Energy Technology Perspectives 2020
Herausgeber: IEA, 2020
Englisch
Inhaltsbeschreibung
Massiver Ausbau von nachhaltigen Energietechnologien zur Erreichung der Klima- und Energieziele erforderlich
Um weitreichende Folgen des Klimawandels abzuwenden, müssen die Emissionen des globalen Energiesystems rapide reduziert werden. Internationale Klimaziele verlangen nach einem baldigen Peak an Emissionen und einem anschließenden raschen Rückgang, um die Netto-Null-Ziele in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts zu erreichen. Der weitaus größte Anteil der Emissionen ist dem Energiesektor zuzuordnen, was die Notwendigkeit eines sauberen Energiesystems deutlich macht. Die Covid-19 Krise wird voraussichtlich eine Senkung der globalen Emissionen im Jahr 2020 verursachen – ohne strukturelle Veränderungen des Energiesystems wird dieser Rückgang allerdings nur temporär sein.
Zur Erreichung von Netto-Null-Emissionen ist ein radikaler Wandel hinsichtlich der Art und Weise, wie wir Energie bereitstellen, umwandeln und nutzen erforderlich. Nachhaltige Energietechnologien müssen in weit größerem Ausmaß eingesetzt werden, bei gleichzeitiger Entwicklung und der massiven Markteinführung vieler weiterer Technologien, welche sich derzeit noch in einer frühen Entwicklungsphase befinden, wie z.B. Wasserstoff-Anwendungen und Kohlenstoffabscheidung. Das im Bericht beschriebene „Sustainable Development Scenario" der IEA erreicht das globale Ziel der Netto-Null-Emissionen des Energiesystems bis 2070, wobei Aspekte der Verhaltensänderung neben einer tiefgreifenden Umgestaltung der Technologie und Infrastruktur des Energiesystems einbezogen werden.
Im Bericht werden über 800 Technologien analysiert und untersucht, was zur Erreichung der Netto-Null-Emissionen bis 2050 geschehen müsste. Darüber hinaus werden die Chancen und Herausforderungen einer beschleunigten Energietransition bewertet, wobei alle Bereiche des Energiesystems betrachtet werden, von Brennstoffen und Stromerzeugung bis hin zu Luftfahrt und Stahlproduktion.
Transformation des Stromsektors alleine würde nur ein Drittel der erforderlichen Einsparungen zur Erreichung von Netto-Null-Emissionen bewirken
Viele Regierungen und Unternehmen haben ambitionierte Ziele zur Reduktion der Emissionen. Um die gesetzten Ziele erreichen zu können, muss den Sektoren Transport, Industrie und Gebäude, welche aktuell mehr als 55% der CO2-Emissionen ausmachen, wesentlich mehr Aufmerksamkeit geschenkt werden.
Der größte Faktor zur Erreichung von Netto-Null-Emissionen ist der Umstieg auf Elektrizität in verschiedenen Wirtschaftsbranchen. Das „Sustainable Development Scenario" geht von einer Verdoppelung des Strombedarfs aus, wenn dieser als Antrieb für Fahrzeuge, für die Produktion von recycelten Metallen, für die Bereitstellung von Industriewärme sowie zum Heizen, Kochen und andere Anwendungen in Gebäuden genutzt wird.
Um die erhöhte Nachfrage an Elektrizität nachhaltig decken zu können, wird im „Faster Innovation Case", welcher Netto-Null-Emissionen bis 2050 zum Ziel hat, von einer 2,5-fach höheren Stromerzeugung im Vergleich zum heutigen Stand ausgegangen. Dazu wäre alle drei Jahre ein Zuwachs in Höhe der gesamten Stromerzeugung der USA notwendig. Der jährliche Zuwachs an erneuerbaren Stromkapazitäten müsste dabei durchschnittlich viermal so hoch sein, wie im derzeitigen Rekordjahr 2019.
Elektrizität alleine kann nicht ganze Volkswirtschaften dekarbonisieren
Zusätzlich zur erhöhten Stromnachfrage aus verschiedenen Wirtschaftsbereichen werden weitere große Energiemengen zur Erzeugung von kohlenstoffarmen Wasserstoff benötigt. Im „Sustainable Development Scenario" wird die globale Kapazität von Elektrolyseuren zur Erzeugung von Wasserstoff von derzeit 0,2 GW auf 3.300 GW ausgebaut. Der Strombedarf dafür entspricht der doppelten Menge der aktuellen Stromerzeugung Chinas. Der generierte Wasserstoff soll im Energiesystem eine Brücke zwischen dem Energiesektor und Industrien bilden, in denen die direkte Stromnutzung extrem herausfordernd wäre.
