Wie ein weltweites klimaneutrales und Wohlstand schaffendes Energiesystem aussehen kann

In einer Referenzlösung zeigt der Abschlussreport des Bundesministeriums für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung einen Weg auf, der es im Zeitraum 2050 – 2070 zehn Milliarden Menschen ermöglicht, ein Leben in Freiheit mit angemessenem Wohlstand in sozialer Balance, intakter Umwelt und stabilem Klimasystem zu führen. Von entscheidender Bedeutung ist dafür die Ausgestaltung des Energiesystems, da dieses von wesentlichem Einfluss auf Erfolg oder Misserfolg bei Klimaschutz und Wohlstandsaufbau ist. Sein Mitverfasser, Professor Dr. Dr. Dr. h.c. Franz Josef Radermacher, skizziert den Ansatz.

Von Professor Dr. Dr. Dr. h.c. Franz Josef Radermacher

Für die Entwicklung der Referenzlösung wurde ein heuristischer Ansatz gewählt. Sie wurde mit dem Ziel entwickelt, bei vorgegebenem Klimagas-Minderungspfad und zunächst ohne technologische Beschränkungen oder sonstige (ex ante gesetzte) Randbedingungen, eine gute Entwicklung für die Menschheit zu ermöglichen und möglichst geringe Kosten für alle Volkswirtschaften der Welt zu verursachen.

Leitidee ist weltweiter Energiewohlstand durch Innovation und Markt, statt Verwaltung von Energieknappheit. Die Referenzlösung ist in den Ordnungsrahmen einer globalen ökologisch-sozialen Marktwirtschaft mit ökologischen und sozialen Leitplanken („green and inclusive economy“) eingebettet und zielt auf eine vollumfängliche Umsetzung der Agenda 2030 (Sustainable Development Goals). Dabei muss es darum gehen, konsensfähige Wege in die Zukunft zu beschreiten, die weltweit eine hohe Zustimmungsfähigkeit finden können.

Ehrenpreisträger „Green Innovator des Jahres“
Professor Dr. Dr. Dr. h.c. Franz Josef Radermacher wurde in diesem Jahr für seinen herausragenden Einsatz für eine globale ökologisch-soziale Marktwirtschaft zum ersten Preisträger der Auszeichnung Green Innovator des Jahres gewählt. Infos

Der Referenzlösung liegt eine Unterteilung der Staaten in drei Gruppen zugrunde – die Gruppe der erweiterten OECD (reiche, westlich orientierte Länder, insgesamt 47), den China-Club, zu dem die Staaten zusammengefasst wurden, die historisch stark auf fossile Energien setzen und über entsprechende Ressourcen verfügen (zehn Länder) sowie die Challenge-Gruppe, überwiegend Entwicklungs- und Schwellenländer (128 Länder). Die etwa 39 Milliarden Tonnen CO2eq-Emissionen der Welt stammen zum Zeitpunkt 2025, dem Startzeitpunkt der Umsetzung der Referenzlösung, etwa zu je einem Drittel aus den Ländern der erweiterten OECD, dem China-Club und der Challenge-Gruppe. Die Staaten der Challenge-Gruppe wollen zu Wohlstand kommen und sehen sich einem großen Bevölkerungswachstum gegenüber. Letztere stehen im Fokus der Referenzlösung.

„Neben den volatilen, erneuerbaren Energien haben zuverlässige, steuerbare Energieträger eine wesentliche Bedeutung zur Sicherstellung von bezahlbarem und klimaneutralem Strom“

Der Referenzlösung liegt zugrunde, dass sich der Energiebedarf in der Challenge-Gruppe bei Berücksichtigung des Bevölkerungswachstums wie auch des angestrebten Wohlstandszuwachses über die nächsten Jahrzehnte potenziell um den Faktor 2,5 erhöhen wird – trotz einer Verdoppelung der Energieeffizienz im selben Zeitraum. Wenn der historische Energiemix auf diesem Weg beibehalten würde, wären bis 2050 zusätzlich etwa 20 Milliarden Tonnen CO2 pro Jahr aus diesen Ländern zu beseitigen. Das zu verhindern ist die eigentliche Herausforderung im globalen Klimaschutz.

