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Wie viel Emissionen verursacht die Energiewende?

Verschleppter Umstieg könnte zusätzlichen CO2-Ausstoß drastisch erhöhen

Enegiewende
Der Umstieg auf erneuerbare Energien kostet Geld und verursacht Emissionen. Wie viele das sind, haben Forscher nun ausgerechnet. © gopixa/ iStock

Auf das Tempo kommt es an: Wie viele Rohstoffe, Energie und CO2-Emissionen die globale Energiewende erfordert, hängt entscheidend vom Tempo ihrer Umsetzung ab. Denn je langsamer die Stromgewinnung aus Sonne, Wind und Co ausgebaut wird, desto teuerer und schmutziger wird sie. Konkret würde eine verzögerte Energiewende zweimal mehr CO2-Emissionen verursachen als eine Dekarbonisierung des Energiesektors bis 2080 und sogar neunmal mehr als eine rapide Energiewende bis 2030, wie Forschende ausgerechnet haben.

Um den Klimawandel zu bremsen, ist ein Ausstieg aus fossilen Energieträgern nötig. Eine solche Energiewende erzeugt jedoch zusätzliche CO2-Emissionen, denn für Bau und Installation von neuen Windturbinen, Solaranlagen und Co müssen Rohstoffe gefördert und transportiert werden und auch die Produktion von Beton, Stahl und Halbleiterbauteilen kostet Energie und erzeugt Emissionen. Solange nicht genügend „grüner“ Strom vorhanden ist, wird zumindest ein Teil dieses Energiebedarfs durch fossile Quellen gedeckt werden müssen – und das erzeugt zusätzliche Treibhausgas-Emissionen.

Szenarien
Die drei Energiewende-Szenarien im Vergleich. © Lesk et al./ PNAS, CC-by-nc-nd 4.0

Drei Szenarien der Energiewende im Vergleich

Doch wie hoch sind die zusätzlichen CO2-Emissionen durch die Energiewende? Das haben Corey Lesk vom Lamont-Doherty Earth Observatory der Columbia University in New York und seine Kollegen untersucht. In ihrer Studie analysierten sie, wie viel Energie die Dekarbonisierung des Energiesektors erfordert und wie sich das Tempo dieser Transition auf die dabei erzeugten CO2-Emissionen auswirkt. Grundlage der Berechnungen bildete das NETSET-Modell, das den Gesamtenergiebedarf für die Stromgewinnung aus zwölf verschiedenen Energiequellen beziffert.

Für ihre Berechnung betrachteten die Forschenden drei Szenarien: eine rapide, eine graduelle und eine verzögerte Energiewende. Bei der rapiden, für das 1,5-Grad-Klimaziel nötigen Energiewende müsste die Stromerzeugung schon bis 2030 weitgehend dekarbonisiert sein – ein eher unrealistisches Szenario, wie auch Lesk und sein Team zugeben.

Realistischer ist das Szenario einer graduellen Energiewende, bei der weltweit jährlich 4,5 Terawatt an neuen Wind- und Solaranlagen dazukommen. Im Jahr 2050 erreicht die Stromproduktion aus Sonne und Wind bei rund 100 Terawatt ein Plateau und deckt rund 80 Prozent des globalen Primärenergiebedarfs. Bis 2080 wären fossile Brennstoffe komplett ersetzt. Im dritten Szenario einer verzögerten Energiewende kommen weltweit nur rund 2,6 Terawatt jährlich an Sonnen- und Windstromleistung hinzu und noch 2100 wird ein Teil des Stroms aus fossilen Energien erzeugt.

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Neunmal mehr Emissionen bei Verzögerung

Die Analysen ergaben: Diese drei Szenarien unterschieden sich nicht nur im Tempo der Dekarbonisierung, sondern auch im Ausmaß der zusätzlich anfallenden CO2-Emissionen. Denn je schneller die verfügbare Menge an erneuerbarer Energie ansteigt, desto eher kann grüner Strom für die Transition verwendet werden. Das wiederum verringert die für Rohstoffbeschaffung, Produktion und Bau nötigen Emissionen.

Konkret lägen die zusätzlichen Emissionen bei einer rapiden Energiewende bis 2030 bei insgesamt weniger als 20 Milliarden Tonnen CO2. Beim graduellen Szenario entstünden bis zum Jahr 2100 rund 95 Milliarden Tonnen CO2-Emissionen zusätzlich. Würde man hingegen die Energiewende verzögern und noch bis 2100 einen Teil der Energie aus fossilen Brennstoffen gewinnen, lägen die CO2-Emissionen bei 185 Milliarden Tonnen CO2 – etwa doppelt so hoch. Dieser CO2-Ausstoß entspricht fünf bis sechs Jahren der gesamten aktuellen globalen CO2-Emissionen, wie das Team erklärt.

CO2-Budget
Anteil der Emissionen am verbleibenden CO2-Budget für das 1,5-Grad-Ziel. © Lesk et al./ PNAS, CC-by-nc-nd 4.0

Vom Tempo der Transition hängt damit auch ab, wie viel vom verbleibenden CO2-Budget der Menschheit für die Energiewende verbraucht werden muss. Im rapiden Szenario sind es 5,5 Prozent der für das 1,5-Grad-Ziel noch verfügbaren Emissionen. Bei einer verzögerten Energiewende wären es 8,4 Prozent des verbleibenden CO2-Budgets.

Auf das Tempo kommt es an

„Die Botschaft ist, dass es Energie braucht, um das globale Energiesystem umzubauen, und dass wir dies berücksichtigen müssen“, sagt Lesk. „Aber die Art, wie wir diese Wende angehen, ist nicht vernachlässigbar: Je schneller man die Erneuerbaren ans Netz bringt, desto mehr kann auch die Transition mit diesen Energien versorgt werden.“ Umgekehrt könnte ein Verschleppen der Energiewende den Klimaschutz zusätzlich erschweren – weil die Umstellung selbst dann mehr Emissionen verursacht.

„Dabei geben unsere Werte nur die Untergrenze an“, betont Lesk. „Die Spanne nach oben könnte noch weit höher reichen.“ Zum einen habe man nur die CO-Emissionen berücksichtigt, nicht die anderer Treibhause, die weitere 40 Prozent ausmachen könnten. Zum anderen wurde der Rohstoff- und Energiebedarf für sekundäre Strukturen wie neue Stromtrassen oder Stromspeicher nicht erfasst. Auch indirekte Folgen durch die vermehrte Förderung der Rohstoffe wie Abholzungen und andere Landnutzungsänderungen seien nicht erfasst.

Neue Dringlichkeit

„Trotz dieser Einschränkungen kommen wir zu dem Schluss, dass die Emissionen der Transition stark verringert werden können, wenn die Dekarbonisierung schneller vonstatten geht“, schreiben die Forscher. „Das verleiht Maßnahmen für den schnellen Umstieg auf erneuerbare Energien eine neue Dringlichkeit.“ Denn wenn die Energiewende und Dekarbonisierung verschleppt werden, wird das Ganze nicht nur erheblich teurer, es erschwert auch den Klimaschutz. (Proceedings of the National Academy of Sciences, 2022; doi: 10.1073/pnas.2123486119)

Quelle: PNAS, Columbia University

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