Wirklich retten lässt sich das Klima nur, wenn alle Länder der Erde ihre Treibhausgasemissionen schnellstmöglich auf nahezu null zurückfahren. Viele können sich aber ein Leben jenseits von Erdöl, Erdgas oder Kohle überhaupt nicht vorstellen.

Dabei ist es nicht einmal 300 Jahre her als regenerative Energien die Energieversorgung der Erde vollständig deckten. In gut 200 Jahren wird die weltweite Energieversorgung ziemlich sicher auch wieder vollständig kohlendioxidfrei sein. Denn bis dahin sind spätestens auch die letzten Vorkommen an fossilen Energieträgern erschöpft. Als Folge der dann rund 500-jährigen Geschichte der Nutzung fossiler Energieträger würde bis dahin das Klima völlig kollabieren. Wollen wir das Klima weitgehend retten, muss uns eine kohlendioxidfreie Energieversorgung bereits deutlich früher gelingen. Maximal 100 Jahre haben wir dafür noch Zeit.

In Deutschland wäre eine kohlendioxidfreie Energieversorgung auf Basis erneuerbarer Energien bereits im Jahr 2050 möglich. Ein Klimaschutzszenario für Deutschland soll dazu zeigen, welche Optionen für eine schnelle kohlendioxidfreie Energieversorgung existieren und welche Rolle regenerative Energien dabei spielen können. Im Vergleich zu anderen Ländern sind die Möglichkeiten zur Nutzung regenerativer Energien in Deutschland alles andere als optimal. Wenn es aber gelingt, ein bevölkerungsreiches Industrieland wie Deutschland mit nur mäßigen regenerativen Energiepotenzialen vollständig durch regenerative Energien zu versorgen, sollte dies für andere Länder erst recht kein Problem darstellen. Deutschland kann und hat hierbei eine Vorreiterposition, die langfristig viele Vorteile bietet. Für Deutschland zahlt sich diese Rolle bereits jetzt schon aus. Regenerative Energietechnologien sind nämlich dabei, sich zu den größten Exportschlagern für die deutsche Industrie zu entwickeln.

Runter mit dem Primärenergiebedarf

Ein erster Schritt zeigt die mögliche Entwicklung des gesamten Primärenergiebedarfs in Deutschland. Dieser umfasst ursprüngliche Energieformen wie Kohle, Erdöl, Erdgas oder Uran. Ein Großteil dieser Energieträger kommt in der Energiewirtschaft zum Einsatz. Ein Teil findet auch als so genannter nicht energetischer Verbrauch in anderen Bereichen Verwendung. So enden große Mengen an Erdöl beispielsweise in der Kunststoffindustrie und werden dort zu Gartenstühlen, Kugelschreibern oder Nylonstrümpfen verarbeitet. Ein Großteil dieser Produkte landet letztendlich auf dem Müll. Über Müllverbrennungsanlagen entsteht dann schließlich Kohlendioxid, das wiederum zum Treibhauseffekt beiträgt. Zwar gibt es mittlerweile auch alternative Rohstoffe wie Biokunststoffe. Es ist aber zu erwarten, dass in den nächsten Jahrzehnten fossile Rohstoffe weiterhin beim nicht energetischen Verbrauch eine große Rolle spielen. Für einen wirksamen Klimaschutz sollte Deutschland seine Treibhausgasemissionen bis zum Jahr 2050 um 80 Prozent reduzieren. Lässt man den nicht energetischen Anteil weitgehend unverändert, bedeutet das aber, dass die Energiewirtschaft bis dahin fast vollständig auf die Nutzung regenerativer Energien umzustellen ist. Beim energetischen Primärenergieverbrauch hatten im Jahr 1990 fossile Energien und die Kernenergie zusammen einen Anteil von fast 99 Prozent. Regenerative Energien hatten in diesem Jahr also nur gut ein Prozent zur Deckung des Energiebedarfs beigetragen. Bis zum Jahr 2007 stieg der Anteil regenerativer Energien bereits auf über 6 Prozent an. Bis zu einer hundertprozentigen regenerativen Energieversorgung ist es also noch ein weiter Weg.

