Volle Fahrt in Richtung 3-Grad-Erwärmung

Wir sind nicht auf Kurs, um den Klima­wandel aufzuhalten. Das hat viel damit zu tun, wie wir unseren Energie­bedarf decken. Auftakt zur fünfteiligen Serie «Energie der Zukunft».

Von Arian Bastani (Text) und Kwennie Cheng (Illustration), 18.10.2019

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Bis vor 200 Jahren war unser Umgang mit Energie unkompliziert. Unterwegs war man zu Fuss oder mit dem Pferd. War es kalt, entfachte man ein Feuer. Nutztiere und Holz waren die primären Energiequellen.

Nicht dass dies nachhaltig war: In Europa wurden Wälder im grossen Stil abgeholzt, um Häuser zu beheizen und Ziegeleien, Schmieden, Kalk- oder Pechbrenner zu betreiben. Doch der Energie­verbrauch der damaligen Zeit war insgesamt bescheiden.

Dann begann das fossile Zeitalter. Und der Energie­verbrauch explodierte: erst mit Kohle als Brennstoff in Fabriken und Eisenbahnen, dann mit Erdöl als Treibstoff für Autos und Schiffe und später mit Erdgas, das zum Kochen und Heizen, zur Strom­produktion und in der Industrie gebraucht wurde.

Inzwischen wird auf der Erde zehn- bis zwanzigmal mehr Energie verbraucht als im vorindustriellen Zeitalter – grossmehrheitlich aus fossilen Quellen.

Angesichts der sich abzeichnenden Klima­katastrophe wird zunehmend klar: Die Zivilisation muss nicht nur ihren verschwenderischen Umgang mit fossilen Energien überdenken, sondern das gesamte System ändern – von der Produktion über die Verteilung bis zum Verbrauch. Und zwar dringend, denn sonst nehmen der Planet und dessen Ökosysteme irreparablen Schaden.

Schaffen wir die nötige Energie­wende? Und wenn ja: wie?

Für eine Antwort darauf braucht es in einem ersten Schritt: Klarheit über die aktuelle Lage. Darum beginnt diese Serie mit einer Analyse der Klima- und Energie­szenarien, auf welche die Welt derzeit zusteuert.

Zur Serie «Energie der Zukunft»

Wie schaffen wir es, unseren CO2-Ausstoss in den nächsten drei Jahrzehnten auf null zu senken? Womit ersetzen wir die fossilen Energie­träger, die heute drei Viertel unserer Energie liefern? Welche erneuerbaren Energien haben Potenzial? Und welche Rolle spielt die Atomenergie? Diesen Fragen geht die Republik mit einer fünfteiligen Serie nach – auf globaler Ebene sowie für die Schweiz.

Die Gegenwart zum Ersten

Der erste Blick geht in die Gegenwart. Die Grafik zeigt einerseits, wie stark der Energie­verbrauch gestiegen ist: Aktuell beträgt er rund 170 Petawatt­stunden. Dies entspricht etwa der Energie­menge, die nötig ist, um 10 Milliarden Staub­sauger ein Jahr lang im Dauerlauf zu betreiben.

Die Grafik zeigt andererseits, wie kohlenstoff­lastig der Betrieb all dieser fiktiven Staubsauger ist: Über drei Viertel des globalen Energie­bedarfs werden aktuell durch Kohle, Erdöl und Erdgas gedeckt. Erneuerbare Energien steuern, wenn man Holz mit einrechnet, bloss etwa ein Fünftel bei. Die Atomkraft vervollständigt das Bild und kommt ihrerseits auf knapp 5 Prozent.

Geschichte des Energieverbrauchs

Globaler Primär­energie­verbrauch nach Quelle

18701900195020002017050100150 Petawattstunden
Holz
Kohle
Erdöl
Erdgas
Kernenergie
Erneuerbare

Erneuerbare Energien = Wasser, Wind, Sonne, andere. Eine Petawatt­stunde ist eine Watt­stunde mit 15 Nullen dahinter. Die Daten wurden gemäss Informationen in der Box «Szenarien im Vergleich» weiter unten editiert. Quellen: BP Statistical Review (ab 1965, exklusive Holz) und Vaclav Smil (vor 1965 und inklusive Holz).

