Globaler Wandel im Elbeeinzugsgebiet - Auswirkungen und ... · PDF file2010 2020 2030 2040...

Klimaplattform, 08. April 2011, Potsdam H. Koch

Hagen Koch

Brandenburgische Technische Universität Cottbus, Lehrstuhl Hydrologie & Wasserwirtschaft /

Potsdam Institut für Klimafolgenforschung, FB 2 Klimawirkung & Vulnerabilität

Globaler Wandel im Elbeeinzugsgebiet - Auswirkungen und Anpassungsoptionen für die Region Brandenburg/Berlin

Klimaplattform, 08. April 2011, PotsdamKlimaplattform, 08. April 2011, Potsdam


1. Einführung – Übersicht Elbeeinzugsgebiet

GLOWA-ELBE: Untersuchung von Auswirkungen des globalen Wandels auf die Wasserverfügbarkeit im Elbeeinzugsgebiet (Dtl. & CR)


1. Einführung – Modellverbund GLOWA-Elbe


1. Einführung - Szenarien

- mittlere Temperaturzunahme von 2,1 K bis 2050, Regionalisierung mit Modell STAR (100 Realisierungen)

- Wasserbedarf: : diverse sozioökonomische Modelle (z. B. für Kraftwerke, Trinkwasserbedarf)

- natürliches Wasserdargebot, aktuelle Evapotranspiration erzeugt mit N-A-Modell SWIM

Modellbasis:

Sozioökonomische Entwicklung:

- 2 globale Trends (Globalisierung / Differenzierung) für Elbeeinzugsgebiet regionalisiert- mit 2 regionalen Politikausrichtungen mit unterschiedlicher (unveränderte / verstärkte)

Umweltorientierung kombiniert→ 4 Szenarien:

„Globalisierung ohne verstärkte Umweltorientierung“ (Glob_ovU),„Globalisierung mit verstärkter Umweltorientierung“ (Glob_mvU),„Differenzierung ohne verstärkte Umweltorientierung“ (Diff_ovU),„Differenzierung mit verstärkter Umweltorientierung“ (Diff_mvU).

- wasserwirtschaftliche Berechnungen: Simulationssoftware WBalMo


1. Einführung

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Tem

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°C]

KlimawandelECHAM5, Jahresmittelwertelinearer Trend ECHAM5STAR, Realisierung 1 (Tageswerte)STAR, Realisierung 2 (Tageswerte)


1. Einführung

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Was

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3 /s]

sozioökonomische Entwicklung(Landnutzung, Wasserbedarf)

therm. Kraftwerke: Szenario 1therm. Kraftwerke: Szenario 2


1. Einführung

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natürlicher Abfluss(inkl. Klima- & Landnutzungsänderung)

SWIM, Realisierung 1SWIM, Realisierung 2

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1. Einführung

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natürlicher Abfluss(inkl. Klima- & Landnutzungsänderung)

SWIM, Realisierung 1SWIM, Realisierung 2

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Abflu

ss [m

3 /s]

bewirtschafteter Abfluss (Management von Speichern & Überleitungen, Nutzerentnahmen & -einleitungen)

WBalMo, Realisierung 1WBalMo, Realisierung 2


Charakteristik:

- geringes natürliches Wasserdargebot (kontinentales Klima)

- stark bergbaulich überprägt/gestört

- starke Beanspruchung der Wasserressourcen (Kraftwerke, Spreewald, Binnenfischerei,…)

2. Teileinzugsgebiet der Spree


Entwicklung der Sümpfungswassermengen (zur Trockenlegung von Tagebauen gehobenes Grundwasser)

1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000Jahr

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35Sü

mpf

ungs

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enge

[m3 /

s]

Daten: LMBV und Vattenfall Europe Mining



Abfluss unterhalb Bergbauregion (Pegel Leibsch / Spree)

1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006Jahr

0

5

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30D

urch

fluss

[m3 /s

]Pegel Leibsch / Spree,

Monat JuliMittelwertMinimum

Qmin

Daten: LUA Cottbus



Klimaszenario (Modell STAR)

…

3. Ergebnisse

Mittelwert [K]Lufttemperatur

Mittelwert [mm]Niederschlag

Mittelwert [mm]Klimatische Wasserbilanz

Gerstengarbe et al.


