Verständnis des Ausmaßes der Back-up-Erzeugung in den Entwicklungsländern

Dank unzuverlässiger Stromnetze stellen mit fossilen Brennstoffen betriebene Generatoren in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen so viel Stromerzeugungskapazität dar wie bis zu 1.000 Kohlekraftwerke, so ein neuer Bericht der IFC und des Schatz Energy Research Center. Das klingt schlecht für das Klima und die öffentliche Gesundheit, aber Stromerzeuger helfen den Menschen auch, der Armut zu entkommen...

Als wir nach einer anstrengenden Wanderung im Spätherbst einen Berg in den Schweizer Alpen hinunterfuhren, freuten wir uns hungrig auf ein gutes Essen, aber als wir im ersten Ort ankamen und uns umsahen, waren überraschenderweise alle Lichter aus. Jedes Restaurant war entweder völlig dunkel oder die Tische waren mit ein paar flackernden Kerzen und einer Ansammlung von verwirrt dreinblickenden Gästen bestückt, die durch die Fenster zu sehen waren.

Keines dieser Unternehmen schien über eine Notstromversorgung zu verfügen, und warum sollten sie auch? Dieser Ausfall war eine Anomalie - das Netz in der Schweiz ist mehr als 99% zuverlässig. Aber was ist mit Ländern, in denen Stromausfälle die Regel sind?

A neuer Bericht der Internationalen Finanz-Corporation (IFC), die in Partnerschaft mit der Schatz Energy Research Center hat herausgefunden, dass es in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen 350 bis 500 GW Reservekapazität gibt - das ist mehr als das 17-fache der installierte Erzeugungskapazität der Schweiz, oder, wie die Autoren betonen, etwa 700-1000 Kohlekraftwerke.

Der Bericht, "Der schmutzige Fußabdruck des kaputten Netzes: Die Auswirkungen von mit fossilen Brennstoffen betriebenen Notstromaggregaten in Entwicklungsländernschätzt, dass etwa zwei Milliarden Menschen mit mehr als 100 Stunden Stromausfall pro Jahr leben (und eine Milliarde mit mehr als 1.000 Stunden pro Jahr). Als Reaktion darauf greifen viele auf Diesel- oder Benzingeneratoren zurück, um die Beleuchtung und den Geschäftsbetrieb aufrechtzuerhalten. Die Autoren haben es sich zur Aufgabe gemacht, die schiere Größe und die Kosten der Notstromerzeugung zu modellieren, die zur Deckung des gesamten aufgestauten Strombedarfs eingesetzt werden, sowie die Probleme, die mit der Abhängigkeit von dieser Technologie einhergehen.

Abbildung 1: Quelle: International Finance Corporation, 2019. Der schmutzige Fußabdruck des kaputten Netzes: The Impacts of Fossil Fuel Back-up Generators in Developing Countries.

Der Bericht ist aus mehreren Gründen erwähnenswert.

Erstens basiert der Bericht auf den Ergebnissen einer recht beeindruckenden Modellierung, wenn man bedenkt, dass die Datenverfügbarkeit sehr begrenzt ist. Die Autoren erläutern sehr gut, wie die Datenbeschränkungen die Modellergebnisse beeinflussen. Insbesondere machen sie deutlich, dass die Zahlen zwar zu niedrig angesetzt sein mögen, diese Ergebnisse aber dennoch als Grundlage für technologische und politische Lösungen dienen können.

Zweitens konzentrieren sich die meisten Arbeiten zum Thema Energiezugang in Entwicklungsländern auf Haushalte, die nicht an das Stromnetz angeschlossen sind. Aus diesem Bericht geht jedoch hervor, dass ein unzuverlässiger Netzanschluss in Bezug auf die Zahl der betroffenen Menschen ein ebenso großes Problem darstellt. Diese Ergebnisse werfen wichtige neue Fragen über die Beziehung zwischen Energiezugang und Umweltproblemen auf, wie z. B. Klimawandel und Verringerung der Luftverschmutzung.

Schauen wir uns den Bericht also etwas genauer an.

