Das in Paris Ende 2015 von der internationalen Staatengemeinschaft beschlossene Klimaschutzabkommen gibt das Ziel vor, die Erderwärmung auf deutlich unter 2 °C, möglichst aber auf 1,5 °C zu begrenzen.
Dafür muss die Menge der zukünftig global ausgestoßenen Treibhausgase stark eingeschränkt werden. Das Pariser Klimaschutzabkommen soll möglichst schnell dafür sorgen, dass die jährlichen globalen Emissionen sinken, das Budget damit gestreckt und der Ausstoß von Treibhausgasen in wenigen Jahrzehnten auf netto Null reduziert wird.
Sowohl die EU als auch Deutschland haben sich zum Ziel gesetzt, bis 2050 klimaneutral zu werden.
Wir haben mit dieser am 26.04.2021 veröffentlichten Studie aufgezeigt, dass Deutschland auch schon fünf Jahre vorher Klimaneutralität erreichen kann und damit die Treibhausgasemissionen um eine weitere Milliarde Tonnen reduzieren könnte.
Studie „Klimaneutrales Deutschland 2045“
Wie kann es gelingen, ein Deutschland ohne Kohle, Erdöl und Erdgas zu schaffen? Und was ist dafür in den kommenden zehn Jahren nötig? In einer groß angelegten wissenschaftlichen Studie haben wir in Kooperation mit Agora Energiewende und Agora Verkehrswende untersuchen lassen, wie Deutschland klimaneutral werden kann.
Die Studie zeigt anhand von Szenarien, wie Deutschland bis zum Jahr 2045 klimaneutral werden kann, mit Wirtschaftlichkeit, Wahrung der Investitionszyklen und Akzeptanz als Kernkriterien.
Die untersuchten Szenarien zeigen, dass dies möglich ist durch die konsequente Anwendung von heute schon verfügbaren oder bereits weit entwickelten Technologien. Klimaneutralität erfordert den Aufbau eines komplett auf erneuerbaren Energien basierenden Stromsystems. Straßenverkehr und Wärmeversorgung werden weitgehend auf strombasierte Lösungen umsteigen. Die effiziente Sanierung des Gebäudebestands und der Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft für Industrie, Energiewirtschaft, Schiffs- und Flugverkehr sind unerlässlich. Im Ergebnis wird Deutschland 2045 eine erneuerte Strom- und Verkehrsinfrastruktur besitzen, eine zukunftsfähige Wasserstoffindustrie, einen modernen Gebäudebestand und eine Industrie, die in den Zukunftstechnologien im globalen Wettbewerb vorne mitspielt. Richtig angegangen, wird der Weg in die Klimaneutralität zu einem umfassenden Investitions- und Modernisierungsprogramm.
Die Vorgängerstudie Klimaneutrales Deutschland 2050 beschreibt, wie das vom Bundestag beschlossene Ziel bis Mitte des Jahrhunderts erreicht werden kann. Mit der nun vorliegenden Studie zeigen wir, dass Klimaneutralität auch schon 2045 möglich ist. Dies reduziert die insgesamt freigesetzten Treibhausgasemissionen noch einmal deutlich.
Video-Aufzeichnung | Webinar zur Studie | 06. Mai 2021
Klimaneutrales Deutschland 2045: Wie wir bereits vor 2050 klimaneutral leben und wirtschaften können
Die Zusammenfassung der neuen Studie wurde am 26. April 2021 im Rahmen einer Pressekonferenz veröffentlicht. Auf der Veranstaltung am 6. Mai haben wir die Ergebnisse dem interessierten Publikum vorgestellt, um damit eine umfassende Übersicht als Einstieg in die komplexe Thematik zu liefern.
Prognos, Öko-Institut, Wuppertal Institut (2021): Klimaneutrales Deutschland 2045. Wie Deutschland seine Klimaziele schon vor 2050 erreichen kann. Zusammenfassung im Auftrag von Stiftung Klimaneutralität, Agora Energiewende und Agora Verkehrswende.
Prognos, Öko-Institut, Wuppertal Institut (2021): Klimaneutrales Deutschland 2045. Wie Deutschland seine Klimaziele schon vor 2050 erreichen kann. Langfassung.
Studie im Auftrag von Stiftung Klimaneutralität, Agora Energiewende und Agora Verkehrswende.
Foliensatz zu „Klimaneutrales Deutschland 2045“
Studie im Auftrag von Stiftung Klimaneutralität, Agora Energiewende und Agora Verkehrswende
Rahmendaten und Ergebnisse zur Studie „Klimaneutrales Deutschland 2045“
Prognos, Öko-Institut, Wuppertal Institut (2021)
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Die zentralen Ergebnisse
1. Ein klimaneutrales Deutschland 2045 ist technisch-wirtschaftlich im Rahmen der normalen Investitionszyklen in drei Schritten realisierbar.
In einem ersten Schritt sinken die Emissionen bis 2030 – auch als deutscher Beitrag zum erhöhten EU-2030-Klimaziel – um 65% unter das Niveau von 1990. Der zweite Schritt nach 2030 ist der vollständige Umstieg auf klimaneutrale Technologien, so dass die Emissionen um 95% sinken. In einem dritten Schritt werden die nicht vermeidbaren Restemissionen durch CO2-Abscheidung und Ablagerung ausgeglichen.
