Was bedeutet Dekarbonisierung: Definition, Anfänge und Maßnahmen
Die Dekarbonisierung bezeichnet die Transformation der Wirtschaft, insbesondere der Energiewirtschaft, hin zu einem geringeren Kohlenstoffumsatz. Langfristiges Ziel ist es, im Rahmen der Energiewende eine CO2-freie Wirtschaft zu schaffen. Bei der Dekarbonisierung werden Prozesse und Aktivitäten, die Kohlendioxid (CO2) emittieren, durch Prozesse ersetzt, die diese Emissionen kompensieren oder nicht emittieren. Aus Sicht der Energiesystemmodellierung ist Dekarbonisierung eine Verringerung der Kohlenstoffintensität der Energieversorgung, d. h. der CO2-Emissionen pro erzeugter Energieeinheit.
Es handelt sich also um einen angebotsseitigen Ansatz zur Emissionsminderung, der neben der Senkung des Energiebedarfs (Energieverfügbarkeit, Energieeffizienz) auf eine Verlagerung der Nachfrage auf weniger intensive Energiequellen abzielt. Damit ist die Dekarbonisierung ein zentrales Mittel des Klimaschutzes und eine der tragenden Säulen der Energiewende: Ziel ist es, die Wirtschaft klimaneutral zu machen.
Inhalt
Dekarbonisierung als Synonym für Defossilisierung
Um eine vollständige Dekarbonisierung zu erreichen, müssen alle Technologien, die CO2-Emissionen verursachen, ersetzt werden. Es gibt jedoch Branchen, in denen dies nicht möglich oder zu teuer ist, z. B. in der Schifffahrt und im Luftverkehr. Auch in der Industrie ist eine vollständige Dekarbonisierung nur schwer zu erreichen, stattdessen werden fossile Brennstoffe durch sogenannte Green Fuels, Brennstoffe aus erneuerbarem Strom, Biomasse oder eine Kombination aus beidem ersetzt.
Tatsächlich kann in diesem Fall nicht von Dekarbonisierung gesprochen werden, der Begriff „Defossilisierung“ wäre treffender, denn grüne Kraftstoffe sind im Allgemeinen CO2-neutral, weil sie während ihrer Herstellungs- bzw. Wachstumsphase die Menge an Kohlendioxid aufnehmen, die sie bei der Verbrennung wieder freigesetzen. Allerdings hat sich für den Ausstieg aus fossilen Brennstoffen der Begriff Dekarbonisierung eingebürgert, der in diesem Sinne gleichbedeutend mit Defossilisierung ist.
Dieser Wandel muss auf verschiedenen Ebenen vollzogen werden: Im Wirtschaftsbereich müssen Produkte, Produktionsverfahren und Dienstleistungen dekarbonisiert werden, zudem ist die Entwicklung neuer Geschäftszweige gefordert. Auch Städte und Gemeinden sollten ihre Planungen am Prinzip der Dekarbonisierung ausrichten. Schließlich ist die Umsetzung klimaneutraler Energiesysteme auf nationaler und internationaler Ebene eine notwendige Voraussetzung, um die Ziele der Dekarbonisierung zu erreichen.
Anfänge der Dekarbonisierung
Beim G-7-Gipfel auf Schloss Elmau im Jahr 2015 einigten sich die G-7-Staaten darauf, die globalen Treibhausgasemissionen bis 2050 um 40-70 % gegenüber 2010 zu senken und die Weltwirtschaft bis 2100 vollständig zu dekarbonisieren. Ende September 2015 hat der Weltgipfel für nachhaltige Entwicklung in New York 17 Ziele für die nachhaltige Entwicklung (Sustainable Development Goals, SDGs) festgelegt. Ziel 7 (Nachhaltige Energie für alle) und Ziel 13 (Klimawandel bekämpfen) stehen in direktem Zusammenhang mit der Dekarbonisierung.
Auf der New Yorker UN-Klimakonferenz wurde das Pariser Klimaabkommen verabschiedet. Demnach müssen die CO2-Emissionen so weit reduziert werden, dass die Erderwärmung möglichst auf 1,5 Grad Celsius begrenzt werden kann. Nach der schrittweisen Dekarbonisierung der Energieversorgung bis etwa 2000 kehrte sich dieser Trend zumindest bis 2010 wieder um. Grund war der erhöhte Verbrauch von Kohle im Verhältnis zu anderen Energieträgern. Die Abhängigkeit vieler Regierungen von Einnahmen aus der Gewinnung und dem Verkauf fossiler Brennstoffe behindert zudem die Bemühungen zur Dekarbonisierung.
