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Ökologische Transformation mit Cleantech: Wie das größte Projekt der Menschheit bis 2050 gelingt

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Energieexperten zeigen den Pfad, um im Einklang mit dem Pariser Übereinkommen von 2015 die Begrenzung der Erderwärmung von 1,5 Grad Celsius zu erreichen, und mit Cleantech wie Erneuerbaren Energien, Batteriespeichern, Elektroautos, Wasserstoff der Heißzeit zu entgehen.

Die ökologische Transformation im Energiesektor ist der Schlüssel, um die schlimmsten Folgen der Erderwärmung bis 2100 abzuwenden. Handeln wir in dieser Dekade bis 2030 nicht konsequent, gerät das Klimasystem der Erde aus den Fugen – der Eintritt in eine ungemütliche Heißzeit wäre die Folge. Um das zu verhindern, ist nichts weniger als ein vollständiger Paradigmenwechsel notwendig im Vergleich dazu, wie wir heute produzieren, transportieren und Energie verbrauchen. Bislang wird weltweit kaum verstanden, welche gewaltige globale und gemeinschaftliche Anstrengung nötig ist, um das das Net Zero-Ziel bis 2050 mit dem Einsatz von sauberen Technologien (Cleantech) zu erreichen. Was müssen politische und wirtschaftliche Entscheidungsträger, Finanziers und Organisationen ganz konkret tun? Dieser Cleanthinking-Beitrag zeigt, wie Erneuerbare Energien, Batteriespeicher, Elektroautos und Wasserstoff dazu eingesetzt werden müssen.

Seit 2019: Die Welt im planetaren Notstand

Johan Rockström, einer der beiden wissenschaftlichen Leiter des Potsdam Instituts für Klimafolgenforschung und einer der meistzitierten Forscher weltweit, gehört zu einer Gruppe von Erdsystem- und Klimaexperten, die im November 2019 den Alarmknopf der Erde „gedrückt“, und den planetaren Notstand ausgerufen haben.

Im Wissenschaftsmagazin Nature machten Rockström und die Wissenschaftler Timothy M. Lenton, Owen Gaffney, Stefan Rahmstorf, Katherine Richardson Christensen, William Steffen und Hans Joachim Schellnhuber unmissverständlich deutlich: Unverändertes, menschliches Handeln führt unweigerlich dazu, das System Erde irreversibel aus dem Gleichgewicht zu bringen.

2008 hatte Hans Joachim Schellnhuber gemeinsam mit anderen Wissenschaftlern sogenannte Kippschalter im globalen Klimasystem identifiziert. Beim Überschreiten spezifischer Schwellenwerte springen diese um. Eine Dekade später fanden die Wissenschaftler heraus: Neun der 15 oder 16 wichtigsten Koppschalter zeigen eindeutige Anzeichen, sich zu bewegen.

Unter diesen neun Kippschaltern sind drei besonders besorgniserregend, weil sie die entscheidende Schwelle überschritten haben:

  • Der Westantarktische Eisschild
  • das arktische Meereis und
  • die tropischen Korallenriffe.

Grundlagen des globalen Gleichgewichts werden untergraben

Im Ergebnis stellten die Forscher eine Koinzidenz zweier Faktoren fest: Einerseits kommen die kritischen Schwellenwerte immer näher. Das Budget an gerade noch verträglichen CO2-Emissionen ist weitgehend ausgeschöpft, viele biologische Arten gehen verloren. Die Grundlagen des globalen Gleichgewichts werden untergraben.

Als zweiter Faktor kommt hinzu: Die Zeit, das noch zu verändern, läuft nach Angabe der Wissenschaftler davon. Die Dekade bis 2030 sei das entscheidende Jahrzehnt, die letzte Gelegenheit, das Ruder herumzureißen. Resultat: Wir müssen jedes Jahrzehnt den Ausstoß an Treibhausgasen halbieren, um noch auf den richtigen Pfad gelangen zu können.