2. Der Weg in die Klimaneutralität ist ein umfassendes Investitionsprogramm, vergleichbar mit dem Wirtschaftswunder in den 1950-1970er Jahren.
Kernelemente sind dabei eine digitale Energiewirtschaft auf Basis erneuerbarer Energien, die weitgehende Elektrifizierung von Verkehr- und Wärmeerzeugung, eine smarte und effiziente Modernisierung aller Gebäude, sowie der Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft für die Industrie. Dies steigert zugleich die Lebensqualität.
3. Das angepasste deutsche 2030-Klimaziel von -65% als Teil des European Green Deal bedeutet eine deutliche Beschleunigung der Energie-, Verkehrs- und Wärmewende.
Dazu gehören bis 2030 der vollständige Kohleausstieg, ein Erneuerbaren-Anteil am Strom von etwa 70%, 14 Millionen E-Autos, 6 Millionen Wärmepumpen, eine Erhöhung der Sanierungsrate um mindestens 50% sowie die Nutzung von gut 60 TWh sauberen Wasserstoffs.
4. Die Weichen für Klimaneutralität 2045 und -65% bis 2030 werden in der nächsten Legislaturperiode gestellt.
Das Regierungsprogramm nach der Bundestagswahl 2021 ist von zentraler Bedeutung. Kluge Instrumente und Politiken erneuern Deutschland in Richtung Resilienz und Zukunftsfähigkeit. Im beginnenden globalen Wettlauf um die Spitzenposition in einer klimaneutralen Ökonomie ist Deutschland dann gut positioniert.
Würden mit dem in der Studie aufgezeigten Weg die Ziele des Pariser Klimaabkommens eingehalten?
Ja!
Deutschland hat als Nationalstaat das Paris-Abkommen ratifiziert und sich damit zu den Klimazielen bekannt („Begrenzung des globalen Temperaturanstiegs auf deutlich unter 2 Grad, möglichst auf 1,5 Grad“). Parallel hat auch die EU, deren größter Mitgliedstaat Deutschland ist, das Abkommen ratifiziert.
Eine Minderungsverpflichtung im Rahmen des Abkommens (NDC) hat allerdings nur die EU als Gruppe im Namen aller ihrer Mitgliedsstaaten abgegeben.
Im Paris-Abkommen wurde verabredet, dass die Unterzeichnerstaaten alle fünf Jahre, erstmals im Jahr 2020, ihre Minderungsbeiträge für 2030 überprüfen. In einem ersten Schritt hat die EU bereits Ende 2019 beschlossen, bis 2050 der erste klimaneutrale Kontinent werden zu wollen. Das EU-Klimagesetz, zu dem das EU-Parlament und die EU-Staaten am 21.04.2021 eine politische Einigung erzielt haben, verpflichtet die EU darauf, bis 2050 Klimaneutralität zu erreichen und, als Zwischenziel, ihre Netto-Treibhausgasemissionen bis 2030 um mindestens 55% gegenüber 1990 zu senken.
Ein Zwischenziel für das Jahr 2030 von 55% und Klimaneutralität in Europa bis 2050 reichen zwar nicht für eine Begrenzung der Erderwärmung auf 1,5 Grad, aber immerhin auf deutlich unter 2 Grad. Diese Annahme setzt voraus, dass auch alle anderen Unterzeichnerstaaten in vergleichbarer Weise ihrer Verantwortung gerecht werden.
Die EU wird ein angehobenes Zwischenziel für 2030 und damit ihre Verpflichtungen im Rahmen des Pariser Übereinkommens nur einhalten können, wenn alle ihre Mitgliedstaaten einen fairen Beitrag leisten. Was unter „fair“ zu verstehen ist, werden am Ende die EU-Gremien entscheiden. Wir rechnen mit einem Beitrag von Deutschland in Höhe von 65%.
Wenn Deutschland Klimaneutralität bereits 2045 erreicht, würde dies der Atmosphäre eine weitere Milliarde Tonnen Treibhausgasemissionen ersparen.
Überblick Entwicklung THG-Emissionen nach Sektoren
Prognos, Öko-Institut, Wuppertal Institut (2021)
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Maßnahmen im Szenario Klimaneutral 2045
Prognos, Öko-Institut, Wuppertal Institut (2021)
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Drei Schritte zur Klimaneutralität 2045
Schritt 1 – 65% Minderung bis 2030
Auf dem Weg zur Klimaneutralität 2045 ist ein wichtiger Zwischenschritt eine Emissionsminderung von 65 Prozent bis zum Jahr 2030. In den 2020er Jahren wird sich entscheiden, ob Klimaneutralität bis zur Mitte des Jahrhunderts eine realistische Option ist. Auch durch die Anhebung des EU-Minderungsziels für 2030 von 40 auf 55 Prozent wird ein Beitrag von Deutschland in der Größenordnung von 65 Prozent notwendig.
