Der Weg der EU zur Kohlenstoffneutralität bis 2050

Die Europäische Union (EU) hat sich zum Ziel gesetzt, bis 2050 klimaneutral zu werden. Das bedeutet, dass die gesamte Menge an Kohlendioxid (CO2), die von der EU emittiert wird, gleich der Menge sein sollte, die aus der Atmosphäre entfernt wird. Ein wichtiger Teil dieses Ziels besteht darin, CO2 zu erfassen, das dann an verschiedene Orte transportiert werden kann, um es entweder in nützliche Produkte umzuwandeln oder unterirdisch zu speichern. Während die EU dieses Ziel festlegt, kümmert sich jedes Mitgliedsland um seine eigenen Pläne und Strategien.

Forscher haben mit einem Modell namens PyPSA-Eur die Auswirkungen eines globalen CO2-Ziels für die gesamte EU im Vergleich zu individuellen Zielen für jedes Land untersucht. Wenn ein globales Ziel festgesetzt wird, emittieren einige Länder weiterhin mehr CO2, als sie aufnehmen, während andere mehr aufnehmen als sie emittieren. Wenn jedes Land gezwungen ist, Netto-Null-Emissionen zu erreichen, steigen die Kosten des Systems um etwa 1,4 %, und es gibt unterschiedliche Preise für Kohlenstoff, die verschiedene Länder zahlen müssen. Dieses Szenario führt auch zu mehr Investitionen in Technologien, die CO2 direkt aus der Luft erfassen, und erhöht die Produktion erneuerbarer Energien.

Das übergeordnete Ziel ist es, die CO2-Emissionen in den kommenden Jahren erheblich zu senken. Die EU möchte die Emissionen bis 2030 um mindestens 55 % und bis 2040 um 90 % im Vergleich zu den Werten von 1990 reduzieren. Ausserdem strebt die EU an, bis 2030 mindestens 50 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr einzufangen.

Obwohl das Pariser Abkommen auf EU-Ebene besteht, findet die meiste Planung und Entscheidungsfindung auf Länderebene statt. Jedes Land setzt seine eigenen Ziele zur Reduzierung der Emissionen. Die meisten Modelle, die zur Vorhersage von Emissionen und Kohlenstoffmanagement verwendet werden, nehmen einheitliche Ziele in den Regionen an. Daraus können jedoch ungerechte Ergebnisse entstehen, da nicht alle Länder gleichmässig zur Reduzierung der Emissionen beitragen.

Forschung hat gezeigt, dass verschiedene Länder unterschiedliche Bedürfnisse in Bezug auf die Reduzierung der Emissionen haben. Einige Studien, die sich auf den Elektrosektor der EU konzentrieren, deuten darauf hin, dass verschiedene Länder unterschiedliche CO2-Preise benötigen, um die gleichen Emissionsziele zu erreichen. Das zeigt, wie vielfältig das Potenzial zur Emissionsreduzierung in Europa ist.

Diese ungleiche Verteilung der Verantwortung zeigt sich auch global. Einige Forschungen weisen darauf hin, dass das Erreichen ehrgeiziger Klimaziele eine grössere finanzielle Belastung für Entwicklungsländer darstellen könnte, wenn ein einheitliches Kohlenstoffpreissystem angewendet wird. Alternativen wie unterschiedliche Kohlenstoffpreise für verschiedene Regionen oder die Kombination variierender Preise mit finanzieller Unterstützung wurden vorgeschlagen.

Im Kontext Europas wurde kürzlich das PyPSA-Eur-Modell genutzt, um Wege zu einem klimafreundlichen Energiesystem zu untersuchen. Diese Arbeit untersuchte verschiedene Kohlenstoffbudgets und deren Auswirkungen auf Energietechnologien und Entscheidungen. Es wurden die Methoden zur Erfassung von CO2-Emissionen aus verschiedenen Quellen, mögliche unterirdische Speicherorte und der gesamte CO2-Fluss zwischen verschiedenen Ländern betrachtet.

#Wichtige Ergebnisse

Bei der Anwendung eines globalen Ziels für netto-null CO2-Emissionen zeigte sich, dass viele Länder immer noch mehr CO2 emittieren als sie erfassen. Zum Beispiel trugen Deutschland, Belgien und die Niederlande erheblich zu den Emissionen bei, während Länder wie Spanien, Schweden und Finnland effektiv CO2 absorbierten. Wichtig ist, dass die Heterogenität der Emissionen aus unterschiedlichen industriellen Prozessen, Energieverbrauch, landwirtschaftlichen Praktiken und den verfügbaren Ressourcen zur CO2-Erfassung resultiert.

Wenn Länder unter individuellen CO2-Zielen arbeiten, können sie trotzdem CO2 mit ihren Nachbarn handeln. Sie können CO2 über Pipelines austauschen oder indirekt durch den Austausch von Brennstoffen, die aus CO2 hergestellt werden, wie synthetisches Öl und Methan.

Beim Vergleich der Kosten zur Erreichung eines klimaneutralen Energiesystems stellte sich heraus, dass die Anwendung eines globalen Ziels dazu führt, dass bestimmte Technologien die Kosten dominieren. Die jährlichen Gesamtkosten des Systems könnten bei etwa 878 Milliarden Euro liegen, wobei erneuerbare Energiequellen, Elektrifizierung der Wärme und Wasserstoffproduktion die wichtigsten Kostenfaktoren sind.

