Landschaft und Energiewende. Der Einfluss erneuerbarer Energien auf die Landschaft

Der vorliegende Artikel widmet sich der Frage, wie die Umsetzung der Energiewende aus einer gesamtheitlichen Betrachtung aller Erneuerbaren in einer konkreten Region aussehen könnte. Zu diesem Zweck werden einerseits auf Ebene des Kantons Aargau alle Möglichkeiten einer erneuerbaren Energiebereitstellung analysiert, aufgeteilt auf die verschiedenen Nutzenergieformen Elektrizität, Wärme und Treibstoffe. Andererseits werden mittels der Szenarien aus den nationalen Energieperspektiven Zielwerte für die zukünftige Energiebereitstellung im Kanton Aargau abgeleitet und deren Erreichbarkeit mittels der nachhaltigen Nutzung vorhandener natürlicher Ressourcen überprüft. Die Gegenüberstellung des «bottom-up» und des «top-down» Ansatzes soll klären, welche Teilziele der Energiewende welche Veränderungen in der Nutzung vorhandener natürlicher Ressourcen sowie im Energiesystem allgemein voraussetzen und wie diese erreicht werden können. Ein besonderes Augenmerk gilt dabei dem möglichen quantitativen und qualitativen Beitrag der Biomasse, die aufgrund ihrer Heterogenität, eingeschränkten Potenzialmenge sowie ihren vielfältigen und flexiblen Einsatzmöglichkeiten innerhalb der verschiedenen erneuerbaren Energieträger eine Sonderrolle spielt.

This article explores what the implementation of the energy transition could look like from a holistic perspective and for a particular region, in this case Canton Aargau, considering all renewable energy sources. The different approaches to providing renewable energy in Canton Aargau were, therefore, analysed according to the form of energy: electricity, heat or fuel. Target values for future energy provision in Canton Aargau were also derived using the national energy scenarios, and the feasibility of meeting these targets through the sustainable use of available natural resources was assessed. The comparison of the bottom-up and the top-down approaches should clarify what kind of changes in the use of natural resources are required to meet particular energy transition sub-goals, and how these changes can be made. We focused, in particular, on the possible quantitative and qualitative contribution of biomass because of its unique position among renewable energy sources due to its heterogeneity, its limited availability and its manifold and flexible fields of application.

Die weltweite Energienachfrage steigt mit wachsender Bevölkerung und zunehmendem Wohlstand an, aber die spezifischen Prognosen und Modelle geben ein unklares Bild über das Ausmass der Zunahme. Nebst Effizienzmassnahmen kommt dem Ernten, Umwandeln und Speichern erneuerbarer Energien und somit der Nutzung lokaler, einheimischer Energien eine grosse Bedeutung zu. Alle Energien weisen ihre spezifischen Vor- und Nachteile auf. Die Kombination von bis anhin wenig vernetzten Technologien und Forschungsgebieten führt zu neuen Lösungen: Die Verknüpfung von Energie, Mobilität und Gebäuden schafft für die Zukunft Optionen, über die Gesellschaft, Wirtschaft und Politik befinden werden.

As population and wealth grows, so does global demand for energy, although projections and models on this topic provide an unclear image of the extent of this increase. The harvesting, conversion and storage of renewable energies and thus the use of local, domestic energy are very important here, as are measures encouraging efficiency. All forms of energy have their own specific advantages and disadvantages. Combining previously underutilised technologies and fields of research produces new solutions, and connecting energy, mobility and buildings opens up opportunities for the future of our society, economy and politics.

Bundesrat und Parlament haben im Jahr 2011 im Nachgang zur Reaktorkatastrophe von Fukushima einen Grundsatzentscheid für einen schrittweisen Ausstieg aus der Kernenergie gefällt. Dieser Entscheid sowie weitere, seit Jahren zu beobachtende, tiefgreifende Veränderungen im internationalen Energieumfeld bedingen einen sukzessiven Umbau des Schweizer Energiesystems bis ins Jahr 2050. Hierfür hat der Bundesrat die Energiestrategie 2050 erarbeitet. Diese baut auf den drei Pfeilern Strom- und Energieverbrauch senken, Anteil erneuerbarer Energien fördern sowie Um- und Ausbau der elektrischen Netze und der Energiespeicherung auf. Insbesondere der zweite und dritte Pfeiler haben potenziell Einfluss auf das Landschaftsbild, weshalb auf die Massnahmen der Energiestrategie in diesen Bereichen näher eingegangen wird.