Und: Es reicht nicht einmal mehr aus, nur den Energiesektor zu dekarbonisieren, also zu umzubauen, dass er ohne fossile Roh- und Brennstoffe, insbesondere Kohle, Öl und Gas auskommt. Gleichzeitig müssen Parameter wie die Überdüngung der Meere, die Luftverschmutzung, der Schutz der biologischen Vielfalt beobachtet werden. Ansonsten drohen zusätzliche Wechselwirkungen.

„Das Schicksal des Planeten Erde wird auch auf dem Schlachtfeld der Böden, der Wälder, der Meere, der Luftverschmutzung und des Stickstoffhaushalts entschieden. Wir sind inzwischen auf einem guten Weg, die Ära von Öl, Erdgas und Kohle hinter uns zu lassen. Jetzt besteht eine große Herausforderung darin, auch die anderen planetaren Grenzen in den Griff zu kriegen“, so Rockström Mitte Mai 2021 im Spiegel-Interview


Hintergrund

Zwischeneiszeit Holozän

Die Erde befindet sich in einer Zwischeneiszeit, auch Holozän genannt. Dieser haben wir unsere Zivilisation zu verdanken. Bis vor ca. 12.000 Jahren änderte sich das Klima auf dem Planeten sprunghaft – binnen weniger Jahrzehnte fielen oder stiegen die Temperaturen im mehrere Grad. Doch seitdem ist das Erdklima in sehr stabilem Zustand.
Im Holozän war es möglich, Tiere zu züchten, den Ackerbau zu erfinden – und vielfältige Technologien zu entwickeln. Die Durchschnittstemperatur schwankte lediglich um rund ein Grad Celsius (Mittelwert: 14 Grad). Dies macht den steten Wandel der Jahreszeiten, die Verlässlichkeit des Wasserkreislaufs und abwechselnde Regen- und Trockenzeiten in regelmäßigen Zyklen möglich.
Für ein paar Millionen Jäger und Sammler war es früher möglich, sich an die Temperaturen anzupassen – wollen wir jedoch neun Milliarden Menschen ein sicheres Leben mit guter Ernährung ermöglichen, dann ist der Holozän unbedingt erforderlich.
Aber: Durch menschliches Handeln sind wir dabei, diese besonders menschenfreundlichen Zustände zu verlassen.
Heizen wir die Erde noch weiter auf, verlassen wir die aktuelle Warmzeit, und treten ein in eine unsicherere Heißzeit, wie es sie zur Zeit der Dinosaurier gegeben hat.


Der Nature-Artikel „Climate tipping points — too risky to bet against“ kann hier nachgelesen werden.

Pariser Übereinkommen und die aktuellen Klimaversprechen

Mit dem Pariser Übereinkommen vom 12. Dezember 2015 haben sich 195 Staaten und die Europäische Union auf der UN-Klimakonferenz Paris zur Begrenzung der menschengemachten globalen Erwärmung bekannt. Konkret haben sie sich verpflichtet, die Erderwärmung im Vergleich zu vorindustriellem Niveau auf „deutlich unter 2 Grad Celsius“ zu begrenzen. Im Idealfall soll die Begrenzung bei 1,5 Grad Celsius enden.

Im April 2021 ist die Welt nicht mehr weit vom 1,5-Grad-Ziel entfernt: Nach Berechnungen des Climate Action Tracker liegt die Temperatur heute bereits 1,2 Grad höher als zur vorindustriellen Zeit. Unternimmt die Welt weiterhin zu wenig im Sinne des Pariser Übereinkommens, muss die Menschheit mit 2,4 Grad Erwärmung klarkommen – in diesem Szenario sind die kürzlich auf Initiative der USA erhöhten Klimaversprechen des Landes selbst, von Japan oder auch der Europäischen Union bereits enthalten.

Climate Action Tracker Status des größten  Projekts der Menschheit

Das Pariser Übereinkommen trat schließlich am 4. November 2016 in Kraft. 30 Tage nach dem 55 Staaten, die zusammen mindestens 55 Prozent der Emissionen verursachen, die Ratifizierung beendet hatten.

