Wie Dekarbonisierung unabhängiger von fossiler Energie macht
Dekarbonisierung beschreibt den Weg, in möglichst vielen Bereichen der Wirtschaft und der Energiesysteme auf fossile Rohstoffe oder fossile Brennstoffe wie Erdgas, Erdöl oder Kohle zu verzichten. Klimaschonende Alternativen ersetzen dabei Energieträger, die Kohlenstoff enthalten. Ein Überblick.
Weniger CO₂-Emissionen durch Dekarbonisierung
Kohlenstoffdioxid (CO₂) ist das Gas, das weltweit am stärksten zum Treibhauseffekt beiträgt. Im Jahr 2022 lag sein Anteil bei 64 Prozent der klimaschädlichen Emissionen. Wie lässt sich gegensteuern?
Die CO₂-Emissionen zu reduzieren, ist eine wichtige Grundlage für wirksamen Klimaschutz. Weniger Treibhausgase in der Atmosphäre werden unter anderem erreicht, indem das Verbrennen fossiler Energieträger durch nachhaltige Energiesysteme aus erneuerbaren Quellen ersetzt wird. Seit einigen Jahren steigen die Anteile regenerativer Energien an der Stromerzeugung stark, vor allem aus Windkraft, Sonnenenergie und Wasserkraft. Die so erzeugte Energie ist umweltfreundlicher und verursacht deutlich geringere CO₂-Emissionen als die Verwendung von fossilen Brennstoffen.
Treibhausgase in allen Sektoren reduzieren
Das 2015 von den Vereinten Nationen beschlossene Übereinkommen von Paris verfolgt das Ziel, die Erwärmung des Weltklimas auf deutlich unter 2 Grad Celsius im Vergleich zur vorindustriellen Zeit zu begrenzen. Die Anstrengungen gegen den Klimawandel richten sich darauf, eine Erderwärmung von 1,5 Grad nicht zu überschreiten. Der Weltklimarat, eine Institution der Vereinten Nationen mit 195 Mitgliedsstaaten, hält es für möglich, bis zum Jahr 2030 den Treibhauseffekt um etwa die Hälfte zu reduzieren, wenn schnell und entschlossen gehandelt wird.
Und wenn es nicht genügt, die CO₂-Emissionen zu verringern?
Experten gehen davon aus, dass sich die weltweit vereinbarten Klimaziele nicht allein mit weniger Emissionen von Treibhausgasen erreichen lassen. Es werden deshalb Lösungen entwickelt, wie CO₂ aus der Atmosphäre entnommen werden kann.
Direct Air Capture
Lösung DAC (Direct Air Capture – direkte Aufnahme aus der Luft): Die direkte Aufnahme von CO₂ aus der Umgebungsluft ist zum einen ein natürlicher Prozess: Pflanzen leben davon, CO₂ aufzunehmen, den Kohlenstoff in ihren Organismus einzubinden und O₂ (Sauerstoff) in die Atmosphäre abzugeben. Aufforstung und Renaturierung sind daher biologische Methoden der CO₂-Entnahme.
CO₂-Abscheidung aus der Umgebungsluft
Die technische DAC-Variante sind Abscheideanlagen, die der Luft einen Teil ihres CO₂-Gehalts entziehen. Das entnommene CO₂ steht dann verschiedenen Nutzungen zur Verfügung, etwa als Rohstoff für die chemische Industrie oder als Basis für Brenn- und Treibstoffe wie E-Fuels.
Carbon Capture, Utilization, and Storage
Lösung CCUS (Carbon Capture, Utilization, and Storage –Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung): In vielen energieintensiven industriellen Prozessen entstehen große Mengen an CO₂. CCUS-Verfahren scheiden dieses CO₂ unmittelbar am Ort seines Entstehens ab. Es kann anschließend für chemische Prozesse genutzt werden. Da in der Regel mehr CO₂ entzogen wird als weiterverwertbar ist, sollen CO₂-Überschüsse künftig in unterirdischen Speichern sicher und dauerhaft eingelagert werden. Die Speicherung führt zu sogenannten negativen CO₂-Emissionen: Es wird aus der Atmosphäre mehr vom Klimagas entnommen, als an sie zurückgegeben wird.
Dekarbonisierung: Strategien für alle maßgeblichen Sektoren
Der Energiesektor nutzt zunehmend emissionsfreie Energieformen wie Elektrizität aus Wind-, Solar- und Wasserkraft.
Ergänzend zur Stromversorgung lässt sich mithilfe von klimaneutraler Elektrizität der alternative Energieträger Wasserstoff im Verfahren der PEM-Elektrolyse herstellen. Großes Potenzial für die Dekarbonisierung haben auch Technologien zur Energieeinsparung und zur Steigerung der Energieeffizienz.
Industrielle Prozesse sind für mehr als ein Viertel der weltweiten Emissionen verantwortlich.
Die komplette Vermeidung von CO2-Emissionen aus dem Industriesektor ist herausfordernd, da eine Elektrifizierung der Industrie nicht durchgängig möglich ist, beispielsweise bei Hochtemperaturprozessen. Dennoch lassen sich viele Teile der industriellen Wertschöpfungskette dekarbonisieren, wenn fossile Energien durch Elektrizität ersetzt werden.
