Die Energie zur Wende#
Die Art, wie wir Energie produzieren und nutzen, ist der Ursprung des heutigen Problems und muss auch Quelle der Lösung sein.#
Von der Wiener Zeitung (8. Dezember 2019) freundlicherweise zur Verfügung gestellt
Von
Christoph Frei
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Im September 2018 hat UN-Generalsekretär António Guterres den Klimawandel als das zentrale Thema unserer Generation benannt und erklärt, dass wir an einem entscheidenden Punkt angelangt sind. Seither haben sich die Klimamanifestationen weltweit vervielfacht. Der gesellschaftliche Umgang mit dem Thema Klima und Energie scheint an einem Wendepunkt angelangt zu sein. Die Art, wie wir Energie produzieren und nutzen, ist zugleich der Ursprung des heutigen Problems und muss auch Quelle der künftigen Lösung dieser wohl einzigartigen Herausforderung sein. Daher ist es wichtig, die relevanten Entwicklungen der Vergangenheit, die dahinterstehenden Treiber wie auch gegenwärtige Schlüsselthemen und kritische Innovations- und Politiktrends zu verstehen und entsprechende Schlüsse zu ziehen.
Beginnen wir mit einer kurzen Betrachtung der prägendsten Entwicklungen im Energiebereich über die vergangenen hundert Jahre. Die wohl herausragendste Errungenschaft war die Entwicklung eines Energiesystems, das weltweit Milliarden Menschen täglich mit fossiler und elektrischer Energie versorgt. Etwa die Hälfte des weltweit investierten Kapitals ist im Energiesystem gebunden, das maßgeblich zur globalen Wirtschaftsentwicklung über diesen Zeitraum beigetragen hat. Die wichtigsten dem zugrunde liegenden Innovationen gehen weiter zurück, etwa James Watts Dampfmaschine (1776) oder Thomas Edisons Glühlampe (1879).
In den vergangenen fünfzig Jahren haben wohl die Erdölschocks (1973 und 1979) die größte Rolle gespielt, nicht nur weil sie die industrialisierte und ressourcenreiche Welt weitgehend in Opec- und IEA-Mitglieder geteilt haben, sondern weil sie das Ende des nicht-kartellierten Tiefpreis-Erdöls und den Beginn globaler Anstrengungen zur Verbesserung der Energieeffizienz und zur Erforschung alternativer Energien und der Batterietechnologie bestimmten. So hat die Arbeit des heurigen Chemie-Nobelpreisträgers Stanley Whittingham wesentlich zur Entwicklung der Lithium-Ionen-Batterie beigetragen.
Die vergangenen zwanzig Jahre waren vor allem durch die Schieferöl- und Schiefergasrevolution (Stichwort: Fracking) geprägt, die zur Energieunabhängigkeit der USA führte, das Opec-Kartell schwächte und die Angst, der Welt könnte das Öl ausgehen, beendete.
Rückgang der Erdölnachfrage#
Bis dahin ist dies weitgehend eine Geschichte geprägt von Erdöl und Kohle, mit ein paar Kapiteln zu Atom- und Wasserkraft. Dies soll sich nun ändern. Mit der Atomkatastrophe von Fukushima, dem wohl einschneidendsten Ereignis der vergangenen zehn Jahre, wurde die Energiewende eingeläutet. Dieses Ereignis löste einen exponentiellen Solarzellen-Boom aus und verhalf den neuen erneuerbaren Energien zum Durchbruch.
In den vergangenen fünf Jahren kam es zu einem Gesinnungswandel bezüglich der künftigen Erdölnachfrage. Wir erwarten, gemäß unseren eigenen Szenarien, dass der weltweite durchschnittliche Pro-Kopf-Primärenergieverbrauch ab Mitte 2030 nicht mehr weiter steigen und die Elektrifizierung des Endenergieverbrauchs weiter fortschreiten wird. Einer Verlangsamung das Wachstums der Erdölnachfrage wird nach 2025 ein Nachfragerückgang folgen. Diese Entwicklung war in vielen Führungsetagen von Erdölfirmen oder in der Opec noch vor fünf Jahren ein Tabuthema, heute wird sie als realistisches Szenario diskutiert.
