in folgenden Bereichen definiert werden:
– Natur- und Landschaftsschutz
– Ortsbildschutz
– Restwasser
Da alle Akteure bereits in die Diskussionen um diese Kriterien involviert
sind, kann mit einer grossen Akzeptanz
des Zeichens im Markt gerechnet werden.
Der Verein wird die Kontrolle der
Einhaltung der Kriterien nicht selber
durchführen, sondern dazu eine externe Kontrollstelle ernennen, welche von
der Schweizerischen Akkreditierungsstelle akkreditiert sein wird. Der Trägerverein erteilt nach erfolgreicher
Zertifizierung die Lizenz, welche den
Elektrizitätswerken erlaubt, für die zertifizierten Produkte das Qualitätszeichen zu verwenden. Mit dieser Konstruktion soll sichergestellt werden, dass
das Qualitätszeichen im Markt akzeptiert wird und somit eine grosse Anwendung findet.
Wenn Kunden ein vertrauenswürdiges Instrument haben, das ihnen den
Entscheid zwischen verschiedenen Produkten im Strommarkt ermöglicht,
werden sie sich auch vermehrt für nachhaltig produzierten Strom entscheiden,
auch wenn er preislich weniger attraktiv ist. Die Liberalisierung des Strommarktes ruft nach solchen Instrumenten, welche für diejenigen Bergregionen, bei denen die Stromproduktion
ein wichtiger wirtschaftlicher Faktor ist,
eine grosse Bedeutung erlangen können.
7 Literatur
FRISCHKNECHT, R.; HOFSTETTER, P.; KNOEPFEL, I.; DONES, R.; ZOLLINGER, E., 1994:
Ökoinventare für Energiesysteme. Bern,
Bundesamt für Energiewirtschaft.
HISCHIER, R.; MEILE, C.; FRISCHKNECHT, R.,
1995: Elektrizität in Ökobilanzen. Semesterarbeit am Laboratorium für
Energiesysteme. Zürich, ETH. 53 S.
EWZ, 1998: Jahresbericht, Zürich.