Die Transformation des Energiesektors kann durch die enge Verbindung zwischen Energie- und Wasserwirtschaft zu Konflikten oder auch Synergien zwischen den Nachhaltigen Entwicklungszielen (SDGs) für Wasser (SDG 6: „Sauberes Wasser und Sanitärversorgung“) und Energie (SDG 7: „Bezahlbare und Saubere Energie“) führen. Direkte und Fernauswirkungen von erneuerbaren und konventionellen Energiesystemen auf die globalen Wasserressourcen sowie damit verbundene Nutzungskonflikte könnten sich unter den Bedingungen des Klimawandels verschärfen. Eine Intensivierung des Energiepflanzenanbaus oder die Erweiterung der Wasserkraftnutzung konterkarieren möglicherweise das Ziel der weltweiten Nahrungssicherheit oder andere gesellschaftliche und ökologische Entwicklungsziele. Aktuelle Studien zur globalen Wasserverfügbarkeit in angemessener Qualität zeigen regional eine Tendenz zur Verknappung auf. Die Neuausrichtung der Energieversorgung ist daher auf globaler und regionaler Ebene hinsichtlich möglicher Begrenzungen durch die Wasserverfügbarkeit sowie potenzieller Auswirkungen auf die Wasserressourcen zu prüfen und die Erreichung der SDGs für Wasser und Energie auf mögliche Zielkonflikte und Synergien zu untersuchen.

Wasser und Energie sind für eine nachhaltige Entwicklung global und in Deutschland von zentraler Bedeutung.

Was hat Wasser mit der Energiewende zu tun? Im Mittelpunkt von WANDEL steht die Fragestellung, ob eine Einschränkung der Wasserverfügbarkeit den Einsatz konventioneller Energiesysteme begrenzt und somit die Energiewende beschleunigt, oder diese sogar verlangsamt.

Wie verbraucht Energie Wasser in anderen Ländern? In WANDEL werden erstmalig die Auswirkungen der Energieerzeugung auf Wasserressourcen nicht nur lokal und regional (am Beispiel von vier Fallstudien in Deutschland, Brasilien und Marokko) aufgezeigt, sondern auch die Fernauswirkungen auf andere Regionen weltweit (z.B. durch den Einsatz von unter hohem Wasserverbrauch abgebauten Rohstoffen) untersucht. Die Wasserverfügbarkeit in der jeweiligen Region wird zur Beurteilung des möglichen Wasserstresses herangezogen.

Auf welcher Ebene arbeiten wir? WANDEL verfolgt einen globalen Ansatz mit regionaler Auflösung: Es sollen nicht nur Brennpunkte der Wasserverfügbarkeit entlang von globalen Energiebereitstellungsketten identifiziert werden (z.B. bestimmte Prozessschritte), sondern auch ein räumlicher Bezug zur Identifizierung von regionalen Brennpunkten der Wasserverfügbarkeit hergestellt werden (z.B. Kupferabbau in Chile).

Welche Ergebnisse wollen wir erzielen? Unser Anspruch ist ein globaler Vergleich von Technologien und Energieszenarien hinsichtlich ihres Wasserverbrauchs mittels Modell- und Datenanalyse. Regulatorische und technische Lösungen zur Reduktion negativer Auswirkungen werden fallstudien-spezifisch ausgearbeitet, qualifizierte Beratungsleistungen erbracht und Ergebnisse innovativ in einem Web-GIS dargestellt und nutzbar gemacht.

Das Verbundprojekt WANDEL wird im Rahmen der Fördermaßnahme „GRoW – Globale Ressource Wasser“ im Programm „Forschung für Nachhaltige Entwicklung (FONA)“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit rund 2,5 Mio. Euro gefördert.

  • Bestimmung der direkten und indirekten Auswirkungen von konventionellen (Kohle) und erneuerbaren Energiesystemen (Wasserkraft, Biomasse, Solarthermie) auf Wasserressourcen
  • Identifizierung potenzieller Zielkonflikte und Synergien der Nachhaltige Entwicklungsziele „Sauberes Wasser und Sanitärversorgung“ (SDG 6) und „Bezahlbare und Saubere Energie“ (SDG 7)
  • Entwicklung von technischen Lösungen und Governance-Instrumenten zur Verminderung der Auswirkungen von Energieerzeugungssystemen auf regionaler Ebene
  • Entwicklung neuer Ansätze und Methoden zur Analyse der Auswirkungen des Energie-Wasser Nexus

Übersicht und Interaktion der Arbeitspakete in WANDEL

Das Projekt ist in fünf Arbeitspakete eingeteilt: In AP1 und AP2 werden die direkten und indirekten Auswirkungen von Energiesystemen auf Wasserressourcen anhand von vier Fallstudien untersucht und Steuerungsmechanismen für eine effizientere Wassernutzung entwickelt. Die Ergebnisse werden in AP3 für globale räumliche Analysen der Wassernutzung herangezogen und in AP4 Entscheigungsträgern zur Verfügung gestellt. Das fünfte Arbeitspaket umfasst die Projektkoordination.

Rio dos Patos im Studiengebiet Brasilien

In vier regionalen Fallstudien, den Einzugsgebieten „Ober- und Mittelweser“ und „Obere Donau“ in Deutschland sowie „Rio dos Patos“ in Brasilien und „Drâa-Valley“ in Marokko, werden die direkten und auch die indirekten Auswirkungen ausgewählter Energiesysteme auf die regionale Wassersituation erarbeitet und bewertet.

Arbeitsversion des Indikatorensystems Wasser-Energie-Sicherheit.

AP2 identifiziert die notwendigen regulatorischen Rahmenbedingungen, um die Erreichung der kombinierten Ziele von Wasser- und Energiesicherheit in den Fallstudien und auf globaler Ebene zu gewährleisten.

Schema der räumlichen Verortung.

AP3 führt globale Simulationen unter Annahme von Referenz- und CO2-einsparenden Energie- und Klimaschutzszenarien durch und stellt den Wasserverbrauch pro Jahr und Region durch die betrachteten Energieerzeugungssysteme dar.

Graue Weltkarte.

In AP4 werden die Ergebnisse durch das Geoportal „WANDEL-Share“ weltweit zugänglich gemacht, über die „Freshwater Information Platform“ und das Netzwerk des „Global German Partnership“ veröffentlicht und auch in Forschung und Lehre wissenschaftlich verwertet.