Der Run-down

Auf der Grundlage von globalen Import- und Exporthandelsdaten aus 167 Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen (mit Ausnahme Chinas aufgrund von Datenbeschränkungen), zusammen mit Daten über Stromausfälle und Generatorherstellerdaten (hauptsächlich von westlichen Herstellern), schätzt der Bericht die Merkmale des Marktes für Notstromaggregate. Hier sind die wichtigsten Ergebnisse:

• Im Jahr 2016 wurden rund 25 Millionen Notstromgeneratoren eingesetzt, und etwa 75% wurden in Gebieten mit Netzanschluss verwendet. Zum Vergleich: Die Menge der Notstromaggregate in Subsahara-Afrika entspricht fast der installierten Kapazität aller an das Netz angeschlossenen Kraftwerke in der Region.
• Diese Generatoren verbrauchen jährlich etwa 55 Milliarden Liter Diesel und Benzin.
• Insgesamt werden jährlich bis zu $50 Mrd. Euro für fossile Brennstoffe zur Notstromerzeugung ausgegeben. Sie schätzen, dass dieses Ausgabenniveau in vielen Ländern mit den Ausgaben für Strom aus dem Netz konkurriert.
• Diese Generatoren stoßen jährlich etwa 100 Megatonnen CO2 aus (etwa 1% der Emissionen aller modellierten Länder).
• Stromerzeuger stoßen eine Vielzahl anderer Schadstoffe aus, die sich negativ auf die menschliche Gesundheit auswirken können und/oder das Klima beeinflussen, darunter Stickoxide (NOx), Feinstaub (PM2,5), lokaler Ruß, Ozon (O3) und Schwefeldioxid (SO2). Die Emissionen von Stickstoffoxiden (NOx) und Feinstaub (PM2,5) machen den größten Teil der Emissionen des Stromsektors in den untersuchten Ländern aus.

Energiepolitik für die Back-up-Erzeugung

Was können wir also daraus lernen? Zunächst einmal kann man sagen, dass Generatoren in erster Linie als Reservestromversorgung genutzt werden und nicht als alternative Möglichkeit des Stromzugangs für Menschen ohne Netzanschluss. Das bedeutet, dass ein großer Teil der Generatorennutzung nicht nur schmutzig ist, sondern auch für die Unzuverlässigkeit des Netzes verantwortlich ist, was nicht notwendig sein sollte.

Der Bericht argumentiert, dass diese Ineffizienz eine ernsthafte verpasste Gelegenheit darstellt, dieses Geld in Netzverbesserungen zur Erhöhung der Zuverlässigkeit zu stecken. Erschwerend kommt hinzu, dass in vielen der untersuchten Länder erhebliche Subventionen für fossile Brennstoffe gezahlt werden, die einen weiteren Anreiz zur Nutzung von Generatoren bieten. All diese Ergebnisse machen deutlich, dass die Back-up-Erzeugung einen großen Einfluss auf die Dynamik des Elektrizitätssektors in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen haben kann, aber wir wissen immer noch bemerkenswert wenig darüber.

Abbildung 2: Quelle: International Finance Corporation, 2019. Der schmutzige Fußabdruck des kaputten Netzes: The Impacts of Fossil Fuel Back-up Generators in Developing Countries.

Die klare Botschaft des Berichts lautet, dass saubere Energieoptionen, insbesondere Solarenergie mit Speicherung, kosteneffizient sind und die meisten Diesel- und Benzingeneratoren in Ländern mit unzuverlässigen Netzen ersetzen sollten. Trotz der Datenlücken ist diese Schlussfolgerung angesichts der hohen geschätzten Kosten und der negativen externen Effekte, die mit der Unterstützung durch fossile Brennstoffe verbunden sind, solide.

Ich bin geneigt, dem zuzustimmen, aber was in dieser Diskussion noch fehlt, ist eine Bewertung der Kosten des Lebens mit einem unzuverlässigen Netz und ohne Reservekraftwerke. In der Sprache der Energiewirtschaft: Wie hoch sind die Kosten für die Menschen, die Lebensgrundlagen und die Wirtschaft im Allgemeinen, wenn die Energie nicht genutzt wird? Diese Kosten müssen hoch sein, wenn die Menschen bereit sind, so viel für Generatoren auszugeben, Brennstoff zu kaufen und Schadstoffe zu tolerieren, die sich negativ auf ihre Gesundheit auswirken.

Während Generatoren zweifellos Probleme für den Einzelnen und die Gesellschaft mit sich bringen, lösen sie auch das kostspielige Problem, mitten am Arbeitstag oder während der Hauptkochzeit ohne Strom zu sein. Trotz aller Nachteile von Stromaggregaten erfüllen sie einen immensen und viel zu wenig beachteten Bedarf. Künftige Arbeiten müssen diese Vorteile umfassender berücksichtigen, um politische Maßnahmen zu beeinflussen, die sowohl Netzverbesserungen als auch Anreize für saubere Energie-Back-up-Alternativen schaffen können.