Bedeutet: Selbst, wenn alle Länder ihre bis heute versprochenen Klimaziele einhalten, reicht es nicht, um das Pariser Übereinkommen einzuhalten. Besonders bedeutsam werden jetzt die Ziele und Versprechen beispielsweise von China – das Land hat sich zur Klimaneutralität bis 2060 bekannt, baut aber weiter Kohlekraftwerke zu. Einer aktuellen Untersuchung zufolge müsste China in dieser Dekade 600 Kohlekraftwerke abschalten, um zumindest dieses Ziel zu erreichen.

Net Zero Targets: 73 Prozent der CO2-Emissionen

Climate Action Tracker Net Zero Targets Ökologische Transformation

Aktuell sind laut Climate Action Tracker 73 Prozent der Treibhausgas-Emissionen über Netto-Null-Emissionsziele abgedeckt. Ziel der Weltgemeinschaft muss es sein, bis zur Weltklimakonferenz COP26 im November in Glasgow rechnerisch auf 100 Prozent zu kommen. Auch Deutschland könnte hier beispielsweise durch ein klares Verbot von Verkäufen von Autos mit Verbrennungsmotor oder ein Vorziehen des Kohleausstiegs zusätzlich beitragen.

Letztlich bleiben laut Klimaforschern noch 300 bis 400 Milliarden Tonnen Kohlendioxid-Ausstoß weltweit – das entspricht sieben bis acht Jahre mit gleich hohen Emissionen. Bis 2030 muss eine Halbierungen der Emissionen folgen. Pro Jahr eine Reduktion um sieben Prozent.

Ökologische Transformation mit Cleantech – was ist zu tun bis 2050?

Wie die Ökologische Transformation mit Cleantech gelingen kann, hat die Internationale Energie Agentur IEA im Mai 2021 in einer Roadmap detailliert dargelegt. Pikant: Ausgerechnet die Organisation, die jahrzehntelang mit der fossilen Energiebranche verknüpft war, fordert nun die sofortige Abkehr von der Kohleverstromung.

Diese Grafik der IEA zeigt die Maßnahmen zur Ökologischen Transformation mit Cleantech:

„Unsere Roadmap zeigt die vorrangigen Maßnahmen auf, die heute erforderlich sind, um sicherzustellen, dass die Chance auf Netto-Null-Emissionen bis 2050 – die zwar gering, aber immer noch erreichbar ist – nicht verloren geht. Das Ausmaß und die Geschwindigkeit der Anstrengungen, die dieses kritische und gewaltige Ziel erfordert – unsere beste Chance, den Klimawandel zu bekämpfen und die globale Erwärmung auf 1,5 Grad Celsius zu begrenzen – machen dies zur vielleicht größten Herausforderung, der sich die Menschheit jemals gestellt hat. Der von der IEA aufgezeigte Weg in diese bessere Zukunft führt zu einem historischen Anstieg der Investitionen in saubere Energien, der Millionen neuer Arbeitsplätze schafft und das globale Wirtschaftswachstum ankurbelt. Um die Welt auf diesen Weg zu bringen, sind starke und glaubwürdige politische Maßnahmen der Regierungen erforderlich, die durch eine viel stärkere internationale Zusammenarbeit unterstützt werden.

Fatih Birol, der Exekutivdirektor der IEA

Auf dem Weg zu Null-Emissionen setzt die Roadmap der IEA 400 Meilensteine. Zentral sind:

  • Keine Investitionen in neue Projekte zur Versorgung mit fossilen Brennstoffen
  • Keine weiteren, endgültigen Investitionsentscheidungen für Kohlekraftwerke
  • Bis 2035: Kein Verkauf mehr von PKW mit Verbrennungsmotoren

Der globale Stromsektor soll 2040 Netto-Null-Emissionen erreichen. Der komplette Energiesektor dann bis 2050.

