Erneuerbare Energien in Schottland

Kern und Bedeutung

Erneuerbare Energien in Schottland umfassen Energiequellen, die sich auf natürliche Weise erneuern, insbesondere Wind, Wellen, Gezeiten, Wasserkraft und Biomasse. Schottland besitzt wegen seiner langen Küsten, starken Winde, ausgeprägten Gezeiten und gebirgigen Landschaft ein im europäischen und weltweiten Vergleich sehr großes Potenzial. Wind, Wellen und Tidenhub machen zusammen mehr als 80 % des geschätzten erneuerbaren Energiepotenzials aus.

Stand 2010 verfügte Schottland über 1,3 GW installierte Wasserkraftwerkskapazität. Zusätzlich wurden 36,5 GW Windenergie, 7,5 GW aus Gezeitenkraftwerken und 14 GW Wellenenergie geschätzt. Insgesamt könnte die Stromerzeugung aus Tidenhub und anderen erneuerbaren Quellen mindestens 60 GW erreichen. Das wäre wesentlich mehr als die 10,3 GW, die schottische Brennstoffquellen im Jahr 2005 lieferten.

Viele Potenziale waren zum Zeitpunkt des Artikels noch nicht erschlossen. Technische Fortschritte, die Sorgen über „peak oil“ und der Klimawandel erhöhten jedoch die Aufmerksamkeit. Die Finanzierung zahlreicher Projekte war noch spekulativ oder von staatlichen Subventionen abhängig. Gleichzeitig wurde eine dauerhafte Veränderung der Wirtschaftlichkeit zugunsten erneuerbarer Energien festgestellt. Ausbaupläne für Großanlagen und Kleinsysteme wurden mit Maßnahmen zur Verringerung von Treibhausgasen verbunden; zugleich bestanden Sorgen über Auswirkungen auf die Umwelt.

Ausbauziele und Energieverbrauch

Im Januar 2006 betrug die installierte Leistung erneuerbarer Stromerzeugung weniger als 2 GW, etwa ein Fünftel der Gesamtkapazität. Im Januar 2007 erreichte die Windenergie 1 GW; die Kapazität aller erneuerbaren Energiequellen lag bei 2,3 GW.

Der gesamte Energieverbrauch Schottlands betrug 2002 175 TWh und lag damit etwa 2 % unter dem Wert von 1990. Nur 20 % wurden von den Endnutzern als elektrische Energie verbraucht. Öl stellte 41 % und Gas 36 % des gesamten Energieverbrauchs. Schottland verfügte dennoch über bedeutende fossile Brennstoffvorräte: 62,4 % der nachgewiesenen Ölreserven der EU, 12,5 % der nachgewiesenen Gasreserven der EU und 69 % der britischen Kohlereserven.

Die schottische Regierung plante, 18 % der Elektrizitätsproduktion im Jahr 2010 aus erneuerbaren Quellen zu gewinnen und den Anteil bis 2020 auf 40 % zu steigern. Als politische Begründung dienten unter anderem Klimaschutzforderungen. Die Royal Commission on Environmental Pollution schlug eine Verringerung des Kohlendioxidausstoßes um 60 % vor; dieser Vorschlag wurde 2003 in ein Regierungsweißbuch aufgenommen. Der Stern-Report von 2006 empfahl eine Reduzierung um 55 % bis 2030. Im Jahr 2020 konnte die Stromnachfrage laut Artikel zu 97,4 % durch erneuerbare Energien gedeckt werden.

Die Zahlen des Artikels sind teilweise veraltet: Mehrere Abschnitte tragen Aktualisierungshinweise aus den Jahren 2007, 2009 oder 2010. Außerdem werden die Angaben zu den Ausbaupotenzialen ausdrücklich als mindestens zweifelhaft bezeichnet.

Wind, Wellen, Wasser und Gezeiten

Windenergie erzeugt während des Betriebs keine klimaschädlichen Abgase; Emissionen entstehen vor allem bei Herstellung und Transport der Anlagen. Die Energierücklaufzeit, also die Zeit bis zur Erzeugung der für Produktion, Transport, Errichtung und Betrieb benötigten Energie, beträgt etwa zwei bis sechs Monate und liegt auch bei konservativen Schätzungen deutlich unter einem Jahr.