Des Weiteren spielen die Bioenergie und die Abscheidung von Kohlenstoff wesentliche Rollen auf dem Weg zu Net-Zero-Emissionen. Kohlenstoffabscheidung wird im „Sustainable Development Scenario" bei der Produktion von synthetischen Kraftstoffen eingesetzt, zum Entzug von CO2 aus der Atmosphäre sowie zur Herstellung von kohlenstoffarmen Wasserstoff. Parallel dazu wird die Nutzung moderner Bioenergieträger im Vergleich zu heutigen Levels verdreifacht. Diese ersetzen fossile Brennstoffe direkt, wie z.B. in Form von Bio-Kraftstoffen, oder tragen zur indirekten Emissionsreduktion durch die Kombination mit Kohlenstoffabscheidung und -nutzung bei. Elektrizität, Wasserstoff, synthetische Kraftstoffe und Bioenergie werden schließlich in einem ähnlichen Ausmaß zu einem sicheren und nachhaltigen Energiesystem beitragen, wie fossile Brennstoffe – Kohle, Öl und Erdgas – heute.
Nachhaltige Energietechnologien für morgen hängen von Innovationen von heute ab
Der Fortschritt in Richtung Netto-Null-Emissionen hängt von beschleunigter Innovation in den Bereichen der Elektrifizierung, Wasserstoff, Kohlenstoffabscheidung und Bioenergie ab – mehr als ein Drittel der Emissionsreduktionen im „Sustainable Development Scenario" stammen von Technologien, die heute noch nicht kommerziell verfügbar sind. Im „Faster Innovation Case" liegt deren Anteil bei 50%. Der Fernverkehr und die Schwerindustrie sind Bereiche, in denen Emissionseinsparungen am schwierigsten sind, wobei Energie- und Materialeffizienz sowie vermiedener Transportbedarf hier eine wichtige Rolle spielen. Der starke Wettbewerb auf globalen Märkten, lange Lebensdauern vorhandener Anlagen und die rasch steigende Nachfrage in bestimmten Sektoren erschweren die Emissionsreduktion hier zusätzlich.
Emissionen bestehender Anlagen sind eine zentrale Herausforderung
Der Energiesektor und die Schwerindustrie zusammen sind aktuell für ca. 60% der Emissionen der Energieinfrastruktur verantwortlich. Dieser Wert wird bis 2050 auf fast 100% ansteigen, wenn keine einlenkenden Maßnahmen getroffen werden. Es ist daher von entscheidender Bedeutung sicherzustellen, dass neue nachhaltige Energietechnologien rechtzeitig vor wichtigen Investitionsentscheidungen zur Verfügung stehen. In der Schwerindustrie könnten strategisch getimte Investitionen eine Vermeidung von etwa 40% der kumulativen Emissionen der bestehenden Infrastruktur ermöglichen.
Die nachfolgende Abbildung zeigt die kumulierten CO2-Einsparungen im Energiesektor des „Sustainable Development Scenario" relativ zum „Stated Policies Scenario" von 2019 bis 2070. Elektrifizierung, Kohlenstoffabscheidung, Bioenergie und Wasserstoff-basierte Kraftstoffe machen zusammen mehr als die Hälfte der Emissionseinsparungen aus.
Regierungen müssen die entscheidende Rolle spielen
Auch wenn Märkte für die Mobilisierung von Kapital und die Förderung von Innovation bedeutend sind, werden sie alleine das Ziel von Netto-Null-Emissionen nicht erreichen – dabei kommt den Regierungen eine übergeordnete Rolle zu. Langfristige Visionen sind mit detaillierten nachhaltigen Energiestrategien zu untermauern, welche auf lokale Infrastrukturen und Technologiebedürfnisse angepasst sind. Wirksame politische Instrumente müssen fünf Kernbereiche abdecken:
- Reduktion von Emissionen aus bestehenden Anlagen
- Stärkung der Märkte für Technologien in einer frühen Entwicklungsphase
- Entwicklung und Modernisierung der Infrastruktur, die den Technologieeinsatz ermöglicht
- Verstärkte Unterstützung für Forschung, Entwicklung und Demonstration
- Ausbau der internationalen Technologiezusammenarbeit.
Konjunkturbelebende Maßnahmen als Reaktion auf COVID-19 bieten nun eine einmalige Gelegenheit, Maßnahmen zur Ankurbelung der Wirtschaftsbelebung und gleichzeitig zur Unterstützung nachhaltiger Energie- und Klimaziele zu ergreifen.