Die Weltraumaufnahme zeigt die Tropenstürme Katja, Irma und Jose. Extreme Wetterlagen werden nach Ansicht von Experten mit der Erderhitzung häufiger auftreten.
Foto: Nasa

Neue Studie

Zwei Wege zum Klima-Ziel von Paris

Was muss getan werden, um die Pariser Klimaschutzziele zu erreichen? Das DLR ist der Frage nachgegangen und hat zwei Szenarien entwickelt.

Katharina Wolf

Was muss geschehen, damit die Erderwärmung auf unter zwei Grad oder unter 1,5 Grad Celsius begrenzt wird? Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt hat in eine Studie zwei Szenarien entwickelt, um zu zeigen, mit welchen Maßnahmen dieses Ziel erreicht werden kann. Und eines ist klar - so weiter machen wie bisher, können wir nicht.

„Energieverbrauch und Energieversorgung müssen sich grundlegend ändern. Wir gehen in beiden Szenarien davon aus, dass erneuerbare Energien massiv ausgebaut werden, es deutliche Effizienzsteigerungen gibt und im Wärme- und Mobilitätsbereich verstärkt Strom sowie synthetische Kraftstoffe zum Einsatz kommen“, fasst DLR-Forscher Dr. Thomas Pregger zusammen. Die Abteilung Energiesystemanalyse des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik modellierte für die Studie die kompletten Energiesysteme für zehn Weltregionen. Dabei gehen die Wissenschaftler von heute verfügbaren Technologien aus. Optionen, die große gesellschaftliche, wirtschaftliche oder umweltbezogene Konsequenzen haben könnten, wie Kernkraft, Geo-Engineering oder das Abscheiden und Speichern von Kohlenstoffdioxid (CCS) haben sie nicht berücksichtigt.

Energieverbrauch der Industrieländer muss um 40 Prozent sinken

Im Energiesektor gehen beide Szenarien davon aus, dass der Verbrauch in den Industrieländern – entgegen dem globalen Trend – bis 2050 um über 40 Prozent gesenkt und in den sich entwickelnden Ländern langfristig begrenzt werden kann. Neben zahlreichen technischen und strukturellen Verbesserungen erfordern beide Szenarien auch Änderungen im Verbraucherverhalten und bei den Investitionsstrategien. Ein wesentlicher Faktor ist die schnelle Umsetzung von Effizienzmaßnahmen: Nur so lassen sich die in der Studie angenommenen maximalen CO2-Emissionsbudgets (bezogen auf den Zeitraum 2015 bis 2050) von 590 Gigatonnen (2,0 Grad) beziehungsweise 450 Gigatonnen (1,5 Grad) einhalten.

Wind- und Solarenergie tragen in beiden Szenarien erheblich zur Energieversorgung bei. Gleiches gilt für die Nutzung von Biomasse für die Kraft-Wärme-Kopplung und Biokraftstoffe sowie für Fernwärme unter Einbeziehung von solaren, geothermischen und Umweltwärmepotenzialen. Welche erneuerbaren Energien zum Einsatz kommen, hängt von den regionalen Bedingungen und Potenzialen ab.

Kosten für den Umbau des Stromsektore: 50.000 Milliarden Dollar

Das wird einiges kosten: Die Investitionen für die Stromerzeugung belaufen sich laut Studie im Zeitraum von 2015 bis 2050 auf insgesamt rund 50.000 Milliarden US-Dollar, circa 30.000 Milliarden US-Dollar mehr im Vergleich zu einem konventionellen Referenzszenario. Diese Summe sei vor allem der höheren Kraftwerksleistung zur Deckung des zusätzlichen Strombedarfs geschuldet. Dieser entsteht infolge der Elektrifizierung der Sektoren Wärme und Verkehr sowie zur Erzeugung von synthetischen Energieträgern aus Strom. Die gute Nachricht: Da weniger fossile Brennstoffe notwendig sind, können rund 90 Prozent der zusätzlichen Investitionen durch geringere Ausgaben für Brennstoffe ausgeglichen werden. Allerdings hat das DLR nach eigenen Angaben den Infrastrukturbedarf für Netzausbau, Speicher und andere Flexibilisierungsmaßnahmen nicht berücksichtigt.

2050 sind neun von zehn Pkw Stromer oder fahren mit Wasserstoff

„Eine schnelle Elektrifizierung ist vor allem im bodengebundenen Personen- und Güterverkehr auf der Straße notwendig, um die 1,5- und 2,0-Grad-Szenarien zu realisieren“, beschreibt Johannes Pagenkopf, DLR-Wissenschaftler in der Abteilung Fahrzeugsysteme und Technologieentwicklung des DLR-Instituts für Fahrzeugkonzepte. Damit verbunden sei ein massiver Ausbau der Batterieproduktion und darüber hinaus die Schaffung von Produktions- und Distributionsanlagen für strombasierte flüssige und gasförmige Kraftstoffe. Weitere wichtige untersuchte Maßnahmen sind:

  • die Verlagerung von Straßen- und Flugverkehr auf die Schiene

  • eine Begrenzung des Wachstums im Passagier- und Güterverkehr in den Industrieländern.

Beide Szenarien gehen davon aus, dass im Jahr 2050 rund 60 Prozent aller Busse und schweren Lastkraftwagen batterieelektrisch und circa 20 Prozent mit Brennstoffzellen angetrieben werden. Die Motoren der restlichen Busse und Lastkraftwagen werden mit synthetischen oder biogenen Kraftstoffen betrieben. Für die weltweite Pkw-Flotte nimmt die Studie an, dass im Jahr 2050 etwa neun von zehn Fahrzeugen mit Strom oder Wasserstoff unterwegs sind. Im Vergleich zum 2,0-Grad-Szenario ist im 1,5-Grad-Szenario eine noch frühere und schnellere Elektrifizierung besonders in den Industrieländern erforderlich. Langfristig werden in beiden Szenarien synthetische Kraftstoffe eine wichtige Rolle für die Klimaneutralität haben, vor allem im Luft- und Schiffsverkehr.

Der Zeitpuffer schmilzt

Und wie realistisch ist die Studie? Dazu gibt es keine Aussage, denn die Wissenschaftler wollen mit den Szenarien der Politik Werkzeuge an die Hand geben, wie es gehen kann, und keine Bewertung vornehmen. Aber: „Bei der Entwicklung dieser beiden Szenarien hat sich deutlich abgezeichnet, dass uns jetzt kaum mehr ein zeitlicher Puffer bleibt“, betont Dr. Sven Teske von der Technischen Universität Sydney, der die Studie federführend betreut hat. „Vor allem im 1,5-Grad-Szenario müssen die erneuerbaren Energien so schnell wie möglich und ohne weitere Verzögerungen ausgebaut und fossile Energieträger weitgehend ersetzt werden. Jedes Jahr ohne signifikante Emissionsreduktion auf globaler Ebene reduziert die Chance drastisch, die globale Erwärmung auf unter zwei Grad zu begrenzen“, warnt Teske. Wichtig seien vor allem schnelle und erfolgreiche Transformationsprozesse vor 2035 für eine zielkonforme Reduzierung des CO2-Budgets", ergänzt Thomas Preger. Die Entwicklungen danach bekomme dann eher wieder mehr Spielraum. „In letzter Konsequenz muss es allen Akteuren spätestens jetzt klar sein, dass Sonntagsreden und gleichzeitiges Aufschieben wirksamer Maßnahmen nicht funktionieren und das Problem immer größer und vermutlich gesamtökonomisch teurer wird", so Pregger.

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