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Die Studiendatenbank des Forschungsradars Energiewende erfasst Veröffentlichungen, die sich mit systemanalytischen, ökonomischen, politischen, ökologischen und gesellschaftlichen Fragen der Energiewende insgesamt beschäftigen. Mehr zu den Kriterien, nach denen das Forschungsradar Studien aufnimmt …

 

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Klimaschutzszenario 2050. 2. Endbericht

Herausgeber/Institute:

Öko-Institut, Fraunhofer ISI

Datum:

Dezember 2015

Autoren:

Hauke Hermann et al.

Art der Veröffentlichung:

Endbericht

Auftraggeber/Förderer:

BMUB

Themenbereiche:

Energiesysteme
Umwelt + Soziales

Schlagwörter:

Klimaschutz, Treibhausgase, Emissionshandel, Verkehr, Biomasse, Energieeffizienz

Seitenzahl:

467

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Zielsetzung und Fragestellung

Die Studie ist die erste von drei geplanten Aktualisierungen der 1. Modellierungsrunde des Klimaschutzszenarios 2050. Sie skizziert erneut drei verschiedene potenzielle Entwicklungen bis 2050. Im Zentrum steht die Frage, wie sich eine Fortschreibung der aktuellen Politik auf die klimapolitischen Zielsetzungen auswirken würde und welche Maßnahmen und Strategien notwendig wären, um bis 2050 eine darüber hinausgehende Treibhausgasminderung um 80 % oder 95 % gegenüber 1990 zu erreichen. Des Weiteren erörtern die Autoren, welche Kosten-Nutzen-Wirkungen zu erwarten wären und welche Verteilungseffekte entstehen könnten.

Zentrale Ergebnisse

Erhebliche zusätzliche Anstrengungen erforderlich, um Klimaschutzziele zu erreichen

Technisch und wirtschaftlich seien die Energie- und Klimaschutzziele des Energiekonzepts erreichbar, allerdings würden sie ohne verstärkte Maßnahmen verfehlt (Aktuelle-Maßnahmen-Szenario 2012). Der Ausstoß von Treibhausgasen würde bis 2050 um lediglich 60 % gegenüber 1990 sinken. Rechne man die Emissionen aus dem internationalen Luft- und Schiffsverkehr sowie von Landnutzung, ...

Erhebliche zusätzliche Anstrengungen erforderlich, um Klimaschutzziele zu erreichen

Technisch und wirtschaftlich seien die Energie- und Klimaschutzziele des Energiekonzepts erreichbar, allerdings würden sie ohne verstärkte Maßnahmen verfehlt (Aktuelle-Maßnahmen-Szenario 2012). Der Ausstoß von Treibhausgasen würde bis 2050 um lediglich 60 % gegenüber 1990 sinken. Rechne man die Emissionen aus dem internationalen Luft- und Schiffsverkehr sowie von Landnutzung, ...

Erhebliche zusätzliche Anstrengungen erforderlich, um Klimaschutzziele zu erreichen

Technisch und wirtschaftlich seien die Energie- und Klimaschutzziele des Energiekonzepts erreichbar, allerdings würden sie ohne verstärkte Maßnahmen verfehlt (Aktuelle-Maßnahmen-Szenario 2012). Der Ausstoß von Treibhausgasen würde bis 2050 um lediglich 60 % gegenüber 1990 sinken. Rechne man die Emissionen aus dem internationalen Luft- und Schiffsverkehr sowie von Landnutzung, Landnutzungsänderung und Forstwirtschaft (LULUCF) mit ein, liege die Minderung sogar bei nur 54 Prozent. Eine Minderung der Treibhausgase um 95 % mache es notwendig, die Ziele zum Anteil der Erneuerbaren Energien am Endenergieverbrauch und am Bruttostromverbrauch deutlich zu überschreiten. Der Anteil der Erneuerbaren Energien am Bruttoendenergieverbrauch müsste bis 2050 auf 95 % statt 60 % steigen, beim Bruttostromverbrauch müssten 95 % statt 80 % erreicht werden.
Für ehrgeizige langfristige Klimaschutzziele sei es wichtig, ebenso ehrgeizige kurz- und mittelfristige Zwischenziele zu setzen, denn die Senkung von Treibhausgasen über 70 % bis 80 % hinaus erfordere besonders große Anstrengungen. Um bis 2050 eine Treibhausgasminderung von 80 % zu erreichen, seien die bestehenden Zwischenziele für 2020 bis 2040 ausreichend. Für das Szenario KS 95 müsste das 80-85 %-Ziel jedoch bereits 2040 erreicht sein, d.h. die bestehenden Zwischenziele müssten deutlich übererfüllt werden.