Abflussbildung (Modell SWIM)

3. Ergebnisse


Kühlsysteme für Kraftwerke - Änderung des Kühlwasserbedarfs eines Kraftwerkes

Durchlaufkühlung: Kreislaufkühlung:- hoher Wasserbedarf - geringer Wasserbedarf- geringer Wasserverbrauch - hoher Wasserverbrauch- hohe Wärmelasten für Gewässer - geringe Wärmelasten für Gewässer

Durchlaufkühlung Durchlaufkühlung mit Kühlturm

Kreislaufkühlung

3. Ergebnisse


Kühlsysteme für Kraftwerke - Änderung des Kühlwasserbedarfs eines Kraftwerkes(Modell KASIM)

Durchlaufkühlung Durchlaufkühlung mit Kühlturm

Kreislaufkühlung

3. Ergebnisse

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Monat

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17.5W

asse

rbed

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m3 /

s]

Glob_ovU201020302050

Diff_mvU201020302050


Gesamtzufluss zum Spreewald (Summe oberirdische Zuflüsse, August), Modell WBalMo

3. Ergebnisse

S-KW-V= Sümpfungswassereinleitungen (zur Trockenlegung der Tagebaue gehobenes Grundwasser) minusKühlwasserverluste der Kraftwerke minusVersickerungsverluste im Grundwasserabsenkungsgebiet⇒ Zusätzlich den Nutzern/Nutzungen zur Verfügung stehendes Wasser

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0

3

6

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12

15Zu

fluss

in m

3 /s

Glob_ovU (S-KW-V)Diff_mvU (S-KW-V)


Gesamtzufluss zum Spreewald (Summe oberirdische Zuflüsse, August)

3. Ergebnisse

2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050Jahr

0

3

6

9

12

15Zu

fluss

in m

3 /s

Glob_ovU, MittelwertDiff_mvU, MittelwertGlob_ovU, 20 JahreDiff_mvU, 20 JahreGlob_ovU, 100 JahreDiff_mvU, 100 Jahre

Glob_ovU (S-KW-V)Diff_mvU (S-KW-V)


Zufluss Berlin über die Spree (Pegel Große Tränke / Spree, August)

3. Ergebnisse

2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050Jahr

0

2

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Dur

chflu

ss in

m3 /

s

Glob_ovU, MittelwertDiff_mvU, MittelwertGlob_ovU, 5 JahreDiff_mvU, 5 Jahre Glob_ovU, 20 Jahre Diff_mvU, 20 Jahre

Qmin


3. Ergebnisse

Überleitung Elbe-Spree

Oder-Spree- Kanal

Überle

itung

Oder-M

alxeBrandenburg

Sachsen

Polen

Berlin

Handlungsoption: Wasserüberleitungen zur Spree

Kapazitäten (ÜL-Beginn):

OderOder--Spree=Spree= 3,00 m3,00 m33/s (2015)/s (2015)6,00 m6,00 m33/s (2030)/s (2030)

(K(Küürzel: OderBln)rzel: OderBln)

Oder-Malxe= 2,00 m3/s (2015)(Kürzel: OderBB)

Elbe-Spree= 3,00 m3/s (2015)(Kürzel: ElbeSpree)


Gesamtzufluss zum Spreewald (Summe oberirdische Zuflüsse, Diff_mvU, August)

3. Ergebnisse

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Zuflu

ss in

m3 /

s

MittelwerteBasisElbeSpreeOder BB


Gesamtzufluss zum Spreewald (Summe oberirdische Zuflüsse, Diff_mvU, August)