In einem Umfeld, in dem Unternehmertum und relativ uneingeschränkte Kapitalmärkte auf die Maximierung von Wertschöpfung und Profit aus Primärressourcen ausgerichtet waren, wurden diese wichtigen Entwicklungen durch tiefgreifende Innovationen, geostrategischen Wettbewerb und gesellschaftliche Reaktionen auf disruptive Ereignisse angetrieben. Wo stehen wir heute mit diesen Entwicklungstreibern?
Steigender Innovationsdruck#
Der Klimawandel ist zur Ursache einer zunehmenden Anzahl disruptiver Unwetterkatastrophen und damit zum Mitauslöser einer globalen Energiewende geworden. Deren Treiber sind die Anstrengungen zur Dekarbonisierung, eine rapide zunehmende Digitalisierung und eine damit einhergehende Dezentralisierung. Das geopolitische Umfeld ist rauer geworden. Die internationalen Klimaverhandlungen sind seit "COP21" in Paris 2015 ins Stocken geraten. Handelsschranken verlangsamen die Ausbreitung grüner Technologien. 2016 stellte der Weltenergierat zum ersten Mal ein "Hard Rock"-Szenario vor, das eine multipolare Welt mit fragmentierter Führung beschrieb. Vor drei Jahren wurde dieses Szenario als unwahrscheinlich erachtet. Heute wird unser "Modern Jazz"-Szenario als das unwahrscheinliche gesehen - es beschreibt eine Welt, in der internationale Märkte reibungslos die besten Innovationen und Technologien effizient verbreiten und so das Klimaproblem effizient angehen.
Der Innovationsdruck wird größer. Der Fokus hat sich von der Angebots- zur Nachfrageseite verschoben, wo die Margen dank zunehmender Daten- und Informationsverfügbarkeit steigen. Auch die Kosten erneuerbarer Energien sind zwischenzeitlich stark gesunken. Inzwischen produzieren die weltweit günstigsten (nicht-subventionierten) Solaranlagen Strom zu weniger als 2 Cent je Kilowattstunde. In einem 24/7-System mit Batteriespeicher liegen die Erzeugungskosten nun unter 8 Cent.
China, Indien und viele andere Länder treiben ambitionierte Elektromobilitätsvisionen voran (mit Batterien, deren Wertschöpfungskette zu 90 Prozent unter chinesischer Kontrolle steht). Und an der digitalen Front halten Start-ups mit Geschäftsmodellen, die auf "Uberisierung", Big Data, Internet der Dinge und Blockchain setzen, die etablierten Energiefirmen auf Trab und verändern sie.
Die Elektrifizierung der Endnachfrage ist der am wahrscheinlich am stärksten diskutierte Trend. Dies zu einem Zeitpunkt, an dem dank innovativer, dezentraler Stromversorgungslösungen auch die Zahl der Menschen ohne Zugang zu Strom erstmals unter eine Milliarde gesenkt werden konnte. Während E-Mobilität, Wärmepumpen und die Elektrifizierung industrieller Prozesse die Verstromung der Endnachfrage vorantreiben, gibt es auch Sektoren, in denen die Dekarbonisierung schwierig ist. Dazu gehören etwa der Schiffs- und Flugverkehr, aber auch der Fernlastwagenverkehr. Aber auch dicht besiedelte urbane Zentren mit kalten Wintern oder energieintensive Industrien (Zement, Aluminium, Stahl, Chemikalien) gelten als Herausforderung für die Energiewende.
Ammoniak- statt Kohlekraftwerk#
Heute deckt Strom etwa 20 Prozent der globalen Endenergienachfrage. Selbst bei einer ambitiösen Verdoppelung der weltweiten Stromversorgung innerhalb von zwanzig Jahren würde dies bei gleichzeitig wachsender Energienachfrage zu einem Anteil von bloß 30 Prozent führen. 70 Prozent der Endnachfrage würden nach wie vor durch andere Energieformen gedeckt. Demnach ist die Suche nach Lösungen zur schnellen Dekarbonisierung der Energienachfrage von zentraler Bedeutung für das Gelingen der Energiewende. Mit dem Fokus auf Wasserstoff hat Japan diese Agenda vorangetrieben.
