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Modell simuliert globales Wasserangebot, das durch Energiemix der Zukunft verändert wird

Die RUB Bochum hat ein Modell entwickelt, das die Auswirkungen auf Wasserressourcen durch die Nutzung erneuerbarer Energien betrachtet.
Erneuerbare Energien
15.10.2021 − 

Wasserkraft, Biomasse-Verstromung, Windkraft, Wasserstoff, Fotovoltaik – diese Begriffe kommen schnell in den Sinn, wenn es um den Energiemix der Zukunft geht. Bei einem Energiemix, der dem Klimawandel die Stirn bieten soll, indem er den CO2-Ausstoß begrenzt, werde jedoch häufig nicht bedacht, welche langfristigen Folgen für das Wasserangebot in einer Region solche Technologien haben, zum Beispiel weil Wasser zur Kühlung benötigt wird. Prof. Dr. Martina Flörke von der Ruhr-Universität Bochum (RUB) plädiert dafür, nicht nur auf die CO2-Emissionen zu schauen, sondern auch andere Umwelteinflüsse zu berücksichtigen – beispielsweise die Auswirkungen auf Wasserressourcen.

Mit ihrem Team hat die Professorin für Ingenieurhydrologie und Wasserwirtschaft ein Modell verwendet, das die Wasserverfügbarkeit und den Wasserbedarf weltweit berechnen kann. Über die Arbeit berichtet das Wissenschaftsmagazin Rubin der RUB.

Das Modell, genannt „WaterGAP3“, teilt die Landmasse der Erde in 2,2 Mio. Rasterzellen ein und besitzt damit eine geografische Auflösung von fünf Bogenminuten. Am Äquator entspricht das einer Zellengröße von neun mal neun km². Für jede Landzelle fütterten die Forscherinnen und Forscher physiografische und meteorologische Daten in das Modell, etwa die Landbedeckung, Bodenbeschaffenheit, tägliche Niederschlagsmenge, Temperatur und Sonneneinstrahlung. Der Algorithmus simuliert darauf basierend den terrestrischen Wasserkreislauf, d.h. wieviel Niederschlag in jeder Zelle in den Boden einsickert, verdunstet und wie viel zur Abflussbildung beiträgt und dann als Direkt- und Grundwasserabfluss in Flüssen und Grundwasserleitern zur Verfügung steht. Die Simulation könne in vorindustrielle Zeiten zurückblicken und bis ins Jahr 2300 Prognosen abgeben.

Betrachtung von 48.000 Standorten von Energiegewinnungsanlagen und deren Wasserverbrauch

So berechnete die Gruppe die Wasserverfügbarkeit weltweit, wobei sie nur erneuerbare Wasserressourcen betrachtete, also keine fossilen tiefen Grundwasservorkommen. Der Wasserverfügbarkeit stellte das Team dann die geplante Wasserentnahme entgegen. Dazu bezogen sie auch 48.000 Standorte von Energiegewinnungsanlagen und deren Wasserverbrauch ein.

Um eine Prognose für das Jahr 2040 abgeben zu können, stützten sich die Forschenden auf vier Zukunftsszenarien, die Greenpeace und die International Energy Agency aufgestellt hatten. Diese bereits 2014/15 vorgestellten Szenarien beschreiben, wie sich der Energiemix in Zukunft entwickeln könnte. Ein Szenario beschreibe etwa, mit welchen Energieformen es möglich wäre, die Klimaerwärmung auf zwei Grad Celsius zu begrenzen und setze dabei viel auf Photovoltaik, Solarkraftwerke, Biomasseverstromung, Wind- und Wasserkraft.

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