Wegen des schwankenden Windangebots erzeugen Windkraftanlagen in der EU im Jahresmittel Strom mit 25 % ihrer Nennkapazität. In Schottland erreichen Standorte an der West- und Nordküste durchschnittlich 40 % und mehr. Eine kleine Windfarm auf den Shetlandinseln mit drei Vestas-V47-Anlagen und 660 kW Nennleistung erreichte 58 % Jahresdurchschnittsleistung. Beispiele für Onshore-Windparks sind Black Law mit 96 MW, Hadyard Hill als erster Windpark im Vereinigten Königreich mit mehr als 100 MW und das geplante 322-MW-Projekt Whitelee. Das Onshore-Potenzial wurde auf 11,5 GW beziehungsweise 45 TWh pro Jahr geschätzt. Das Offshore-Potenzial wurde mit 25 GW angegeben; dort sind die Winde stärker als an Land. Zwei 5-MW-Anlagen wurden 25 km vor der Küste beim Beatrice-Ölfeld errichtet. 2017 ging mit Hywind Scotland, etwa 20 bis 30 km vor der Küste, Europas größter schwimmender Windpark ans Netz; er besteht aus fünf 6-MW-Anlagen.

Bei der Wellenenergie wurden unter anderem Pelamis-Systeme getestet. Die schwimmenden Röhren sind 150 m lang und 3,5 m dick; künftige Wellenfarmen sollten aus verbundenen 750-kW-Maschinen bestehen. Das auf Islay installierte LIMPET-500-System nutzt eine schwingende Wassersäule: Der Wellengang erzeugt Überdruck, komprimierte Luft treibt zwei 250-kW-Generatoren an. LIMPET wurde 2001 eingeführt und galt als erste Wellenkraftanlage im kommerziellen Maßstab. 2002 wurden über 4 Mio. Pfund für vier Pelamis-Maschinen mit insgesamt 3 MW bereitgestellt. Weitere 13 Mio. Pfund flossen in maritime Energieprojekte; 2,5 Mio. Pfund erhielt das European Marine Energy Centre (EMEC) auf Orkney.

Schottland besitzt 85 % der Wasserkraftkapazitäten des Vereinigten Königreichs. Die Kapazität betrug 2006 1,33 GW. Dazu gehören das 120-MW-Breadalbane-Wasserkraftwerk und das 245-MW-Tummel-System. Weniger als 0,3 GW galten als zusätzlich erschließbar. Pumpspeicherpotenziale wurden unter anderem für Ben Cruachan mit 440 MW und Falls of Foyers mit 300 MW genannt. Das 100-MW-Glen-Doe-Projekt war das erste große Wasserkraftprojekt seit etwa 50 Jahren. Kleine Flusskraftwerke sind lokal bedeutsam, bleiben im nationalen Maßstab aber gering.

Gezeitenkraft ist im Gegensatz zu Wind- und Wellenenergie sehr vorhersehbar, die Technologie befand sich jedoch weitgehend im Prototypenstadium. Für den Pentland Firth wurde aus der Strömungsenergie ein Potenzial von bis zu 10 GW genannt. Weitere geeignete Gebiete liegen unter anderem bei Kyle Rhea, Grey Dog, Dorus Mor und der Straße von Corryvreckan.

Biomasse und Kleinsysteme

Bioenergie ist Energie aus Biomasse, in der Energie chemisch gespeichert ist. Sie kann als Wärme, elektrische Energie oder Kraftstoff für Verbrennungsmotoren genutzt werden. Biogene Rohstoffe sind nachwachsende Rohstoffe wie Holz, landwirtschaftliche Produkte und organische Reststoffe.

In Motherwell verarbeitete das Argent-Kraftwerk Talg und erzeugte durch Erhitzen des Öls 50 Millionen Liter Biodiesel pro Jahr. Die Energiebilanz flüssiger Biokraftstoffe wurde kontrovers diskutiert. Die EU-Richtlinie 2003/30/EG zielte darauf, 2010 einen Anteil von 5,75 % erneuerbarer Quellen am europäischen Treibstoffbedarf zu erreichen. Im Vereinigten Königreich standen jedoch pflanzliche Restöle nur für 0,38 % des aktuellen Treibstoffbedarfs zur Verfügung; selbst bei Nutzung des gesamten bewirtschaftbaren Landes für Ölsaaten wären nur 22 % erreichbar gewesen. Als Probleme wurden die Konkurrenz zwischen Nahrungspflanzen und Energiepflanzen sowie die fehlende Infrastruktur genannt. Ethanol wurde wegen der kurzen Wachstumsperiode zuckerproduzierender Pflanzen nicht kommerziell in Schottland hergestellt. Verfahren zur Vergärung von Zellulose sollten Gras und Abfallholz nutzbar machen und eine bessere Energiebilanz ermöglichen.