Die Kernenergie hatte zwischen den Jahren 1990 und 2008 stets einen Anteil zwischen 10 und 14 Prozent. Durch die Ausstiegsbeschlüsse ist ein Ende der Kernenergienutzung in Deutschland zwischen den Jahren 2020 und 2025 zu erwarten. Bis dahin können regenerative Energien die wegfallenden Kapazitäten problemlos ersetzen. Während der Primärenergiebedarf zwischen den Jahren 1990 und 2005 weitgehend konstant geblieben ist, wird er durch effizientere Energienutzung und sinkende Bevölkerungszahlen bis zum Jahr 2050 kontinuierlich abnehmen. Da der Kraftwerkswirkungsgrad bei der Berechnung des Primärenergieverbrauchs von Strom aus Windkraft-, Wasserkraft- oder Photovoltaikanlagen im Gegensatz zu Kohle- und Atomkraftwerken nicht mit einbezogen wird, sinkt der Primärenergiebedarf zusätzlich durch statistische Effekte. Insgesamt lässt sich der Primärenergiebedarf in Deutschland mehr als halbieren.

Für das Erreichen der Klimaschutzziele im Jahr 2020 kommt aber die Umgestaltung der Energiewirtschaft in Deutschland etwa 10 bis 15 Jahre zu spät. Statt der empfohlenen Treibhausgasreduktionen von 50 Prozent sind eher 30 Prozent realistisch. Eine Verlängerung der Laufzeiten für Kernkraftwerke würde auch nicht helfen, die Ziele für das Jahr 2020 zu erreichen. Eine Laufzeitverlängerung behindert dagegen den schnellen Umbau der Energiewirtschaft, ohne den nötigen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten. Die Klimaschutzziele für das Jahr 2050 lassen sich jedoch problemlos erreichen, wenn der Weg dahin konsequent eingeschlagen wird.

Der Energiemix im Jahr 2050 wird dann vermutlich auf einem breiten regenerativen Energiemix basieren. Aufgrund der geografischen Lage sind dabei die Potenziale der Wasserkraft am geringsten. Neben heimischen regenerativen Energien wird vermutlich auch der Import von preiswertem Solarstrom aus sonnenreichen Regionen zu einer sicheren und kostengünstigen Energieversorgung beitragen.

Stromerzeugung ganz ohne atomare und fossile Kraftwerke

Während beim gesamten Primärenergiebedarf in Deutschland in den nächsten Jahrzehnten ein großer Rückgang zu erwarten ist, wird der Stromverbrauch vermutlich eher konstant bleiben. Zwar sind auch beim Elektrizitätsbedarf große Einsparpotenziale vorhanden. Der Trend zu immer mehr neuen Elektrogeräten sowie ein verstärkter Einsatz von Wärmepumpen und Elektroautos wird dies jedoch kompensieren.

Der Umbau hin zu einer regenerativen Energieversorgung hat in der Elektrizitätswirtschaft bereits begonnen. Im Jahr 1990 hatte lediglich die Wasserkraft mit rund 3 Prozent einen erwähnenswerten Anteil an der Elektrizitätsversorgung. In den darauf folgenden 15 Jahren sind die Windkraft, Biomassenutzung und jüngst auch die Photovoltaik hinzugekommen. Rund 15 Prozent betrug ihr Anteil bereits im Jahr 2008. Bis zum Jahr 2020 können regenerative Energien bereits die Kernenergie ersetzen und im Jahr 2050 faktisch den gesamten Elektrizitätsbedarf übernehmen.

Während bei der Wasserkraft in Deutschland praktisch kaum noch neue Potenziale erschlossen werden können, verfügen die Windkraft und die Photovoltaik über die größten Möglichkeiten. Rein theoretisch könnten sowohl die Windkraft als auch die Photovoltaik jeweils alleine den gesamten Elektrizitätsbedarf in Deutschland decken. In der Praxis macht dies jedoch wenig Sinn, weil durch das über das Jahr schwankende Angebot an Windkraft und Solarstrahlung zu große und teure Speicher nötig wären.

Bei einer sinnvollen Kombination verschiedener regenerativer Energien sind bestenfalls nur sehr kleine Speicher nötig. Windkraft und Photovoltaik könnten dazu rund die Hälfte der Elektrizitätsversorgung im Jahr 2050 übernehmen. Auch der Zubau von Biomassekraftwerken ist begrenzt, wird aber den Anteil der Wasserkraft deutlich überschreiten. Mittelfristig können auch geothermische Kraftwerke einen Beitrag leisten. Durch einen zusätzlichen Import von preiswertem Strom aus regenerativen Kraftwerken ließe sich schließlich der gesamte Elektrizitätsbedarf des Jahres 2050 kohlendioxidfrei decken. Solarthermische Kraftwerke sind beispielsweise eine wichtige Option für den Stromimport. Fossile Kraftwerke und Kernkraftwerke sind für eine sichere und klimaverträgliche Elektrizitätsversorgung im Jahr 2050 nicht mehr erforderlich.

