Donnerstag, 20. September 2018
-   ZUKUNFTSFRAGEN

Klimapfade für Deutschland

Philip Nuyken und Carsten Rolle

Den Kern der BDI-Studie bilden fünf Klimapfade (Bild: pixelkorn | Fotolia)Die Umsetzung des Ziels, die deutschen Treibhausgasemissionen bis 2050 um 80 bis 95 % gegenüber 1990 zu reduzieren, ist ein langfristiges politisches, wirtschaftliches und gesellschaftliches Großprojekt von enormer Tragweite. Hierfür werden konkrete Realisierungskonzepte gesucht, die Effizienz und kostengünstige, marktorientierte Lösungen in den Vordergrund stellen. Die vom Bundesverband der Deutschen Industrie in Auftrag gegebene Studie „Klimapfade für Deutschland“ liefert eine fundierte Grundlage für die angekündigte Diskussion des Klimaschutzplans und der klimapolitischen Strategie der Bundesregierung.

Angesichts der von der Bundesregierung für 2018 angekündigten Debatte über den Klimaschutzplan 2050 ist der Bedarf an technologischem Know-how und praktischer Orientierung gerade jetzt besonders hoch. Der BDI hat daher zu Jahresbeginn eine Studie vorgelegt, die die Boston Consulting Group sowie die Prognos AG erarbeitet haben und in deren Entstehung eine große Anzahl von Experten aus der ganzen Breite der Industrie unmittelbar eingebunden wurden. Die Studie „Klimapfade für Deutschland“ bietet damit eine fundierte Grundlage für die angekündigte Diskussion des Klimaschutzplans und der klimapolitischen Strategie der Bundesregierung. Dabei geht es im Kern um die Frage, welche Treibhausgas-Minderungen in Deutschland unter welchen politischen, technologischen und wirtschaftlichen Voraussetzungen bis 2030 bzw. 2050 erreicht werden können. Die Studie nimmt damit aus volkswirtschaftlicher Perspektive eine technisch-ökonomische Optimierung vor; sie beschreibt aber noch nicht, welche konkreten politischen Maßnahmen zu diesen optimalen Pfaden führen würden. Zur Klärung wurden zunächst drei Szenarien betrachtet: Referenzszenario, „Nationale Alleingänge“ und „Globaler Klimaschutz“.

Annahmen

Das Referenzszenario schreibt die heutigen klimapolitischen Rahmenbedingungen fest (Current Policies Scenario) und beschreibt, welche Treibhausgasreduktionen sich bereits damit bis 2050 ergeben werden. Eine zentrale Annahme, die schon im Referenzszenario verankert ist, stellt ein umfangreicher und effektiver Carbon- Leakage-Schutz dar [1]. Weitere Annahmen sind die Fest- und Fortschreibung der heute geltenden Gesetze und Verordnungen [2]. Zudem wird unterstellt, dass es eine perfekte Regulierung gibt, die Politik also die richtigen Entscheidungen zur richtigen Zeit trifft [3]. Die BDI-Studie simuliert das deutsche Stromnetz 2050 als Kupferplatte. Zur Netzstabilität tragen über die Nutzung von Flexibilitäten, so die Annahme, alle Stromverbraucher bei. Bedeutend für die Ergebnisse sind zudem die Preisannahmen für CO2 und fossile Brennstoffe. Für das Referenzszenario und das Szenario „Nationale Alleingänge“ wurde ein CO2-Preispfad unterstellt, der langfristig zwischen den Szenarien Current Policies und New Policies des „World Energy Outlook“ (WEO) 2016 der International Energy Agency (IEA) liegt, jedoch kurz- und mittelfristig langsamer ansteigt. Dabei wurde für das Modell angenommen, dass der CO2-Preis bis zum Jahr 2050 auf 45 €/t (2030 auf 26 €/t) steigt. Der Ölpreis wird im Referenzszenario mit 115 US-$ pro Barrel in 2050 unterstellt [4]. Technologiekosten wurden von Expertengruppen abgeschätzt. Der Einsatz von Technologien zur Emissionsreduktion verläuft entlang einer Merit-Order der volkswirtschaftlichen Vermeidungskosten.

„Nationale Alleingänge“

Im Szenario „Nationale Alleingänge“ werden die Annahmen des Referenzszenarios übernommen. Ambitionierter Klimaschutz wird lediglich in einem Kerneuropa und vereinzelt in anderen Ländern verfolgt. Zentral ist in diesem Szenario, dass ein umfassender und effektiver Carbon- Leakage-Schutz unterstellt wird. Aufgrund fehlender internationaler Klimaschutzambitionen ist dies notwendig, da ohne level-playing-field eine weitgehende Abwanderung industrieller Produktion ins Ausland mit oft geringeren Standards erfolgen wird.