Das bestehende Klimaschutzgesetz bietet eine gute Basis für zusätzliche Emissionseinsparungen. Das zusätzliche Minderungspotenzial gegenüber den bisherigen Zielen des Klimaschutzgesetzes ist in den Sektoren unterschiedlich hoch und unterschiedlich schwierig zu erschließen. Entsprechend den in dieser Studie durchgeführten Analysen und Berechnungen ist ein zusätzlicher Beitrag in den Bereich der Landwirtschaft und Abfall kaum möglich. Im Verkehr und Gebäudesektor sind durch zusätzliche Anstrengungen jeweils 5 Mt zusätzliche Minderung möglich. Größere zusätzliche Einsparungen mit 17 Mt bzw. 77 Mt sind in der Industrie und der Energiewirtschaft möglich.
In der Energiewirtschaft können bis zum Jahr 2030 die Emission um 207 Mt CO2äq gesenkt werden. Gegenüber dem Sektorziel des Klimaschutzgesetzes beträgt die zusätzliche Einsparung 77 Mt CO2äq. Diese wird in erster Linie durch einen beschleunigten Kohleausstieg im Jahr 2030 und den erhöhten Zubau der erneuerbaren Energien zur Stromerzeugung erreicht. Der Beginn der Wasserstoffnutzung in Kraftwerken und KWK-Anlagen ab 2030 trägt ebenfalls zum Rückgang bei. Der Kohleausstieg bis 2030 wird im Kontext der Verschärfung des EU-Minderungsziels auf 55% und einer Anpassung des EU-ETS voraussichtlich weitgehend durch die dann veränderten Marktbedingungen für die Kohleverstromung erfolgen.
Der Stromverbrauch steigt bis 2030 durch die steigende Elektrifizierung in allen Sektoren um 51 TWh bzw. 9 Prozent im Vergleich zu 2018. Die erneuerbaren Energien erreichen 2030 einen Anteil von etwa 70 Prozent am Bruttostromverbrauch. Dafür werden Wind Offshore auf 25 GW, Wind Onshore auf 80 GW und PV auf 150 GW ausgebaut.
Um die Klimaziele in der Industrie erreichen zu können, werden in den zentralen Grundstoffindustrien neue Prozesse etabliert. Technologisch wird dies dadurch begünstigt, dass ohnehin etwa 50% der zentralen Industrieanlagen der deutschen Grundstoffindustrie in den nächsten 10 Jahren zur Reinvestition anstehen. Vorreiter könnte die Stahlindustrie sein. Hier können ans Ende ihrer Lebenszeit kommende Hochöfen durch Direktreduktionsanlagen ersetzt werden, die vorwiegend mit Wasserstoff und kleineren Anteilen Erdgas betrieben werden.
Aber auch in anderen Branchen muss in neue zu entwickelnde Technologien auf der Basis von Strom oder (vor allem erneuerbarem) Wasserstoff investiert werden. Parallel dazu ist es aber auch erforderlich die benötigten Infrastrukturen vor allem für eine Versorgung der Industrie mit Wasserstoff aber auch CCS-Infrastrukturen für die Zement- und Kalkindustrie aufzubauen. Ebenso ist es wichtig sehr schnell in eine stärkere Kreislaufführung und höhere Anteile sekundärer Rohstoffe zu investieren, damit diese Lösungen nach 2030 ihr volles Potenzial ausspielen können. Erste CCS-Anlagen in der Zementindustrie können schon 2030 in Betrieb sein.
Im Gebäudebereich werden die zusätzlichen Minderungen durch eine Veränderung der Heizungsstruktur, den Ausbau der Wärmenetze sowie um etwa 50 Prozent erhöhte energetische Sanierungsraten erreicht. Beim Einbau von neuen Heizungen gewinnen Wärmepumpen bis Mitte der 20er Jahre große Marktanteile, insbesondere im Bereich der Ein- und Zweifamilienhäuser werden 6 Mio. Wärmepumpen erreicht. Grüne Fernwärme gewinnt in urbanen Räumen eine stärkere Bedeutung. Nach 2025 werden nur noch in Ausnahmefällen neue Heizungen auf Heizöl oder Erdgasbasis in Betrieb genommen.
Im Verkehr findet eine Trendwende satt. Die persönliche Mobilität bleibt vollständig erhalten, aber sie verändert sich. Es fahren deutlich mehr Menschen mit dem öffentlichen Verkehr sowie dem Rad und gehen zu Fuß. Im Jahr 2030 sind bereits 14 Mio. E-Pkw im Bestand. Güter werden verstärkt auf der Schiene transportiert und es wird fast ein Drittel der Fahrleistung im Straßengüterverkehr über elektrische Lkw mit Batterien, Oberleitungen und Brennstoffzellen zurückgelegt.
In der Landwirtschaft werden bis zum Jahr 2030 verfügbare technische Minderungsmaßnahmen umgesetzt, wie z.B. die Vergärung von Wirtschaftsdüngern und verbesserte Lagerung und dem Einsatz von emissionsarmen Ausbringungstechnologien für Mist und Gülle. Gleichzeitig werden weitere Minderungen durch Änderungen der landwirtschaftlichen Produktion erreicht. Dazu gehören die Ausweitung des Ökolandbaus, eine Umstellung auf Kulturarten mit geringerem Stickstoffbedarf und die Reduktion der Tierbestände. Diese Änderungen der Produktion spiegeln Veränderungen auf der Nachfrageseite wider: Es werden – entsprechend aktueller Trends –weniger tierische Produkte konsumiert und bei der Nachfrage nach Bioenergie kommt es zu einer Verschiebung von gasförmigen zur festen Biobrennstoffen.
