Verkehrswende

Eine Pressemitteilung aus dem Kopernikus-Projekt Ariadne

11.Oktober 2021 – Um Deutschland in weniger als 25 Jahren klimaneutral zu machen, muss die nächste Bundesregierung sehr schnell sehr viel auf den Weg bringen. Das zeigt der Ariadne-Szenarienreport, der Transformationspfade zur Klimaneutralität 2045 erstmals im Modellvergleich ausbuchstabiert. Die Studie von mehr als 50 Forschenden aus mehr als 10 Instituten belegt: Die Stromerzeugung aus Wind und Sonne müsste bis 2030 etwa 50 % größer sein, als bislang angepeilt. Der Ausstieg aus der zunehmend unwirtschaftlichen Kohle würde auf einem Kurs zur Klimaneutralität bereits um 2030 erfolgen. Erhebliche zusätzliche Kraftanstrengungen sind notwendig, um die Sektorziele für Industrie, Gebäude und Verkehr zu erreichen.

Klar ausformuliert sind im Klimaschutzgesetz lediglich die Klimaziele. Doch wie der beispiellose Strukturwandel zur Klimaneutralität 2045 über alle Sektoren hinweg gelingen kann, bleibt offen. Erstmals legt das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Kopernikus-Projekt Ariadne nun einen umfassenden Modellvergleich vor, der robuste Erkenntnisse zu Transformationspfaden, Spielräumen und Engpässen detailliert darlegt. Vom Gesamtsystem über einzelne Sektoren, von der direkten Elektrifizierung über Wasserstoff und E-Fuels bis hin zu Energieimporten: Zehn unterschiedliche Modelle wurden für die Studie integriert und sechs verschiedene Szenarien durchgerechnet.

„Klimaneutralität erreicht man nicht von heute auf morgen, deshalb müssen schon zu Beginn der nächsten Legislaturperiode wichtige Entscheidungen getroffen werden. Denn es gibt kaum kurzfristige Spielräume, um auf den Weg zu bringen, was in ein paar Jahren greifen soll – allem voran ein massiv beschleunigter Ausbau von Wind- und Sonnenergie“, erklärt Gunnar Luderer, Vize-Leiter des Ariadne-Projekts am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung PIK. Auf Kurs zur Klimaneutralität rücken zwar erneuerbarer Strom, grüner Wasserstoff, grüne E-Fuels sowie nachhaltig erzeugte Biomasse immer stärker an die Stelle der fossilen Brennstoffe Kohle, Öl und Gas. Demgegenüber stehen jedoch langlebige vorhandene Infrastrukturen, Gebäude- oder Fahrzeugbestände und Industrieanlagen. „In der Politik wird oft noch unterschätzt, wie tiefgreifend der notwendige Umbau zur Klimaneutralität 2045 ist“, so Luderer: „Fest steht: Scheitern wir am Meilenstein des Klimaziels 2030, werden wir wohl auch 2045 nicht klimaneutral sein.“

Industrie, Gebäude und Verkehr: Ziele der Nachfragesektoren ohne zusätzliche Anstrengungen nur schwer zu erreichen

Nicht überall lässt sich der Umstieg auf Erneuerbare Energien so direkt vollziehen, wie im Stromsektor. Die Transformation der Endnutzungssektoren Industrie, Gebäude und Verkehr stellt eine besonders große Herausforderung auf dem Weg zur Klimaneutralität dar. „Stehen heute noch fossile Brenn- und Rohstoffe im Mittelpunkt von zum Beispiel Stahl- oder Chemieproduktion, werden auf einem Kurs zur Klimaneutralität Strom und Wasserstoff künftig die wichtigsten Energieträger für die Industrie sein“, sagt Andrea Herbst, Ko-Leiterin des Ariadne-Arbeitspakets Industriewende am Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI. „Der Zeithorizont bis 2030 ist dabei entscheidend, denn in diesem Zeitraum müssen CO2-neutrale Verfahren vom Pilot- und Demonstrations-Maßstab auf industrielles Niveau skaliert und wirtschaftlich betrieben werden“. Zentrale Herausforderungen sind dabei die höheren laufenden Kosten CO2-neutraler Technologien, der Infrastrukturausbau, die effektive Umsetzung von CO2-Preissignalen entlang der Wertschöpfungsketten und die Reduzierung von Unsicherheiten bezüglich großer strategischer Investitionen sowie eine klare Perspektive für den wirtschaftlichen, groß-industriellen Betrieb von CO2-neutralen Verfahren.