Mit der fossilen Energie­explosion sind auch die Treibhausgas­emissionen in die Höhe geschnellt. Das wider­spiegelt sich in einem zweiten Diagramm, das fast identisch aussieht. Es zeigt die Zunahme der CO2-Emissionen über die Zeit. Die Haupt­verantwortlichen sind auch hier: kohlenstoff­haltige Energieträger.

Geschichte der Emissionen

Globale Kohlendioxid­emissionen nach Quelle

18701900195020002017010203040 Gigatonnen CO₂
Holz
Kohle
Erdöl
Erdgas
Andere

Quelle: Global Carbon Budget 2018, Robbie Andrew.

Energieverbrauch und CO2-Emissionen: Wären die beiden Grafiken nicht beschriftet, könnte man sie kaum auseinander­halten. Das ist kein Zufall. Praktisch alle energie­geschichtlichen Beschleunigungs­phasen – die industrielle Revolution ab 1870, der Anbruch des Automobil­zeitalters nach dem Zweiten Weltkrieg, Chinas Eintritt in die Welt­wirtschaft ab der Jahrtausend­wende – gingen einher mit einer Steigerung des CO2-Ausstosses.

Der ähnliche Kurven­verlauf macht deutlich: Unser Kohlendioxidausstoss wird primär durch das Energiesystem bestimmt. Wollen wir den Ausstoss senken, müssen wir etwas an der Art verändern, wie wir unseren Energie­bedarf decken. Und zwar ziemlich rasch. Der Weltklimarat IPCC gibt uns noch etwa 30 Jahre, um unsere Emissionen im Schnitt auf null zu bringen. Gelingt dies nicht, richtet die Klimaerwärmung grossen Schaden an.

Die Gegenwart zum Zweiten

Ist das möglich, machbar, realistisch?

Um zu verstehen, an welchem Punkt das System steht, müssen wir auch die Veränderungen kennen, die es durchmacht. Das heisst: Wir müssen die Wachstums­raten der verschiedenen Energie­formen betrachten.

Hier zeigen sich Anzeichen eines Wandels. Im laufenden Jahrzehnt hat die Produktion aus neuen erneuerbaren Energien – also hauptsächlich Wind- und Solarkraft – stetig um etwa 15 Prozent pro Jahr zugenommen. Damit schiessen sie im Vergleich zu allen anderen Energie­quellen obenaus.

Grünes Momentum

Jährliche Wachstumsraten der Energieproduktion

Neue Erneuerbare+15,3%Erdgas+2,8%Wasserkraft+2,7%Kohle+2,0%Erdöl+1,5%Kernenergie+0,0%+0+10+20%

Mittleres jährliches Wachstum von 2010 bis 2018. Neue Erneuerbare = Sonne, Wind, Bioenergie, Geothermie. Quelle: BP Statistical Review.

15 Prozent pro Jahr sind ziemlich viel. Würde ein 2019 geborenes Baby stetig mit dieser Rate wachsen, wäre es 2050 ein Riese von 38 Metern Höhe. Halten die erneuerbaren Energien dieses Tempo durch, steht Mitte Jahrhundert also mehr als genug Energie für den kompletten Systemumbau zur Verfügung.

Doch auch die Produktion aus fossilen Energie­trägern ist zuletzt gewachsen. Allen voran jene von Erdgas: Im laufenden Jahrzehnt nahm sein Verbrauch im Jahres­schnitt um knapp 3 Prozent zu. Hält dieser Trend an, so nützen alle erneuerbaren Energien der Welt nichts – entscheidend fürs Klima ist, dass die CO2-Emissionen aus fossilen Energien gegen null sinken.

Das Gesamtbild ist also ambivalent. Einerseits sind berechtigte Hoffnungen da auf eine weitere Ausweitung der Energie­menge, die aus Sonne, Wind, Biomasse und Erdwärme gewonnen werden kann. Andererseits macht die Menschheit erst wenig Anstalten, diese Energie­formen konsequent als Ersatz für fossile Energien zu nutzen. Der Gesamt­verbrauch steigt nach wie vor.

Wird das so bleiben? Und wenn ja: wie lange?

Um die Entwicklung abzuschätzen, reichen summarische Statistiken nicht aus. Wir brauchen Analysen, die das Potenzial verschiedener Energie­formen in diversen Einsatz­gebieten schätzen, die Kosten mit der sich abzeichnenden Nachfrage vergleichen und daraus fundierte Prognosen erstellen.

