99 Projekte: Großes Potenzial für Erneuerbare Energien in Afrika

Afrikanische Länder könnten 80 Prozent des Stroms aus Wind-, Solar- und Wasserkraft erzeugen - Neue Analyse zeigt Folgen geplanter Wasserkraftprojekte und beinhaltet Erkenntnisse für nachhaltige Energiesysteme weltweit

Portrait von Dr. Rebecca Mast — Dr. Rebecca Mast (geb. Peters)

Klimafreundliche Produktionsverfahren, neue Materialien, nachhaltige Energiesysteme: Die neun Landesuniversitäten in Baden-Württemberg haben im Sommer der Öffentlichkeit 99 Forschungsprojekte präsentiert und dargelegt, wie moderne Forschung Wege in eine Zukunft ohne fossile Energieträger eröffnet. Eines der präsentierten Projekte an der Universität Tübingen geht auf eine Studie zurück, die sich mit dem Potenzial erneuerbarer Energien auf dem afrikanischen Kontinent befasst. Sie zeigt: Die afrikanischen Länder könnten im Jahr 2040 einen Großteil ihres wachsenden Strombedarfs aus Wind-, Solar- und Wasserkraft erzeugen – sofern die Potenziale heute bestehender Anlagen ausgeschöpft und geplante Anlagen gebaut werden.

Hauptautorin der Studie ist Dr. Rebecca Mast (geb. Peters), mittlerweile Postdoktorandin am Lehrstuhl für Umweltsystemanalyse von Professorin Christiane Zarfl im Fachbereich Geowissenschaften der Universität Tübingen. Sie untersucht, wie erneuerbare Energien jene Umweltsysteme verändern, in denen sie Strom produzieren. „Das Potenzial für Wind, Solar und Wasser in den afrikanischen Ländern ist riesig. Der Platz ist vorhanden und auch die finanziellen Aspekte haben sich verbessert“, sagt die Wissenschaftlerin.

Für die Studie, die damals Teil ihrer Doktorarbeit war, nutzte Rebecca Mast georäumliche Modellierungsmethoden und Datenanalysen. Zunächst trug sie dafür gemeinsam mit weiteren Forschenden und Kooperationspartnern in Deutschland und Rwanda öffentlich zugängliche Daten zu existierenden und geplanten erneuerbaren Energiekraftwerken zusammen. Die Forschenden erstellten damit erstmals eine Datenbank, die einen Gesamtüberblick über bestehende und geplante Anlagen zur Stromerzeugung aus Sonne, Wind und Wasser auf dem afrikanischen Kontinent bietet.

Die Studie zeigt einen entscheidenden Vorteil erneuerbarer Energien für viele afrikanische Länder: Insbesondere Solar- und Windkraftanalagen eignen sich zur dezentralen Nutzung in lokalen Netzen ohne Anschluss an Überlandleitungen. „Außerdem werden erneuerbare Energien in afrikanischen Ländern oft auch positiver assoziiert als bei uns.“ In Südafrika beispielsweise, das in der Stromerzeugung stark auf Kohle setzt, haben Stromausfälle jahrelang den Alltag geprägt. „Um die Ausfälle zu kompensieren, entstanden in dem Land viele Solaranlagen – aus der Not heraus kümmern sich die Menschen selbst um die Energieerzeugung.“

Der Ausbau der Wasserkraft kann je nach Standort auch gravierende Folgen für Menschen und Umwelt nach sich ziehen. Zugleich eignet sich Wasserkraft besonders dazu, in Städten die Grundlast abzudecken. „Viele afrikanische Länder verzeichnen ein immenses Städtewachstum. Und dort, in den Städten, wird vor allem Strom benötigt“, sagt Rebecca Mast. In Äthiopiens Hauptstadt Addis Abeba beispielsweise deckt der Grand Ethiopian Renaissance Dam seit gut einem Jahr knapp 97 Prozent des lokalen Strombedarfs.

Karte mit geplanten Wasserkraftwerken in Afrika — Ergebnisse der Rangliste auf kontinentaler Ebene unter Einbeziehung aller Indikatoren für Wasserkraftwerke vom Typ „Stausee“ und vom Typ „unbekannt“. Die Kreise kennzeichnen geplante Wasserkraftwerke. Die obersten 25% der Rangliste fallen in die Kategorie „schwere Auswirkung“ mit dem größten Kreis, gefolgt von „stark“ über „mäßig“ bis „schwach“. Die Grenzen der großen Flusseinzugsgebiete sind eingezeichnet.

In einer weiteren Studie untersuchte Rebecca Mast mit weiteren Forschenden anhand der zuvor erstellten Datenbank die 673 geplanten Wasserkraftanlagen auf dem afrikanischen Kontinent und erstellte für jede Anlage eine integrierte Analyse der ökologischen und soziökonomischen Auswirkungen. Für die Analyse berücksichtigte das Team acht Indikatoren, um die Folgen der Anlagen zu erfassen, darunter Flussregulierung, Sedimentrückhalt, Umsiedlungen und Verdunstung. Die Forschenden untersuchten anhand der Indikatoren die Folgen sowohl auf lokaler als auch auf regionaler Ebene im Flusseinzugsgebiet und auf kontinentaler Ebene.

Diese Analyse auf verschiedenen räumlichen Ebenen zeigt, dass sich die Folgen eines Wasserkraftwerks nicht allein aus seiner Größe oder seiner Stromproduktion ableiten lassen. „Auch ein kleinerer Staudamm, der an einem Flusssystem weit oben platziert wird, kann große Folgen für die Gebiete flussabwärts nach sich ziehen und damit Folgen über Ländergrenzen hinweg haben“, sagt die Wissenschaftlerin. Eine Mauer im Fluss schafft einen Stausee und hat damit zunächst lokale Auswirkungen, zum Beispiel durch die Überschwemmung landwirtschaftlicher Flächen. Aber die Auswirkung kann sich auch viele Kilometer entfernt zeigen: Durch die Staumauer wird weniger Sediment flussabwärts geleitet, wodurch es zum Beispiel zu Landverlusten in großen Flussdeltas kommen kann.

Eine solche integrierte Analyse von Wasserkraftanlagen lässt sich auch auf andere Regionen auf dem Globus übertragen, einzig die Datengrundlage müsste aktualisiert werden. Derzeit, sagt Rebecca Mast, werden solche Untersuchungen aber lediglich auf nationaler Ebene unternommen. „Wir haben die Werkzeuge, um die Vor- und Nachteile von Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energie anzuschauen.“ Ihre insgesamt vier Studien zum Thema zeigen aus Sicht von Rebecca Mast vor allem eines: „Es gibt nicht die eine Lösung unter den erneuerbaren Energien.“ Die Herausforderung bestehe vielmehr darin, die Vorteile von Wind-, Solar- und Wasserkraft mit ihren ökologischen, gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Folgen gemeinsam zu betrachten.

Stefan Bentele

Die Arbeiten von Rebecca Mast sind unter folgenden Links abrufbar:

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