Dämmung und regenerative Energien zur Wärmeversorgung

Anders als im Elektrizitätsbereich sind bei der Wärmeversorgung erhebliche Reduktionen des Energiebedarfs zu erzielen. Die Einsparmöglichkeiten im Gebäudebereich machen eine Halbierung des Wärmebedarfs bis zum Jahr 2050 im Vergleich zum Jahr 1990 recht wahrscheinlich. Wichtig ist, dass die Politik dazu Modernisierungsmaßnahmen bei bestehenden Gebäuden stark forciert.

Im Jahr 2007 betrug der Anteil regenerativer Energien an der Wärmeversorgung rund 6 Prozent. Unter den regenerativen Energien hatte vor allem die Biomasse - also Brennholz - den mit Abstand größten Anteil. Die Nutzungsmöglichkeiten der Biomasse in Deutschland sind jedoch begrenzt. Im Bereich der Wärmeversorgung können aber die Solarthermie, Geothermie und Wärmepumpen ebenfalls größere Beiträge liefern. Langfristig ließe sich durch regenerativ erzeugten Wasserstoff der Restbedarf decken. Wenn der direkte Strombedarf und die Fernwärme dann wie zuvor beschrieben aus regenerativen Elektrizitätskraftwerken stammt, wäre im Jahr 2050 in Deutschland auch eine kohlendioxidfreie Wärmeversorgung möglich.

Effizienzsteigerung und neue Konzepte für den Verkehr

Aus heutiger Sicht scheint die klimaverträgliche Umgestaltung des Verkehrbereichs die größte Herausforderung zu sein. Deutsche Automobilhersteller haben in jüngster Vergangenheit immer wieder eine große Spurtreue bei ihren Widerständen gegen das Umsetzen von Klimaschutzmaßnahmen gezeigt. Führende Manager behaupteten sogar, dass die geforderten Einsparungen schlicht physikalisch unmöglich wären. Dabei sind heutige Autos keineswegs energiespartechnische Wunderwerke. Selbst moderne Verbrennungsmotoren erreichen im Optimalfall nur einen mittleren Wirkungsgrad von etwa 25 Prozent. Mindestens 75 Prozent des Energiegehalts verpufft als Abwärme ungenutzt in die Umgebung. Blendet man einmal sämtliche Emotionen aus, mit denen das Thema Auto in Deutschland offensichtlich verbunden ist, erscheint damit eine Halbierung des Energiebedarfs technisch durchaus möglich.

Durch neue innovative Antriebskonzepte wie Elektroautos oder Brennstoffzellenfahrzeuge lässt sich der Wirkungsgrad erhöhen, der Energiebedarf reduzieren und mit regenerativen Energien letztendlich der Kohlendioxidbedarf auf null verringern.

Für herkömmliche Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren können kurzfristig Biomassetreibstoffe einen Teil des Treibstoffbedarfs decken. Die Agrarflächen in Deutschland reichen aber nicht einmal annähernd aus, um mit Biomassetreibstoffen den Bedarf insgesamt decken zu können. Hinzu kommt, dass ein Teil der verfügbaren Biomasse zur Strom- und Wärmeerzeugung benötigt wird.

Durch deutliche Verbesserungen bei der Batterietechnik in den letzten Jahren können schon bald Elektroautos Serienreife erlangen. In der Übergangszeit würden sie zwar noch teilweise durch Strom aus fossilen Kraftwerken aufgeladen und angetrieben. Mit zunehmendem Anteil regenerativer Energien an der Stromversorgung sinken die Kohlendioxidemissionen dann aber schnell.

Mit regenerativem Wasserstoff betankte Brennstoffzellenautos werden aus heutiger Sicht später in den Markt kommen. Zwar gibt es bereits heute beachtliche Fortschritte bei der Entwicklung der Brennstoffzellentechnik. Es fehlen aber noch Strukturen für die kohlendioxidfreie Erzeugung und Verteilung von preiswertem Wasserstoff. Langfristig gesehen kann aber die Wasserstofftechnik einen Beitrag zum Klimaschutz liefern. Damit ließe sich dann bis zum Jahr 2050 auch der Energiebedarf des Verkehrsbereichs kohlendioxidfrei decken.