In 2011, the Federal Council and Parliament decided that Switzerland is to withdraw from the use of nuclear energy on a step-by-step basis. The existing five nuclear power plants are to be decommissioned when they reach the end of their safe service life, and will not be replaced by new ones. As a result of this decision and various other profound changes that have been observed for a number of years, in particular in the international energy arena, the Swiss energy system will require successive restructuring in the period up to 2050. In view of this, the Federal Council has developed a long-term energy policy ("Energy Strategy 2050") based on the revised energy perspectives. And at the same time, it has produced an initial package of measures aimed at securing the country's energy supply over the long term.
In the initial stage, the Federal Council's new strategy is to focus on the consistent exploitation of the existing energy efficiency potentials and on the balanced utilisation of the potentials of hydropower and new renewable energy sources. Then at a later stage, the Federal Council wants to replace the existing promotion system with a steering mechanism.

Die Energiewende bedeutet, dass künftig mit vielen teilweise landschaftlich exponierten Anlagen Energie erzeugt, übertragen und gespeichert werden muss. Die dabei entstehenden Landschaftsveränderungen werden kontrovers diskutiert. Der folgende Beitrag greift diese Debatte auf, postuliert die Bedeutung der Konnotationen der Energielandschaftselemente und trägt ausgewählte Ergebnisse zweier Fallstudien der WSL bei. In diesen werden die Energie Landschaftsveränderungen relativ gut akzeptiert, sofern sie in den lokalen Kontext passen bzw. auf bestehenden Infrastrukturen aufbauen. Die allgemein positive Haltung gegenüber der erneuerbaren Energie trägt hingegen wenig zur Akzeptanz kritisch beurteilter Standorte sowie generell der Wasserkraftnutzung bei.

Energy change implies that many installations will be established for production, transfer and storage of renewable energy that have a landscape impact. The resulting landscape changes are controversially discussed in practice and policy debates. However, the importance of the perceived landscape effects - and, in particular, their connotations - for the public acceptance of renewable energy remains rather unclear. WSL conducted two case studies about the perception of installations for renewable-energy production and storage: photovoltaic systems on avalanche barriers and the planned enlargement of a hydro-power reservoir. The results reveal that in both case studies the (planned) landscape changes are relatively well accepted. However, it turned out to be crucial that they fit into the local context and build on existing infrastructures. Unexpectedly, a positive attitude towards renewable energies in general does not or only slightly improve the acceptance of critically assessed renewable-energy production sites, and hydro-power production is not even perceived as renewable energy.

Der Ausbau der erneuerbaren Energien hat starke Auswirkungen auf andere Landschaftsleistungen, zum Beispiel auf Landschaftsstrukturen, welche die Biodiversität fördern oder auf die Schönheit von Landschaften. Im Rahmen verschiedener Forschungsprojekte wurden das Potenzial der Landschaft zur Erzeugung erneuerbarer Energien auf nationaler Ebene kartiert und die erwarteten Konflikte mit anderen Landschaftsleistungen modelliert. Regionale Validierungen des Modells zeigen, dass die von uns durchgeführten Berechnungen zum Potenzial «konfliktarmer» erneuerbarer Energie realistisch sind. Für die Planung von Einzelanlagen geben die Konfliktkarten aber höchstens grobe Hinweise, da im Modell der regionale und lokale Kontext meistens zu wenig genau berücksichtigt werden kann.

