Neue dena-Leitstudie zeigt Wege zur Klimaneutralität auf
Der Abschlussbericht zeigt Lösungen auf, wie Deutschland bis 2045 in den Sektoren Gebäude, Verkehr, Industrie, Energie sowie Landwirtschaft klimaneutral werden kann.
Insgesamt 84 Aufgaben in zehn zentralen Handlungsfeldern hat die Deutsche Energieagentur (dena) der neuen Bundesregierung gestellt, die für die Klimaneutralität im Jahr 2045 zu erledigen sind. Was genau zu tun ist, lässt sich jetzt in dem Abschlussbericht der dena-Leitstudie „Aufbruch Klimaneutralität“ nachlesen. Darin sind die nötigen entscheidende Handlungsfelder und Lösungsansätze enthalten. Mehr als zehn wissenschaftliche Institute sowie ein 45-köpfiger Beirat mit Experten aus Wissenschaft, Politik und Gesellschaft haben laut dena dazu ihre Expertise eingebracht. Über 70 Unternehmen steuerten ihre Branchenerfahrungen und Markteinschätzungen in Diskussionen bei. Erkenntnisse aus verschiedenen Gutachten und Diskursen sind in diesen Abschlussbericht eingeflossen.
Für die Sektoren Gebäude, Verkehr, Industrie, Energie sowie Landwirtschaft und LULUCF bietet die dena-Leitstudie konkrete Lösungsansätze und CO2-Reduktionspfade. In vier Pfadausprägungen werden Varianten untersucht, um das Modellszenario der Klimaneutralität bis 2045 zu erreichen. Die Studie können Sie hier herunterladen. https://www.dena.de/dena-leitstudie-aufbruch-klimaneutralitaet/
Zwischenschritt bis 2030
Um bis zum Jahr 2045 Klimaneutralität zu erreichen, ist eine umfassende Transformation des Energiesystems in Deutschland notwendig. Wie diese aussehen könnte, hat das Energiewirtschaftliche Institut an der Universität zu Köln (EWI) im Gutachterbericht „Klimaneutralität 2045 - Transformation der Verbrauchssektoren und des Energiesystems“ im Rahmen der „dena-Leitstudie Aufbruch Klimaneutralität“ untersucht. Das Szenario beschreibt einen im Rahmen der Modellgrenzen konsistenten Pfad zur Erreichung der Klimaziele und orientiert sich am Klimaschutzgesetz 2021. Es berücksichtigt neben den sektoralen Klimazielen 2030 auch die sektorenübergreifenden Minderungsziele in den Folgejahren. Neben dem Hauptszenario werden vier Pfadausprägungen analysiert.
Im Szenario sinkt der Endenergieverbrauch bis zum Jahr 2045 um etwa 41 Prozent gegenüber dem Jahr 2018 – bedingt durch innovative Technologien, Energieeffizienz sowie verändertes Mobilitätsverhalten. Erdgas, Öl und Kohle werden durch Strom und Wasserstoff ersetzt. „Ab dem Jahr 2030 wird Strom zum wichtigsten Endenergieträger. Die Bruttostromnachfrage steigt im Szenario bis 2030 auf 698 TWh und bis 2045 auf 910 TWh“, sagt EWI-Manager Dr. Johannes Wagner. Bis 2030 wird die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien etwa verdoppelt und erreicht einen Anteil von 68 % an der Bruttostromnachfrage. Der Kohleausstieg wird marktgetrieben beschleunigt. Neben Strom spielen langfristig Wasserstoff und Wasserstoff-Folgeprodukte wie synthetisches Kerosin eine zentrale Rolle.
Rückgang des Endenergieverbrauchs
„Im Verkehrssektor werden Inlandsflüge und PKW-Verkehr teilweise auf umweltfreundlichere Busse und Bahnen verlagert und der Anteil von Elektrofahrzeugen steigt deutlich“, sagt EWI-Manager Max Gierkink. „Im Szenario sind bis zum Jahr 2030 ca. 14 Millionen und im Jahr 2045 ca. 35 Millionen elektrische PKW in Deutschland unterwegs.“ Im Schwerlastverkehr kommt ab dem Jahr 2030 verstärkt Wasserstoff zum Einsatz.