„Globaler Klimaschutz“

Das Szenario „Globaler Klimaschutz“ unterstellt gleichermaßen ambitionierte Klimaschutzpolitiken aller Länder. Konkret festgemacht werden diese Ambitionen an international vergleichbaren CO2-Preisniveaus. Der CO2-Preis orientiert sich am Szenario 450 ppm des WEO. Dieser steigt auf 55 €/t CO2 in 2030 und auf 124 €/t in 2050 an. Der Ölpreis hingegen liegt in diesem Szenario aufgrund stagnierender bzw. rückläufiger Weltnachfrage nach fossilen Brennstoffen bei real 50 US-% pro Barrel.

Klimapfade für Deutschland

Den Kern der BDI-Studie bilden fünf Klimapfade. Der Referenzpfad führt die bisher beschlossenen Maßnahmen fort und setzt sie effektiv um. Der resultierende Pfad ermöglicht u.a. die Bestimmung der zu schließenden „Lücke“ zu einem 80 %- bzw. 95 %-Reduktionsziel für 2050 im Vergleich zu 1990. Die Pfade zu 80 % und 95 % lassen sich wiederum jeweils in nationale Alleingänge und globaler Klimaschutz aufteilen. Das Referenzszenario bildet zusammen mit dem N80, G80 sowie N95 und G95 die Klimapfade für Deutschland. Die Auswahl der einzelnen technischen Maßnahmen erfolgt dabei mit wie folgt:

  • Es werden nur technische Maßnahmen eingesetzt, die bereits heute eine ausreichende technische Reife aufweisen und deren Lernkurven und Kostenentwicklungen damit nach heutigem Kenntnisstand abschätzbar sind.
  • Die Maßnahmen werden mit volkswirtschaftlichen CO2-Vermeidungskosten bewertet und sektorübergreifend priorisiert. Kein Sektor bekommt ex ante vorgeschrieben wie viel er zu leisten hat.
  • Es werden explizit praktische Restriktionen sowie gesellschaftliche und politische Akzeptanzbeschränkungen berücksichtigt – z. B. geringe gesellschaftliche Akzeptanz für Fleischverzicht, andere Suffizienzmaßnahmen oder Carbon-Capture-and-Storage (CCS).
  • Der Weg wird auf Zielerreichung in 2050 ausgerichtet; Zwischenziele für 2030, wie im Klimaschutzplan 2050 vorgeschrieben, werden explizit nicht definiert.
  • Bestehende politische Rahmenbedingungen, die eine potenzielle Limitation für die Umsetzung technologischer Maßnahmen darstellen, werden zunächst nicht berücksichtigt.

Die resultierende Merit-Order der technischen Maßnahmen ist volkswirtschaftlich auf das Jahr 2050 optimiert. Die Optimierung berücksichtigt zudem unterschiedliche Hochlaufzeiten der Technologien und ihre Marktreife.

Kernergebnisse der Studie: Mind The Gap!

Mit einer Fortsetzung derzeitiger Anstrengungen in Form bestehender Maßnahmen, beschlossener politischer und regulatorischer Rahmenbedingungen sowie absehbarer Technologieentwicklungen („Referenzpfad“) werden bis 2050 ca. 61 % Treibhausgas(THG)-Reduktion gegenüber 1990 erreicht. Es verbleibt damit eine Lücke von 19 bis 34 Prozentpunkten zu den deutschen Klimazielen.

80 %-THG-Reduktion sind technisch möglich und können in den betrachteten Szenarien unter den getroffenen Annahmen volkswirtschaftlich verkraftbar ausgestaltet werden. Die Umsetzung würde allerdings eine deutliche Verstärkung bestehender Anstrengungen, politische Umsteuerungen und ohne globalen Klimaschutzkonsens einen wirksamen Carbon-Leakage-Schutz erfordern. Die Erreichung des 80 %-Pfades ist gleichbedeutend mit einer Halbierung der Restemissionen aus dem Referenzpfad.