Im Abfallbereich sinken zwischen 2018 und 2030 die Methanemissionen aus der Deponierung weiter. Durch eine Ausweitung der Maßnahmen zur Deponiebelüftung wird die Reduktion der Methanemissionen beschleunigt. In den anderen Bereichen des Abfallsektors besteht bis 2030 nur geringes Reduktionspotenzial.
Schritt 2 – 95% Minderung der Emissionen
Mit den dargestellten Maßnahmen können von 1990 bis 2030 zwei Drittel der notwendigen THG-Einsparungen bis zur Klimaneutralität erreicht werden. Für das letzte Drittel müssen die eingeschlagenen Pfade nach 2030 konsequent und zügig weiterverfolgt werden, damit das Ziel bereits 2045 erreicht werden kann. Gegenüber der Studie Klimaneutrales Deutschland 2050, die für diesen letzten Schritt einen Zeitraum von 20 Jahren ansetzte, reduziert sich die zur Verfügung stehende Zeit um ein Viertel. Maßnahmen müssen also schneller umgesetzt, neue Techniken, Antriebe und Verfahren schneller eingesetzt und die notwendige neue Infrastruktur schneller zur Verfügung gestellt werden.
Mit diesen erhöhten Anstrengungen sind das Erreichen der CO₂-Neutralität bereits im Jahr 2043 und die Klimaneutralität durch Vermeidung oder Ausgleich sämtlicher Treibhausgasemissionen im Jahr 2045 möglich. Werden die Maßnahmentrends über 2045 hinaus fortgeschrieben, unterstützen die dann entstehenden Netto-Negativemissionen den weltweiten Klimaschutz. Sektorübergreifend beschleunigt sich gegenüber der Studie Klimaneutrales Deutschland 2050 bis 2045 der Trend der Elektrifizierung, und auch Wasserstoff gewinnt als Sekundärenergieträger und Rohstoff früher an Bedeutung. Der kürzere Zeitrahmen erzeugt auf der anderen Seite zusätzlichen Druck auf die für die Emissionsminderung in allen Bereichen notwendigen Effizienzverbesserungen. Allerdings können Effizienzmaßnahmen nur mit größerem Aufwand beschleunigt werden als angebotsseitige Maßnahmen. Dies führt dazu, dass die Stromnachfrage schneller und stärker steigt und auch CCS, also die Abscheidung und Ablagerung von CO₂, eine stärkere Rolle einnehmen muss. Unverändert wichtig bleibt die Rolle der festen Biomasse in Bereichen mit prozessbedingten Kohlenstoffflüssen und sehr konzentrierter Energienachfrage an Standorten, die für CCS geeignet sind (vor allem Chemie- und Stahlindustrie).
Im Detail sind die folgenden Entwicklungen bis hin zur Klimaneutralität 2045 in den einzelnen Sektoren notwendig:
Im Bereich der Energiewirtschaft werden Erneuerbare Energien stärker und schneller ausgebaut. Der Stromverbrauch wächst von 2030 bis 2045 vor allem durch die weitere Elektrifizierung sowie die steigende Herstellung von Wasserstoff um 60 Prozent auf etwa 1.000 Terawattstunden. Der Fokus des EE-Zubaus nach 2030 liegt weiter auf der Windenergie und der Photovoltaik. Wasserstoff gewinnt zunehmend an Bedeutung und löst nach 2040 Erdgas als wichtigsten Energieträger für die Residualstromerzeugung ab. 2045 erfolgen die Strom- und auch die Fernwärmeerzeugung vollständig CO₂-frei. Gegenüber den Ergebnissen der Studie Klimaneutrales Deutschland 2050 erhöht sich der Bruttostromverbrauch im Jahr 2045 damit um etwa 130 Terawattstunden, im Jahr 2050 beträgt die Steigerung noch 40 Terawattstunden. Der höhere Stromverbrauch im Jahr 2045 resultiert einerseits aus der schnelleren Elektrifizierung der anderen Sektoren und andererseits aus dem höheren Wasserstoffbedarf, der zur Begrenzung der Importe inländisch erzeugt wird. Hinzu kommt, dass in dem kürzeren Zeitraum auch geringere Energieeffizienzfortschritte in den verschiedenen Einsatzbereichen zu erwarten sind. Hier setzt das Szenario explizit auf den beschleunigten Hochlauf von Klimaschutztechnologien auf der Angebotsseite, da eine weitere Beschleunigung von Effizienzfortschritten an Grenzen stößt und Verbrauchseinschränkungen (Suffizienz) nicht unterstellt wurden.
Um den Strombedarf der Klimaneutralität bereits im Jahr 2045 zu decken, ist deshalb ein schnellerer und stärkerer Ausbau der Windenergie und Photovoltaik in den Jahren nach 2030 erforderlich. Die im Jahr 2045 benötigte installierte Leistung von Photovoltaikanlagen beträgt 385 Gigawatt. Gegenüber dem Vergleichsjahr in der Studie Klimaneutrales Deutschland 2050 bedeutet dies eine Steigerung um 70 Gigawatt. Auch für die Windkraft sind nochmals höhere Ausbaukorridore notwendig.
