Wie Innovationen im Energiesektor den Treibhausgasausstoß minimieren können

Bis zum Jahr 2030 will die Bundesrepublik die Emissionen von Treibhausgasen um 55 Prozent gegenüber 1990 verringern. Die EU-Mitgliedstaaten haben sich im Dezember 2020 auf dieselbe Zielmarke geeinigt. Zudem wurde eine Reduktion der Treibhausgasemission im Umfang von 30 Prozent gegenüber 2005 in den nicht vom EU-Emissionshandel (EU-ETS) erfassten Sektoren vereinbart.

Um diese Ziele zu erreichen, bedarf es auch außerhalb des ökonomischen Systems des Emissionszertifikatehandels und der Emissionszuweisung weiterer konkreter Maßnahmen, um den oftmals mit der Energieerzeugung verbundenen Ausstoß an Treibhausgasen zu drosseln.

Die Energiewirtschaft ist anteilig betrachtet der größte Emittent in den nicht vom EU-ETS erfassten Sektoren, mit 217 Millionen Tonnen Treibhausgasemissionen in Deutschland allein im Jahr 2020. Mehr als zwei Drittel hiervon wiederum sind auf Kohlekraftwerke zurückzuführen. Bis 2030 müsste dieser Wert auf 175 bis 181 Millionen Tonnen sinken, um die Klimaziele zu erreichen.

Dies wollen die Bundesregierung und die EU schaffen, indem der Anteil der Stromerzeugung durch erneuerbare Energien, wie Windenergie und Photovoltaik, gesteigert und durch geeignete Energieeffizienzmaßnahmen die Stromnachfrage reduziert wird. Hierzu will die EU-Kommission unter anderem die Stromerzeugung auf See in den nächsten zehn Jahren verfünffachen. Für den Erfolg der Energiewende hin zu klimaneutralem erneuerbarem Strom kommt es dann vor allem auf Optimierung und Ausbau der Stromnetze und die Fortentwicklung der so genannten Sektorenkoppelung an, also auf die Vernetzung der Nachfragesektoren untereinander sowie mit dem Erzeugungssektor.

Zudem sollen Treibhausgase durch den Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft reduziert werden. Der Einsatz von Wasserstoff soll laut der Bundesregierung dabei helfen, die Energiewende voranzutreiben und in Deutschland bis 2050 Treibhausgasneutralität zu erreichen. Beim Verbrennen erzeugt Wasserstoff nahezu keine Abgase. Einige Experten halten wasserstoffbasierte Technologien daher für den Schlüssel zu mehr Klimafreundlichkeit.

Allerdings sind große Mengen an Strom nötig, um Wasserstoff überhaupt herstellen und als Energieträger nutzen zu können. Eine Lösung für dieses Problem bietet die Wasserstoffproduktion auf See. Im Juni 2020 hatte die Bundesregierung ihre Nationale Wasserstoffstrategie beschlossen und angekündigt, Deutschland wolle bei der Erforschung und Entwicklung von Wasserstofftechnologien international in Führung gehen.

Ein weiterer wichtiger Schritt hin zur Klimaneutralität ist die Entwicklung von Negativemissionstechnologien – mit diesen soll das in die Atmosphäre gelangte CO2 herausgefiltert, gelagert und rückverwandelt werden.

Eine solche Technik ist die Abscheidung, Nutzung und Speicherung von CO2 (Carbon Capture Use and Storage; CCUS) wobei hierbei mit zwei Ansätzen gearbeitet wird: Zum einen wird CO2 in einem speziellen Filtermaterial gebunden, welches anschließend erwärmt und in der industriellen Produktion verwendet wird. Die verbleibende CO2-freie Luft wird in die Atmosphäre zurückgeleitet. Zum anderen wird CO2 mit Wasser vermischt und in die Tiefe gepumpt, wo es in Karbonat umgewandelt wird. Bisher können mit diesen sehr energielastigen und teuren Technologien jedoch nur wenige Tonnen CO2 pro Jahr aus der Atmosphäre herausgefiltert werden.

Ähnliche Probleme treten auch bei der Technik der „beschleunigten Verwitterung“ auf. Bestimmte Gesteine wie Basalt und Dunit binden CO2, wenn sie verwittern. An die fünf Milliarden Tonnen Kohlendioxid könnten pro Jahr mit Basaltgestein gebunden werden, so das Ergebnis einer Studie des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung und der Universität Hamburg. Dies erfordert jedoch eine hohe Menge an zermahlenem Gestein, das auf der Erde verstreut wird. Aufgrund dieses Aspekts wird auch dieser Technologie wahrscheinlich nur eine geringe Bedeutung bei der CO2-Filterung zukommen.

Zudem besteht mit der Aufforstung ein natürliches Mittel, um CO2 aus der Atmosphäre zu filtern. Allerdings ist das hierfür benötigte Land bereits jetzt ein knappes Gut. Zudem geben die Bäume große Mengen an CO2 wieder zurück in die Luft, wenn sie verbrannt werden oder verrotten, sodass sie als CO2-Filter und Speichermedium nur bedingt nutzbar sind. Auch das sogenannte Phytoplankton – kleine Algen im Meer – zu düngen und ihr Wachstum anzuregen, ist eine natürliche Möglichkeit, CO2 zu neutralisieren, denn diese Algen sinken nach ihrem Absterben in die Tiefe und das gebundene Kohlenstoffdioxid kommt nicht so schnell in die Atmosphäre zurück.

Zwar vermag es eine Negativemissionstechnologie allein aller Voraussicht nach nicht, die notwendigen Mengen an CO2 aus der Atmosphäre zu filtern, um die gesetzten Klimaziele zu erreichen, jedoch kann eine Kombination der verschiedenen Maßnahmen zum gewünschten Ziel führen.

Erfahren Sie mehr über den internationalen Emissionshandel und den in Deutschland neu eingeführten nationalen Emissionshandel für die Sektoren Wärme und Verkehr.