In der Industrie führen innovative Prozesstechnologien wie die wasserstoffbasierte Direktreduktion in der Stahlindustrie zu geringeren Emissionen. Effizienzsteigerungen reduzieren branchenübergreifend den Endenergieverbrauch. Durch strombasierte Technologien für Prozesswärme oder innovative Produktionsverfahren, beispielsweise in der Chemieindustrie, sinkt der Einsatz von fossilen Energieträgern.
Im Gebäudesektor verdoppelt sich im Szenario die energetische Sanierungsrate auf jährlich 1,9 Prozent. Ineffiziente Heizungen werden sukzessive ausgetauscht. Im Jahr 2030 werden in Wohngebäuden ca. 4,1 Millionen und im Jahr 2045 ca. 9 Millionen elektrische Wärmepumpen eingesetzt. Ab 2030 wird im Gebäudesektor Wasserstoff eingesetzt, zunächst im Rahmen einer Beimischung in die Verteilnetze. Bis zum Jahr 2045 steigt der Verbrauch auf 79 TWh, vor allem als direkte Nachfrage von wasserstofffähigen Gasheizungen.
Stromerzeugung im Jahr 2040 klimaneutral
Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien verdoppelt sich auf etwa 475 TWh im Jahr 2030 und erreicht einen Anteil von 68 % an der Bruttostromnachfrage. Durch eine marktgetriebene Beschleunigung des Kohleausstiegs sind im Jahr 2030 noch 8 GW Steinkohle und 4 GW Braunkohle am Markt. Im Szenario werden in der Folge ca. 15 GW Gaskraftwerkskapazität bis zum Jahr 2030 zugebaut. Gaskraftwerke übernehmen zunehmend eine Backupfunktion. Ab dem Jahr 2040 wird in diesen Kraftwerken überwiegend Wasserstoff eingesetzt. Aufgrund des Rückgangs der konventionellen Stromerzeugung wird Deutschland ab dem Jahr 2030 vom Netto-Stromexporteur zum Netto-Stromimporteur.
Wasserstoff von zentraler Bedeutung
Wasserstoff und synthetisches Power-to-Liquid (PtL) ermöglichen die Vermeidung von Emissionen vor allem bei Anwendungen, die nicht oder nur zu hohen Kosten elektrifiziert werden können. Dies betrifft beispielsweise die Bereitstellung von Hochtemperaturwärme in Industrieprozessen oder den Schwerlast- bzw. Flugverkehr.
Im Szenario entwickelt sich bereits in den 2020er Jahren eine schnell wachsende Wasserstoffwirtschaft. Im Jahr 2030 werden 66 TWh klimafreundlicher Wasserstoff eingesetzt. Davon werden ca. 10 TWh grüner Wasserstoff in Deutschland produziert, der Rest wird als blauer (auf Basis von Erdgas) oder grüner Wasserstoff aus dem europäischen Ausland importiert. Im Jahr 2045 werden insgesamt 458 TWh grüner Wasserstoff nachgefragt. Sowohl die inländische Erzeugung als auch Importe nehmen deutlich zu. Langfristig wird Wasserstoff vor allem per Pipeline aus der EU, Nordafrika, Osteuropa (Russland und Ukraine) sowie der Türkei importiert.
Neben Wasserstoff wird Deutschland auch langfristig auf flüssige (ölbasierte) Energieträger angewiesen sein. Das bedeutendste Anwendungsfeld ist der Verkehrssektor. Dort werden bereits im Jahr 2030 ca. 3 TWh PtL-Kerosin eingesetzt. Auch im Jahr 2045 hat die Luftfahrt den größten Anteil. Hinzu kommt die Nachfrage nach flüssigen Kraftstoffen des Straßen-, Schienen- und Schiffsverkehrs sowie nach grünem Naphtha zur nichtenergetischen Nutzung in der Industrie. Im Jahr 2045 werden ca.198 TWh PtL-Energieträger eingesetzt. Aufgrund der vergleichsweise hohen Produktionskosten in Deutschland sowie der niedrigen Transportkosten werden diese aus dem mittleren Osten, Südamerika oder Australien importiert.