Implementation of renewable energy production often collides with current land-uses, resulting in conflicts. The landscape services approach (Kienast et al. 2009) is well suited to frame and model these conflicts and trade-offs. For Switzerland, a wealth of spatial data is available nationwide. In the presented suite of projects, we used these data sets to simulate 1) the potential for renewable energy production (wind, solar, energy wood and small hydro power facilities) and 2) the potential to provide landscape services (landscape beauty, landscape structures for recreation and tourism as well as biodiversity, cultural heritage, and water cycle). An overlay of these maps led to 16 nationwide conflict maps. Prior to calculating "conflict-free" amounts of energy, we validated the maps in several regions, i.e. we wanted to understand to what degree the national conflict assessments match the regional perception of these conflicts. Methods of media content analysis have been used to analyze articles on conflicts published in regional newspapers. Expert interviews have been conducted to gain a thorough understanding of these conflicts. Results show that the degree of agreement between the national and the regional assessment varies as a function of energy type and service. Wind and solar are the most landscape-relevant energy sources. The conflicts with the landscape services "landscape structures for recreation and tourism as well as biodiversity" are well modeled in the national maps, whereas the service »landscape beauty" lacks a regional and local context. To meet the national energy target of 22.6 TWh/y for renewables by 2050, we estimate that 12.6 TWh/y can be produced with low conflicts using solar energy on roofs. Intensified wood production would add another 3.5 bis 5.3 TWh/y with low conflicts. The gap of 4-6 TWh/y has to come either from water (new or higher dams) or from solar panels on open land. The latter are, however not conflict free. If future technological advancements for solar and wind technology do not considerably increase the energy production on current and future conflict-free areas, the planning strategy "hide the production sites of renewables" has to be challenged and possibly changed to a strategy of "energy regions". In these regions the production sites (e.g. wind mills, solar panels on open land) would be new landscape elements with new symbolic contents, e.g. representing the sustainability of energy systems.

Die geplante Umsetzung der Energiewende lässt einen zunehmenden Druck auf die natürlichen Ressourcen und in der Folge auch einen Einfluss der erneuerbaren Energieträger auf die Landschaft erwarten. Für die wichtige erneuerbare Ressource Holz stellt sich dabei die Frage, wie es um die Potenziale, Chancen und Risiken der Energieholznutzung in der Schweiz bestellt ist.

Current and future supply and demand for energy wood will be studied to determine which role energy wood will play in Switzerland's future energy system. The potential of forest wood, farmland wood, plantation wood, industrial wood residues and waste wood will be analysed to establish supply levels. Forest wood shows the most potential. It will be used as an example to demonstrate how economic and political factors in particular could influence availability respectively potential in the short and long term. As for demand, current consumption of energy wood and predicted future changes in the use of wood for energy will be depicted, indicating increased demand and improved use of wood. This will conclude that wood can play an important role in the energy system of the future, as it both provides the required energy in the form of heat, electricity and fuel and can help to achieve climate goals. It will also demonstrate that forest wood and forest management are crucial when it comes to supply and the sustainability of use. Any negative impact that the use of energy wood has on the environment could be kept to a minimum.

Fliessgewässer sind hochdynamische Ökosysteme von überdurchschnittlicher Artenvielfalt. Vor allem in den zwei vergangenen Jahrhunderten hat der Mensch die Fliessgewässer stark beeinflusst, so auch durch die Nutzung der Wasserkraft. Drei Haupteingriffe durch die Wasserkraftnutzung lassen sich unterscheiden: (i) die Unterbrechung der Längsvernetzung durch Dämme, (ii) Restwasser und (iii) Schwall-Sunk. In diesem Artikel beschreiben wir exemplarisch, wie sich diese Eingriffe auf die Fliessgewässerorganismen auswirken, auf ihre Lebensräume und auf die Umweltprozesse, die die Lebensräume schaffen und erhalten. Im zweiten Teil gehen wir auf laufende und erwartete zukünftige Veränderungen in der Wasserkraftnutzung in der Schweiz ein, wie sie durch die revidierte Gewässerschutzgesetzgebung und den geplanten Ausstieg aus der Kernkraft bewirkt werden.

Over the course of the past two centuries humans have considerably modified river ecosystems, also by exploiting hydropower for electricity production. There are three major impacts from hydropower exploitation: interruption of the longitudinal connectivity, residual flow and hydropeaking. In this article we present selected examples on how these impacts affect the riverine organisms, their habitats and the processes that shape and maintain these habitats. In the second part of the article we discuss ongoing and future changes in the hydropower exploitation in Switzerland as they are initiated by the revised water protection act and the planned phasing-out of nuclear power.

