Wie die Ukraine ihr Energiesystem wiederaufbauen kann

Die Energieinfrastruktur z?hlt zu den Hauptzielen der russischen Angriffe auf die Ukraine. Das Ausmass der Zerst?rung ist enorm. ?Ein Jahr nach dem Beginn des Kriegs im Februar 2022 waren 76 Prozent der thermischen Kraftwerke zerst?rt, inzwischen sind es 95 Prozent?, sagt die ukrainische Wissenschaftlerin Iryna Doronina: ?Und auch s?mtliche grossen Wasserkraftwerke sind ausgefallen.? Als besonders verheerend erwies sich die Sprengung des Kachowka-Staudamms. Die riesige, ausfliessende Wassermenge ¨C die Fl?che des Stausees war 1,5-mal gr?sser als der Kanton Z¨¹rich ¨C zerst?rte Tausende von H?usern und verwandelte den Stausee in eine W¨¹ste.

Iryna Doronina, die vor dem Krieg Dozentin an der Nationalen Wirtschaftsuniversit?t Kiew war, kam 2022 als ?SNF Scholar at Risk? an die ETH Z¨¹rich. Dieses Programm erm?glicht es Schweizer Hochschulen, bedrohte Forscher:innen mit finanzieller Unterst¨¹tzung des Schweizerischen Nationalfonds befristet anzustellen. Bis 2024 forschte Doronina in der Folge als Senior Researcher am ETH-Institut f¨¹r Wissenschaft, Technologie und Politik (ISPT). Heute forscht sie an der Technischen Universit?t M¨¹nchen (TUM). In Z¨¹rich arbeitete sie eng mit den Gruppen von Adrienne Gr¨ºt-Regamey, Professorin f¨¹r die Planung von Landschaften und Umweltsystemen (PLUS), und Tobias Schmidt, Professor f¨¹r Energie- und Technologiepolitik und Leiter des ISTP, zusammen.

Dabei untersuchten die Forschenden namentlich die Frage, warum erneuerbare Energien beim Wiederaufbau des ukrainischen Stromsystems im Vordergrund stehen sollten. Die entsprechenden Erkenntnisse sind nun in Joule erschienen, einem f¨¹hrenden Journal f¨¹r Energieforschung. Zur Publikation trugen auch Forschende der TU M¨¹nchen und der Universit?t Bayreuth wesentlich bei. ?Wir stellen fest, dass seit Februar 2022 praktisch alle grossen, zentralisierten Kraftwerke angegriffen wurden. Dadurch sank die gesamte Stromproduktionskapazit?t auf etwa ein Drittel des Vorkriegsniveaus?, sagt Tobias Schmidt, ?und auch das Netz wurde durch Angriffe auf ?bertragungsleitungen und Umspannwerke besonders im Osten erheblich geschw?cht.?

Kapazit?tsreserven sind ein Schl¨¹ssel zum ?berleben

In ihrer Studie verbanden die Forschenden geor?umliche und politische Analysen. ?Unsere Studie pr?sentiert die erste umfassende und geor?umliche Kartierung des ukrainischen Elektrizit?tssystems im Februar 2022 und der folgenden Zerst?rung im Krieg?, sagt Adrienne Gr¨ºt-Regamey, ?ausserdem zeigen wir das Potenzial der erneuerbaren Energien f¨¹r die Ukraine auf und benennen die politischen und regulatorischen Voraussetzungen, die erforderlich sind, um Investitionen zur erleichtern.?

Im ersten Schritt erstellten die Forschenden eine detaillierte Karte der ukrainischen Energieinfrastruktur vor 2022. ?Wir wollten wissen, wie gross die installierte Energiekapazit?t war und kartierten 1626 Objekte?, erz?hlt Doronina: ?Diese Informationen zu Anlagen, Standorten, Leistung, Produktion und Verbrauch dienen als Grundlage f¨¹r die weiteren Analysen.? Mit 59 Gigawatt installierter Kraftwerksleistung z?hlte die Ukraine vor 2022 zu den gr?ssten Energieproduzenten in Europa. Das Land selbst ben?tigte 22 Gigawatt. ?Die Ukraine hatte also erhebliche Kapazit?tsreserven. Diese haben meinem Land geholfen, w?hrend des Krieges zu ¨¹berleben?, fasst Iryna Doronina zusammen.

Eine wichtige Rolle spielt die Kernkraft. Zwar wurde Saporischschja, Europas gr?sstes Kernkraftwerk im S¨¹dwesten der Ukraine, von russischen Truppen besetzt, und liefert seit September 2022 keinen Strom mehr. Doch es bleiben drei Kernkraftwerke im Osten und S¨¹den mit sieben Reaktoren in Betrieb und versorgen die Ukraine weiterhin mit Strom. Allerdings greift Russland immer wieder das Verteilernetz an, was zu stundenlangen Stromausf?llen f¨¹hrt, so auch in der Hauptstadt Kyjiw. ?Deshalb sollte die Ukraine eine dezentralisierte Stromversorgung entwickeln?, sagt Iryna Doronina. Ein zentralisiertes System l?sst sich einfacher angreifen, wohingegen voneinander unabh?ngige Anlagen kriegs- und krisenresistenter sind.

?bergang zum dezentralisierten Energiesystem

Erneuerbare Energien wie Solar- und Windkraftanlagen eignen sich besonders f¨¹r eine dezentralisierte Infrastruktur und lassen sich viel schneller installieren als zentrale konventionelle Anlagen. ?Die Gemeinden m¨¹ssen jedoch die M?glichkeit haben, auf ihrem Gebiet gen¨¹gend erneuerbare Energie zu produzieren, um ihren Verbrauch zu decken?, schliesst Doronina.

