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Lösungswege zur Treibhausgasneutralität

Hochwasserkatastrophen in Deutschland, verheerende Waldbrände in Kalifornien, Dürren und Überschwemmungen: Das vor dem Bundesverfassungsgericht erklagte und im August dieses Jahres in Kraft getretene verschärfte Klimaschutzgesetz kommt sicher nicht zu früh. „Netto Null“ heißt das Ziel. Deutschland verpflichtet sich, bis zum Jahr 2045 treibhausgasneutral zu werden. Bereits bis 2030 sollen die Emissionen um 65 Prozent gegenüber 1990 sinken. Ist das noch machbar? Und was soll es kosten? Jülicher Systemforscher haben analysiert, was nötig ist, um diese ambitionierten Ziele zu erreichen – und zwar so kostengünstig wie möglich.

Die Analysen der Jülicher Systemforscher zeigen, dass es möglich ist, Treibhausgasneutralität bis 2045 zu realisieren, sowohl technisch als auch ökonomisch. Doch es wird nicht leicht. „Gegenüber den bisherigen Minderungszielen stellen die neuen Ziele des Klimaschutzgesetzes eine Zäsur dar“, erklärt Prof. Detlef Stolten, Direktor des Jülicher Instituts für Techno-ökonomische Systemanalyse. „Sie erfordern eine Veränderungsdynamik, die sich grundlegend von der Entwicklung der vergangenen Jahre unterscheidet. Notwendig ist das unverzügliche Einleiten von Maßnahmen in allen Sektoren.“

Wie die Lösungen und Wege zur Treibhausgasneutralität aussehen könnten, haben die Jülicher Systemforscher in monatelangen Berechnungen und Modellierungen mit speziell für diesen Zweck erstellten Computermodellen herausgefunden. In ihrer Studie legen sie eine wissenschaftlich fundierte Analyse der nötigen Maßnahmen und Strategien, Erzeugungspfade und Wechselwirkungen vor – bis ins Detail: von regionalen Windkraft- und Photovoltaik-Ausbaumöglichkeiten bis hin zu zukünftigen internationalen Import- und Exportvernetzungen.

Die Grundpfeiler: Strom und Wasserstoff aus Erneuerbaren Energien

Fossile Energieträger, zeigen die Modellierungen, müssen so weit und so schnell wie möglich ersetzt werden. Dies hat zur Folge, dass der Stromverbrauch zukünftig deutlich steigen wird – in allen Sektoren. Daher ist der Umbau der deutschen Stromversorgung hin zu CO2-freien Erzeugern eine der Grundvoraussetzungen für das Erreichen von Netto Null. „Dies erfordert einen massiven Ausbau der Erneuerbaren Energien“, erklärt Stolten. „Die heutige Onshore-Windkraft-Kapazität muss vervierfacht werden. Im Vergleich zu heute werden zukünftige Anlagen größer sein, daher muss dafür die insgesamt benötigte Anzahl nur leicht erhöht werden. Photovoltaik-Anlagen müssten in großem Maßstab ausgebaut werden – gegenüber der mittleren Ausbaurate in den letzten zehn Jahren müssten sich hier die jährlichen Zubauraten um mehr als einen Faktor 4 erhöhen. Wir können zeigen, dass für den benötigten Ausbau von Windkraft und Photovoltaik genügend Potenzial in Deutschland vorhanden ist.“

Ein zentrales Element auf dem Weg zu Treibhausgasneutralität ist Wasserstoff. Er soll die fossilen Brennstoffe großflächig ersetzen, als Speicher für erneuerbare Energien dienen, Mobilität ermöglichen und die verschiedenen Energiesektoren miteinander koppeln. Während sein Einsatz in einigen Sektoren eine Option unter vielen darstellt, ist er in einigen Bereichen der Industrie zwingend erforderlich. Dies gilt insbesondere für die Stahlherstellung und die chemische Industrie, die derzeit gemeinsam für über 40 Prozent der industriellen CO2-Emissionen verantwortlich sind.

Energieeinsparung und CO2-Speicherung

Einsparung von Energie in allen Sektoren ist ein weiterer Baustein auf dem Weg zu Treibhausgasneutralität. Die Modelle der Jülicher Wissenschaftler zeigen, dass sich der Endenergieverbrauch allein durch Maßnahmen wie beispielsweise Dämmung, Wärmepumpen oder auch effizientere Haushaltsgeräte um knapp ein Drittel vermindern lässt.
Allein den zusätzlichen Ausstoß von Treibhausgasen zu reduzieren, ist nicht mehr genug. Bis zum Jahr 2045 werden noch immer Restemissionen verbleiben, hauptsächlich aus Industrie und Landwirtschaft. „Um Netto Null zu erreichen, müssen diese Restemissionen kompensiert werden, indem dem natürlichen Kreislauf Kohlenstoff entzogen wird. Hierfür ist es notwendig, dass jährlich etwa 50 bis 90 Millionen Tonnen CO2 dauerhaft gespeichert werden müssen, beispielsweise in geeigneten geologischen Formationen“, erklärt Peter Markewitz, Co-Autor der Studie.

Geringere Abhängigkeit von Energieimporten

Durch den Umbau der Energieversorgung sinkt der Energieverbrauch bis 2045 um etwa 40 Prozent. Damit verringern sich auch die Energieimporte, von ungefähr 74 Prozent heute auf etwa 22 Prozent im Jahr 2045. Neben dem wirtschaftlichen Vorteil ergibt sich daraus ein geopolitischer Pluspunkt: Die Abhängigkeit von zukünftigen Energieimportländern verringert sich, ebenso wie die Preisrisiken internationaler Energiemärkte.

Der Umbau des gesamten Energiesystems bedeutet enorme Herausforderungen in nahezu allen Bereichen. Die Jülicher Forscher zeigen, dass es hierfür Lösungen gibt. Die jährlichen Mehrkosten im Jahr 2045 werden etwa 139 Milliarden Euro betragen. „Dies sind offensichtlich nennenswerte Mehrkosten“, so Detlef Stolten. „Sie sind jedoch sowohl planbar als auch überschaubar sowie finanziell tragbar. Nachträgliche Anpassungskosten an den Klimawandel dürften um ein Vielfaches höher sein.“

Weitere Informationen:

Übersicht der wichtigsten Ergebnisse der Studie:
Auf der Website des IEK-3 (rechte Spalte unter Downloads)