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In die Zukunft geschaut

© anaterate/Pixabay
Sollen künftig bis zu 95 Prozent Treibhausgasemissionen eingespart werden, muss auch die Energieeffizienz in allen Sektoren massiv erhöht werden, so auch beim Verkehr. © anaterate/Pixabay

| Kira Crome |

Bis 2050 sollen die Treibhausgasemissionen deutschlandweit um bis zu 95 Prozent zurückgehen. Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich haben ausgerechnet, dass mit der Umstellung auf klimaneutrale Technologien der Nettostromverbrauch um 80 Prozent steigen wird. In der Industrie, im Verkehr und bei Gebäuden werden enorme Mengen an grünem Strom gefragt sein. Ihre Prognose basiert auf einem Set an neu entwickelten Computermodellen.

Deutschland im Jahr 2050: Windenergie- und Photovoltaikanlagen produzieren fast das Sechsfache der heute erzeugten Strommenge. Biomasse und Biogas decken ein Viertel des deutschen Energiebedarfs. Dazu liefern 12 Millionen Tonnen Wasserstoff jährlich Energie. Unterirdische Wasserstoffspeicher stellen die Energieversorgung auch bei einer tagelangen Dunkelflaute sicher, während Wärmepumpen zur wichtigsten Heizungstechnik aufgestiegen sind. So sieht ein Szenario der Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich aus. Sie haben in ihrer Studie „Kosteneffiziente und klimagerechte Transformationsstrategien für das deutsche Energiesystem bis zum Jahr 2050“ berechnet, was geschehen muss, damit die Umstellung auf emissionsfreie Technologien gelingt und die deutschen Klimaziele erreicht werden.

80 bis 95 Prozent der Treibhausgasemissionen will Deutschland in den kommenden drei Jahrzehnten im Vergleich zum Referenzjahr 1990 einsparen. So sieht es der Klimaschutzplan 2050 der Bundesregierung vor. Noch ist der Zielkorridor breit gesteckt. In jedem Fall bedeutet der Weg zur Klimaneutralität große Veränderungen in allen Bereichen der Wirtschaft sowie des öffentlichen und privaten Lebens, weil dafür enorme Mengen erneuerbarer Energien das auffangen müssen, was bislang fossile Energieträger leisten. Doch welche Ausbaupfade müssten dafür beschritten werden? Wie verhalten sie sich in Abhängigkeit mit anderen Zielsetzungen zur Reduktion von Treibhausgasen und zu welchem Preis?

Um Antworten darauf zu finden, haben die Jülicher Wissenschaftler ein Set an neuen Computermodellen, das die gesamte deutsche Energieversorgung über alle Verbrauchssektoren hinweg abbildet, mit Daten gefüttert. Eingegangen sind multiple Faktoren und Kenngrößen, von der Energiequelle über alle denkbaren Pfade bis zur letztlich genutzten Energie – samt den Kosten. Aus diesen zu erwartenden technologischen, wirtschaftlichen und politischen Rahmenbedingungen hat das Computermodell verschiedene Szenarien durchgerechnet – für jeweils andere Technologien und Transformationspfade.

Aus den verschiedenen Modelldurchläufen und Transformationsszenarien schlussfolgern die Wissenschaftler schließlich: Die Klimaneutralitätsziele sind zu schaffen. Allerdings führen nicht alle Maßnahmen, die das 80-Prozent-Reduktionsziel einlösen, auch automatisch zum ambitionierteren 95-Prozent-Ziel. „In Einzelfällen können sie sogar kontraproduktiv sein“, warnen die Wissenschaftler. Es brauche also heute schon eine Entscheidung, welche Zahl vor dem Reduktionsziel für 2050 steht, weil jede Marke eine grundsätzlich andere Transformationsstrategie erfordert. So ließe sich zum Beispiel der notwendige Ausbau von Windenergie und Photovoltaik für das 95-Prozent-Ziel kaum mehr realisieren, wenn er nicht bereits von heute an entsprechend intensiv vorangetrieben werde. „Wir müssen daher bereits früh die Weichen stellen – auch, um nicht später in teurere Transformationspfade wechseln zu müssen“, sagt der Studienleiter Martin Robinius vom Institut für Techno-ökonomische Systemanalyse am Jülicher Forschungszentrum.