Wir brauchen konkrete Szenarien für die Energie­versorgung von morgen.

Die Zukunft

Verschiedene Organisationen publizieren regel­mässig solche Szenarien. Die wichtigste davon ist die Internationale Energieagentur (IEA): Sie wurde nach der Ölkrise von 1973 durch die Öl importierenden Staaten gegründet, die sich vor weiteren Versorgungs­engpässen fürchteten. Unterdessen sieht sich die IEA als Dreh- und Angelpunkt des globalen Energiedialogs, insbesondere mit ihren regel­mässigen Statistiken und Analysen.

Weitere globale Energie­szenarien stammen vom Weltenergierat (WEC), einer Nichtregierungs­organisation mit Sitz in London und Mitgliedern in fast 90 Ländern, sowie von British Petroleum (BP), der viertgrössten Ölfirma der Welt, die ebenfalls umfassende Energie­statistiken bereitstellt.

Uns interessiert: Stimmen die Energie­prognosen dieser Organisationen mit der Entwicklung überein, die notwendig wäre, um die Erderwärmung in einem vertretbaren Ausmass, sprich bei rund 1,5 Grad Celsius, zu halten?

Zu den Szenarien im Vergleich

Um verschiedene Szenarien zu vergleichen, ist Umrechnungs­arbeit nötig. Es wird nicht überall mit gleichen Ellen gemessen – und das fällt mit der Zeit ins Gewicht. Nicht zuletzt aus politischer und wirtschaftlicher Sicht ist wichtig, wie der Stellen­wert verschiedener Energie­träger öffentlich wahrgenommen wird.

Die Stromproduktion aus Wind oder Sonne etwa wird oft mit dem rohen Energie­gehalt der Kohle gleichgesetzt. Dabei muss Kohle, wie auch Rohöl, erst verarbeitet und verbrannt werden. Von ihrem ursprünglichen Energie­gehalt ist im Strom lediglich noch ein Drittel übrig. Kohle­strom würde so dreimal so hoch gewertet wie jener aus Erneuerbaren. Dasselbe trifft bei einigen Heraus­gebern auch für Atomstrom zu. Einer Glühbirne ist es aber egal, woher der Strom kommt.

In den Szenarien sind weitere Eigen­heiten versteckt. Uneinigkeit besteht etwa über den Energiegehalt von Rohöl, Kohle und Erdgas oder über die erneuerbaren Energie­arten, die im Szenario berücksichtigt werden sollen. Im BP-Szenario wird etwa Holz nicht zu den erneuerbaren Energien gezählt.

In unseren Grafiken haben wir Ordnung zu schaffen versucht: Wo es ging, haben wir die zugrunde liegenden Annahmen und Bewertungs­faktoren angeglichen. Wer es genau wissen will, wirft einen Blick auf unsere Datenaufbereitung.

Die Antwort darauf gibt die folgende Grafik. Sie zeigt ganz links den aktuellen Verbrauch nach Angaben der IEA. Er weicht aus methodischen Gründen leicht von der obersten Grafik ab, die von BP stammt (siehe Infobox «Szenarien im Vergleich»).

In der Mitte sind die Haupt­szenarien der drei erwähnten Organisationen fürs Jahr 2040 zu sehen. Ganz rechts schliesslich steht ein Szenario des Welt­klimarats (IPCC), das angibt, wie ein klima­neutrales Energie­system 2050 aussehen könnte – vorausgesetzt, gewisse Mengen CO2 werden beim Verbrauch gefiltert.

Grosser Kontrast

Szenarien zum globalen Energieverbrauch

2017204020500150300 PetawattstundenIPCC254IEA247BP212WEC224IEA177
Kohle
Erdöl
Erdgas
Kernenergie
Erneuerbare

Quellen: IEA, BP, WEC, IPCC. Erneuerbare = Geo­thermie, Biomasse, Biotreib­stoffe, Wind-, Sonnen- und Wasser­kraft. IEA (Internationale Energieagentur): New-Policies-Szenario, BP: Evolving-Transition-Szenario, WEC (Weltenergierat): Modern-Jazz-Szenario, IPCC: Mittelwert aus 85 verschiedenen Pfaden, die kompatibel sind mit 1,5 Grad Erwärmung.