Vor allem die im Klimaschutzgesetz festgelegten Ziele für Gebäude und Verkehr werden im Modellvergleich trotz einer deutlichen Beschleunigung des Tempos der Emissionsminderungen in vielen Szenarien nicht eingehalten. „Um den Gebäudesektor auf Kurs zur Klimaneutralität zu bringen, zeigt der Modellvergleich die Notwendigkeit eines konsequenten Energieträgerwechsels und einer Steigerung von Sanierungsrate und Sanierungstiefe auf“, erläutert Christoph Kost, Ko-Leiter des Ariadne-Arbeitspakets Wärmewende am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE. Bis 2030 müsste die jährliche Sanierungsrate auf 1,5-2 % steigen. 5 Millionen Wärmepumpen müssten installiert sein und etwa 1,6 Millionen Gebäude neu an das Fernwärmenetz angeschlossen sein. Er ergänzt: „Auch wenn bei einer Sanierungsrate von über 1,5 % bis 2045 noch ein Viertel des Gebäudebestands unsaniert bleibt, muss trotzdem die Wärmebereitstellung CO2-neutral stattfinden, um die Klimaziele zu erreichen“.

Im Verkehrssektor zeigt der Modellvergleich die größte Diskrepanz zwischen Transformationspfaden und Sektor-Zielsetzung. Das größte Potenzial zur Emissionsminderung liegt dort, wo auch am meisten Emissionen entstehen: Im motorisierten Individualverkehr und im straßengebundenen Güterverkehr. „In dieser Dekade müssen wir bedeutende Schritte in der Antriebswende gehen“, sagt Florian Koller, Leiter des Ariadne-Arbeitspakets Verkehrswende am Institut für Verkehrsforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR. Mit mindestens 14 Millionen elektrisch betriebenen Pkw im Bestand des Jahres 2030 müsste die Elektrifizierung im Personenverkehr auf Kurs zur Klimaneutralität 2045 rund 40 % höher liegen als zur Erreichung von Klimaneutralität im Jahr 2050. Damit einhergehen muss auch der notwendige Ausbau der Ladeinfrastruktur. „Das kurzfristige Potenzial der reinen Antriebswende ist jedoch durch lange Verweildauern der vorhandenen Verbrenner im Bestand begrenzt. Ohne zusätzliche Maßnahmen werden die Sektorziele 2030 nicht erreicht, mit zusätzlichen Maßnahmen nur schwer. Es braucht unter anderem auch Änderungen des Mobilitätsverhaltens, wie den Umstieg auf andere Verkehrsmittel.“

Angesichts der besonderen Herausforderungen bei der Transformation der Energienachfrage in Industrie, Gebäuden und Verkehr kommt dem schnellen Umstieg auf erneuerbaren Strom eine besonders wichtige Rolle zu: Einerseits kann so sichergestellt werden, dass die Elektrifizierungdie maximale Klimawirkung entfaltet. Andererseits könnte eine Übererfüllung des Sektorziels der Energiewirtschaft das Risiko einer Zielverfehlung in anderen Sektoren abfedern.