Erneuerbare Energien und Energieeffizienz

Auf kurze Sicht beschreibt der Bericht einen Netto-Null-Pfad, der den sofortigen und massiven Einsatz aller verfügbaren sauberen und effizienten Energietechnologien erfordert, kombiniert mit einem großen globalen Vorstoß zur Beschleunigung der Innovation.

  • Jährlicher Photovoltaik-Zubau von 630 Gigawatt bis 2030
  • Jährlicher Windkraft-Zubau von 390 Gigawatt bis 2030
  • Energieeffizienz: Globale Rate der Verbesserungen bis 2030 bei vier Prozent pro Jahr

Passend zu diesen Forderungen haben die G7-Staaten am 21.5.2021 die Finanzierung der Kohlekraft beendet.

Um das in eine Größenordnung zu bringen: Das entspricht bei der Photovoltaik der Installation des größten Solarparks der Welt – jeden Tag. Der größte Teil der globalen CO2-Reduzierung bis 2030 auf dem Netto-Null-Pfad stammt aus heute verfügbaren Technologien. Die Erneuerbaren Energien bilden die Basis für den Umbau des globalen Energiesektors.

Kohleausstieg

Die IEA fordert, dass die ab 2040 noch verbleibenden Kohlekraftwerke mit CO2-Abscheidung nachgerüstet werden müssen.

Elektroautos

Bis 2030 soll der Anteil der Elektrofahrzeuge an den weltweit verkauften Autos bei 60 Prozent liegen. Das Ende des Verbrenners ist für das Jahr 2035 vorgesehen. Ab 2035 sollen 50 Prozent der verkauften Nutzfahrzeuge ebenfalls elektrisch betrieben werden.

Gebäudeenergieeffizienz

Für die Gebäudeenergieeffizienz bzw. das Heizen von Gebäuden gibt es ebenfalls eine bedeutende Zielmarkt: Die IEA will, dass bis 2030 alle neugebauten Häuser energieeffizient sind. Das bedeutet vor allem: Gute Isolierung, klimaneutrale Heizung oder Kühlung. Beleuchtung ohne CO2-Ausstoß.

Ab 2040 sollen dann 50 Prozent aller Gebäude klimaeffizient sein – sowohl Alt- als auch Neubauten. Gerade in Deutschland weiß man, wie schwer die Sanierung ist – so läuft die Gebäudesanierung seit vielen Jahren schleppend.

Negativ-Emissionen

Pro Jahr sollen ab 2035 dann vier Gigatonnen Kohlendioxid pro Jahr „gebunden“ werden. Dabei könnte sowohl die Verpressung in der Nordsee gemeint sein, wie auch die Versteinerung von CO2 etwa im Oman. Außerdem könnte auch die gezielte Nutzung in langfristig verwendbaren Produkten eine Rolle spielen.

Emissionsfreies Kerosin

Ob die Luftfahrt elektrifiziert werden kann, steht heute noch in den Sternen. Erste Ambitionen auf der Kurzstrecke etwa in Norwegen gibt es. Dazu werden hybrid-elektrische Antriebe entwickelt. Aus Sicht der IEA sollen 50 Prozent der Treibstoffe in der Luftfahrt mindestens emissionsarm sein im Jahr 2040. Zuletzt hatte sich die deutsche Regierung auf eine Beimischung von E-Fuels auf Basis von Power-to-Liquids mit der Luftfahrtbranche verständigt.

Innovations-Forschung

Neben dem Ausbau der Erneuerbaren Energien, somit Technologien, die heute bereits verfügbar sind, werden bis 2050 etwa 50 Prozent der Reduktionen mit Cleantech-Lösungen erzielt, die sich zur Zeit erst in der Demonstrations- und Prototypenphase befinden. Dementsprechend müssen die Regierungen die Ausgaben für Forschung und Entwicklung schnell erhöhen, priorisieren und diese in den Mittelpunkt der Energie- und Klimapolitik stellen.

Fortschritte in den Bereichen fortschrittliche Batterien, Elektrolyseure für Wasserstoff und direkte Luftabscheidung und -speicherung (Direct Air Capture, Carbon Capture and Storage, Carbon Capture and Usage) können laut IEA besonders wirkungsvoll sein.