Der Grad der Abhängigkeit ist in vielen Ländern sehr unterschiedlich. In Ländern mit großen Vorkommen an fossilen Brennstoffen ist der Bedarf an Primärenergie aus fossilen Brennstoffen zwischen 2004 und 2015 stark gestiegen; der Anteil erneuerbarer Energiequellen blieb nahezu unverändert; infolgedessen hat noch keine Dekarbonisierung stattgefunden. Politikwissenschaftler der Universität Oxford sprechen – ausgehend von der Ressourcenfluch-Hypothese – von einem Kohlenstofffluch, der Länder mit großen fossilen Brennstoffreserven auf einen kohlenstoffintensiven Wachstumspfad verdammen könnte. Weltweit wurden Anfang 2020 fossile Brennstoffe dreimal so stark subventioniert wie erneuerbare Energien.
Möglichkeiten zur Reduzierung der CO2-Emissionen
Aus technologischer Sicht kommen verschiedene Strategien in Betracht, um die CO2-Emissionen zu reduzieren. Kohlebrennstoffe können durch kohlenstofffreie ersetzt werden, entweder aus erneuerbaren Quellen oder durch Kernspaltungsenergie oder (möglicherweise in der Zukunft) Kernfusion. Das ist ein echter Ansatz zur Dekarbonisierung: Abkehr von kohlenstoffbasierten Energiequellen.
Ein Trend zur Dekarbonisierung ist durch den Wechsel zu mindestens kohlenstoffärmeren Brennstoffen zu erkennen, jedoch mit Einschränkungen. Deutliche CO2-Reduktionen lassen sich auch erzielen, wenn besonders kohlenstoffbasierte Energieträger wie Kohle durch kohlenstoffarme wie Erdgas ersetzt werden. Ein solcher Austausch kann oft relativ schnell erfolgen; Dies hält jedoch nicht immer lange an, da beispielsweise relative Verschiebungen der Kohle- und Erdgaspreise später zu einer Rücksubstitution führen können. Zudem besteht bei der Nutzung von Erdgas die Gefahr, dass der Klimaschutzeffekt durch Austreten von Erdgas bei dessen Produktion, Transport oder Verbrauch zunichtegemacht oder sogar negativ wird, da Methan extrem klimaschädlich ist.
Zu den Dekarbonisierungsmaßnahmen gehören der Wechsel von fossilen Brennstoffen zu erneuerbaren Energien oder die Nutzung der umstrittenen Kernenergie. Letzteres weist jedoch eine etwas höhere CO2-Emissionen auf als die meisten erneuerbaren oder alternativen Energien. Eine dritte Strategie zur Dekarbonisierung ist die sogenannte CCS-Technologie, also die Abscheidung von Kohlendioxid in fossilen Kraftwerken und die anschließende Injektion in die tiefen Erdschichten.
Bei CCS geht es nicht um Dekarbonisierung, sondern darum, das CO2-Problem auf andere Weise zu lösen. Durch CO2 Capture and Storage (CCS) kann das beim Verbrennungsprozess entstehende CO2 weitgehend von den Abgasen getrennt und die Gase so lange wie möglich von der Atmosphäre ferngehalten werden. Zwar ist es prinzipiell möglich, den CO2-Ausstoß deutlich zu reduzieren, aber es geht dabei nicht um eine Dekarbonisierung, da noch an kohlenstoffhaltigen Kraftstoffen gearbeitet wird.
Unterschiedliche Maßnahmen in differenten Sektoren
Während in Bereichen wie den Heiz- und Kühltechnologien oder dem Transport mit Kleinwagen die Dekarbonisierung mit regenerativ erzeugtem Strom noch relativ einfach ist, ist dies beispielsweise im Überland- und Luftverkehr, Stahl- und der Zementherstellung sowie in der Schifffahrt deutlich schwieriger.
In den Sektoren Zement, Stahl, Ethylen, Glas und Ammoniak zeigt eine 2019 veröffentlichte Studie, dass es möglich ist, die Treibhausgasemissionen bis 2050 um 80–95 Prozent im Vergleich zu 1990 zu reduzieren. Die wachsende Nachfrage nach den oben genannten Produkten macht eine effektive Dekarbonisierung jedoch schwieriger.