Biogas und Deponiegas entstehen durch anaerobe Vergärung, also den Abbau organischer Stoffe ohne Sauerstoff. Das Gas besteht zu 45–90 % aus biologisch erzeugtem Methan und Kohlendioxid. Für landwirtschaftliche Abfälle wurden 2006 etwa 0,4 GW Erzeugungskapazität vermutet, für Deponiegas zusätzlich 0,07 GW. In Stornoway entstand Anfang 2007 eine Anlage mit wärmeliebenden Bakterien; sieben kleine landwirtschaftliche Versuchsanlagen wurden gefördert.

Holz galt wahrscheinlich als wichtigster Lieferant erneuerbarer Energie. Die schottischen Wälder umfassen 60 % der britischen Waldfläche und könnten bis zu 1 Million Tonnen Holzbrennstoff jährlich liefern. Biomasse, überwiegend Holz, könnte eine Versorgung von 450 MW erreichen. Kraftwerke benötigen dafür 4500–5000 Tonnen ofentrockenes Holz pro Megawatt und Jahr. Genannt werden das 44-MW-Biomassekraftwerk in Lockerbie und das 9,8-MW-Kraftwerk EPR Westfield in Fife, das Hühnerabfall nutzt. Weitere Rohstoffe wie Weiden- und Pappel-Kurzumtrieb, Miscanthus, Stroh, Mist und Restholz wurden mit 0,8 GW Potenzial angegeben.

Kleinsysteme waren zum Zeitpunkt des Artikels in Schottland noch vernachlässigbar; der Energy Savings Trust schätzte jedoch, dass sie 2050 30–40 % des britischen Strombedarfs decken könnten. Beispiele sind „wind2heat“, bei dem Windräder direkt Elektrospeicheröfen beheizen, sowie windgetriebene Wärmepumpen. Whiskybrennereien können Abwärme liefern: In Islay beheizte die Bowmore-Brennerei ein Schwimmbad, und in Edinburgh war eine Beheizung der Tynecastle High School durch die North British Brennerei geplant.

Sonnenenergie und Erdwärme

Solarthermieanlagen können trotz der wenigen Sonnenstunden in Schottland auch bei bewölktem Himmel heißes Wasser liefern. Photovoltaik war nur vereinzelt vertreten, unter anderem mit einer 21-kW-Anlage an der Sir E. Scott secondary school in Tarbert auf Harris. Die für Großbritannien installierbare Basis wurde auf 7,2 TWh pro Jahr, das schottische Potenzial auf höchstens 0,07 GW geschätzt.

Ein Straßen-Energie-System nutzt wassergefüllte Leitungen im Straßenbelag. Der dunkle Asphalt erwärmt im Sommer das Wasser; dieses kann unterirdisch gespeichert und im Winter mit Wärmepumpen zur Heizung genutzt werden. Bei einer Fläche von 10 × 40 m² wurden 108 MWh jährlich angegeben. Umgekehrt kann kaltes Wasser zur Gebäudekühlung dienen. Auch das Beheizen oder Kühlen der Straße ist möglich, wodurch Wintereis und das Erweichen des Asphalts im Sommer verhindert werden sollen.

Erdwärme oder Geothermie nutzt die Wärme der Erde. In Schottland wird sie meist über Wärmepumpen zur Gebäudeheizung eingesetzt. Beim Glenalmond-Straßen-Projekt in Shettleston wird Wasser aus einer 100 m tiefen Kohlenmine verwendet. Es hat ganzjährig 12 °C, wird hochgepumpt und durch eine Wärmepumpe auf 55 °C erwärmt. Obwohl die Pumpen elektrische Energie benötigen, kann bis zum Vierfachen dieser eingesetzten Energie als Wärme bereitgestellt werden. Die Installationskosten liegen zwischen £ 7.000 und £ 10.000; HICEC kann Haushalten Bürgschaften bis zu £ 4.000 bereitstellen. Das jährliche Potenzial wurde auf 7,6 TWh geschätzt.

Klimaschutz, Wasserstoff und politische Spannungen

Zur Verringerung des Kohlendioxidausstoßes wird eine Kombination aus mehr erneuerbarer Energie und geringerem Energieverbrauch für notwendig gehalten. Als weitere, noch wenig entwickelte erneuerbare Ansätze nennt der Artikel Meereswärmekraftwerke, Deep Lake Water Cooling und Osmosekraftwerke.