Die drei Prognosen für 2040, die den Energiemix unter Beibehaltung der jetzigen Klima­politik zeigen, ähneln sich. Die fossilen Energien bleiben darin dominant: Gegenüber heute nimmt ihr Verbrauch sogar zu, besonders beim Erdgas. Auch die erneuerbar produzierte Energie­menge wächst in diesen Prognosen: Ihr Anteil steigt von etwa einem Fünftel auf bis zu ein Drittel. Schliesslich legt auch die Kernkraft als Energie­lieferantin an Bedeutung zu.

Klimatechnisch stellt sich im Vergleich zum Status quo allerdings kein Fortschritt ein – die Emissionen von fossilem Kohlen­dioxid bleiben etwa auf heutigem Niveau. Sollten auch die übrigen Emissionen – etwa aus der Land­nutzung – nicht deutlich abnehmen, steuert die Erde bis Ende Jahrhundert damit in keiner Art und Weise auf den Zielwert von maximal 1,5 Grad zu. Sondern eher auf einen Anstieg um drei Grad. Und damit auf eine Erd­temperatur, wie es sie in den letzten 500’000 Jahren nicht gegeben hat.

In starkem Kontrast zu diesen drei Szenarien steht jenes des Welt­klimarats. Dort dominieren erneuerbare Energien mit einem Anteil von über zwei Dritteln. Atom­kraft­werke liefern fast ebenso viel Energie wie Öl und Gas, Kohle ist fast verschwunden. Der Energie­mix ist kaum wiederzuerkennen.

Ja, auch im IPCC-Szenario steuern fossile Rohstoffe noch ein Viertel zum Mix bei. Doch soll das bei ihrer Verbrennung emittierte CO2 der Luft weitgehend wieder entzogen und unterirdisch gelagert werden. Darüber hinaus werden die Land- und die Forst­wirtschaft zu Kohlenstoff­senken, etwa durch Aufforstung und Bioenergie mit Kohlenstoffabscheidung. Unter dem Strich wird in diesem Szenario sogar mehr Kohlen­dioxid aus der Atmosphäre entfernt als ausgestossen. Und das Klima befindet sich auf einem Pfad, der mit einer globalen Erwärmung von maximal 1,5 Grad kompatibel ist.

Liegen die drei anderen Organisationen mit ihren Prognosen richtig, so sind wir von diesem Kurs weit entfernt. Und das, obwohl deren Szenarien sogar die Absichtserklärungen der Pariser Klimakonferenz berücksichtigen.

Wie passt das zusammen?

Die Spurensuche führt einerseits in die Politik der am Pariser Abkommen beteiligten Staaten – und andererseits in die Wirtschaft mancher Länder.

Zwei Erklärungen

An der Pariser Klima­konferenz von 2015 haben sich die Teilnehmer­länder dazu verpflichtet, ihren Ausstoss von Treibhaus­gasen zu verringern. Gewisse Absichts­erklärungen wurden verbindlich formuliert, andere wurden an Bedingungen wie die Verfügbarkeit von Finanz­mitteln geknüpft.

Wie ein Bericht des Uno-Umweltprogrammes zeigt, reichen diese nationalen Absichts­erklärungen – von deren Einhaltung die grosse Mehrheit der Staaten notabene weit entfernt ist – aber längst nicht aus, um den Klima­wandel zu stoppen. Dafür wäre es nötig, den weltweiten Ausstoss von Treibhaus­gasen (in diesem Fall also nicht nur CO2) bis 2030 von aktuell über 50 auf ungefähr 24 Giga­tonnen zu halbieren.

Doch die Realität ist: Sogar unter Einhaltung des selbst gesteckten Fahrplans würden die Emissionen bis 2030 nicht zurück­gehen, sondern auf 56 bis 59 Giga­tonnen CO2-Äquivalente zunehmen. Nicht nur das 1,5-Grad-Ziel, sondern auch das 2-Grad-Ziel wäre damit in weiter Ferne.