Die Nutzung von Biomasse könnte gesteigert werden, was sogar kohlenstoffbasierte Energieträger wie Biogas nahezu klimaneutral machen könnte. Auch dies wäre streng genommen keine Dekarbonisierung, nicht einmal eine Verringerung des CO2-Ausstoßes, obwohl es sicherlich einen Beitrag zum Klimaschutz leisten würde, da bei der Gewinnung solcher Energieträger der Atmosphäre CO2 entzogen wird.
Energieeffizienzverbesserungen (z. B. durch verbesserte Gebäudeisolierung, verbesserte Kraftwerkstechnik, leichtere und effizientere Fahrzeuge usw.) können den Einsatz von Energieträgern wie Heizöl, Benzin und Kohle reduzieren, sofern sich ihre Wirkung nicht darauf beschränkt. Allerdings wird dieser Ansatz auch nicht als Dekarbonisierung bezeichnet. Das ist der Weg zur Effizienz.
Bei der Elektrifizierung findet häufig eine Dekarbonisierung statt. Eine echte Dekarbonisierung technischer Systeme wird oft mit der Elektrifizierung in Verbindung gebracht. Beispiele hierfür sind der Einsatz elektrischer Antriebe für Züge und Autos.
Dekarbonisierung: Bis 2050 zu ergreifende Maßnahmen
Mit dem beschlossenen Kohleausstieg und der fortschreitenden Energiewende hat sich die Politik zum Ziel gesetzt, den CO2-Ausstoß zu reduzieren. Belastend für Deutschlands Bemühungen ist das Pariser Klimaabkommen von 2015, das die internationale Gemeinschaft ebenfalls dazu verpflichtet hat, die Treibhausgasemissionen bis 2035 deutlich zu reduzieren. Zuletzt forderte EU-Kommissionspräsidentin Ursula von der Leyen erneut, Europas Wirtschaft und Industrie durch die Verabschiedung eines „European Green Deal“ bis 2050 klimaneutral zu machen.
Damit Europa spätestens 2050 ein klimaneutraler Kontinent wird, müssen die energieintensiven Industrien Stahl, Zement und insbesondere die chemische Industrie zügig auf umweltneutrale Rohstoffe und Energieträger umsteigen. Dieses Hauptziel ist zeitlich ambitioniert. Doch welche Möglichkeiten gibt es, um das Ziel zu erreichen?
Die Maßnahmen sollen neue Märkte für nachhaltige Produkte schaffen und Investitionen für einen schnellen Übergang zu CO2-freien Technologien fördern, um zeitnah Klimaneutralität zu erreichen. Weder die Politik noch die Parteien in Deutschland haben bisher adäquate Konzepte vorgelegt. Und das, obwohl bekannt ist, dass Prozesse in Wirtschaft und Industrie optimiert werden müssen. Insbesondere im Industrie-Sektor besteht ein enormes Einsparpotenzial.
Dekarbonisierung der Industrie
Zwei Drittel der Industrieemissionen sind energiebedingt und könnten im Prinzip durch den Einsatz treibhausgasneutraler Energiequellen mit den richtigen Technologien vermieden werden. Somit können durch eine vollständige Prozessumstellung prozessbedingte Emissionen deutlich reduziert werden. Es lässt sich jedoch nicht verhindern, dass es nicht für alle Produkte klimaneutrale Alternativwege gibt. Einige Bereiche werden Restemissionen haben. Sie müssen kompensiert oder anderweitig beseitigt werden.
Weitere Emissionen könnten reduziert werden, wenn immer mehr Strom für den Verkehr aus erneuerbaren Energiequellen stammt. In diesem Zusammenhang ist die Zusammenlegung von Sektoren eine vielversprechende Lösung. Der Wärme- und Verkehrssektor hinken dem Stromsektor noch hinterher. Aber auch in diesem Zusammenhang können neue Verfahren wie flexiblere Biogasanlagen, die Nutzung von Abwärme, der Power-to-Gas-Ansatz, Wärme aus Strom und die verstärkte Elektromobilität helfen, die Zukunftsfähigkeit zu verbessern.