Weitere Informationen:

Deutschland auf dem Weg zur Klimaneutralität 2045. Szenarien und Pfade im Modellvergleich. Ein Ariadne-Report (2021): Luderer, Gunnar (Hrsg.); Kost, Christoph (Hrsg.); Sörgel, Dominika (Hrsg.); Günther, Claudia; Benke, Falk; Auer, Cornelia; Koller, Florian; Herbst, Andrea; Reder, Klara; Böttger, Diana; Ueckerdt, Falko; Pfluger, Benjamin; Wrede, Daniel; Strefler, Jessica; Merfort, Anne; Rauner, Sebastian; Siala, Kais; Schlichenmaier, Simon; Alfers, Michelle; Bauer, Christian; Baumstark, Lavinia; Bergfeld, Moritz; Berneiser, Jessica; Blesl, Markus; Brand, Heike; Brandes, Julian; Burkhardt, Alexander; Deniz, Özcan; Dirnaichner, Alois; Fahl, Ulrich; Fleiter, Tobias; Fuss, Sabine; Geiger, David; Gerhardt, Norman; Gillich, Annika; Gruner, Friedemann; Hasselwander, Samuel; Haun, Markus; Heilig, Judith; Hufendiek, Kai; Joshi, Jigeeshu; Jürgens, Patrick; Kaestner, Kathrin; Kalkuhl, Matthias; Kattelmann, Felix; Kittel, Lena; Krekeler, Robin; Liedtke, Gernot; Lücke, Welf; Madeddu, Silvia; Marmullaku, Drin; Matteis, Tilman; Matthias, Volker; Mocanu, Tudor; Naegler, Tobias; Neuwirth, Marius; Odenweller, Adrian; Österle, Ines; Pape, Carsten; Pehl, Michaja; Pfennig, Maximilian; Pietzcker, Robert; Putatunda, Arunava; Rehfeldt, Matthias; Rodrigues, Renato; Rottoli, Marianna; Sacchi, Romain; Schreyer, Felix; Sehn, Vera; Seibert, Dennis; Senkpiel, Charlotte; Seum, Stefan; Siegle, Jonathan; Sievers, Luisa; Sommer, Stephan; Lotz, Meta Thurid; van Laar, Thirza; Winkler, Christian.
DOI: 10.48485/pik.2021.006

Weblink zum Report:
https://ariadneprojekt.de/publikation/deutschland-auf-dem-weg-zur-klimaneutralitat-2045-szenarienreport/

Institute der beteiligten AutorInnen:
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Fahrzeugkonzepte; Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Vernetzte Energiesysteme; Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Verkehrsforschung; Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE; Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG; Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung ISI; Helmholtz-Zentrum Hereon; Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung IER, Universität Stuttgart; Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change MCC, Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung PIK, Paul Scherrer Institut PSI, RWI-Leibniz-Institut für Wirtschaftsforschung

Pressekontakt:

Sarah Messina | Leitung Kommunikation Ariadne
Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK)
+49 (0) 331 288 2544 | ariadne-presse@pik-potsdam.de

Weblink zur Projektseite: https://ariadneprojekt.de/ | Folgen Sie dem Ariadnefaden auf Twitter @AriadneProjekt

Pressemitteilung des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung

17.12.2019

Veränderungen in verschiedenen Bereichen unseres Erdsystems summieren sich nicht einfach – sie können sich wechselseitig verstärken. Das Überschreiten der planetaren Belastungsgrenze in einem Bereich kann den vom Menschen verursachten Druck auf andere planetare Grenzen erhöhen. Zum ersten Mal hat ein internationales Forscherteam nun einige der planetaren Wechselwirkungen im Erdsystem beziffert. Biophysikalischen Interaktionen haben die direkten menschlichen Auswirkungen auf die neun planetaren Grenzen fast verdoppelt, vom Klimawandel bis zur Süßwassernutzung. Diese Erkenntnisse können jetzt für die Entwicklung von Politikmaßnahmen zur Sicherung der Lebensgrundlagen kommender Generationen genutzt werden.