Notstromaggregate, Energiezugang, Klimawandel und Gesundheit 

Als wir diesen Blog starteten, war unser erster Beitrag erwähnte das Spannungsverhältnis zwischen der Sicherstellung, dass die rund eine Milliarde Menschen auf diesem Planeten, die keinen Zugang zu moderner Energie haben, Zugang erhalten, ohne den Klimawandel zu verschärfen. Dieser Bericht bringt auch in dieser Diskussion neue Erkenntnisse.

Erstens wird deutlich, dass wir, wenn wir über Energiearmut nachdenken, an mindestens einige weitere Milliarden Menschen denken und für sie planen müssen, da diejenigen, die keinen zuverlässigen Zugang zum Stromnetz haben, ebenfalls energiearm sind.

Zweitens wirft der Bericht wichtige Fragen zu technologischen Alternativen und Investitionsabwägungen auf. Die Autoren argumentieren, dass die Menschen wertvolle Zeit damit verschwenden, sich um den Betrieb und die Wartung von Generatoren zu kümmern, und weisen darauf hin, dass dies für "Geschäftsbetreiber bedeutet, dass sie weniger Zeit haben, sich auf einkommensschaffende Kerntätigkeiten zu konzentrieren." Aber es scheint, dass auch das Gegenteil der Fall ist - ohne Notstromaggregate hätten dieselben Geschäftsinhaber keine beständige, zuverlässige Energie, mit der sie ein Einkommen erzielen und extreme Armut vermeiden könnten.

Mit anderen Worten: Kurzfristig ist das Leben der Menschen durch die Nutzung von Generatoren wahrscheinlich besser, aber die langfristigen ökologischen und wirtschaftlichen Folgen dieser Nutzung könnten durch Technologie und Politik besser angegangen werden. So könnten beispielsweise die Gelder aus den Subventionen für fossile Brennstoffe für saubere Energieoptionen wie eine Kombination aus Solarenergie und Stromspeicherung verwendet werden, um zumindest eine Alternative zu bieten und die Finanzierung einer Technologie mit erheblichen Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt zu begrenzen. Diese Lösung spiegelt die politischen Schlussfolgerungen aus Forschung hier an der ETH, die Hinweise auf dass die kenianischen Landbewohner, die Zugang zu einer Solarlampe hatten, ihre Kerosinlaternen ungefähr im Verhältnis eins zu eins ersetzt haben. In derselben Studie wurde auch festgestellt, dass die Nachfrage nach Solarlampen sehr preisempfindlich ist. Die Subventionierung von Solarlampen und die schrittweise Abschaffung der Subventionen für Kerosin könnten daher dazu beitragen, die negativen ökologischen und gesundheitlichen Auswirkungen von Kerosin zu minimieren (vollständige Offenlegung: Ich habe als RA an dieser Forschung gearbeitet).

Darüber hinaus könnten weitere Arbeiten durchgeführt werden, um zu verstehen, welche anderen Optionen kurz- und mittelfristig bestehen. Aufbauend auf diesem Bericht scheint die IFC selbst zu sein aktive Unterstützung der Erforschung und Entwicklung solarbetriebener Alternativen. Das gilt auch für das Access to Energy Institute (A2EI), eine gemeinnützige, auf Forschung und Entwicklung ausgerichtete Organisation, die Folgendes veröffentlichte ein Bericht in diesem Sommer in Nigeria das Potenzial von solarbasierten Alternativen für die Back-up-Erzeugung zu untersuchen.

Diese Arbeit ist notwendig, aber es spricht einiges dafür, ein breiteres Spektrum von Forschungszielen zu verfolgen, das auch wirksamere Investitionen in Netzmanagement und -wartung oder andere Mittel zur Gewährleistung einer erschwinglichen, zuverlässigen Stromversorgung für Haushalte und Unternehmen umfasst. Die Verringerung der Kohlenstoff- und anderer Emissionen aus dem Verbrauch fossiler Brennstoffe ist zwar ein dringendes Ziel, sollte aber nicht auf Kosten derjenigen gehen, die am wenigsten Möglichkeiten haben.

Der vollständige Bericht ist abrufbar unter hier.

Eine Zusammenfassung der Ergebnisse der Autoren finden Sie hier hier.

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