Für Industrien mit hohem Energiebedarf bietet sich Wasserstoff als Ersatz für fossile Energien an. Grüner Wasserstoff, erzeugt durch PEM-Elektrolyse aus Wasser mithilfe erneuerbarer Elektrizität, ist ein klimaneutraler Energieträger. Auch als industrieller Rohstoff leistet grüner Wasserstoff einen Beitrag zur CO2-Verminderung im Industriesektor. Weitere Stellschrauben zur industriellen CO2-Reduktion sind Energie- und Ressourceneffizienz sowie Wiederverwertungs- und Recycling-Strategien.
Für alle gängigen Mobilitätsformen sind Technologien verfügbar, sie klimaschonend weiterzuentwickeln.
Auf dem Weg zur Dekarbonisierung der Mobilität sind für Pkw nach heutigem Stand batterieelektrische Antriebe die klimaschonendste Lösung, sofern die Energie aus erneuerbar oder zumindest emissionsarm erzeugter Elektrizität stammt.
Für Nutzfahrzeuge konkurrieren zwei Lösungen: Batterieelektrische Antriebe setzen weitere Fortschritte bei Reichweite und Hochleistungs-Ladesäulen voraus. Brennstoffzellenantriebe, die Wasserstoff zu elektrischer Antriebsenergie wandeln, haben Reichweitenvorteile. Voraussetzung für ihren Markterfolg ist der Aufbau einer Wasserstoff-Tankstelleninfrastruktur.
Ebenfalls eine technische Option sind Verbrennungsmotoren, die Wasserstoff statt Erdölprodukten als Treibstoff nutzen. Schiffs- und Luftverkehr sind wegen ihres hohen Energiebedarfs schwieriger zu dekarbonisieren. Als Lösung bieten sich synthetische Kraftstoffe an, die mithilfe von erneuerbarer Elektrizität hergestellt werden.
Weltweit wird der überwiegende Anteil der besiedelten Fläche landwirtschaftlich genutzt. Der Agrarsektor bietet großes Potenzial, CO2-Emissionen zu senken.
Die Landwirtschaft kann zur Dekarbonisierung beitragen, indem sie ihren Maschinenpark elektrifiziert und digitalisiert oder emissionsarme Kraftstoffe verwendet. Darüber hinaus kann veränderte Landnutzung, etwa Aufforstung, das Wiedervernässen von Feuchtgebieten oder die Renaturierung von Landschaften, CO2 auf natürlichem Weg speichern und binden. Auf diese Weise werden Treibhausgasemissionen in die Atmosphäre vermieden.
Auch geänderte Lebensgewohnheiten haben Einfluss auf die klimawirksamen Emissionen der Landwirtschaft. Werden weniger Nutztiere gehalten, entsteht weniger Methan. Weiteres Potenzial zur Dekarbonisierung des Agrarsektors liegt im Umgang mit den Lebensmitteln aus der Landwirtschaft. Werden weniger Lebensmittel weggeworfen, speziell bei den Verbrauchern, lassen sich unnötige CO2-Emissionen ohne jeden zusätzlichen Aufwand vermeiden.
Der Schlüssel zur Dekarbonisierung dieses Sektors ist die Elektrifizierung der Heizsysteme, also das Ersetzen von Öl- oder Gasheizungen durch elektrisch betriebene, energiesparende Wärmepumpen.
Gebäude, Gebäudekomplexe und Stadtquartiere bieten darüber hinaus durch Begrünung und Renaturierung die Chance, aktiv CO2 aus der Umgebungsluft zu binden. Auch die Raumplanung kann zur Verringerung von CO2-Emissionen beitragen: wenn Arbeitsplätze und Lebensmittelpunkte näher zueinander rücken oder der öffentliche Verkehr ausgebaut wird.
Häufig gestellte Fragen zur Dekarbonisierung
Dekarbonisierung bedeutet, in der Wirtschaft und den Energiesystemen auf fossile Rohstoffe oder fossile Brennstoffe wie Erdgas, Erdöl oder Kohle zu verzichten, wo immer dies möglich und sinnvoll ist.
Kohlenstoffdioxid (CO2) trägt weltweit am stärksten zum Treibhauseffekt bei. Die CO₂-Emissionen zu reduzieren, ist eine wichtige Grundlage für wirksamen Klimaschutz.
Unter anderem, indem fossile Rohstoffe und Energieträger wie Erdgas, Erdöl oder Kohle durch nachhaltige Systeme mit erneuerbaren Energiequellen ersetzt werden.
Das 2015 von den Vereinten Nationen beschlossene Übereinkommen von Paris will die Erwärmung des Weltklimas auf deutlich unter zwei Grad Celsius im Vergleich zur vorindustriellen Zeit begrenzen. Viele Staaten haben sich das Ziel von maximal 1,5 Grad Erderwärmung gesteckt. Diese Ziele sind nur erreichbar, wenn schnell und entschlossen umgesteuert wird, etwa mit dem Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft als Alternative zu fossilen Energieträgern.
Die zentralen Sektoren für Dekarbonisierungsstrategien sind Energiewirtschaft, Industrie, Transport und Verkehr, Agrarwirtschaft und Landnutzung, Gebäude und Wohnen.
Dekarbonisierung
Der Verzicht auf fossile Brennstoffe ist die Grundlage für eine klimaschonende Wirtschaft. Selbst energieintensive Industrien lassen sich mit klimaschonend erzeugter Energie versorgen. Elektrifizierung und der Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft sind die Schlüsseltechnologien für eine Dekarbonisierung aller relevanten Sektoren.