Technische und natürliche Senken
Im Jahr 2045 verbleiben im Szenario noch etwa 87 Mio. t CO₂-Äquivalente, die beispielsweise auf die Landwirtschaft und verbleibende Prozessemissionen in der Industrie zurückzuführen sind. Diese Emissionen werden beispielsweise durch technische CO₂-Vermeidungsoptionen wie Abscheidung und Nutzung/Speicherung von Kohlendioxid (CCU/S) ausgeglichen. In Kombination mit dem Einsatz von Biomasse entsteht eine technische Senke (BECCU/S). Auch natürliche Senken (z. B. Wälder oder Moore) können für das Ziel der Netto-Klimaneutralität im Jahr 2045 angerechnet werden. Im Jahr 2045 erreichen diese eine Senkenleistung von 41 Millionen Tonnen CO2.
Das Gutachten des EWI können Sie hier herunterladen.
Bedeutung von Erdgas
Aus Sicht des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches (DVGW) ist der Ansatz der Studie gut gewählt, da er keine wissenschaftlichen Extreme bei der Verteilung von Energieträgern abbildet und Technologieoffenheit verfolge. „Es wird deutlich, dass klimaneutrale Gase – allen voran Wasserstoff – eine tragende Rolle bei der Bewältigung der Herausforderungen mit Blick auf die Lösung der Klimaproblematik spielen werden. Entscheidend ist nun, dass Anreize für den Einsatz klimaneutraler Gase, beispielsweise durch ein gesetzlich verankertes Grüngasziel, geschaffen und die frühzeitige Umstellung von Gastransport- und Verteilnetzen für Wasserstoff auf den Weg gebracht werden“, sagt der DVGW-Vorstandsvorsitzende Prof. Dr. Gerald Linke
Erdgas als Energieträger werde bis auf weiteres unverzichtbar sein, um die Energieversorgung in Deutschland zu sichern. Die dazugehörige Infrastruktur sei auch in Zukunft eine wesentliche Voraussetzung, um die Energiewende mit Wasserstoff und weiteren klimaneutralen Gasen nachhaltig zu gestalten. Jetzt komme es darauf an, dass eine neue Bundesregierung auf die Kompetenz und Expertise der vielfältigen Beteiligten zurückgreife, die sich an der dena-Studie beteiligt haben.
Förderung von erneuerbaren Kraftstoffen nötig
Zu den Lösungen gehören laut Institut für Wärme und Mobilität (IWO) neben grünem Strom und Wasserstoff auch alternative flüssige Kraft- und Brennstoffe. Dafür müsse die Bundesregierung nun schnell angemessene Rahmenbedingungen schaffen, fordert das Institut, das sich als einer von mehr als 70 Projektpartnern an der Studie beteiligt hat.
„Auch wenn wir nicht jede einzelne Annahme im Gutachten teilen: Die neue Studie ist ein wichtiger Beitrag zur Debatte um die Ausgestaltung der Energiewende. Sie macht deutlich, dass der Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugung und die Ausweitung direktelektrischer Anwendungen nicht im Gegensatz stehen zum Einsatz alternativer Kraftstoffen“, erklärt IWO-Geschäftsführer Adrian Willig. Die dena-Leitstudie komme auch zu dem Ergebnis, dass Deutschland über das Jahr 2045 hinaus Energieimportland bleiben werde. Dabei gehe es insbesondere auch um den Import von alternativen Fuels wie grünem Wasserstoff und seinen Folgeprodukten.
Zur Förderung des Marktes sollten treibhausgasarme und -neutrale Kraftstoffe laut IWO künftig zum Beispiel gar nicht mehr oder zumindest deutlich geringer besteuert werden als fossile Kraftstoffe, so wie es der Vorschlag der EU-Kommission zur Überarbeitung der EU-Energiesteuer-Richtlinie vorsähe.