Für beide Zielmarken gelte ein Transformationspfad bis ins Jahr 2050 in zwei Phasen: Für eine möglichst kostengünstige Energiewende sollten ab sofort bis 2035 vor allem der Ausbau der Windenergie und der Photovoltaik vorangetrieben werden. „Gegenüber heute ist im Szenario 95 bis zum Jahr 2050 die installierte Windenergiekapazität um den Faktor 4 und die Photovoltaikleistung um 3,7 zu steigern“, schreiben die Wissenschaftler. Zugleich müsse die Energieeffizienz in allen Verbrauchssektoren massiv gesteigert werden. Die Analysen verdeutlichen, dass von ihnen sowohl im Szenario 80 als auch im Szenario 95 signifikante Wirkungen ausgehen. Sie sollten daher prioritär realisiert werden. Nach 2035 müssten bis 2050 alle noch auf fossilen Energieträgern basierenden Technologien in den Sektoren Industrie, Verkehr und Gebäude „rasch und entschlossen elektrifiziert“ oder auf „den Einsatz von Bioenergie umgestellt“ werden. „Da letztlich nur das 95-Prozent-Ziel annähernd Klimaneutralität bedeutet, empfehlen wir, alle kurz- bis mittelfristig anstehenden Maßnahmen zur Treibhausgasreduzierung bereits heute auf dieses Ziel hin auszurichten“, sagt Institutsdirektor Professor Detlef Stolten.

Im 95-Prozent-Szenario werde der Nettostromverbrauch im Jahr 2050 einen Wert von 1008 Terawattstunden erreichen, prognostizieren die Wissenschaftler. Das entspreche einem Anstieg von mehr als 80 Prozent gemessen am heutigen Stromverbrauch. Dafür müsse nach Berechnungen der Jülicher Wissenschaftler eine Kraftwerkskapazität von 471 Gigawatt bis zum Jahr 2050 aufgebaut werden. „Im Jahr 2018 waren rund 118 Gigawatt erneuerbare Stromerzeugungskapazität installiert“, macht die Studie den Vergleich deutlich. Folglich müssten jährlich im Schnitt rund 11,5 Gigawatt installiert werden. Auch im Verkehr und in den verschiedenen energie- und emissionsintensiven Industrie-Sektoren müsse auf klimafreundliche Technologien umgestellt werden, etwa auf elektrische Verfahren wie die Elektrolyse, bei der Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff gespalten wird, das als Grundprodukt zum Beispiel für synthetische Kraftstoffe genutzt wird. Weil Wasserstoff vielfältig zur Speicherung und Nutzung verwendet werden kann, verspreche der Energieträger die größten Neutralitätsbeiträge. Bis 2050 werde sich die Wasserstoffnachfrage auf etwa 12 Millionen Tonnen belaufen. Die Hälfte könne in heimischer Produktion entstehen; der Rest müsste importiert werden.

Insgesamt würden die Energieimporte im Vergleich zu heute deutlich sinken. Nach den Berechnungen der Jülicher Wissenschaftler betragen die Mehrkosten des Umbaus für das 80-Prozent-Ziel im Jahr 2050 etwa 1,1 Prozent des dann erwarteten Bruttoinlandsprodukts. Bei dem ambitionierten Ziel einer 95-Prozent-Reduktion liegt der Kostenanteil bei 2,8 Prozent. In der Größenordnung entsprechen die jährlichen Mehrkosten den derzeitigen Aufwendungen für Energieimporte, die 2018 etwa 1,9 Prozent des Bruttoinlandsprodukts betrugen. „Die Energiewende ist mit nennenswerten Investitionen verbunden. Allerdings sind die Transformationskosten planbar und überschaubar, während nachträgliche Anpassungskosten an den Klimawandel unsicher sind und um ein Vielfaches höher sein dürften“, argumentieren die Studienautoren.