Die Forschenden erstellten hochaufl?sende Karten f¨¹r verschiedene Regionen der Ukraine. Diese bilden ab, in welchen Gebieten die Erzeugung von Solar- und Windenergie am g¨¹nstigsten ist. Das Team ber¨¹cksichtige dabei verschiedene Kriterien wie H?he und Topografie, Bev?lkerungsdichte, Entfernung zu Siedlungen oder Stromnetzen. ?Wir haben Schutzgebiete und staatliche landwirtschaftliche Fl?chen sorgf?ltig gepr¨¹ft und sichergestellt, dass die Anforderungen und Beschr?nkungen der ukrainischen Gesetzgebung vollst?ndig eingehalten werden?, erkl?rt Doronina.

Riesiges Potential von Solar- und Windenergie

In einem zweiten Schritt sch?tzten die Forschenden die m?gliche Energieleistung nach Regionen ein. Dieses technische Potential ist enorm. So sch?tzen die Forschenden, dass das Potenzial der Windenergie rund 180 Gigawatt betr?gt und dasjenige f¨¹r Solarenergie rund 39 Gigawatt. Eine solche Gesamtkapazit?t von 219 Gigawatt ¨¹bertr?fe die Produktionskapazit?t von 59 Gigawatt, die die Ukraine bei Kriegsbeginn erzielte, um ein Vielfaches. Schliesslich stellen die Forschenden fest, dass das Potenzial der erneuerbaren Energien in allen regionalen Stromnetzen die im Krieg zerst?rte Stromproduktionskapazit?t bei weitem ¨¹bersteigt.

Die Forschenden nutzen das technische Potenzial auf regionaler Ebene zusammen mit sozio-politischen, wirtschaftlichen, ?kologischen und technologischen Faktoren, um zu bestimmen, welche Regionen f¨¹r den ?bergang der Ukraine zu erneuerbaren Energiesystemen am geeignetsten sind. Regional gesehen liegt das gr?sste Potenzial f¨¹r Solar- und Windenergie im S¨¹den und Osten der Ukraine.

Ein neues, gut gef¨¹hrtes Energiesystem unterst¨¹tzen

Bisher hingegen sei die ukrainische Energieinfrastruktur von ein bis zwei Oligarchen monopolisiert worden. ?Diese kontrollierten den nationalen Energiemarkt und arbeiteten mit Russland zusammen. Das war auch ein N?hrboden f¨¹r Korruption?, erkl?rt Vasyl Doronin, Leiter der nichtstaatlichen, ukrainischen Organisation f¨¹r Wasserstoff und Co-Autor der Studie.

?Die Transparenz unserer Ergebnisse verringert das Korruptionsrisiko, da die vorgeschlagenen Ans?tze, um die Gebiete mit gr?sserem Potenzial und dringendem Sanierungsbedarf zu priorisieren, wissenschaftlich fundiert und ausgewogen sind?, sagt Doronina: ?Die entwickelten Karten und Datenbanken unterst¨¹tzen die politische Entscheidungsfindung und sind der schnellste Weg, um den grundlegenden Energiebedarf der Bev?lkerung zu decken.?

Zudem wird die Qualit?t der Projektvorbereitung verbessert und das Risiko f¨¹r Investoren verringert, wenn der Investitionsbedarf gekl?rt ist. ?Diese Studie, die in ihrem Bereich bahnbrechend ist, war eine der ersten, welche die Anforderungen der EU-Richtlinie f¨¹r erneuerbare Energien III (RED III) ber¨¹cksichtigt hat, um Gebiete zu identifizieren, in denen erneuerbare Energien schnell gef?rdert werden sollten?, sagt Vasyl Doronin. Die Ergebnisse wurden in der Gemeinsamen Forschungsstelle der Europ?ischen Kommission in den Niederlanden vorgestellt.

?Wir wollen wieder in der Ukraine leben und hoffen, das Land dank unserer Resultate weiter entwickeln zu k?nnen?, sagt Iryna Doronina. Mit ihrer Forschung will sie die Grundlage f¨¹r ein Handbuch liefern, das den ukrainischen Gemeinden die Umstellung der Energieversorgung erm?glichen soll. Ihr Ziel ist ein ?Atlas des Potentials zur Transformation des Energiesektors?.

Informationen f¨¹r die Schweizer Beh?rden

Die Erfahrungen der Ukraine enthalten auch wertvolle Erkenntnisse f¨¹r den schweizerischen Bev?lkerungsschutz. So lieferte Doronina dem Bundesamt f¨¹r Bev?lkerungsschutz (BABS) nicht nur detaillierte Informationen zur ukrainischen Energieinfrastruktur und deren Zerst?rung, sondern auch zu den Kriegssch?den f¨¹r den Agrar- und den Bildungssektor, also f¨¹r Schulen oder Kinderg?rten. ?Wir zeigten, wie sich der Krieg auf die zivile Infrastruktur in der Ukraine auswirkte, damit die Schweizer und Schweizerinnen sehen k?nnen, wie es bei uns tats?chlich aussieht und was auch andernorts passieren k?nnte?, sagt Doronina.  

Dar¨¹ber hinaus stellten Doronina und ihre Kolleg:innen ihre Forschung auch auf der Veranstaltung ?Re-Thinking Energy Infrastructure: Empowering Decarbonisation - Moving from Strategy to Implementation? vor, die die ETH Z¨¹rich im vergangenen Januar im House of Switzerland am WEF in Davos mitorganisierte.