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Insgesamt 84 Aufgaben in zehn zentralen Handlungsfeldern hat die Deutsche Energieagentur (dena) der neuen Bundesregierung gestellt, die für die Klimaneutralität im Jahr 2045 zu erledigen sind. Was genau zu tun ist, lässt sich jetzt in dem Abschlussbericht der dena-Leitstudie „Aufbruch Klimaneutralität“ nachlesen. Darin sind die nötigen entscheidende Handlungsfelder und Lösungsansätze enthalten. Mehr als zehn wissenschaftliche Institute sowie ein 45-köpfiger Beirat mit Experten aus Wissenschaft, Politik und Gesellschaft haben laut dena dazu ihre Expertise eingebracht. Über 70 Unternehmen steuerten ihre Branchenerfahrungen und Markteinschätzungen in Diskussionen bei. Erkenntnisse aus verschiedenen Gutachten und Diskursen sind in diesen Abschlussbericht eingeflossen.
Für die Sektoren Gebäude, Verkehr, Industrie, Energie sowie Landwirtschaft und LULUCF bietet die dena-Leitstudie konkrete Lösungsansätze und CO2-Reduktionspfade. In vier Pfadausprägungen werden Varianten untersucht, um das Modellszenario der Klimaneutralität bis 2045 zu erreichen. Die Studie können Sie hier herunterladen. https://www.dena.de/dena-leitstudie-aufbruch-klimaneutralitaet/
Zwischenschritt bis 2030
Um bis zum Jahr 2045 Klimaneutralität zu erreichen, ist eine umfassende Transformation des Energiesystems in Deutschland notwendig. Wie diese aussehen könnte, hat das Energiewirtschaftliche Institut an der Universität zu Köln (EWI) im Gutachterbericht „Klimaneutralität 2045 - Transformation der Verbrauchssektoren und des Energiesystems“ im Rahmen der „dena-Leitstudie Aufbruch Klimaneutralität“ untersucht. Das Szenario beschreibt einen im Rahmen der Modellgrenzen konsistenten Pfad zur Erreichung der Klimaziele und orientiert sich am Klimaschutzgesetz 2021. Es berücksichtigt neben den sektoralen Klimazielen 2030 auch die sektorenübergreifenden Minderungsziele in den Folgejahren. Neben dem Hauptszenario werden vier Pfadausprägungen analysiert.
Im Szenario sinkt der Endenergieverbrauch bis zum Jahr 2045 um etwa 41 Prozent gegenüber dem Jahr 2018 – bedingt durch innovative Technologien, Energieeffizienz sowie verändertes Mobilitätsverhalten. Erdgas, Öl und Kohle werden durch Strom und Wasserstoff ersetzt. „Ab dem Jahr 2030 wird Strom zum wichtigsten Endenergieträger. Die Bruttostromnachfrage steigt im Szenario bis 2030 auf 698 TWh und bis 2045 auf 910 TWh“, sagt EWI-Manager Dr. Johannes Wagner. Bis 2030 wird die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien etwa verdoppelt und erreicht einen Anteil von 68 % an der Bruttostromnachfrage. Der Kohleausstieg wird marktgetrieben beschleunigt. Neben Strom spielen langfristig Wasserstoff und Wasserstoff-Folgeprodukte wie synthetisches Kerosin eine zentrale Rolle.
Rückgang des Endenergieverbrauchs
„Im Verkehrssektor werden Inlandsflüge und PKW-Verkehr teilweise auf umweltfreundlichere Busse und Bahnen verlagert und der Anteil von Elektrofahrzeugen steigt deutlich“, sagt EWI-Manager Max Gierkink. „Im Szenario sind bis zum Jahr 2030 ca. 14 Millionen und im Jahr 2045 ca. 35 Millionen elektrische PKW in Deutschland unterwegs.“ Im Schwerlastverkehr kommt ab dem Jahr 2030 verstärkt Wasserstoff zum Einsatz.