Für Windenergie an Land ist im Jahr 2045 eine Erzeugungskapazität von 145 Gigawatt erforderlich, und der Ausbau von Windenergie auf See auf 70 Gigawatt muss auf das Jahr 2045 vorgezogen werden. Gegenüber der Studie Klimaneutrales Deutschland 2050 bedeutet dies für das Jahr 2045 Erhöhungen der installierten Leistung von 17 Gigawatt an Land und 9 Gigawatt auf See. Insbesondere für Windenergie auf See mit ihren langen Planungszeiträumen stellt diese Beschleunigung eine große Herausforderung dar. Bei Windenergie an Land und Photovoltaik führt der verstärkte Ausbau zu einem steigenden Flächenbedarf.
In der Industrie setzt sich der Trend hin zu Strom und Wasserstoff sowie teilweise Biomasse als Energieträger fort, sodass die Industrie bis zum Jahr 2040 weitestgehend klimaneutral ist. Auch die chemischen Rohstoffe (Feedstocks) werden schon ab 2030 sukzessive durch chemisches Recycling und synthetische, auf nicht fossilem Kohlenstoff basierende Einsatzstoffe ersetzt. Beschleunigt gegenüber der Studie Klimaneutrales Deutschland 2050 erfolgt die Versorgung der großen Wärmebedarfe im Industriebereich mit Biomasse. Parallel dazu nimmt auch der Ausbau des CO₂-Netzes in Deutschland ab dem Jahr 2035 schneller an Fahrt auf und kann so bis zum Jahr 2045 abgeschlossen werden. Zwischen 2030 und 2040 werden industrielle CO₂-Quellen mit einer Abscheidemenge von jährlich 30 Millionen Tonnen CO₂ mit dem CO₂-Netz erschlossen, bis 2045 steigt die jährlich eingespeicherte Menge noch einmal auf 52 Millionen Tonnen. Im aktuellen Szenario unberücksichtigt blieben weitere Möglichkeiten, die zu einer noch früheren Emissionsreduzierung führen könnten. So könnten im Industriebereich Emissionen vor 2040 rascher fallen durch ein Sinken der Nachfrage nach (und Produktion von) energieintensiven Gütern. Auch würde sich eine geringere Bautätigkeit vor allem im Neubau dämpfend auf den Zement- und Stahlbedarf und langlebigere Produkte wiederum mindernd auf den Kunststoffbedarf.
Im Gebäudebereich werden nach 2030 Sanierungen und der Verbrauchsrückgang im Neubau beschleunigt. Die auf den Gesamtwohnungsbestand bezogene mittlere jährliche Sanierungsrate steigt im Zeitraum 2030 bis 2045 auf annähernd 1,75 Prozent. Diese liegt etwas höher als die 1,6 Prozent, die im Szenario Klimaneutrales Deutschland 2050 für den Zeitraum 2030 bis 2050 unterstellt wurden. Durch die höhere Sanierungsrate gelingt es bis zum Jahr 2050, über 90 Prozent der Gebäudefläche im Zeitverlauf seit dem Jahr 2000 zu sanieren oder effizient neu zu errichten. Gleichzeitig werden die Verbesserungen bei der Sanierungseffizienz im Bestand und die Erhöhung der Effizienzstandards im Neubau gegenüber dem Szenario Klimaneutrales Deutschland 2050 für den Zeitraum nach 2030 leicht vorgezogen.
Nach 2025 werden wie im Szenario Klimaneutrales Deutschland 2050 nur noch in Ausnahmefällen neue fossile Wärmeerzeuger eingebaut. Im aktuellen Szenario wird zudem die Betriebsdauer fossiler Wärmeerzeuger auf 20 Jahre begrenzt. Gegenüber dem Szenario Klimaneutrales Deutschland 2050, in dem in den Anlagenkohorten auch längere Betriebsdauern betrachtet wurden, bedeutet dies eine Einschränkung, die sich jedoch nur geringfügig auf die faktische Nutzungsdauer der Gasheizungen auswirkt, da der Ausstieg aus den Gasheizungen ohnehin durch Markteffekte unterstützt wird. Durch den starken Rückbau der Gasheizungen im Gebäudebereich verteilen sich die Kosten für den Betrieb- und Unterhalt der Gasnetze auf immer weniger Endkunden. Dadurch wird die Nutzung von Gas für die verbleibenden Kunden zunehmend unwirtschaftlich. Es ist zu erwarten, dass der Betrieb der Verteilnetze für Erdgas nicht aufrechterhalten wird, wenn nur noch wenige Kunden bedient werden, sondern dass Netzteile beim Unterschreiten einer Auslastungsschwelle sukzessive stillgelegt werden. Dies führt dazu, dass sich in den einzelnen Netzen diskontinuierliche Rückgänge der Zahl der Anschlüsse zeigen: Beschleunigung durch die Verteuerung der Netznutzung, dann abrupter Rückgang bei einer Stilllegung von Teilnetzen. Da diese Entwicklung nicht bei allen Verteilnetzen synchron verläuft, zeigt sich bei der Betrachtung aller Gasanschlüsse eine gleichmäßigere Entwicklung. Einzelne Cluster können, auch aufgrund der Verwendung von Biomethan, (länger) bestehen bleiben.