95 %-THG-Reduktion wären dagegen an der Grenze absehbarer technischer Machbarkeit und heutiger gesellschaftlicher Akzeptanz. Solange international keine vergleichbaren Bedingungen vorherrschen, kann dieses nationale Ziel aus Sicht des BDI daher nicht sinnvoll verfolgt werden. Für ein 95%-Ziel müssten die Restemissionen des 80 %-Pfades noch einmal um 75 % gesenkt werden. Eine solche Reduktion erfordert praktisch Nullemissionen für weite Teile der deutschen Volkswirtschaft (Abb. 1). Dies würde neben einem weitgehenden Verzicht auf alle fossilen Brennstoffe u.a. einen umfassenden Import erneuerbarer Kraftstoffe (340 TWh Importe), den Einsatz aktuell unpopulärer Technologien wie Carbon-Capture-and-Storage (CCS) für industrielle Prozesse und sogar eine Reduktion des Tierbestands oder Futtermittelzusätze, vulgo „Methanpille bedeuten – eine ökonomisch erfolgreiche Umsetzung wäre nur bei ähnlich hohen Ambitionen in den meisten anderen Ländern vorstellbar.

Abb. 1: Der 95 %-Pfad setzt Nullemissionen in fast allen Sektoren voraus 

Die kosteneffiziente Erreichung der Klimapfade würde aus heutiger Sicht in Summe Mehrinvestitionen von 1,5 bis 2,3 Bio. € bis 2050 gegenüber einem Szenario ohne verstärkten Klimaschutz erfordern [5], davon ca. 530 Mrd. €. für eine Fortschreibung bereits bestehender Anstrengungen (im Referenzpfad). Die direkten volkswirtschaftlichen Mehrkosten lägen bei etwa 470 bis 960 Mrd. € bis 2050.

Eine volkswirtschaftlich sinnvolle Maßnahme lohnt sich für den Entscheider betriebswirtschaftlich nicht zwangsläufig

Eine solche volkswirtschaftlich kosteneffiziente Erreichung der Klimapfade bedeutet allerdings nicht, dass sich die technischen Maßnahmen aus betriebswirtschaftlicher Sicht für den individuellen Entscheider rechnen. 80 % der technischen Maßnahmen rechnen sich nicht und müssen daher angereizt werden. Aufgabe der Politik ist es folglich, die Lücke zur Rentabilität zu schließen, damit die notwendigen Investitionen durch Unternehmen und Privatpersonen getätigt werden.

Erfolgreiche Klimaschutzbemühungen wären mit einer umfangreichen Erneuerung aller Sektoren der deutschen Volkswirtschaft verbunden und könnten deutschen Exporteuren weitere Chancen in wachsenden „Klimaschutzmärkten“ eröffnen. Studien erwarten, dass das Weltmarktvolumen der wichtigsten Klimatechnologien bis 2030 auf 1 bis 2 Bio. € pro Jahr wachsen wird. Deutsche Unternehmen können für diesen globalen Wachstumsmarkt ihre Technologieposition stärken.

Ohne Vollelektrifizierung kann der Strombedarf in den Griff bekommen werden

Im Vergleich zu anderen Studien zeigt die BDIStudie, dass infolge der verstärkten Sektorkopplung die Elektrifizierung nicht zu einer dramatischen Erhöhung der Stromnachfrage insgesamt führen muss. Im optimierten 80 %-Pfad wird der wachsende Strombedarf neuer Nachfrager wie von Elektrofahrzeugen und Wärmepumpen weitgehend ausbalanciert durch die Hebung vorhandener Effizienzpotentiale in allen anderen Bereichen. Hinzu kommt eine stärkere Verlagerung der national verfügbaren Biomasse in die industrielle Wärmeerzeugung (Prozesse < 500 Grad Celsius). Biomasse kann in der industriellen Wärmeerzeugung wesentlich (kosten-) effizienter eingesetzt werden, als beispielsweise Stromheizer, Induktionsöfen oder Power-to-Gas. Im 95 %-Pfad kommt es hingegen zu einer deutlichen Steigerung der Stromerzeugung (715 TWh p.a.) und Stromnachfrage (626 TWh p.a.). Die Effizienzpotentiale sind bereits im 80 %-Pfad weitgehend ausgeschöpft. Die Kompensation der zusätzlichen Stromnachfrage neuer Verbraucher kann folglich nur noch in geringem Maße durch weitere Effizienzsteigerungen abgefedert werden. Der zusätzliche Bedarf an 7 Mio. Elektroautos, die kostenintensive PtX-Herstellung sowie der Einsatz von CCS steigern den Strombedarf um rund 100 TWh pro Jahr (Abb. 2).