In der Industrie führen innovative Prozesstechnologien wie die wasserstoffbasierte Direktreduktion in der Stahlindustrie zu geringeren Emissionen. Effizienzsteigerungen reduzieren branchenübergreifend den Endenergieverbrauch. Durch strombasierte Technologien für Prozesswärme oder innovative Produktionsverfahren, beispielsweise in der Chemieindustrie, sinkt der Einsatz von fossilen Energieträgern.
Im Gebäudesektor verdoppelt sich im Szenario die energetische Sanierungsrate auf jährlich 1,9 Prozent. Ineffiziente Heizungen werden sukzessive ausgetauscht. Im Jahr 2030 werden in Wohngebäuden ca. 4,1 Millionen und im Jahr 2045 ca. 9 Millionen elektrische Wärmepumpen eingesetzt. Ab 2030 wird im Gebäudesektor Wasserstoff eingesetzt, zunächst im Rahmen einer Beimischung in die Verteilnetze. Bis zum Jahr 2045 steigt der Verbrauch auf 79 TWh, vor allem als direkte Nachfrage von wasserstofffähigen Gasheizungen.
Stromerzeugung im Jahr 2040 klimaneutral
Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien verdoppelt sich auf etwa 475 TWh im Jahr 2030 und erreicht einen Anteil von 68 % an der Bruttostromnachfrage. Durch eine marktgetriebene Beschleunigung des Kohleausstiegs sind im Jahr 2030 noch 8 GW Steinkohle und 4 GW Braunkohle am Markt. Im Szenario werden in der Folge ca. 15 GW Gaskraftwerkskapazität bis zum Jahr 2030 zugebaut. Gaskraftwerke übernehmen zunehmend eine Backupfunktion. Ab dem Jahr 2040 wird in diesen Kraftwerken überwiegend Wasserstoff eingesetzt. Aufgrund des Rückgangs der konventionellen Stromerzeugung wird Deutschland ab dem Jahr 2030 vom Netto-Stromexporteur zum Netto-Stromimporteur.
Wasserstoff von zentraler Bedeutung
Wasserstoff und synthetisches Power-to-Liquid (PtL) ermöglichen die Vermeidung von Emissionen vor allem bei Anwendungen, die nicht oder nur zu hohen Kosten elektrifiziert werden können. Dies betrifft beispielsweise die Bereitstellung von Hochtemperaturwärme in Industrieprozessen oder den Schwerlast- bzw. Flugverkehr.
Im Szenario entwickelt sich bereits in den 2020er Jahren eine schnell wachsende Wasserstoffwirtschaft. Im Jahr 2030 werden 66 TWh klimafreundlicher Wasserstoff eingesetzt. Davon werden ca. 10 TWh grüner Wasserstoff in Deutschland produziert, der Rest wird als blauer (auf Basis von Erdgas) oder grüner Wasserstoff aus dem europäischen Ausland importiert. Im Jahr 2045 werden insgesamt 458 TWh grüner Wasserstoff nachgefragt. Sowohl die inländische Erzeugung als auch Importe nehmen deutlich zu. Langfristig wird Wasserstoff vor allem per Pipeline aus der EU, Nordafrika, Osteuropa (Russland und Ukraine) sowie der Türkei importiert.
Neben Wasserstoff wird Deutschland auch langfristig auf flüssige (ölbasierte) Energieträger angewiesen sein. Das bedeutendste Anwendungsfeld ist der Verkehrssektor. Dort werden bereits im Jahr 2030 ca. 3 TWh PtL-Kerosin eingesetzt. Auch im Jahr 2045 hat die Luftfahrt den größten Anteil. Hinzu kommt die Nachfrage nach flüssigen Kraftstoffen des Straßen-, Schienen- und Schiffsverkehrs sowie nach grünem Naphtha zur nichtenergetischen Nutzung in der Industrie. Im Jahr 2045 werden ca.198 TWh PtL-Energieträger eingesetzt. Aufgrund der vergleichsweise hohen Produktionskosten in Deutschland sowie der niedrigen Transportkosten werden diese aus dem mittleren Osten, Südamerika oder Australien importiert.