3. Ergebnisse

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Zuflu

ss in

m3 /

s

MittelwerteBasisElbeSpreeOder BB

20 JahreBasisElbeSpreeOder BB


Zufluss Berlin über die Spree (Pegel Große Tränke / Spree, Diff_mvU, August)

3. Ergebnisse

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Zuflu

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s MittelwerteBasisElbeSpreeOder Bln


Zufluss Berlin über die Spree (Pegel Große Tränke / Spree, Diff_mvU, August)

3. Ergebnisse

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Zuflu

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m3 /

s MittelwerteBasisElbeSpreeOder Bln

20 JahreBasisElbeSpreeOder Bln


Betriebskosten für Wasserüberleitungen, Diff_mvU (in Klammern: Baukosten, 40 a, 3 %)

3. Ergebnisse

2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050Jahr

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1.25B

etrie

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sten

[Mill

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n EU

RO

/a]

MittelwerteElbeSpree (194 Mio. EURO)Oder BB (58 Mio. EURO)Oder Bln (3 Mio. EURO)


Fehlmengen der Kraftwerke in Berlin (Maxima, 2015)

3. Ergebnisse

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Monat

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5

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Fehl

men

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Diff_mvUBasisElbeSpreeOder Bln


Fehlmengen der Kraftwerke in Berlin (Maxima, 2015)

3. Ergebnisse

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men

ge [m

3 /s]

Glob_ovUBasisElbeSpreeOder Bln

Diff_mvUBasisElbeSpreeOder Bln


Zusatzkosten für Kraftwerke in Berlin

3. Ergebnisse

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]

Diff_mvUBasisElbe SpreeOder Bln



3. Ergebnisse

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, akk

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]

Glob_ovUBasisElbe SpreeOder Bln




3. Ergebnisse

Oderwasser-ÜL:- Grenzgewässer- mögliche

Wasserqualitätsprobleme- keine Möglichkeit zur

Zwischenspeicherung des übergeleitetenWassers

Elbewasser-ÜL:- kein Grenzgewässer- keine

Wasserqualitätsprobleme- Möglichkeiten zur

Zwischenspeicherung des übergeleitetenWassers

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]





3. Ergebnisse

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Status 2010


• von den Ländern unternommenen Schritte zur Sicherung der Durchflüsse bei sinkenden Sümpfungswassereinleitungen (z. B. Nutzung von Tagebauseen als Speicher) waren und sind notwendig

• mögliche Auswirkungen des Klimawandels (z. B. Verringerung sommerlicher Abflüsse) stellen wasserwirtschaftliche Planungen vor neue Herausforderungen

• Trotz unterstelltem Rückgang des Wasserbedarfes großer Wassernutzer (z. B. Kühlwasserbedarf der Kraftwerke) in Niedrigwasserperioden Nutzungseinschränkungenzu erwarten

• große Feuchtgebiete (z. B. Spreewald) weisen wegen Verschlechterung klimatischer Wasserbilanz erhöhten Bedarf bei Zuflüssen auf - diese können bei Klimawandel nicht bereit gestellt werden

• Bereitstellung zusätzlicher Wassermengen (z. B. Wasserüberleitungen): Nutzungseinschränkungen werden teilweise erheblich reduziert, Wasserverfügbarkeitfür Feuchtgebiete wird erhöht

• für gesamtes Einzugsgebiet ist Elbewasserüberleitung (trotz höchste Kosten) am Vorteilhaftesten Überleitung innerhalb Einzugsgebiet, keine Wasserqualitätsprobleme!

• Oderwasserüberleitung nach Berlin (über OSK, bei geringsten Kosten) hat nur eine begrenzte Bedeutung für Gesamtgebiet Überleitung aus fremden Einzugsgebiet (Grenzgewässer!), Wasserqualitätsprobleme beim Oderwasser!

4. Zusammenfassung / Schlussfolgerung


Vielen Dank!

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