Energieeffizienz Wasserstoff, Wärmepumpe, Power-to-X: So hält das Fraunhofer ISE die Klimaziele für erreichbar

Redakteur: Dominik Stephan

Was noch vor kurzem kaum möglich schien, ist eingetroffen: Die EU will bis 2030 ihre CO2-Emissionen um 55 % (gegenüber 1990) senken – und bis 2050 sogar auf Null. Eine Mammutaufgabe, bleibt doch für den ersten Teil der Transformation lediglich ein knappes Jahrzehnt. Die bange Frage, die sich da nicht zuletzt den energieintensiven Industrien stellt, ist klar: Kann der Change gelingen?

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Woher soll der Strom von morgen kommen? Schaut man sich die Fraunhofer zahlen an, kommt alles Gute wohl von oben.
Woher soll der Strom von morgen kommen? Schaut man sich die Fraunhofer zahlen an, kommt alles Gute wohl von oben.
(Bild: Fraunhofer ISE)

55 Prozent weniger als noch 1990. Mit diesem extrem ambitionierten Klimaziel hat die EU im Kontext des Green Deal deutlich gemacht, dass in Zukunft in Sachen Klimapolitik ein anderes Tempo gilt. Doch wünschen kann man sich – gerade vor Weihnachten – ja viel. Wie realistisch sind diese Ziele? Und wie könnten sie erreicht werden, wenn überhaupt?

Mit dieser Frage hat sich das Fraunhofer ISE daran gemacht, die deutsche Energiepolitik auf den Prüfstand zu stellen. Mit dem Energiesystemmodells REMod haben die Freiburger Forscherinnen und Forscher anhand der deutschen (-65% CO2-Emissionen bis 2050) und europäischen Klimaziele durchgerechnet, wie mögliche Szenarien für Politik und Gesellschaft aussehen könnten und welche Maßnahmen dafür notwendig wären.

Das Wichtigste zuerst: Ein Erreichen der Klimaziele hält das Institut prinzipiell für möglich – einfach wird das Ganze jedoch nicht. "Das Update unserer Energiewendestudie zeigt, dass das Erreichen der Klimaschutzziele, auch mit einer stärkeren Reduzierung der Treibhausgasemissionen als bisher angenommen, aus technischer und systemischer Sicht machbar ist, wenn auch mit größeren Anstrengungen", sagt Dr. Christoph Kost, Leiter der Gruppe Energiesysteme und Energiewirtschaft und Autor der Kurzstudie.

Alles hängt am (grünen) Strom

Zum Nadelöhr der Transformation wird nach Ansicht der Energie-Expertinnen und Experten aber nicht die Frage ob Batterie-Mobil oder Brennstoffzellenfahrzeug, sondern die Verfügbarkeit von emissionsneutraler Energie: „Eine Zielverschärfung der energiebedingten Emissionen führt zu einer höheren direkten oder indirekten Nutzung von erneuerbar erzeugtem Strom in den Verbrauchssektoren. Dies wiederum erfordert einen deutlich stärkeren Ausbau von Anlagen zur Stromerzeugung aus Wind und Sonne.“

Und: Das fordere, so die Studie („Wege zu einem klimaneutralen Energiesystem – Die Energiewende im Kontext gesellschaftlicher Verhaltensweisen“) eine ganz neue Flexibilität des gesamten Systems aus Energiezeugung, Transport und -Nutzung. Bei Photovoltaik und Wind seien bis zum Jahr 2030 ein jährlicher Zubau von 10-14 GW bzw. 9 GW notwendig, um genügend CO2-frei erzeugten Strom für Deutschland zur Verfügung zu stellen (das entspräche bei einer durchschnittlichen Leistung von 3 MW etwa 3.000 neuen Windkraftwerken pro Jahr bzw. einer Verdopplung der installierten Anlagen bis 2030).

3.000 neue Windräder pro Jahr

Flexibilität wird nicht nur vom Strommarkt erwartet: Sollen die CO2-Emissionen um 65% bis 2030 sinken, müssen lokal emissionsneutrale Fahrzeuge in zehn Jahren etwa 30–35% des Personenverkehrs ausmachen, so die Forschenden. Bis 2050 würden konventionelle Verbrenner mit ölbasierten Kraftstoffen quasi verschwunden.

Will man die Reduktion der Emissionen um 65% bis 2030 erreichen, müssen beispielsweise im Mobilitätssektor batterieelektrische Fahrzeuge 30–35% des Personenverkehrs ausmachen. In einem dann 2050 klimaneutralen Energiesystem werden neben dem PKW-Verkehr auch im Lastgüterverkehr nahezu keine konventionellen Verbrennungsmotoren mehr betrieben.

Was kann Wasserstoff (nicht)?

Und was ist mit Wasserstoff? Der „Wunderstoff“ der Defossilierung wird gebraucht – aber auch in Zukunft teuer sein, als Brenn- und Rohstoffe aus Erdöl und Gas, zumindest, wenn wir über grünen Wasserstoff reden, so das Fraunhofer Institut, selbst beim Import des Gases. In Deutschland selbst sei das Erzeugungspotenzial für grünen Wasserstoff auf etwa 50 bis 150 TWh beschränkt – zu wenig, um den veranschlagten Bedarf zu decken. Aber auch die anvisierten Elektrolyseanlagen im Ausland neben Pipelines, Tankern und Terminals müssten erst einmal gebaut werden, was sich bis etwa 2030 hinziehen könnte.

Zudem: Wasserstoff ist kein Schnäppchen. In der Diskussion würde sich häufig einseitig auf Erzeugerkosten fixiert, während der Marktpreis durch Grenzkosten plus Aufschläge für Steuern, Gewinn, Vertrieb oder sogar Knappheit beeinflusst würde.

Wärmepumpe statt H2: Heizen für's Klima

Kaum eine Rolle spielen soll Wasserstoff daher bei der Gebäudeheizung. Geht es nach den Fraunhofer-Forschern, sollen hier Wärmepumpen zum Standard werden: „Wärmepumpen – eingesetzt in Haushalten oder zur Versorgung von Fernwärmenetzen – müssen ab sofort zu einer Schlüsseltechnologie für die Wärmeversorgung werden“, fasst Institutsleiter Prof. Dr. Hans-Martin Henning die Ergebnisse für den Gebäudesektor zusammen. Mit Blick auf die CO2-Vermeidungskosten ergänzt er: "Die hier zugrunde gelegte Zielverschärfung führt zu einer Erhöhung der Vermeidungskosten. Diese hängen allerdings wesentlich von der Entwicklung des Endenergiebedarfs ab."

Detailliertere Ausführungen zu den zentralen Aussagen der neu gerechneten Transformationspfade der Energiewende in Deutschland sind auf der Website des Fraunhofer ISE zu finden: »Wege zu einem klimaneutralen Energiesystem 2050 – Die Energiewende im Kontext gesellschaftlicher Verhaltensweisen – Update unter einer Zielvorgabe von 65% CO2-Reduktion in 2030 und 100% in 2050«.

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