Energiesektor muss größten Beitrag für den Klimaschutz leisten

Da die Möglichkeiten, den Treibhausgasausstoß zu mindern, in anderen Sektoren, vor allem in der Landwirtschaft begrenzt seien, müsse die Energiewirtschaft den größten Beitrag zum Klimaschutz leisten. In den Klimaschutzszenarien sinkt die Stromnachfrage bis 2030, steigt danach aber deutlich an, weil fossile Energieträger in anderen Sektoren (Wärme, Verkehr, Industrie) durch Strom ersetzt werden müssen. Die wichtigsten „neuen“ Stromverbraucher seien Elektromobilität, Wärmepumpen, Elektrokessel in Wärmenetzen sowie Power-to-Gas.
Die Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien erreicht im Aktuelle-Maßnahmen-Szenario im Jahr 2050 lediglich einen Anteil von 62 %, das Ziel des Energiekonzepts von mindestens 80 % würde also deutlich verfehlt. Im KS 80 steigt die regenerative Erzeugung bis 2050 auf 500 TWh, womit das 80 %-Ziel erreicht würde. Der zusätzliche Strombedarf im KS 95 wird durch einen verstärkten Ausbau von Windenergie und Photovoltaik gedeckt, so dass die Erneuerbaren Energien im Jahr 2050 insgesamt 734 TWh Strom erzeugen bzw. 95 % des Verbrauchs decken. Im Vergleich zur Vorgängerstudie fallen die starke Zunahme der Windenergie an Land sowie der unterstellte Rückgang der Stromerzeugung aus Biomasse auf.

Wärme

Um den Primärenergiebedarf bis 2050 gegenüber 2008 um mindestens 80 % zu reduzieren, müssten im Gebäudebereich umfangreiche Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz, zum Ersatz von fossilen Energieträgern sowie mehr Suffizienz angeregt werden.
Der Wärmebedarf in Gebäuden in den Sektoren GHD und Haushalte sinkt bis 2050 um 48 % (AMS 2012) bis 66 % (KS 95) gegenüber dem Niveau von 2008. Der Deckungsbeitrag von Solarthermie und Umweltwärme wächst von 1 % im Jahr 2008 auf 33 % (AMS 2012) bis 40 % (KS 95), der Strombedarf nimmt wegen des verstärkten Einsatzes von Wärmepumpen zu, im KS 80 um etwa 20 %, im AMS 2012 um knapp 50 %. Kohle und Heizöl würden im Gegensatz zu Erdgas vollständig aus dem Wärmemarkt verdrängt. Um die Ziele zu erreichen, müssten sich allerdings sowohl die Sanierungsrate als auch die Sanierungstiefe erhöhen. Dafür müssten weitere Maßnahmen und Instrumente zum Einsatz kommen. Insbesondere Preissignale, z.B. in Form eines CO2-Aufschlags, würden benötigt, um den Wechsel zu erneuerbarer Wärme zu forcieren.

Verkehr

Ohne verstärkte Maßnahmen (AMS) würden die Treibhausgasemissionen des nationalen Verkehrs nur um 46 % gegenüber 1990 sinken, unter Berücksichtigung des internationalen Verkehrs sogar nur um 24 %. In den Klimaschutzszenarien würden die Verkehrsemissionen hingegen um 81 % (KS 80) bzw. 98,4 % (KS 95) reduziert.
Hierfür müsste der Endenergieverbrauch drastisch gesenkt werden. Bis 2030 sei politisch vor allem die Förderung effizienterer Verkehrsträger (öffentlicher Verkehr, Schiene, Fahrrad) angezeigt sowie die Effizienzsteigerung bei Pkw und Lkw durch ambitionierte Emissionsgrenzwerte. Eine Erhöhung der Kraftstoffsteuern oder fahrleistungsabhängige Maut könne Rebound-Effekte verhindern. Zusätzlich sei die Elektrifizierung des Verkehrs von hoher Bedeutung. Im Luftverkehr müsse ein wirksamer Emissionshandel eingeführt werden. In den Jahren 2040 bis 2050 müssten für die Ziele des KS 95 auch verstärkt strombasierte Kraftstoffe zum Einsatz kommen.