Die zentralen Elemente der Referenzlösung und ihre Wechselwirkungen sind die folgenden:

Wichtiges Element der Lösung ist ein umfangreicher (1) Ausbau der erneuerbaren Energien kombiniert mit zuverlässig steuerbaren Quellen zur Erzeugung von Strom. Es wird kein Vollausbau der erneuerbaren Energien angestrebt. Vielmehr sollte die Energieversorgung auf „zwei Säulen“ ruhen. Neben den volatilen, erneuerbaren Energien haben zuverlässige, steuerbare Energieträger eine wesentliche Bedeutung zur Sicherstellung von bezahlbarem und klimaneutralem Strom. Diese müssen klimaneutral bereitgestellt werden. Hierzu spielen neben einem gewissen Umfang von Nuklearenergie weiterhin fossile Energieträger, insbesondere Erdgas, eine zentrale Rolle.

Durch den Einsatz von (2) Carbon-Capture-Technologien werden sie praktisch klimaneutral (sog. grün-fossile Energieträger). CO2 wird abgefangen und gespeichert, etwa in Kavernen, oder in Silikat- haltigem Gestein karbonisiert. Carbon Capture ist der entscheidende Joker der Referenzlösung. Ein Hochlauf auf 15 Milliarden abgefangene Tonnen CO2 pro Jahr bis 2050 erscheint machbar. Um nicht einen noch größeren Ausbau auf beispielsweise 20 Milliarden abgefangene Tonnen CO2 pro Jahr erreichen zu müssen, sollte wo immer möglich die Stromerzeugung statt kohlebasiert auf Basis von Erdgas erfolgen, da dies die jeweils abzufangende CO2-Menge halbiert.

Die Carbon-Capture-Technologien werden insgesamt wichtiger werden als die Erzeugung von grünem Wasserstoff, da sie leichter skalierbar sind und stärker dem Leitprinzip „Umbau statt Abriss“ folgen. Zudem erscheint das Potenzial für den Hochlauf der weltweiten Elektrolyseurkapazität bis 2050 auf maximal 4.000 Gigawatt beschränkt zu sein. Diese Kapazität wird bei weitem nicht ausreichen, um Elektrolyse-Wasserstoff zu einem globalen Back-Up-System für die fluktuierenden Erneu- erbaren zu entwickeln.

Auch in Zukunft fossile Energieträger mit Carbon Capture zu nutzen, bedeutet zudem eine weniger einschneidende Anpassung der Geschäftsmodelle von Staaten, die heute von diesen Ressourcen leben und/ oder über bedeutsame Reserven verfügen. Dieses Vorgehen sollte die Kooperationsbereitschaft dieser Länder im Klimabereich erheblich steigern.

Unmittelbares Abfangen von CO2 an Punktquellen deutlich günstiger

Zudem ist das unmittelbare Abfangen von CO2 an Punktquellen deutlich günstiger als dessen spätere Entfernung aus der Atmosphäre im Kontext von Removal-Strategien. Carbon-Capture-Technologien können weiterhin eine wichtige Rolle dabei spielen, Prozessindustrien wie Stahl, Zement, Chemie oder Aluminium klimaneutral zu betreiben, und sind einfacher verfügbar als Wasserstoff. In vielen Fällen ist der Einsatz von Carbon Capture sogar unvermeidbar (hard-to-abate sectors wie z. B. Zement).