Welche Bereiche müssen gestärkt, weiterentwickelt und beschleunigt werden, um alle zehn Jahre eine Halbierung der CO2-Emissionen zu erreichen? Was sind die Hauptrisiken? Eine zentrale Herausforderung sind die Kohlekraftwerke, die für etwa ein Drittel der globalen CO2-Emissionen verantwortlich sind. Die meisten stehen in Asien und sind im Durchschnitt jünger als zehn Jahre - es ist also eine weitere Nutzungsdauer von vierzig bis fünfzig Jahren möglich. Eine Umrüstung auf Erdgas (oder Biomasse) ist nur dort möglich, wo entsprechende Ressourcen auch tatsächlich verfügbar sind, was etwa bei Erdgas in Indien nicht der Fall ist. Die Umrüstung auf CO2-Abscheidung, -Verwendung und -Speicherung benötigt Kapital und bedingt mehrere Monate Stillstand, was eine große Herausforderung darstellt.
Ein japanisches Pilotprojekt versucht daher einen neuen Weg, in dem ein Kohlekraftwerk auf Ammoniak umgerüstet wird, was keine große Investition benötigt und eine schrittweise Dekarbonisierung ermöglicht. Ammoniak ist die am meisten gehandelte Chemikalie. Am Anfang wird es fossilen Ursprungs sein, dann mittels CO2-Abscheidung und -Speicherung dekarbonisiert und mittelfristig mit erneuerbaren Energien produziert werden. Eine solche Vision weit kostengünstiger als eine, die auf eine neue Infrastruktur abzielt.
Bestehende Infrastruktur nutzen#
Aus der bisherigen Entwicklung und den erkennbaren Trends lassen sich folgende Kernbotschaften ableiten:
Erneuerbare Energien alleine sind keine bezahlbare Vision. Öl, Gas und Kohle werden noch einige Zeit die Weltenergieversorgung mitprägen.
Das für fossile Energieträger aufgebaute System hat nicht ausgedient. Eine erfolgreiche Energiewende muss auf bestehende Infrastruktur aufbauen, diese umrüsten, um- und weiternutzen und deren transportierte Energieträger dekarbonisieren.
Der Markt alleine kann das Klimaproblem nicht lösen. Es braucht klar definierte Ziele und Rahmenbedingungen wie Netto-Null-Emissionen, unterstützt durch funktionierende Märkte für grüne Güter und Dienstleistungen.
Die Mühlen multilateraler Organisationen mahlen zu langsam, das aktuelle geopolitische Klima ist Sand im Getriebe. Unumstritten ist aber auch, dass es ohne multilaterale Organisationen nicht geht. Wir brauchen einen globalen CO2-Preis sowie die Vermeidung von Handelsschranken für grüne Güter und Dienstleistungen. Zum Gelingen der Energiewende brauchen wir vor allem aber eine Koalition der Willigen für ambitionierte Projekte unter Einbeziehung aller Akteure (Profit- und Non-Profit-Organisationen, staatliche und nicht-staatliche Akteure).
Um die Emissionsreduktionsziele doch noch zu erreichen, müssten in den nächsten fünf Jahren alle großen internationalen Automärkte einen Verkaufsanteil von 10 bis 15 Prozent für E-Fahrzeuge erreichen, unterstützt durch die nötigen Investitionen in die Infrastruktur.
In den nächsten zehn Jahren müssten wir die CO2-Emissionen halbieren und dann alle weiteren zehn Jahre nochmals. Dazu brauchen wir eine Systemflexibilisierung durch Digitalisierung und Sektorkoppelung als Ausgangslage zur Integration erneuerbarer Energien mit Strommixanteilen von 40 Prozent und mehr.
In den nächsten zwanzig Jahren müssten wir den Übergang zu einer nicht mehr erdölzentrierten Energiewirtschaft ohne finanziellen Kollaps sowie ohne Konflikte erreichen, bei gleichzeitiger Verdoppelung der Stromproduktion und Substitution von 5 Prozent der fossilen Energien durch synthetische erneuerbare Gase (Power-to-Gas) mit weiterer Nutzung existierender Infrastruktur und Wertschöpfungsketten.
Bis zur Mitte des Jahrhunderts müssten ambitionierte Visionen wie Netto-Null-Emissionen Realität werden. Fast 70 Länder haben sich dazu oder zu ähnlichen Zielen verpflichtet.
All dies ersetzt keineswegs die Notwendigkeit eines gesellschaftlichen Wandels hin zu einer lokaleren, effizienteren, wiederverwendenden und -verwertenden Kreislaufwirtschaft.
Bitte auch den Beitrag im JOANNOVUM Juni 2021 beachten!#