Durch diese Maßnahmen und Entwicklungen sind im Jahr 2045 die meisten fossilen Wärmeerzeuger ersetzt. Gleichzeitig werden durch den fortschreitenden Einbau von CO₂-frei betriebenen Heizungen und den Anschluss von Gebäuden an Wärmenetze die CO₂-Emissionen des Gebäudesektors bis auf eine Restmenge von 3 Millionen Tonnen CO₂-Äq fast vollständig vermieden. Im Jahr 2050 verbleiben dann nur noch geringe Methan- und Lachgas-Emissionen durch die Nutzung von Biomasse. Zwischen 2030 und 2045 werden im jährlichen Mittel deutlich mehr Wohnungen, nämlich 920.000, an eine Heizung mit Wärmepumpe angeschlossen. Dies erhöht den Gesamtbestand bereits im Jahr 2045 auf 14 Millionen Wärmepumpen – im Szenario Klimaneutrales Deutschland 2050 wird dieser Bestand erst im Jahr 2050 erreicht.
Keine Berücksichtigung fanden in der aktuellen Studie verhaltensbedingte Reduktionsmöglichkeiten, die von aktuellen Trends abweichen. So ist die Pro-Kopf-Wohnfläche in den vergangenen Jahren deutlich gestiegen, auch im aktuellen Szenario wird eine solche Zunahme unterstellt.
Im Verkehr verbleibt die Personenverkehrsleistung insgesamt in etwa auf dem heutigen Niveau, die Güterverkehrsleistung steigt aufgrund des Wirtschaftswachstums weiter an. Veränderungen gegenüber dem 2050-Szenario betreffen vor allem die Geschwindigkeit bei der Elektrifizierung. Bereits ab dem Jahr 2032 werden keine Pkw mit Verbrennungsmotor mehr zugelassen. Bis zum Jahr 2045 werden dann nahezu alle Bestandsfahrzeuge mit Verbrennungsmotor durch E-Pkw ersetzt. Es verbleibt ein Restbestand an Oldtimern auf den Straßen, die älter als 30 Jahre sind. Auch der Straßengüterverkehr wird bereits ab 2045 fast ausschließlich mit batterieelektrischen, Oberleitungs- und Brennstoffzellenfahrzeugen betrieben, ebenso wie Bus und Bahn. Im Vergleich zum Szenario Klimaneutrales Deutschland 2050 wird der Hochlauf von strombasierten Kraftstoffen beschleunigt. So werden im Jahr 2035 bereits 20 Prozent des Endenergiebedarfs bei Binnenschiffen ersetzt, im Jahr 2040 sind es 100 Prozent. Die Anteile an strombasierten Kraftstoffen im Luft- und Seeverkehr steigen bereits nach 2035 deutlich, sodass im Jahr 2045 die Treibhausgasneutralität erreicht wird. Die höheren Kosten der Kraftstoffe kombiniert mit weiteren Maßnahmen sorgen dafür, dass der Anstieg der Verkehrsnachfrage im internationalen Luftverkehr früher gedämpft wird.
In der Landwirtschaft werden bis 2045 wesentliche Minderungen über den Umbau der Tierbestände und die Vergärung hoher Wirtschaftsdüngeranteile in Biogasanlagen erreicht. Die wichtigste Änderung gegenüber dem Szenario Klimaneutrales Deutschland 2050 liegt in der Annahme einer steigenden Nachfrage nach pflanzlichen und synthetischen Ersatzprodukten für Fleisch und Milch. Diese steigt ab dem Jahr 2031 bis zum Jahr 2045 auf einen Anteil von 15 Prozent am gesamten Verbrauch. Für dieses Marktsegment lässt sich bereits heute eine dynamische Entwicklung beobachten (wenn auch auf niedrigem Niveau), sodass eine solche Steigerungsrate eher in der Mitte des Spektrums der zu erwartenden Entwicklungen liegt. Es wird davon ausgegangen, dass die Hersteller die geschmackliche Qualität weiter verbessern können und durch technische Entwicklungen, Skaleneffekte in der Herstellung und Konkurrenz im Markt die spezifischen Preise sinken werden. Über längere Sicht können weltweit die Ersatzprodukte zu geringeren Marktpreisen als die natürlichen Produkte angeboten werden. Daher wird in diesem Szenario auch unterstellt, dass die Entwicklung einen Einfluss auf den Außenhandel für Fleisch und Milch aus Deutschland haben wird. Durch den Ersatz von 15 Prozent der natürlichen Fleisch- und Milchprodukte gehen die Tierbestände aller Nutztiere und die Emissionen aus der Tierhaltung noch einmal deutlich zurück.