Dekarbonisierung und Energiewende
Um Dekarbonisierung und Klimaneutralität zu erreichen, ist der Energie-Sektor selbst gefragt, denn er ist mit einem Anteil von knapp 30 % immer noch der größte Verursacher von Treibhausgasemissionen. Im Vergleich zum Vorjahr wurden jedoch rund 38 Millionen Tonnen weniger CO2 produziert, ein Rückgang von 15 %, der größte Rückgang aller Sektoren. Den größten Anteil daran hat die Reduzierung der Emissionen aus der Stromerzeugung aus Braun- (minus 23 Mio. t) und Steinkohle (minus 13 Mio. t). Mit einem Anteil von 45 Prozent am Bruttostromverbrauch wurden erneuerbare Energiequellen stärker genutzt als in den Vorjahren.
Neben der Energiewirtschaft selbst und dem Verkehrssektor stehen beim Thema Dekarbonisierung energieintensive Industrien wie die Chemie- und Stahlindustrie im Fokus. Dabei werden neben energiebedingten Emissionen aus dem Einsatz von Brennstoffen zur Stromerzeugung oder vorgeschalteten Stromerzeugung auch prozessbedingte Emissionen berücksichtigt. Allerdings ist auch hier im Vergleich zu 2019 eine Reduzierung der Emissionen um 4,6 % zu verzeichnen, womit das jährliche Emissionsziel des Bundesklimaschutzgesetzes nicht erreicht wurde.
Dekarbonisierung im Bau-Sektor
Politische Instrumente müssen weiterentwickelt und ergänzt werden. Hier empfiehlt es sich, Informationen und Empfehlungen auszubauen, den Energieausweis des Gebäudes deutlich zu stärken und die Energieberatung zum Einstieg in die energetische Sanierung zu machen. Die finanzielle Unterstützung sollte sowohl hinsichtlich der Teilnehmer als auch der Inhalte gezielter erfolgen. Die regulatorischen Maßnahmen müssen ambitioniert sein, beispielsweise durch die Forderung nach Niedrigstenergie-Gebäudestandards für Neubauten und obligatorische Sanierungsmaßnahmen für bestehende Gebäude. Gleichzeitig soll die Markt- und Bauaufsicht gestärkt werden.
Zudem ist die Sanierung von Wohngebäuden von großer gesellschaftlicher Bedeutung: Sie muss zwingend mit einer ambitionierten energetischen Sanierung verbunden sein. Darüber hinaus soll ein Maßnahmenpaket den schrittweisen Verzicht auf Kohlekessel und -Öfen sicherstellen.
Dekarbonisierung in Deutschland
In Deutschland hat die Politik beschlossen, die Treibhausgasemissionen konsequent zu reduzieren. Ab 1990 sollten sie bis 2030 um 55 %, bis 2040 um 70 %, bis 2050 um 80-95 % gesenkt werden. Ob diese Ziele jedoch wie geplant verwirklicht werden, ist fraglich. 2014 wurden nur 28 Prozent des Reduktionsziels für 2020 erreicht. Die Emissionen wurden durch die Optimierung von Industrieprozessen und insbesondere von Kleinfeuerungsanlagen reduziert.
Auch in der industriellen und gewerblichen Strom- und Wärmeerzeugung sind die Treibhausgasemissionen zurückgegangen, was teilweise durch eine Verlagerung in den öffentlichen Energiesektor erklärt werden kann. Gleiches gilt für Abfallentsorgung und Abwassereinsparungen, Emissionen wurden in die Müllverbrennung verlagert. In der Landwirtschaft und im Verkehr gibt es kaum Fortschritte, und auch im Energiesektor reichen die Kürzungen nicht aus. Besonders viele Emissionen sind mit Braunkohle verbunden.
Dekarbonisierung ist ein komplexes Thema, denn die Reduzierung der Treibhausgasemissionen sollte nicht mit der Deindustrialisierung einhergehen. In diesem Fall wird die Industrie einfach in andere Länder abwandern, die möglicherweise immer noch hauptsächlich von fossilen Brennstoffen angetrieben werden. Dies stünde im Widerspruch zur angestrebten globalen Dekarbonisierung. Aus diesem Grund werden neue Technologien entwickelt und eingesetzt, denn Deutschland will Vorreiter bei der Energiewende sein, um Exportpotenziale zu sichern.