Abb. 2: Der Nettostromverbrauch steigt im 95 %-Pfad spürbar an 

Bei der Betrachtung des Stromverbrauches fällt auf, dass traditionelle Stromverbraucher Neuen weichen [6]. Der Zuwachs bei den notwendigen 14-16 Mio. Wärmepumpen in 2050 entspricht mit 51- 54 TWh p.a. gut 10 % unseres heutigen Strombedarfs, im 80 % Szenario stehen Elektrofahrzeuge, Wärmepumpen und Fernwärme für mehr als ein Viertel des Stromverbrauchs.

Beim Ausbau der erneuerbaren Energien gelangt Deutschland an seine Kapazitätsgrenzen

Zur Sicherstellung der Stromversorgung wird die installierte Leistung erneuerbarer Energien bis 2050 verdreifacht werden müssen [7]. Im 80 % Szenario läuft die Stromproduktion aus Kohlekraftwerken bis Ende der 2040er Jahre aus [8]. Der BDI geht davon aus, dass diese durch die beschlossene Reform des EU-Emissionshandels unterstützt werden, sodass weitergehende Maßnahmen im Stromsektor nicht notwendig sind. Zusammen mit dem Auslaufen der Stromerzeugung durch Kernenergie entsteht in den 2020ern eine Kapazitätslücke gesicherter Leistung. Diese wird durch den Zubau von Gaskraftwerken geschlossen werden müssen.

Die Kosten des gesamten Stromsystems steigen im 80 %-Szenario von heute 70 Mrd. € auf 86 Mrd. € in 2030 und stabilisieren sich bis 2050 bei 82 Mrd. €. Während zu Beginn vor allem die steigenden Kosten des Zubaus erneuerbarer Energien dafür ursächlich sind, steigen über den gesamten Zeitraum besonders die Netzkosten deutlich und machen 2050 rund 40 % der Stromsystemkosten (heute 29 %) aus.

Damit die erheblichen Investitionen in Klimaschutztechnologien getätigt werden, ist die Politik gefordert, entsprechende Rahmenbedingungen und langfristige Planungssicherheit zu gewährleisten. Denn jede über den Referenzpfad (61 %) hinausgehende CO2-Minderung ist für den jeweiligen Entscheider – ob Hausbesitzer oder Unternehmer – betriebswirtschaftlich nicht ausreichend attraktiv und wird daher nicht von allein realisiert werden. Entsprechende Weichenstellungen sind erforderlich, um die volkswirtschaftlichen Mehrkosten unter Kontrolle zu bekommen und die Akzeptanz der deutschen Klimapolitik nicht zu gefährden.

Klimapfade sind kein Selbstläufer

Eine volkswirtschaftlich kosteneffiziente Gestaltung der Klimapfade setzt die richtigen politischen Entscheidungen zur richtigen Zeit voraus. Im Verkehrssektor ist das Technologierennen in vielen Segmenten noch offen, die Kosten der konkurrierenden jungen Technologien liegen nah beieinander. Neben der Elektromobilität sind Hybride oder Wasserstofffahrzeuge mögliche Alternativen [9].

Der erste Schritt zuerst: Die energetische Gebäudesanierung voranbringen

Anders sieht es im Gebäudebereich aus. Dort spielt die energetische Gebäudesanierung eine zentrale Rolle. Nicht nur in der Studie wird eine fokussierte Förderung empfohlen, auch über die politischen Parteien hinweg ist man sich der Notwendigkeit seit Jahren bewusst. Im Koalitionsvertrag ist davon jedoch nicht viel übriggeblieben. Der Gebäudesektor ist zwei zentralen Restriktionen unterworfen. Zum einen handelt es sich bei Gebäudeinvestitionen um langlebige Investitionen. Im Gegensatz zum Kauf eines Autos findet eine energetische Gebäudesanierung deutlich seltener statt. Zum zweiten ist der Emissionsreduktionspfad im Gebäudesektor linear. Er wird vor allem durch Handwerkerkapazitäten determiniert. Versäumnisse heute können in späteren Jahren kaum wieder aufgeholt werden. Daher besteht hier sofortiger Handlungsbedarf, um die Sanierungsquote um mindestens 50 % im Vergleich zu 2015 zu steigern. Andernfalls kann die Lücke zu den politischen Zielen nicht geschlossen werden.