Ökonomische Wirkungen

Insgesamt zeige die ökonomische Analyse, dass eine ambitionierte Klimaschutzpolitik, die auf Energieeffizienz, Erneuerbare Energien und Produktinnovation setzt, sich für Deutschland langfristig auszahlen würde. Das 80 %-Klimaschutzziel treibe den Strukturwandel voran. Im KS 80 liege das BIP im Jahr 2050 um 4,4 % bzw. um 152 Mrd. Euro über dem BIP im AMS 2012. Der Umbau des Energiesystems erfordere im KS 80 pro Jahr etwa 3 Mrd. Euro an Mehrinvestitionen gegenüber dem AMS 2012. Die im Vergleich zum AMS 2012 höhere Investitionstätigkeit und Wirtschaftswachstum in Deutschland ergäben insgesamt positive Beschäftigungseffekte (+1,3 % im KS 80 gegenüber AMS 2012), insbesondere in den Bereichen Bau, Immobilien, Beratung und Energie. Die Handelsbilanz profitiere von abnehmenden Nettoimporten fossiler Energieträger.
Der Investitionsbedarf falle im KS 95 um rund 50 % höher aus als im KS 80. Der Vergleich der nötigen Investitionspfade von KS 80 und KS 95 zeige bereits ab 2020 einen unterschiedlichen Verlauf, das heißt, die Weichenstellung, ob Deutschland das höhere Treibhausgasreduktionsziel von 95 % bis 2050 erreichen kann, falle bereits in den nächsten Jahren.

Zentrale Annahmen und Thesen

Im Vergleich zur ersten Modellierungsrunde sind verschiedene Rahmenannahmen an aktuelle Entwicklungen angepasst worden. Dazu gehören insbesondere die Annahmen zur Bevölkerungsentwicklung, zur wirtschaftlichen Entwicklung, zu den Energie- und CO2-Preisen sowie zum nachhaltig verfügbaren Biomassepotenzial.
Für den Rohölpreis legen die Autoren ...

Im Vergleich zur ersten Modellierungsrunde sind verschiedene Rahmenannahmen an aktuelle Entwicklungen angepasst worden. Dazu gehören insbesondere die Annahmen zur Bevölkerungsentwicklung, zur wirtschaftlichen Entwicklung, zu den Energie- und CO2-Preisen sowie zum nachhaltig verfügbaren Biomassepotenzial.
Für den Rohölpreis legen die Autoren ...

Im Vergleich zur ersten Modellierungsrunde sind verschiedene Rahmenannahmen an aktuelle Entwicklungen angepasst worden. Dazu gehören insbesondere die Annahmen zur Bevölkerungsentwicklung, zur wirtschaftlichen Entwicklung, zu den Energie- und CO2-Preisen sowie zum nachhaltig verfügbaren Biomassepotenzial.
Für den Rohölpreis legen die Autoren den Preispfad des Referenzszenarios im Annual Energy Outlook 2013 der US-amerikanischen Energy Information Administration (EIA 2013) zugrunde und schreiben die Entwicklung ab 2040 fort. Es ergibt sich ein Anstieg des Rohölpreises von 94 US-Dollar pro Barrel im Jahr 2015 auf 195 US-Dollar pro Barrel im Jahr 2050. Bei Erdgas und Steinkohle nehmen die Autoren zunächst einen Preisrückgang an und rechnen für Erdgas erst nach 2030 mit einem höheren Preisniveau im Vergleich zum Jahr 2008, für Steinkohle erst nach 2040.
Für das Erreichen des Klimaschutzziels im KS 80-Szenario unterstellen die Autoren einen Anstieg des CO2-Zertifikatspreises auf 130 Euro bis zum Jahr 2050. Im KS 95 steigt dieser auf 200 Euro pro Tonne. Im Vergleich zur Vorgängerstudie fallen die Annahmen kurzfristig etwas niedriger aus, mittel- und langfristig bleiben sie jedoch gleich.
Die Ausbaupfade für die Erneuerbaren Energien im Strombereich sind im Gegensatz zur ersten Modellierungsrunde nicht auf die Vorgaben der Leitstudie beschränkt, sondern werden im Rahmen der Modellierung ermittelt und stellen somit einen Teil der Ergebnisse dar.
Die zweite Modellierung beinhaltet deutlich strengere Nachhaltigkeitsanforderungen für die Nutzung von Biomasse, was gegenüber der ersten Modellierungsrunde fast zu einer Halbierung des verfügbaren Biomassepotenzials führt. In der Folge ergibt sich ein höherer Strombedarf für Wärme und Verkehr, der durch eine höhere Stromerzeugung aus Windenergie und Photovoltaik gedeckt werden muss. Die Nutzung von Wasserkraft und Geothermie wird für alle Szenarien im gleichen Umfang angenommen.