Beim Ausgleich von Kohlendioxidausstoß finanzieren Personen oder Organisationen Projekte, die den durch fossile Brennstoffe verursachten Ausstoß neutralisieren sollen. Als mögliche lokale Lösung wird das Pflanzen und Erhalten von Wäldern genannt. Unter britischen Wachstumsbedingungen können Bäume über eine Wachstumsperiode von 100 Jahren 200 Tonnen Kohlenstoff pro Quadratkilometer binden. Ein Wald von 4 km² könnte alle 25 Jahre 200 Tonnen Kohlenstoff aufnehmen, entsprechend 10.000 Tonnen Kohlendioxid. Unsicherheiten bestehen darin, ob die Pflanzungen tatsächlich erfolgen und dauerhaft erhalten bleiben.

Kohlenstoffversenkung beziehungsweise Kohlenstoffabscheidung und -lagerung speichert CO₂, etwa durch Verpressung in Öllagerstätten. Sie ist keine erneuerbare Energiequelle und war laut Artikel noch im Versuchsstadium. Auch „saubere Kohle“ mit Abscheidung und Speicherung wurde erst für 2020 bis 2025 in kommerziellem Maßstab erwartet und kontrovers beurteilt. Kernenergie wird normalerweise nicht als erneuerbar eingestuft. Die Müllverbrennungsanlage in Lerwick verbrennt 22.000 Tonnen Müll pro Jahr und versorgt über 600 Kunden mit Fernwärme. Sie setzt zwar CO₂ frei, kann aber Methanemissionen aus Deponien vermeiden.

Wasserstoff ist ein Energieträger, keine Energiequelle; auch Brennstoffzellen sind keine Energiequelle. Besonders interessant ist die Verbindung von Wasserstoff mit erneuerbarer Energie. Das PURE-Projekt in Unst kombiniert zwei 15-kW-Windräder mit einer Hypod-Brennstoffzelle für Heizung, Wasserstoffverflüssigung und ein Brennstoffzellenauto. Für Peterhead wurde ein 475-MW-Kraftwerk vorgeschlagen, das Erdgas in Wasserstoff und CO₂ aufspaltet, den Wasserstoff verbrennt und das CO₂ mehr als 4 km unter dem Meeresboden im Miller-Field-Reservoir lagert. Der für 2009 geplante Bau sollte etwa 600 Mio. US-Dollar kosten; seine Umsetzung war unsicher.

Viele geeignete Standorte liegen fern der Verbrauchszentren. Daher entstehen Konflikte zwischen Landschafts- und Naturschutz, lokalen Gemeinschaften, Energieunternehmen und nationalem Energiebedarf. Umstritten waren unter anderem große Windparks auf Lewis und die Hochspannungsleitung Beauly–Denny. Der Artikel nennt für Schottland eine Biokapazität von 4,52 ha pro Kopf, etwa 15 % weniger als den ökologischen Verbrauch; im Vereinigten Königreich stehen 1,6 ha pro Kopf zur Verfügung, während der ökologische Fußabdruck mehr als dreimal so groß ist. Zur Förderung wurden unter anderem das Scottish Renewables Forum, HICEC, AREG, die Forstverwaltung, die Climate Change Business Delivery Group sowie Universitäten im Supergen-Programm genannt.

Die tabellarische Gesamtschätzung des Artikels nennt 62,63 GW mögliches Leistungspotenzial und 236,6 TWh potenziellen Jahresertrag. Davon entfallen unter anderem 11,50 GW und 45,0 TWh auf Wind an Land, 25,00 GW und 82,0 TWh auf Wind auf See, 14,00 GW und 45,7 TWh auf Wellen, 7,50 GW und 33,5 TWh auf Gezeitenstrom sowie 1,63 GW und 5,52 TWh auf Wasserkraft. Für Holz werden 0,45 GW und 1,8 TWh, für sonstige Biomasse 0,84 GW und 6,6 TWh, für Biodiesel 0,14 GW und 1,0 TWh, für Biogas 0,07 GW und 0,6 TWh sowie für Erdwärme 1,50 GW? und 7,6 TWh angegeben. Fragezeichen kennzeichnen ungesicherte Schätzungen; leere Felder bedeuten fehlende Daten. Die Gesamtwerte hängen zudem von verfügbarer Netzkapazität ab und könnten ohne diese von 236,6 TWh auf etwa 33 TWh sinken.