Absichten der Länder genügen noch nicht

Emissionen im Jahr 2030, in Giga­tonnen CO2-Äquivalenten

Keine KlimapolitikAktuelle KlimapolitikVerbindliche AbsichtserklärungenBedingte Absichtserklärungen2-Grad-Szenario1,5-Grad-Szenario020406080
Intervall vom 10. zum 90. Perzentil der Simulationen

Hier werden Emissionen in CO2-Äquivalenten, die sämtliche Treib­haus­gase berücksichtigen, wieder­gegeben. CO2 steuert hierzu die grosse Mehrheit bei. Quelle: Emissions Gap Report 2018. Lesebeispiel: Im Szenario «Keine Klimapolitik» liegen die globalen Emissionen 2030 bei 65 Gigatonnen. Der Unsicherheits­bereich um diesen Wert reicht von 60 bis 70 Gigatonnen.

Die politischen Massnahmen der einzelnen Staaten genügen also nicht, um der Erwärmung Einhalt zu gebieten – und sind dementsprechend auch nicht geeignet, den notwendigen Umbau des Energie­systems herbeizuführen.

Analysiert man die Absichts­erklärungen nach Regionen, so zeigt sich, dass vor allem die Entwicklungs- und Schwellen­länder noch wenig griffige Senkungs­versprechen gemacht haben. Das hat seinen Grund: Diese Länder holen gerade das Wirtschafts­wachstum nach, das die Industrie­länder schon hinter sich haben. Entsprechend rechnen sie auch für die kommenden Jahrzehnte mit einem steigenden Energie­bedarf – pro Kopf und im Total.

Schwellenländer brauchen Energie

Energiebedarf nach Weltregion

20002017202520400100200300 Petawattstundenheute172IEA239
Industrieländer
Schwellenländer

Quelle: IEA, New-Policies-Szenario

China und Indien, die zwei Länder mit je über einer Milliarde Einwohnern, sind für den Löwen­anteil des Wachstums verantwortlich. In diesen beiden Ländern hält sich auch die Kohle als Energie­quelle recht hartnäckig. Während der Kohle­anteil in den Industrie­ländern bis 2040 auf unter 10 Prozent fällt, bleibt er in Schwellen­ländern auf etwa einem Viertel. Eine Folge anhaltender Investitionen in Kohlekraftwerke.

Trotzdem bleibt der Energie­bedarf pro Kopf aber auch in Indien und China weit hinter Ländern in Nordamerika und Europa zurück. Die Schuld am Klima­wandel ganz diesen Ländern in die Schuhe zu schieben, wäre also falsch. Zudem entsteht ein substanzieller Teil von Asiens CO2-Emissionen bei der Produktion von Gütern, die letztlich im Westen konsumiert werden.

Ein Licht- und ein Ausblick

Egal, ob man auf die Schwellen- oder auf die Industrie­länder blickt: Die Energie­szenarien zeichnen insgesamt ein düsteres Bild. Wenn sich nichts ändert, steuern wir in voller Fahrt auf ein um drei Grad wärmeres Klima zu.

Immerhin: Die Zivilisation wird besser darin, mehr aus derselben Menge Energie heraus­zuholen. Der steigenden Energieeffizienz ist es zu verdanken, dass der Bedarf nicht noch viel stärker steigt. Verbesserte Gebäude­isolation, LED-Beleuchtung und auch das Recycling von Industrie­rohstoffen spielen daher eine wichtige Rolle bei der Reduktion des CO2-Ausstosses. Hier kann jeder einen Beitrag leisten – sowohl Industrie­riesen als auch Privat­haushalte.

Doch offensichtlich wird das nicht reichen. Wie vor 200 Jahren, als wir von Holz auf Kohle umgestiegen sind und die Wälder zumindest teilweise nachwachsen konnten, müssen wir nun von Kohle und anderen fossilen Rohstoffen wegkommen, damit sich das Klima erholen kann – respektive damit sich dessen Zustand nicht noch weiter verschlimmert.

Dies zu verhindern, ist für die Menschheit überlebenswichtig. Stellen wir nicht auf weniger CO2-lastige Energie­formen um, so werden uns steigende Meeres­spiegel und schiere Hitze aus den Metropolen vertreiben. Dürren und Überschwemmungen werden unsere Anbauflächen verwüsten.

Wie bewerkstelligen wir das? Müssen wir uns wieder mit dem Lager­feuer anfreunden und vom Auto aufs Pferd umsteigen? Oder schaffen wir es, das Energie­system umzukrempeln, so, wie es der Klimarat skizziert?

In den folgenden Teilen dieser Serie versuchen wir, auf diese Fragen Antworten zu finden: mit Analysen verschiedener Energie­formen, global und in der Schweiz.

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