Aber es bleibt noch viel zu tun, insbesondere im Energie- und Verkehrssektor. Zudem besteht im industriellen Bereich noch erhebliches Einsparpotenzial, sodass zwischen prozess- und energiebedingten Emissionen unterschieden werden muss.
Hidden Champions der Dekarbonisierung
Mittelständische Unternehmen sind der Motor für Innovation und Technologie. Der deutsche Mittelstand ist im EU-Vergleich sehr innovationsstark: Rund 68 % der deutschen Mittelständler waren in den letzten Jahren innovativ; der EU-Durchschnitt lag bei 50 Prozent. Auch viele kleinere Unternehmen, meist Familienunternehmen, sind Weltmarktführer („Hidden Champions“) mit Hightech-Produkten in bestimmten Marktnischen oder Lieferketten für Großunternehmen.
Mittelstand ist in Deutschland eine (spirituelle) Haltung. Allen mittelständischen Unternehmen gemeinsam ist eine Unternehmenskultur, in der Eigentum und Kontrolle und damit Umweltverantwortung und Risiko in denselben Händen liegen. Das garantiert schnelle Entscheidungsprozesse, kurze Entscheidungswege und schafft die nötige Flexibilität, um die Dekarbonisierung schnell voranzutreiben und auf Marktveränderungen reagieren zu können.
Gleichzeitig führt dies zu einer auf Langlebigkeit und Kontinuität ausgerichteten Geschäftspolitik. Dies spiegelt sich im verantwortungsvollen Umgang mit der Umwelt, den Mitarbeitern, Kunden und Geschäftspartnern sowie in der engen Verbundenheit mit der Region wider, in der das Unternehmen ansässig ist. Durch die Nähe zum Kunden und seinen Bedürfnissen können Marktveränderungen frühzeitig erkannt und in tragfähige, innovative Lösungen umgesetzt werden.
Der Deutsche Mittelstand wurde zu einem internationalen Markenzeichen. Aus Deutschland kommen überproportional viele „Hidden Champions“. Sie produzieren hoch spezialisierte und meist innovative Produkte und Lösungen in engem Kontakt mit ihren weltweiten Kunden. Erfolgsrezept: beste Qualität, hohe Wertschöpfung und Fokus auf Umwelt und die eigenen Kompetenzen.
Fazit
Heute setzt die deutsche Wirtschaft auf fossile und nukleare Energieträger, also Kohle, Kernenergie und Erdöl, wodurch umweltschädliche CO2-Emissionen entstehen. Inzwischen ist bekannt, dass bei der Verbrennung von Erdgas, Öl und Kohle Kohlenstoff freigesetzt wird. CO2 gelangt in die Erdatmosphäre, löst dort einen Treibhauseffekt aus und verursacht die globale Erwärmung.
Die Treibhausgasemissionen müssen so schnell wie möglich gesenkt werden, wenn die Weltgemeinschaft die notwendigen Klimaziele des Pariser Klimaabkommens erreichen will. Mit wirksamen Resilienzmaßnahmen und ehrgeizigen Klimazielen müssen Wirtschaft, Gesellschaft und Politik gemeinsam die Energiewende vorantreiben und umsetzen, um künftig möglichst auf fossile Brennstoffe zu verzichten.
Unter dem Strich geht es also darum, den CO2-Fußabdruck auf geschäftlicher, persönlicher und staatlicher Ebene zu reduzieren und gleichzeitig erneuerbare und kohlenstofffreie Energiequellen und Technologien zu fördern. Unternehmen haben verschiedene Möglichkeiten, die eigenen CO₂-Emissionen durch umfassende Nachhaltigkeitsstrategien zu identifizieren, effektiv zu reduzieren und so die Dekarbonisierung der Wirtschaft aktiv voranzutreiben.
Generell lässt sich sagen, dass Energieeffizienz nur eine der Komponenten des Transformationsprozesses ist. Transformationsprozesse brauchen gemeinsame Strategien. Vor dem Hintergrund eines langfristigen Bedarfs an Dekarbonisierung und Klimaschutz wurden Vorschläge zur Weiterentwicklung der Energieeffizienzpolitik auf europäischer und nationaler Ebene entwickelt. Letztlich bleibt abzuwarten, ob Energieeffizienzpolitiken in das Gesamtszenario einer dekarbonisierten Wirtschaft passen.
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