„Unsere Forschung hat gezeigt, dass zwischen den einzelnen planetaren Grenzen sehr enge Wechselwirkungen bestehen“, sagt Johan Rockström, Direktor des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung und Mitautor der Studie. Zwei fundamentale Aspekte, nämlich Klimawandel und die so genannte Integrität der Biosphäre, der Erhalt der Natur, sind für mehr als die Hälfte der kombinierten Wirkungen in diesem Netzwerk verantwortlich, so die Wissenschaftler. „Das zeigt, wie fatal eine Destabilisierung dieser beiden sein kann“, sagt Rockström. „Die daraus resultierenden Kaskaden und Rückkopplungen verstärken die menschgemachten Veränderungen des Erdsystems und verkleinern damit den sicheren Handlungsraum für unsere Kinder und Enkelkinder.“

Das Abbrennen von Tropenwäldern zur Vergrößerung landwirtschaftlicher Nutzflächen erhöht beispielsweise den CO2-Gehalt in der Atmosphäre. Die zusätzlichen Treibhausgase tragen zum globalen Temperaturanstieg bei – und so wird der Schaden für die Wälder zum Schaden auch für die Klimastabilität. Der Temperaturanstieg kann wiederum den Druck auf die Tropenwälder und die Landwirtschaft weiter erhöhen. Die daraus resultierende Verstärkung der Effekte ist erheblich. Dabei wurden mögliche Kipppunkte in der Untersuchung außen vor gelassen. Diese bedeuten zusätzliche Risiken: Ab einer bestimmten Schwelle könnte sich der Amazonas-Regenwald nicht-linear und relativ rasch verändern.

Die neue Studie baut auf den bahnbrechenden Studien zum Konzept der planetaren Grenzen auf, die 2009 und 2015 erschienen. Hier wurden neun kritische Systeme identifiziert, die den Zustand des Planeten regulieren: Klimawandel, biogeochemische Ströme (insbesondere von Stickstoff und Phosphor), Landnutzungsänderungen, Süßwassernutzung, Aerosolbelastung, Ozonabbau, Versauerung der Ozeane, Verlust der Biosphärenintegrität einschließlich der biologischen Vielfalt, und Einführung neuartiger Substanzen wie toxischer Chemikalien und Kunststoffe. Die Art und Weise, wie man innerhalb der planetarischen Grenzen bleibt, ist von Ort zu Ort auf der Erde verschieden, so dass die jetzt vorliegenden Berechnung und die Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Grenzen nicht unmittelbar in politische Maßnahmen umgesetzt werden können. Aber die Berechnungen bieten eine Orientierung.

„In unseren Forschungsergebnissen steckt eine gute Nachricht für Entscheider in der Politik“, schließt Rockström, „Wenn wir den Druck auf eine planetare Grenze reduzieren, wird dies in vielen Fällen auch den Druck auf andere planetare Grenzen verringern. Nachhaltige Lösungen können einander verstärken – das kann eine echte Win-Win-Situation sein.“

Artikel: Steven J. Lade, Will Steffen, Wim de Vries, Stephen R. Carpenter, Jonathan F. Donges, Dieter Gerten, Holger Hoff, Tim Newbold, Katherine Richardson, Johan Rockström (2019): Earth system interactions amplify human impacts on planetary boundaries. Nature Sustainability. [DOI 10.1038/s41893-019-0454-4]

Weblink zum Artikel: https://www.nature.com/articles/s41893-019-0454-4

Vorherige Forschung zu diesem Thema:

Planetary Boundaries: Guiding human development on a changing planet (2015, Science)
https://www.pik-potsdam.de/aktuelles/pressemitteilungen/vier-von-neun-planetaren-grenzen201d-bereits-ueberschritten?set_language=de

„Planetary Boundaries: A Safe Operating Space for Humanity“ (2009, Nature)
https://www.pik-potsdam.de/aktuelles/pressemitteilungen/archiv/2009/planetarische-grenzen-ein-sicherer-handlungsraum-fuer-die-menschheit?set_language=de

Kontakt für weitere Informationen:
Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung, Pressestelle
Telefon: +49 (0)331 288 2507
E-Mail: presse@pik-potsdam.de
Twitter: @PIK_Klima
www.pik-potsdam.de

Wer wir sind: Das Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) ist eines der weltweit führenden Institute in der Forschung zu globalem Wandel, Klimawirkung und nachhaltiger Entwicklung. Natur- und Sozialwissenschaftler erarbeiten hier interdisziplinäre Einsichten, welche wiederum eine robuste Grundlage für Entscheidungen in Politik, Wirtschaft und Zivilgesellschaft darstellen. Das PIK ist ein Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.