Wege zu einem klimaneutralen Energiesystem

Die vorliegende Studie des Fraunhofer ISE untersucht verschiedene Wege zum Erreichen der Klimaneutralität in Deutschland bis zum Jahr 2045. 

Dabei werden gesellschaftliche und geopolitische Entwicklungen in vier Szenarien abgebildet und die Transformation des Energiesystems auf Bundeslandebene betrachtet. Die Studie umfasst die Entwicklungen in den Sektoren Energiewirtschaft, Industrie, Gebäude und Verkehr sowie die Berücksichtigung von technischen CO2-Senken, sogenannten Negativemissionstechnologien.

Die wichtigsten Ergebnisse und Erkenntnisse sind:

1. Das Strom- und Wasserstoffnetz muss ausgebaut werden, um Energie von Bundesländern mit hohem Potenzial an Erneuerbaren Energien in Bundesländer mit hoher Endenergienachfrage zu transportieren.
2. Der Ausbau der Erneuerbaren Energien ist zwingend notwendig. Insbesondere die Windenergie ist wichtiger Bestandteil und muss in allen Bundesländern ausgebaut werden.
3. Im Szenario „Technologieoffen“ liegt in den Sektoren Gebäude, Verkehr und Industrie der Schwerpunkt auf der direkten Elektrifizierung. Wärmepumpen und batterieelektrische Fahrzeuge sind zentrale Technologien auf dem Weg zur Klimaneutralität.
4. Im Szenario „Effizienz“ wird der technologische Wandel durch ambitionierte, politische Maßnahmen beschleunigt und Energie durch Verhaltensänderungen eingespart. Dadurch können die Klimaziele übererfüllt werden.
5. Im Szenario „Beharrung“ werden weiterhin verstärkt Gaskessel installiert, Autos mit Verbrennungsmotor neu zugelassen und der Ausbau der Windenergie an Land ausgebremst. Dadurch steigt die Abhängigkeit von treibhausgasneutralen Energieimporten und es entstehen höhere Kosten für Verbraucher.
6. Im Szenario „Robust“ werden verschiedene geopolitische Unsicherheiten und Klimaveränderungen berücksichtigt. Ein verstärkter Ausbau der Windenergie und eine höhere Elektrifizierung in der Industrie sind dann notwendig, um geopolitische Abhängigkeiten frühzeitig zu reduzieren.
7. Die Stromnachfrage steigt in allen Bundesländern durch eine zunehmende Elektrifizierung und Sektorkopplung. Vor allem in den nördlichen Bundesländern wird die heimische Wasserstoff-Elektrolyse ein großer neuer und flexibler Stromverbraucher.
8. Wasserstoff wird vor allem für die Industrie benötigt. Die heimische Wasserstoffproduktion ist neben dem Wasserstoffimport sinnvoll, da dadurch Produktionsspitzen der Erneuerbaren Energien vom Energiesystem aufgenommen werden können.
9. Im Stromsystem ist ein Paradigmenwechsel zu einem flexibleren Betrieb geboten. Neben dem Netzausbau und zusätzlichen Speichern kann dies durch eine flexible Nachfrage über Elektrolyse insbesondere in windreichen Bundesländern und eine flexible Spitzenlastdeckung über Gas- und Wasserstoffturbinen in industriestarken Bundesländern unterstützt werden.
10. Die Differenzkosten für die Transformation im Vergleich zum Fortschreiben des heutigen Systems belaufen sich im Szenario „Technologieoffen“ im Mittel über die nächsten 25 Jahre auf rund 52 Mrd. € pro Jahr. Das entspricht rund 1,2% des heutigen Bruttoinlandprodukts.