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DLR legt Entwicklungpfade für 2-Grad-Ziel vor

DLR

Um das 2-Grad-Ziel zu erreichen, bleibt nicht mehr viel Zeit. Zwei Szenarien beschreiben geeignete Entwicklungspfade bei Technologie, Infrastruktur und Energieverbrauch bis zum Jahr 2050.

Maximal 2 Grad Celsius, besser noch 1,5 Grad Celsius – um mehr soll sich das Weltklima nicht erwärmen, das hat die internationale Staatengemeinschaft bei der Pariser Weltklimakonferenz 2015 beschlossen. „Um dieses Ziel zu erreichen, müssen sich Energieverbrauch und Energieversorgung grundlegend ändern,“ erklärt Dr. Thomas Pregger vom Institut für Technische Thermodynamik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Gemeinsam mit der Technischen Universität Sydney und der Universität Melbourne haben DLR-Forscher untersucht, welche Entwicklungen notwendig sind, um die Erderwärmung auf unter 2 Grad Celsius bzw. bzw. 1,5 Grad Celsius zu begrenzen.

In zwei Szenarien beschreiben die Wissenschaftler die geeigneten Entwicklungspfade bei Technologie, Infrastruktur und Energieverbrauch bis zum Jahr 2050. „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 Dr. Thomas Pregger zusammen.

Grundlage der Studie, für die die kompletten Energiesysteme für zehn Weltregionen modelliert wurden, sind bereits heute verfügbare Technologien. Kernkraft, Geo-Engineering oder das Abscheiden und Speichern von Kohlenstoffdioxid (CCS, carbon capture und storage) wurde jedoch nicht berücksichtigt, da diese Optionen mit großen Unsicherheiten in Bezug auf gesellschaftliche, wirtschaftliche oder umweltbezogene Konsequenzen behaftet sind.

Sinkender Energieverbrauch und mehr erneuerbare Energien

Für den Energiesektor geht die Studie davon aus, dass der Energieverbrauch in den Industrieländern bis 2050 um über 40 Prozent sinken wird, während er in den entwickelnden Ländern langfristig begrenzt werden kann. Neben zahlreichen technischen und strukturellen Verbesserungen erfordern beide Szenarien auch Änderungen im Verbraucherverhalten sowie bei den Investitionsstrategien. Um die in der Studie angenommenen maximalen CO2-Emissionsbudgets (bezogen auf den Zeitraum 2015 bis 2050) von 590 Gigatonnen (2,0 Grad) bzw. 450 Gigatonnen (1,5 Grad) einhalten zu können, spielt vor allem bei der Nutzung fossiler Energieträger die schnelle Umsetzung von Effizienzmaßnahmen ein wesentlicher Faktor.

Die erneuerbare Energien Wind und Sonne spielen in beiden Szenarien eine große Rolle in der Energieversorgung. 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, ca. 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. Nicht berücksichtigt sind dabei der Infrastrukturbedarf für Netzausbau, Speicher und andere Flexibilisierungsmaßnahmen.

Strom und Wasserstoff als Kraftstoffe der Zukunft

Um die 1,5- und 2,0-Grad-Szenarien zu realisieren, ist für den Mobilitätssektor eine schnelle Elektrifizierung vor allem im Straßenverkehr notwendig, so ein weiteres Ergebnis der Studie. „Damit verbunden ist ein massiver Ausbau der Batterieproduktion und darüber hinaus die Schaffung von Produktions- und Distributionsanlagen für strombasierte flüssige und gasförmige Kraftstoffe,“ erklärt 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. Weitere wichtige untersuchte Maßnahmen sind die Verlagerung von Straßen- und Flugverkehr auf die Schiene und 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 ca. 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.

Es bleibt kaum ein zeitlicher Puffer.

Mit den Szenarien möchte das DLR den Entscheidern in Politik und Gesellschaft einen umfassenden Überblick zu den möglichen Entwicklungspfaden, Alternativen und deren Konsequenzen geben. Denn die Gestaltung der politischen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen auf nationaler wie globaler Ebene sei 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 abschließend.

Die vollständige Studie „Achieving the Paris Climate Agreement Goals“ ist im Springer Verlag erschienen und kann als E-Book oder Hardcover bezogen werden.