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Erde|Umwelt

CO2-Emissionen der Energiewende beziffert

Rohstoffgewinnung
Für die Energiewende sind Rohstoffe nötig – und auch ihre Förderung und ihr Transport verursachen Emissionen. © Kevin Krajick/ Earth Institute

Um den Klimawandel zu bremsen, ist ein umfassender Umstieg auf erneuerbare Energien nötig. Aber auch eine solche Energiewende erzeugt zunächst zusätzliche CO2-Emissionen, unter anderem durch die Produktion und Installation neuer Windräder, Solaranlagen und anderer Systeme. Wie viel Treibhausgase durch die weltweite Transition der Energiesysteme anfallen werden, hängt dabei entscheidend vom Tempo des Umstiegs ab, wie Forscher ermittelt haben. Bei schneller Energiewende mit Installation von knapp sechs Terawatt pro Jahr bis 2050 lägen die zusätzlich Emissionen bis 2100 bei weniger als 20 Milliarden Tonnen CO2. Bei einer langsameren Energiewende wäre der zusätzlich CO2-Ausstoß bis zu neunmal höher.

Um noch schlimmere Folgen zu vermeiden, müsste die globale Erwärmung auf 1,5 oder zwei Grad gegenüber präindustriellen Werten begrenzt werden. Dies erfordert unter anderem einen Ausstieg aus fossilen Energieträgern und eine Umstellung der kompletten Energiesysteme auf erneuerbare Quellen wie Wind, Sonne oder Geothermie. Allerdings wird eine solche Transition nicht ohne erhebliche zusätzliche Kosten und auch CO2-Emissionen möglich sein. Denn für die Installation von Windturbinen, Solarpaneelen und Stromspeichern müssen zusätzliche Rohstoffe gefördert und transportiert werden und auch die Produktion von Beton, Stahl und Halbleiterbauteilen kostet Energie. Solange nicht genügend „grüner“ Strom für diesen zusätzlichen Bedarf vorhanden ist, wird zumindest ein Teil dieser Energie durch fossile Quellen gedeckt werden müssen – und das erzeugt zusätzliche Treibhausgas-Emissionen.

Wie viel Emissionen verursacht die Energiewende?

Wie hoch die Emissionen für diese Transition sind, haben Corey Lesk vom Lamont-Doherty Earth Observatory der Columbia University in New York und seine Kollegen nun untersucht. In ihrer Studie analysierten sie exemplarisch drei Bereiche, in denen Klimaschutz und Anpassungen zu einem relevanten zusätzlichen CO2-Ausstoß führen könnten: die Energiewende und die damit verbundene massenhafte Konstruktion von Systemen zur erneuerbaren Stromerzeugung, den steigenden Kühlungsbedarf durch Klimaanlagen und die Anpassung an den Meeresspiegelanstieg durch Küstenschutzbauwerke und Umsiedlungen. Für jeden dieser drei Handlungsbereiche untersuchten sie drei Szenarien: eine rapide Transition zur Erreichung des 1,5-Grad-Klimaschutzziels, eine graduellere Veränderung mit der Zielmarke zwei Grad und ein dem aktuellen Tempo der Maßnahmen entsprechender verzögerter Übergang , der auf eine Erwärmung von 2,7 Grad hinauslaufen würde.

Für die Energiewende gingen die Forscher für das graduelle Szenario von der Installation neuer Anlagen mit einer Leistung von 4,5 Terawatt pro Jahr aus. Die Stromproduktion aus Sonne und Wind würde dann etwa um 2050 bei rund 100 Terawatt ein Plateau erreichen und rund 80 Prozent des globalen Primärenergiebedarfs decken. Bis 2080 könnte erneuerbare Energien dann die fossilen Brennstoffe komplett ersetzen. Beim Szenario der schnellen Dekarbonisierung liegt die jährliche Installationsrate mit 5,9 Terawatt Maximalleistung um 30 Prozent höher, bei einer verzögerten Energiewende werden bis 2050 nur rund 2,6 Terawatt Leistung pro Jahr neu installiert.

Das Tempo ist entscheidend

Die Berechnungen ergaben, dass die drei Szenarien sich nicht nur im Tempo der Dekarbonisierung unterscheiden, sondern auch im Ausmaß der zusätzlich dafür erzeugten CO2-Emissionen. Denn je schneller die verfügbare Menge an erneuerbarer Energie ansteigt, desto weniger fossile Energien werden für die Transition benötigt. „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.“ Wie zu erwarten, erzeugt die Energiewende zudem mit mehr als 90 Prozent den Löwenanteil der Emissionen im Vergleich zu Küstenschutz und Kühlung.

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Konkret ermittelten die Forscher: Schafft die Menschheit den rapiden Umstieg der Energiesysteme, würden dafür weniger als 20 Milliarden Tonnen CO2 zusätzlich emittiert. Denn schon ab 2030 würde fast der gesamte Strombedarf der Transition durch Wind, Sonne, Wasserkraft, Geothermie und Co gedeckt. Bei dem auch nach Ansicht der Wissenschaftler deutlich realistischeren graduellen Szenario wurden allein für die Energiewende bis zum Jahr 2100 rund 95 Milliarden Tonnen CO2-Emissionen zusätzlich entstehen. Zusammen mit Küstenschutz und Kühlung wären es 96,3 Gigatonnen CO2. Würde man hingegen die Energiewende verzögern und noch bis 2100 einen Teil der Energie aus fossilen Brennstoffen gewinnen, lägen die CO2-Emissionen für die Dekarbonisierung 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.

„Dabei geben unserer Werte nur die Untergrenze an“, betont Lesk. „Die Spanne nach oben könnte noch weit höher reichen.“ Zum einen habe man nur die CO2-Emissionen berücksichtigt, nicht die anderer Treibhausgase, 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. „Trotz dieser Einschränkungen kommen wir zu dem Schluss, dass die Emissionen der Transition stark verringert werden können, wenn die Dekarbonisierung schneller vonstattengeht“, 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 teuer, es erschwert auch den Klimaschutz.

Quelle: Corey Lesk (Lamont-Doherty Earth Observatory, Columbia University, New York) et al., Proceedings of the National Academy of Sciences, doi: 10.1073/pnas.2123486119

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