Ein weiteres wichtiges Lösungselement im Energiebereich bilden (3) klimaneutrale Treibstoffe und Energieträger. So müssen im Mobilitätssektor neben der Elektromobilität klimaneutrale Treibstoffe für Pkw und Lkw eingesetzt werden, um den stetig weiter wachsenden großen Bestand an Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor in einer Form nutzen zu können, dass er dem Klima nicht schadet. Es gibt unterschiedliche Wege zu derartigen Kraftstoffen. Hier Klimaneutralität zu ermöglichen, ist ein entscheidender Beitrag für die zukünftige Mobilität für zehn Milliarden Menschen und den weltweiten Klimaschutz.

Darüber hinaus ist die (4) Beseitigung technischer Methan-Leckagen ein zentraler Lösungsbaustein. Methan-Emissionen machen alleine 16 % der globalen Treibhausgaswirkung aus und sind aufgrund der Grenzen des Ersatzes von Molekülen durch Elektronen im Energiesektor ein wesentlicher Ansatzpunkt zur Reduktion von Treibhausgasen. Dabei geht es um die Minimierung von Emissionen bei Förderung, Transport und Einsatz von Erdgas.

„Sehr viel stärker als es heute der Fall ist, werden die biologischen Systeme in den Dienst der Stabilisierung des Klimas gestellt“

Sehr viel stärker als es heute der Fall ist, werden die biologischen Systeme durch (5) Natur-basierte Lösungen in den Dienst der Stabilisierung des Klimas gestellt – Wälder, Böden, Feuchtgebiete und Ozeane. Derzeit werden jährlich mindestens 14 Milliarden Tonnen CO2 in biologischen Systemen und Ozeanen gespeichert, belasten das Klima also nicht. Die Natur ist also eine wichtige Senke für CO2-Emissionen. Insbesondere solche, die nur schwer eliminiert werden können. Im Rahmen der Referenzlösung soll der natürliche Puffer für die Aufnahme von jährlich mehr als 10 Milliarden Ton- nen CO2 gestärkt werden, u. a. durch (5a) konsequenten Regenwaldschutz.

Die Natur als Senke für das emittierte CO2 aus dem Mobilitätsbereich

Zudem sind im Rahmen eines Gigaprogramms Naturbasierte Lösungen die (5b) Aufforstung in den Tropen (Forstwirtschaft) und die (5c) verbesserte Humusbildung (in der Landwirtschaft auf degradierten Flächen), jeweils auf einer Fläche von 1 Milliarde Hektar, Teile der Referenzlösung. Gelingt eine solche Stärkung, reduziert das die Menge an CO2-Emissionen, die jährlich durch technologische Maßnahmen beseitigt werden müssen. Das Gigaprogramm Natur-basierte Lösungen trägt zur Wertschöpfung bei, steigert den allgemeinen Wohlstand und finanziert sich selbst.

Weiterhin spielt das Gigaprogramm bei der Nutzung der zuvor erwähnten klimaneutralen Treibstoffe eine wichtige Rolle: Die Natur muss auch langfristig als Senke für das aus flüchtigen Quellen emittierte CO2 aus dem Mobilitätsbereich dienen. Es ist damit zu rechnen, dass aus einer Stärkung der biologischen Systeme insgesamt ein Puffer der Größe von mehr als 10 Milliarden Tonnen CO2 möglich wird. Emissionen aus verbleibenden fossilen Quellen ohne CCS und klimaneutralen Treibstoffen unter Verwendung von Carbon Capture and Usage mit fossilem CO2 (z. B. grünes Methanol auf der Basis von CO2 aus Gaskraftwerken) können so kompensiert werden. Im Zusammenspiel mit den anderen Maßnahmen sollen diese Removals dazu führen, dass auf Dauer jedem Menschen ab 2070 noch Emissionen von im Mittel 1 Tonne CO2 pro Jahr (10 Milliarden Tonnen CO2-Removals für dann zehn Milliarden Menschen) möglich sind und aufgrund der Pufferwirkung des biologischen Systems dennoch Klimaneutralität entsteht.

Eine weitere wertschöpfende Maßnahme im Bereich der Natur-basierten Lösungen ist die Errichtung von (5d) Kurzumtriebsplantagen auf 150 Millionen Hektar zur Erzeugung von Biomasse und zur Gewinnung von biogenem CO2.