Technische und natürliche Senken
Im Jahr 2045 verbleiben im Szenario noch etwa 87 Mio. t CO₂-Äquivalente, die beispielsweise auf die Landwirtschaft und verbleibende Prozessemissionen in der Industrie zurückzuführen sind. Diese Emissionen werden beispielsweise durch technische CO₂-Vermeidungsoptionen wie Abscheidung und Nutzung/Speicherung von Kohlendioxid (CCU/S) ausgeglichen. In Kombination mit dem Einsatz von Biomasse entsteht eine technische Senke (BECCU/S). Auch natürliche Senken (z. B. Wälder oder Moore) können für das Ziel der Netto-Klimaneutralität im Jahr 2045 angerechnet werden. Im Jahr 2045 erreichen diese eine Senkenleistung von 41 Millionen Tonnen CO2.
Das Gutachten des EWI können Sie hier herunterladen.
Bedeutung von Erdgas
Aus Sicht des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches (DVGW) ist der Ansatz der Studie gut gewählt, da er keine wissenschaftlichen Extreme bei der Verteilung von Energieträgern abbildet und Technologieoffenheit verfolge. „Es wird deutlich, dass klimaneutrale Gase – allen voran Wasserstoff – eine tragende Rolle bei der Bewältigung der Herausforderungen mit Blick auf die Lösung der Klimaproblematik spielen werden. Entscheidend ist nun, dass Anreize für den Einsatz klimaneutraler Gase, beispielsweise durch ein gesetzlich verankertes Grüngasziel, geschaffen und die frühzeitige Umstellung von Gastransport- und Verteilnetzen für Wasserstoff auf den Weg gebracht werden“, sagt der DVGW-Vorstandsvorsitzende Prof. Dr. Gerald Linke
Erdgas als Energieträger werde bis auf weiteres unverzichtbar sein, um die Energieversorgung in Deutschland zu sichern. Die dazugehörige Infrastruktur sei auch in Zukunft eine wesentliche Voraussetzung, um die Energiewende mit Wasserstoff und weiteren klimaneutralen Gasen nachhaltig zu gestalten. Jetzt komme es darauf an, dass eine neue Bundesregierung auf die Kompetenz und Expertise der vielfältigen Beteiligten zurückgreife, die sich an der dena-Studie beteiligt haben.
Förderung von erneuerbaren Kraftstoffen nötig
Zu den Lösungen gehören laut Institut für Wärme und Mobilität (IWO) neben grünem Strom und Wasserstoff auch alternative flüssige Kraft- und Brennstoffe. Dafür müsse die Bundesregierung nun schnell angemessene Rahmenbedingungen schaffen, fordert das Institut, das sich als einer von mehr als 70 Projektpartnern an der Studie beteiligt hat.
„Auch wenn wir nicht jede einzelne Annahme im Gutachten teilen: Die neue Studie ist ein wichtiger Beitrag zur Debatte um die Ausgestaltung der Energiewende. Sie macht deutlich, dass der Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugung und die Ausweitung direktelektrischer Anwendungen nicht im Gegensatz stehen zum Einsatz alternativer Kraftstoffen“, erklärt IWO-Geschäftsführer Adrian Willig. Die dena-Leitstudie komme auch zu dem Ergebnis, dass Deutschland über das Jahr 2045 hinaus Energieimportland bleiben werde. Dabei gehe es insbesondere auch um den Import von alternativen Fuels wie grünem Wasserstoff und seinen Folgeprodukten.
Zur Förderung des Marktes sollten treibhausgasarme und -neutrale Kraftstoffe laut IWO künftig zum Beispiel gar nicht mehr oder zumindest deutlich geringer besteuert werden als fossile Kraftstoffe, so wie es der Vorschlag der EU-Kommission zur Überarbeitung der EU-Energiesteuer-Richtlinie vorsähe.