Im Bereich der landwirtschaftlichen Böden ist das wesentliche Reduktionspotenzial bereits bis 2030 erschlossen. Allerdings ergeben sich nach 2030 gegenüber dem Szenario Klimaneutrales Deutschland 2050 noch weitere Minderungseffekte im Bereich der Emissionen aus landwirtschaftlich genutzten Böden. Für die Treibhausgasneutralität bereits im Jahr 2045 müssen die Minderungsmaßnahmen früher beziehungsweise ab 2030 schneller umgesetzt werden. Das betrifft insbesondere die Moorwiedervernässung, die Zunahme des Ökolandbaus und die Erhöhung der nicht produktiven Flächen. Auch die Etablierung der Kurzumtriebsplantagen und nutzbaren Gehölzstreifen erfolgt gegenüber dem Szenario Klimaneutrales Deutschland 2050 früher und in größerem Ausmaß. Neben dem Vorziehen des Zieljahres wirkt hier auch die höhere Nachfrage der Industrie nach Energieholz. Insgesamt ergibt sich in diesem Szenario bereits im Jahr 2045 ein höherer Flächenbedarf für Extensivierungen und Biomassebereitstellung als im Szenario Klimaneutrales Deutschland 2050. Diese Flächen können rechtzeitig bereitgestellt werden, da die rückläufigen Tierbestände eine geringere Nachfrage nach Futterflächen zur Folge haben.
Im Abfallbereich verbleiben im Jahr 2045 noch Restemissionen aus der Deponierung, der biologischen Behandlung und der Abwasserbehandlung. Aufgrund der biologischen Prozesse lassen sich die Emissionen aus dem Abfallbereich nicht komplett vermeiden. Minderungen werden bis 2045 in allen Bereichen erzielt. Gegenüber dem Szenario Klimaneutrales Deutschland 2050 werden im Abfallsektor die Projekte zur Deponiebelüftung in den Jahren 2030 bis 2040 vorgezogen und ausgeweitet.
Schritt 3 – Kompensation der Rest-Emissionen mit CCS und Negativemissionen
Residuale THG-Emissionen sind die Restemissionen, die sich nicht mehr durch Vermeidungsmaßnahmen weiter reduzieren lassen. Diese kommen vor allem im Landwirtschaftssektor durch biologische Prozesse in Böden (Düngemittel) und bei der Tierhaltung zustande. Auch bei industriellen Prozessen und in der Abfallwirtschaft verbleiben restliche Emissionen.
Demgegenüber können die energiebedingten Treibhausgasemissionen durch den Einsatz Erneuerbarer Energieträger nahezu völlig vermieden werden. Lediglich sehr geringe Mengen an Methan- und Lachgasemissionen durch Lagerung, Transport und Verbrennung von Biomasse und synthetischen Brennstoffen verbleiben.
In Summe ergeben sich damit im Jahr 2045 Restemissionen in Höhe von 63 MtCO2äq – das entspricht 5 Prozent der Emissionen des Jahres 1990. Diese werden vorwiegend durch den Einsatz von Biomasse-CCS, Direct Air Carbon Capture And Storage und der stofflichen Bindung von CO2 in Grünen Polymeren kompensiert. Entsprechend den Modellberechnungen liegen die negativen Emissionen in dem Szenario leicht über den Restemissionen, sodass die Emissionen in Summe sogar leicht negativ sind. Bei diesen Technologien wird CO2 aus der Atmosphäre direkt oder indirekt entnommen und langfristig eingelagert.
- Bio-energy with carbon capture and storage (BECCS) ist die Abscheidung und geologische Lagerung von CO2, das bei der Verbrennung von Biomasse entsteht. Da Biomasse bei nachhaltigem Anbau und Nutzung als Reststoff weitgehend CO2-neutral ist, wird dadurch langfristig CO2 aus der Atmosphäre entnommen. Der Einsatz von BECCS ist durch die Menge der nachhaltig verfügbaren Biomasse begrenzt.
- Als Direct Air Carbon Capture and Storage (DACCS) bezeichnet man die Abscheidung und von CO2 direkt aus der Luft und seine anschließende Einlagerung in geeigneten geologischen Formationen. Durch Ventilatoren wird die Umgebungsluft eingesaugt und durch ein Sorptionsmittel gebunden. Die Ablagerung des CO2 erfolgt wie beim CCS. Der Energieaufwand und die Kosten für DACCS sind deutlich höher als für BECCS.
- Grünes Naphtha / Stoffliche Bindung von CO2 in grünen Polymeren: Mit aus der Luft über direct air capture entnommenem CO2 oder Biomasse wird mit aus erneuerbaren Energien erzeugtem Wasserstoff z.B. in Fischer-Tropsch Anlagen „grünes“ Naphtha oder andere Kohlenwasserstoffe hergestellt. Diese werden zu Polymeren und im Weiteren zu Kunststoffen verarbeitet. Durch ein verbessertes Recyclingsystem werden die Kunststoffe dauerhaft im Stoffkreislauf gehalten. Hierdurch und durch Verwendung von CCS bei der Müllverbrennung kann eine Emission des vorher aus der Atmosphäre gebundenen Kohlenstoffs vermieden werden.