Deutschland blickt bereits auf mehr als ein Jahrzehnt Energiewende-Politik zurück und viele Erfahrungen konnten bezogen auf die Umweltfolgen eines räumlich weitgehend ungeplanten Ausbaus erneuerbarer Energieträger im Raum gemacht werden. Für die Zukunft und den weiterhin anstehenden erheblichen Ausbau müssen Konzepte gefunden werden, die einerseits das räumlich differenzierte Energiepotenzial effizient nutzen und andererseits die Umweltfolgen minimieren. Mit pauschalen Abstandswerten arbeitende, vorsorgende Ansätze der Raumplanung reichen angesichts der resultierenden Knappheit geeigneter Flächen nicht mehr aus, um einen Entscheidungsraum zu definieren, der einerseits eine effiziente Erzeugung erneuerbarer Energien erlaubt und andererseits auch noch Raum für Bürgerbeteiligung lässt. Deshalb müssen sowohl die räumliche Analyse durch Einsatz differenzierter Optimierungsmodelle verbessert als auch Umweltaspekte direkt in der Technik-Entwicklung berücksichtigt werden.

Germany's energy transition and renewable energy policies have been in place for more than a decade. In this time the largely unplanned spatial expansion of renewable energies has greatly impacted the environment and society. German policies encourage further development of renewable energies. Therefore, concepts have to be developed that optimise the use of the spatially unevenly spread energy potential and at the same time minimise environmental and social impacts. Regional planning, which uses standardised distances between renewable energy plants like wind turbines or photovoltaic plants and impacted land uses like housing or nature conservation areas, reduces environmental impacts. However, a more differentiated spatial analysis demonstrates that some vulnerable areas are not protected by the "taboo zones for RE" defined on the basis of legal standards. Moreover, the precautionary "rule of thumb" method, which excludes much more area does not provide enough space for an expansion of RE, that also allows for optimizing the use of the natural energy potential as well as for decision space in public or stakeholder participation. Thus, the spatial analysis has to be optimised by differentiated models. Additionally, considering and minimalizing the environmental and social impacts in the early stages, i.e. technical product development of renewable energy plants will increase the space available for renewable energies.

Trialogue on coping with extreme drought in Switzerland
Climate-related droughts will become more frequent, more intense and longer-lasting in the future (IPCC 2023). They will also affect Switzerland. To limit the impacts, it is in the interest of the authorities and the economy to take appropriate measures before, during and after a drought event. In Switzerland, the Federal administration, the insurance industry, and academia play an important role in this. Representatives of these sectors met in early summer 2024 to identify interfaces and possible synergies in drought management. In further steps, they sharpened their common understanding, clarified commonalities in dealing with extreme events and identified activities from which all parties could benefit. The trialogue showed that a permanent, national platform with stakeholders from administration, research, and other sectors such as the insurance industry is necessary to overcome the challenges of future droughts. Such a platform should strengthen the exchange and provision of drought-relevant expertise and promote coordination, cooperation and mutually agreed communication before, during and after drought periods.

Der Begriff «Risiko» ist in der Schweiz seit Anfang 2000 und insbesondere seit dem ersten Erscheinen der PLANAT-Strategie im Jahr 2003 und seiner überarbeiteten Version im Jahr 2018 in immer grösser werdenden Mass in den Fokus beim Umgang mit Naturgefahren gerückt. Seitdem werden nicht nur die Gefährdungen, sondern auch ihre Auswirkungen auf die Menschen, die von ihnen erbauten Gebäude und Infrastrukturen sowie Kulturgüter als handlungsleitend bei der Ergreifung von Schutz- und Anpassungsmassnahmen betrachtet. Mit den immer deutlicher werdenden Auswirkungen des Klimawandels rücken neben den Risiken infolge Naturgefahren auch die Risiken für die belebte Umwelt in das Zentrum des Interesses.
In diesem Forum für Wissen beleuchten wir die zahlreichen und schnellen Veränderungen, die wir in Umwelt und Gesellschaft wahrnehmen und die damit verbundenen Risiken. In vier Vorträgen werden ausgehend von den geltenden Klimaszenarien, die Einflüsse auf die Biodiversität, die gravitativen Massenbewegungen und der Umgang der Praxis mit diesen Veränderungen präsentiert und diskutiert.