Ein kofinanziertes globales Cap-and-Trade-System

Die folgenden Bausteine bilden die Ansatzpunkte, um die GES-Referenzlösung zu finanzieren und regulatorisch zu flankieren.

Ein kofinanziertes (6) globales Cap-and-Trade-System soll als Katalysator zur Minderung von CO2-Emissionen auf Basis von Nationally Determined Contributions (NDCs) der Staaten dienen. Hierzu ist eine (7) Bereinigung der konditionierten NDCs der Länder der Challenge-Gruppe entscheidend, die heute hinsichtlich ihrer Finanzierung meist an Konditionen geknüpft sind. Die konditionierten NDCs sind einer umfangreichen Analyse zu unterziehen, um realistische Pfade für ihre Umsetzung zu definieren. Dabei müssen sowohl die Finanzierung der notwendigen politischen Prozesse als auch die Umsetzung der Maßnahmen plausibel je Land geklärt werden. In der Zeit bis 2050 werden die immensen, aktuell in den NDCs formulierten Vorhaben im Bereich der Natur-basierten Lösungen bereits schrittweise aktiviert. Zusätzlich zum in Punkt (5) erwähnten Gigaprogramm geht es hier z. B. um Aufforstungen und Erschließung landwirtschaftlicher Flächen in ariden Gebieten außerhalb der Tropen, um boreale Nadelwälder oder um die Aktivierung des Potenzials von marinen Plantagen von Algen zur CO2-Absorption oder Algen in Bioreaktoren. Hier lassen sich einige weitere Gigatonnen an CO2-Removals im Rahmen der Bereinigung der konditionierten NDCs erzeugen. Dieser Umgang mit den konditionierten NDCs erlaubt dann ab 2025 eine kanonische Ableitung eines Cap-and-Trade-Systems, das die NDCs der Staaten widerspiegelt. Es wird eine Trading-Option geschaffen, die Kosten für alle absenkt.

In der Referenzlösung ist es notwendig, insgesamt jährlich 1,2 Billion US-Dollar (1.200 Milliarden US-Dollar) aus der erweiterten OECD zu aktivieren, ergänzt um freiwillige Beiträge nicht-staatlicher Akteure, um die Länder der Challenge-Gruppe vollumfänglich in die Transformation einzubinden.

Die Mehrkosten, die der Klimaschutz gegenüber einem Business as Usual verursacht, sollten – in Analogie zum zur Schließung des Ozonlochs erfolgreich umgesetzten Montrealer Protokolls – über (8) Differenzkostenzahlungen (CfD) aus der OECD-Welt übernommen werden. So müssen die reichen Länder etwa die Kosten der Carbon-Capture-Technologie oder des verstärkten Einsatzes von Gas statt Kohle für die Vermeidung von 8 – 12 Milliarden Tonnen CO2-Emissionen pro Jahr im Hochlauf bis 2050 in den Ländern der Challenge-Gruppe übernehmen. Hier fallen Kosten in Höhe von jährlich 600 Milliarden US-Dollar an. Des Weiteren sind (9) (transnationale) Energieinfrastrukturen kozufinanzieren, zum Beispiel im Bereich der Erneuerbaren, was 150 Milliarden US- Dollar pro Jahr erfordert.

Die weltweite Transformation gelingt nicht ohne eine finanzielle Einbindung der OECD

Weitere Kosten fallen im Kontext der Natur-basierten Lösungen an. Hier gilt es, Vorlaufkosten in Höhe von jährlich 200 Milliarden US-Dollar zu tragen, mit denen die Voraussetzungen dafür geschaffen werden sollen, dass der Privatsektor in großem Umfang aktiv wird. Auch für das Programm zur Vermeidung von technischen Methan-Leckagen sind Vorlaufkosten zu tragen, um für den Privatsektor eine günstige Ausgangslage zu schaffen, dass dieser aufgrund politischer Vorgaben auf eigene Kosten die notwendigen Maßnahmen umsetzt.