Zugang zur Elektrizität verbessern

Wichtig ist auch, die Menschen bei der ökologischen Transformation mitzunehmen. Die Versorgung von rund 785 Millionen Menschen, die keinen Zugang zu Elektrizität haben, und von 2,6 Milliarden Menschen, die keinen Zugang zu sauberen Kochmöglichkeiten haben, ist ein integraler Bestandteil des Netto-Null-Pfads der Roadmap.

Die Kosten hierfür belaufen sich auf etwa 40 Milliarden US-Dollar pro Jahr, was etwa 1 Prozent der durchschnittlichen jährlichen Investitionen im Energiesektor entspricht. Es bringt auch große gesundheitliche Vorteile durch die Verringerung der Luftverschmutzung in Innenräumen, wodurch die Zahl der vorzeitigen Todesfälle um 2,5 Millionen pro Jahr sinkt.

Wasserstoff für Industrie und Flugverkehr

Der Wasserstoffbedarf im Jahr 2045 liegt dann laut IEA bei 435 Megatonnen pro Jahr. Eingesetzt werden sollte er nicht für Autos und Heizungen, wohl aber für die Industrien Chemie, Stahl, Eisen einerseits und als synthetisches Kerosin oder für hybridelektrische Antriebe direkt.

BIP-Wachstum steigt um 0,4 Prozentpunkte pro Jahr

Laut einer gemeinsamen Analyse von IEA und dem Internationalen Währungsfonds steigen die jährlichen Gesamtinvestitionen in Energie bis 2030 auf fünf Billionen US-Dollar, was das globale BIP-Wachstum um 0,4 Prozentpunkte pro Jahr erhöht. Der sprunghafte Anstieg der privaten und staatlichen Ausgaben schafft Millionen von Arbeitsplätzen in den Bereichen saubere Energie, einschließlich Energieeffizienz, sowie in der Ingenieur-, Fertigungs- und Bauindustrie. All dies führt dazu, dass das globale Bruttoinlandsprodukt im Jahr 2030 um vier Prozent höher ist, als es auf der Grundlage aktueller Trends erreicht würde.

Bis 2050 sieht die Energiewelt völlig anders aus. Die globale Energienachfrage ist rund acht Prozent geringer als heute, bedient aber eine mehr als doppelt so große Wirtschaft und eine Bevölkerung mit zwei Milliarden mehr Menschen. Fast 90 Prozent der Stromerzeugung stammt aus erneuerbaren Quellen, wobei Wind und Solar-Photovoltaik zusammen fast 70 Prozent ausmachen.

Der Rest kommt nach Einschätzung der IEA aus Kernkraft. Die Solarenergie ist die größte Einzelquelle der gesamten Energieversorgung der Welt. Der Anteil fossiler Brennstoffe an der Gesamtenergieversorgung sinkt von heute fast vier Fünfteln auf etwas mehr als ein Fünftel. Die verbleibenden fossilen Brennstoffe werden in Gütern verwendet, bei denen der Kohlenstoff im Produkt enthalten ist, wie z. B. bei Kunststoffen, in Anlagen, die mit Kohlenstoffabscheidung ausgestattet sind, und in Sektoren, in denen es nur wenige Optionen für emissionsarme Technologien gibt.

70 Prozent Erneuerbare in 2050

Werden diese und alle weiteren von der IEA genannten Punkte umgesetzt, stammen 70 Prozent der globalen Energie in 2050 aus Wind- und Solaranlagen. Die Kohlendioxid-Emissionen sind weitgehend eliminiert.

Download: Net Zero Roadmap der IEA

Die gesamte Roadmap der IEA steht hier zum Download zur Verfügung.

„Das größte Projekt der Menschheit“: Schaffen wir diesen Kraftakt? Diskutieren Sie hier mit uns über Cleantech, die Roadmap der IEA und die vielen, vielen Maßnahmen, die nur durch internationale Zusammenarbeit realisiert werden können. Wie ist Ihre Meinung?

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