Globale Klimaschutzziele erreichen

Im Auftrag der Leonardo DiCaprio Foundation hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt gemeinsam mit der Technischen Universität Sydney und der Universität Melbourne untersucht, welche Entwicklungen notwendig sind, um die Erderwärmung auf unter zwei Grad Celsius zu begrenzen. Dieses Ziel entspricht dem interna­tionalen Überein­kommen bei der Pariser Weltklima­konferenz 2015. Kern der Studie sind zwei Szenarien, die beschreiben, welche Entwick­lungspfade bei Technologie, Infra­struktur und Energie­verbrauch bis zum Jahr 2050 geeignet sind, um die globale Erwärmung auf 2,0 beziehungs­weise 1,5 Grad zu beschränken.

„Um dieses Ziel zu erreichen, müssen sich Energie­verbrauch und Energie­versorgung 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.

Die Studie geht von heute verfügbaren Technologien aus. Entsprechend der Zielsetzung wurden Optionen mit großen Unsicher­heiten in Bezug auf gesell­schaftliche, wirtschaft­liche oder umwelt­bezogene Konsequenzen, wie Kernkraft, Geo-Engineering oder das Abscheiden und Speichern von Kohlenstoff­dioxid (CCS, carbon capture und storage) nicht berück­sichtigt.

Was den Energiesektor betrifft, setzen beide Szenarien voraus, dass der Verbrauch in den Industrieländern – entgegen dem globalen Trend – bis 2050 um über vierzig 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 sowie bei den Investitions­strategien. Die schnelle Umsetzung von Effizienz­maßnahmen ist vor allem aufgrund der heutigen Nutzung fossiler Energie­träger ein wesentlicher Faktor: 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.

Investitionen für die Stromerzeugung belaufen sich im Zeitraum von 2015 bis 2050 auf insgesamt rund 50.000 Milliarden US-Dollar, zirka 30.000 Milliarden US-Dollar mehr im Vergleich zu einem konven­tionellen Referenz­szenario. Diese Summe beinhaltet höhere Kraftwerks­leistungen zur Deckung des zusätzlichen Strombedarfs infolge der Elektri­fizierung der Sektoren Wärme und Verkehr sowie zur Erzeugung von synthetischen Energie­trägern aus Strom. Da weniger fossile Brennstoffe notwendig sind, können rund 90 Prozent der zusätzlichen Investitionen durch geringere Ausgaben für Brennstoffe ausgeglichen werden. Diese Zahlen berück­sichtigen nicht den Infra­struktur­bedarf für Netzausbau, Speicher und andere Flexibi­lisierungs­maßnahmen.

Mobilitätssektor: Elektrifizierung, Verkehrsverlagerung, alternative Kraftstoffe

„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. Damit verbunden ist 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 soweit wie möglich und eine Begrenzung des Wachstums im Passagier- und Güter­verkehr in den Industrie­ländern“, beschreibt Johannes Pagenkopf, DLR-Wissen­schaftler in der Abteilung Fahrzeugsysteme und Technologie­entwicklung des DLR-Instituts für Fahrzeug­konzepte. Dort wurde für die Studie eine detail­lierte Model­lierung der zukünftigen Mobilität und des daraus resultierenden Energie­bedarfs entwickelt.

Beide Szenarien gehen davon aus, dass im Jahr 2050 rund sechzig Prozent aller Busse und schweren Lastkraftwagen batterieelektrisch und circa zwanzig 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.

Szenarien sind keine Vorhersagen, sondern Werkzeuge, die eine denkbare Zukunft beschreiben. Mit ihnen erhalten Entscheider in Politik und Gesellschaft einen umfassenden Überblick zu möglichen Entwick­lungspfaden, Alternativen und deren Konsequenzen. Denn die Gestaltung der politischen und gesellschaftlichen Rahmen­bedingungen auf nationaler wie globaler Ebene ist eine der entscheidenden Heraus­forderungen, um erfolgreichen Klimaschutz zu verwirklichen.

„Bei der Entwicklung dieser beiden Szenarien hat sich deutlich abgezeichnet, dass uns jetzt kaum mehr ein zeitlicher Puffer bleibt“, stellt Dr. Sven Teske von der Technischen Universität Sydney fest, 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“, so Teske weiter. (Quelle: DLR)

Referenz: Teske, Sven (Ed.): Achieving the Paris Climate Agreement Goals – Global and Regional 100% Renewable Energy Scenarios with Non-energy GHG Pathways for +1.5°C and +2°C, Springer International Publishing, eBook ISBN 978-3-030-05843-2, DOI: 10.1007/978-3-030-05843-2, Hardcover ISBN 978-3-030-05842-5

Bild: Die tropischen Wirbelstürme Katia, Irma und Jose. Aufgenommen vom Satellit Suomi NPP am 6. September 2017. (Source: NASA)

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