Bei den aufgeführten Investitionen handelt es sich um volkswirtschaftliche Mehrinvestitionen. Einmal getätigt können diese auch zu Einsparungen führen, sodass die tatsächlichen volkswirtschaftlichen Mehrkosten unterhalb der Mehrinvestitionen liegen. Diese Mehrkosten hängen in hohem Maße von den Annahmen zu Brennstoffpreisen ab. Bleibt der Ölpreis auf dem Niveau von 2015 (ca. 50$/bbl) bestehen, führt das zu einem Anstieg der volkswirtschaftlichen Mehrkosten auf 820 Mrd. € im 80%-Pfad (470 Mrd. € bei 115$/bbl) bzw. auf 1.420 Mrd. € im 95%-Pfad (960 Mrd. € bei 115$/bbl). Globaler Klimaschutz wirkt sich im Gegensatz zu nationalen Alleingängen immer mehrkostensenkend aus, auch bei niedrigen Brennstoffpreisen. In einer Simulation der gesamtwirtschaftlichen Folgeeffekte (z.B. Multiplikatoreffekte zusätzlicher Investitionstätigkeit) konnte schließlich ermittelt werden, dass ein 80 % Szenario unter den beschriebenen Annahmen volkswirtschaftlich sogar ohne Wachstumseinbußen beim Bruttoinlandsprodukt („schwarze Null“) gestaltbar ist.

Das Gebot der Stunde lautet: Mind The Gap!

Eine zentrale Botschaft der Studie ist daher, international Klimapolitik zu fördern. Deutschland kann mit seinen internationalen Partnern für eine intensivere Vernetzung der nationalen und regionalen Klimaschutzanstrengungen werben. Insbesondere im globalen Verbund, zumindest aber auf G20-Ebene bietet Klimapolitik auch wirtschaftliche Chancen. Zugleich muss nationaler Klimaschutz ambitioniert, aber technisch und ökonomisch machbar sein. Beschränkungen durch den Ausschluss einzelner Technologien oder enge Detailziele für einzelne Sektoren erschweren Klimaschutz und machen ihn nur teurer. Es gilt, einen klugen Rahmen politischer Instrumente zu verabreden, der klimapolitisch sinnvolle Investitionen auch betriebswirtschaftlich attraktiv macht, dabei technologieoffen vorgeht und Unterschiede in der internationalen Wettbewerbsfähigkeit adressiert. Zur Ehrlichkeit gehört, dass dabei auch eine Lücke zwischen politischen Zielen und dafür notwendigen Instrumenten geschlossen werden muss. Mind the Gap!

 

Anmerkung

[1] Dieser beschränkt die direkten und indirekten CO2- bedingten Mehrkosten auf das heutige Niveau. [
2] Beispiele sind hier insbesondere die Energieeinsparverordnung (EnEV), das Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) bis 2050 sowie die Erhöhung des Anteils Erneuerbaren Energien an der Stromversorgung auf 80% bis 2050.
[3] Dies betrifft beispielsweise den Netzausbau, der intensiviert werden muss, um Netzengpässe abzubauen.
[4] Der hohe Ölpreis ist insbesondere durch die steigende Nachfrage in wachsenden Volkswirtschaften bedingt.
[5] Dies entspricht bis 2050 durchschnittlichen jährlichen Mehrinvestitionen in Höhe von ca. 1,2% bis 1,8% des deutschen Bruttoinlandsprodukts (BIP).
[6] Es kommt zu Rückgängen bei der mechanischen Energie und der Beleuchtung. Verbrauchszuwächse gibt es bei der Wärmeerzeugung in Haushalten (Wärmepumpen) und bei der Elektromobilität.
[7] Das entspricht 102 GW Offshore Wind, 43 – 60 GW Onshore Wind und 102-130 GW Photovoltaik.
[8] Neben altersbedingten Abschaltungen sind hierfür vor allem die unterstellten CO2-Preise ursächlich.
[9] Die Klimapfade haben für den Schwerlastverkehr Oberleitungen auf den am meisten befahrenen 4.000 bzw. 8.000 Autobahnkilometern als momentan kosteneffizienteste technische Maßnahme identifiziert. Aufgrund des minimalen Unterschiedes zu anderen Technologien empfiehlt es sich aber, weitreichende Infrastrukturentscheidungen erst Mitte der 2020er Jahre zu treffen. Denn im Verkehrssektor werden steilere Lernkurven erwartet, die nichtlineare Reduktionspfade von Emissionen sinnvoll machen.

 
P. Nuyken , Referent, Dr. C. Rolle, Abteilungsleiter Energie- und Klimapolitik, Bundesverband der Deutschen Industrie e.V., Berlin

P.Nuyken@bdi.eu

Hier können Sie den gesamten Artikel (PDF) herunterladen

Bildquelle Teaser: pixelkorn | Fotolia

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