Methodik

Im Rahmen der Studie werden drei Szenarien erörtert:

  • Wie in der ersten Modellierungsrunde auch, berücksichtigt das Aktuelle-Maßnahmen-Szenario (AMS 2012) den Status-quo der energie- und klimapolitischen Rahmenbedingungen mit den bis Oktober 2012 ergriffenen Maßnahmen.
  • Das Klimaschutzszenario 80 (KS 80) ist ein Zielszenario, in dem die im Energiekonzept der Bundesregierung festgelegten Ziele zur Entwicklung des Treibhausgasausstoßes (minus 80 % gegenüber 1990), der Erneuerbaren Energien und der Energieeffizienz möglichst erreicht werden.
  • Das Klimaschutzszenario 95 (KS 95) zielt auf eine ...

Im Rahmen der Studie werden drei Szenarien erörtert:

  • Wie in der ersten Modellierungsrunde auch, berücksichtigt das Aktuelle-Maßnahmen-Szenario (AMS 2012) den Status-quo der energie- und klimapolitischen Rahmenbedingungen mit den bis Oktober 2012 ergriffenen Maßnahmen.
  • Das Klimaschutzszenario 80 (KS 80) ist ein Zielszenario, in dem die im Energiekonzept der Bundesregierung festgelegten Ziele zur Entwicklung des Treibhausgasausstoßes (minus 80 % gegenüber 1990), der Erneuerbaren Energien und der Energieeffizienz möglichst erreicht werden.
  • Das Klimaschutzszenario 95 (KS 95) zielt auf eine ...

Im Rahmen der Studie werden drei Szenarien erörtert:

  • Wie in der ersten Modellierungsrunde auch, berücksichtigt das Aktuelle-Maßnahmen-Szenario (AMS 2012) den Status-quo der energie- und klimapolitischen Rahmenbedingungen mit den bis Oktober 2012 ergriffenen Maßnahmen.
  • Das Klimaschutzszenario 80 (KS 80) ist ein Zielszenario, in dem die im Energiekonzept der Bundesregierung festgelegten Ziele zur Entwicklung des Treibhausgasausstoßes (minus 80 % gegenüber 1990), der Erneuerbaren Energien und der Energieeffizienz möglichst erreicht werden.
  • Das Klimaschutzszenario 95 (KS 95) zielt auf eine Reduktion der Treibhausgase um 95 % gegenüber 1990 und betrachtet somit das obere Klimaschutzziel.
  • Die zielorientierte Modellierung ist darauf ausgerichtet zu bestimmen, welche Sektoren welche Treibhausgasminderungsbeiträge erbringen müssen und welche Maßnahmen hierzu erforderlich sind.

Für die Betrachtung der energiebedingten Treibhausgase kommen verschiedene Modelle zum Einsatz:

  • ERNSTL/EE-Lab/INVERT des Fraunhofer ISI für den Gebäudesektor,
  • das Energienachfragemodell FORECAST für die Entwicklung von Emissionen und Energiebedarf in den Sektoren Industrie, GHD und Haushaltsgeräte,
  • die Modelle TEMPS des Öko-Instituts und ASTRA-D des Fraunhofer ISI für den Verkehrssektor,
  • ELIAS/PowerFlex des Öko-Instituts und PowerACE des Fraunhofer ISI für die Stromerzeugung.
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