Durch den gegenüber dem Szenario Klimaneutrales Deutschland 2050 früheren und erhöhten Einsatz dieser Technologien und Maßnahmen wird bereits im Jahr 2045 mehr CO₂ aus der Atmosphäre entnommen als eingetragen, es treten also Netto-Negativemissionen auf. Nach 2045 gehen die Residualemissionen weiter zurück und
Direct-Air-Capture-Anlagen werden weiter ausgebaut. Dies führt dazu, dass Deutschland im Jahr 2050 ein Netto-Emissionsniveau von minus 30 Millionen Tonnen CO₂-Äq erreicht.
Neben diesen technischen Maßnahmen werden im Bereich Landnutzung, Landnutzungsänderung und Forstwirtschaft (LULUCF) die Maßnahmen zur Wiedervernässung von Mooren gegenüber dem Szenario Klimaneutrales Deutschland 2050 verstärkt. So wird erreicht, dass dieser Sektor auch langfristig eine CO₂-Senke bleibt. Mit einer Ausweitung der Maßnahmen im LULUCF-Sektor wird im Jahr 2045 eine Senke von minus 11 Millionen Tonnen CO₂-Äq erreicht, die sich bis 2050 auf einen Wert von minus 16 Millionen Tonnen CO₂-Äq vergrößert. Allerdings kann das aktuelle Niveau der Senke von minus 27 Millionen Tonnen CO₂-Äq nicht gehalten werden. Natürliche Senken, also die Kohlenstoffaufnahme durch Wälder und Böden, werden auch in dieser Studie nur nachrichtlich ausgewiesen und nicht zur Erreichung der Klimaziele angerechnet.
Studie "Klimaneutrales Deutschland 2050"
Oktober 2020
Die Studie „Klimaneutrales Deutschland“, erstellt in Kooperation mit Agora Energiewende und Agora Verkehrswende, zeigt anhand von Szenarien, wie Deutschland bis zum Jahr 2050 klimaneutral werden kann, mit Wirtschaftlichkeit, Wahrung der Investitionszyklen und Akzeptanz als Kernkriterien. Dies ist möglich durch die konsequente Anwendung von heute schon verfügbaren oder bereits weit entwickelten Technologien. Klimaneutralität erfordert den Aufbau eines komplett auf erneuerbaren Energien basierenden Stromsystems. Straßenverkehr und Wärmeversorgung werden weitgehend auf strombasierte Lösungen umsteigen. Die effiziente Sanierung des Gebäudebestands und der Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft für Industrie, Energiewirtschaft, Schiffs- und Flugverkehr sind unerlässlich.
Präsentation | Webinar zur Studie | 10. November 2020
Nachdem wir die Zusammenfassung unserer Studie „Klimaneutrales Deutschland“ am 22. Oktober veröffentlicht haben, haben wir die Ergebnisse der vollständigen, sehr umfangreichen Studie am 10. November im Rahmen eines Online-Events präsentiert.
Präsentation „Klimaneutrales Deutschland“ – In drei Schritten zu null Treibhausgasen bis 2050 über ein Zwischenziel von -65% im Jahr 2030 als Teil des EU-Green-Deals
Marco Wünsch, Inka Ziegenhagen, Dr. Wiebke Zimmer, Kirsten Wiegmann, Clemens Schneider
PDF-Datei, 3 MB
Video-Aufzeichnung | Webinar zur Studie | 10. November 2020
Die Auftaktveranstaltung zur Veröffentlichung der Studie „Klimaneutrales Deutschland“ am 10. November stellt den Auftakt für eine Reihe von vertiefenden Events (Deep Dives) zu den einzelnen Sektoren dar.
Sektor-Deep Dives zur Studie | Dokumentation
Landwirtschaft und Landnutzung Webinar am 17.12.2020 | Präsentation
Industriesektor Webinar am 15.12.2020 | Präsentation
Gebäude- und Wärmesektor Webinar am 10.12.2020 | Video-Aufzeichnung | Präsentation
Verkehrssektor Webinar am 03.12.2020 | Video-Aufzeichnung | Präsentation
Stromsektor Webinar am 26.11.2020 | Video-Aufzeichnung | Präsentation
Video | Vorstellung der Studie | 22. Oktober 2020
Vorstellung der Studie „Klimaneutrales Deutschland: In drei Schritten zu null Treibhausgasen bis 2050“ durch Agora Energiewende, Agora Verkehrswende und Stiftung Klimaneutralität am 22. Oktober 2020 in der Bundespressekonferenz
3sat nano am 11.12.2020
Pariser Klimaabkommen – fünf Jahre danach:
Es klafft eine enorme Lücke zwischen Versprechen und Realität.
Was muss getan werden, um die vereinbarten Ziele doch noch zu erreichen?
Mit Rainer Baake im Interview | Video
Prognos, Öko-Institut, Wuppertal Institut (2020): Klimaneutrales Deutschland.
Studie im Auftrag von Agora Energiewende, Agora Verkehrswende und Stiftung Klimaneutralität
Prognos, Öko-Institut, Wuppertal Institut (2020): Klimaneutrales Deutschland.
Zusammenfassung im Auftrag von Agora Energiewende, Agora Verkehrswende und Stiftung Klimaneutralität
Rahmendaten und Ergebnisse zur Studie „Klimaneutrales Deutschland“, Version 1.2
Prognos, Öko-Institut, Wuppertal Institut (2020)
XLXS-Datei