Schließlich fallen für die Bereinigung der konditionierten NDCs und die Ermöglichung ihrer Umsetzung 250 Milliarden US-Dollar pro Jahr an.

Gelingt eine finanzielle Einbindung der erweiterten OECD in der beschriebenen Höhe nicht, wird die erforderliche weltweite Transformation nicht möglich sein, womit letztlich Klimaziele und Agenda 2030 unerreicht bleiben werden.

Auf die Bürger in der erweiterten OECD kommt somit eine mittlere Belastung in Höhe von 800 US- Dollar pro Kopf und Jahr zu. Das ist viel, sollte aber erreichbar sein – angesichts der sich weltweit zuspitzenden Krisen und der im eigenen Land stetig ansteigenden Kosten der Energietransforma- tion, mit denen alleine man der globalen Herausforderungen nicht Herr werden kann. Umso mehr, als die beschriebene Lösung nicht nur die Energie- und Klimafragen adressiert, sondern letztlich alle 17 Sustainable Development Goals (Agenda 2030).

„Ein Marshallplan für die ärmeren Teile der Welt“

Dabei sind die internationalen Geldflüsse nicht als klassische Mittel für Entwicklungszusammenarbeit zu sehen, sondern als Mittel für (10) erbrachte Systemdienstleistungen, die der Stabilisierung der ökologischen und sozialen Systeme dienen, z. B. die Klimaschutz- und Biodiversitätsbeiträge. Sie dienen der Umsetzung der Sustainable Development Goals in all ihren ökonomischen, ökologi- schen und sozialen Facetten. Dabei finanzieren sich Teile der Maßnahmen selbst, indem sie zu neuen CO2-Emissionsrechten führen, die erworben werden können.

Das Eigeninteresse der reichen Länder angesichts drohender Krisen und möglicher Systemzusammenbrüche sollte ein ausreichendes Argument dafür sein, die erforderlichen Geldflüsse möglich zu machen. Die jährlichen 1,2 Billionen US-Dollar stellen nichts anderes als einen Marshallplan für die ärmeren Teile der Welt dar. Durch die Verbindung aller beschriebenen Maßnahmen untereinander entstehen erhebliche wirtschaftliche Chancen für die gesamte Welt, insbesondere durch die Ermöglichung eines BIP-Anstiegs in den Entwicklungs- und Schwellenländern von 20 auf 80 Billionen US-Dollar bis 2050.

Ein Weg aus der Klimakrise auf, die die ganze Welt bedroht

Bei Umsetzung der Referenzlösung gelingt es schließlich, bis 2070 weltweite Netto-Klimaneutralität und die Wieder-Erreichung des 2°C-Zieles zu erreichen. Im Rahmen der Referenzlösung wird kalkuliert, dass die erweiterte OECD Net Zero in 2050 erreichen wird. Dem China-Club gelingt dies, wie öffentlich angekündigt, in 2060. Die Challenge-Gruppe stellt die bisher unbeantwortete, aber entscheidende Herausforderung auf dem Weg zu Net Zero für die Welt dar, die erst im Jahr 2070 Klimaneutralität erreichen wird.

Die Referenzlösung setzt stark auf Konsensfähigkeit und auf Kooperation. Sie berücksichtigt die wesentlichen Anliegen der verschiedenen Staaten und ist in diesem Sinne friedensfähig. Sie zeigt einen Weg aus der Klimakrise auf, die die ganze Welt bedroht, und die kein Land der Erde alleine verhindern kann. Sie eröffnet zudem die Chance auf ein Weltwirtschaftswunder, mit dem alle ent- stehenden Kosten gut tragbar sein werden. Wird sie implementiert, besteht eine realistische Chance, die formulierten Ziele im Bereich Klima, Energie und Wohlstand im Zeitraum 2050 – 2070 zu erreichen.

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Bild oben: David Mark auf Pixabay