Unter lokalisierten Zielen steigen die Systemkosten um 1,4 %. Dies liegt hauptsächlich daran, dass in Ländern mit höheren CO2-Emissionen mehr Technologie für die direkte Luftabscheidung (DAC) benötigt wird. Umgekehrt könnten einige Technologien unter diesem lokalisierten Rahmen weniger wichtig werden, was zu potenziellen Kosteneinsparungen führen würde.

Ein wichtiger Punkt in dieser Forschung ist, dass der Aufbau eines CO2-Transportnetzes zwischen den Ländern dazu beitragen kann, die Gesamtkosten zu senken. Ohne ein solches Netzwerk steigen die Kosten für die Erreichung der Klimaneutralität sowohl in globalen als auch in lokalen Szenarien leicht an.

In weiteren Analysen, wie unterschiedliche CO2-Emissionsgrenzen Kosten und Technologie-Configurations beeinflussen, wurde festgestellt, dass die Gesamtkosten des Systems stabil bleiben, solange die Emissionen auf 35 % der Werte von 1990 reduziert werden. Danach steigen die Kosten, wenn zusätzliche Massnahmen zur Emissionsreduzierung wirksam werden.

Der erforderliche Kohlenstoffpreis zur Erreichung der Emissionsziele unterscheidet sich erheblich zwischen den Ländern. Während der Gesamtkostenpreis für ein globales Ziel bei etwa 540 Euro pro Tonne CO2 liegen könnte, könnten lokale Ziele Preise von 402 Euro in Lettland bis 584 Euro in Belgien aufweisen.

#CO2-Erfassungstechniken

Die Hauptmethoden zur CO2-Erfassung im modellierten System umfassen die Erfassung von Emissionen aus industriellen Prozessen, die Nutzung von Gas, fester Biomasse und die Anwendung von Technologien zur direkten Luftabscheidung. Auf kontinentaler Ebene erfassen und emittieren beide klimaneutralen Szenarien jährlich ähnliche Mengen CO2, obwohl Unterschiede auf Länderebene auftreten.

Ein bemerkenswerter Wandel tritt auf, wenn die DAC-Technologie in Ländern eingesetzt wird, die ursprünglich CO2 absorbieren, aber mit dem Eintreten lokaler Beschränkungen könnte diese Technologie in diesen Regionen weniger wichtig werden. Gleichzeitig erhöhen Nettoemittentenländer ihren Einsatz von DAC, da sie versuchen, mehr CO2 zu erfassen.

Die Arten von Brennstoffen und Produkten, die aus erfasstem CO2 hergestellt werden, variieren ebenfalls von Land zu Land. Nettoemittentenländer wie Belgien und Deutschland steigern ihre Produktion von synthetischem Öl, während sie sich auf die Lösung lokaler Emissionsbedürfnisse konzentrieren. Nettoabsorberländer hingegen reduzieren die Brennstoffproduktion, weil ihr Bedarf an der Verarbeitung von erfasstem CO2 abnimmt.

In Bezug auf die unterirdische Speicherung neigen Länder mit hohen Emissionen dazu, mehr CO2 zu sequestrieren, da sie zusätzliches CO2 erfassen, um ihre Emissionen auszugleichen. Im Gegensatz dazu erfassen Länder, die als Nettoabsorber beginnen, weniger CO2, was ihre unterirdischen Speicherbemühungen verringert.

#Transport und Umwandlung von CO2

Der effektive Transport von CO2 zwischen und innerhalb von Ländern ist entscheidend für das Erreichen der Emissionsziele. Das Modell zeigt, dass erhebliche Mengen CO2 durch Pipelines zirkuliert werden können, wobei erhebliche Strömungen in Länder gerichtet werden, die für die unterirdische Speicherung ausgestattet sind. Das Management des CO2-Flusses ist entscheidend, um Angebot und Nachfrage ins Gleichgewicht zu bringen.

Neben dem Pipelinetransport kann auch feste Biomasse – die als erneuerbare Ressource gilt – für den indirekten CO2-Austausch verwendet werden. Verschiedene Regionen transportieren feste Biomasse, um den lokalen Energiebedarf zu decken. Oft zeigt sich ein Muster, bei dem Bewegung von Gebieten mit hohem Biomassepotenzial zu solchen mit hoher Nachfrage stattfindet.

Darüber hinaus kann Methangas ähnlich zirkuliert werden, was zum gesamten CO2-Managementsystem beiträgt. Der Transport von Methangas nimmt unter lokalisierten Zielen ab, da die Nachfrage je nach reduzierten Emissionsverhalten in verschiedenen Ländern sinkt.

Energieflüsse, insbesondere in Form von Elektrizität, spielen eine entscheidende Rolle im gesamten System. Die Hauptproduzenten von Elektrizität sind tendenziell Länder mit reichen erneuerbaren Ressourcen. In verschiedenen Szenarien variieren die Produktionsniveaus leicht, wobei unter lokalisierten Beschränkungen leichte Erhöhungen stattfinden, was ein robustes Energienetzwerk betont.

#Fazit

Diese Arbeit hebt hervor, wie ein besseres Verständnis von CO2-Erfassung, -Transport und -Umwandlung die nationalen Emissionsziele unterstützen kann. Die Ergebnisse verdeutlichen, wie verschiedene Länder darauf hinarbeiten können, die gesamten Kohlenstoffemissionen zu reduzieren und klimaneutral zu werden.

Durch die Berücksichtigung sowohl globaler als auch lokaler Ziele können europäische Länder praktikable Wege zur Dekarbonisierung ihrer Energiesysteme effektiv identifizieren. Die unterschiedlichen Bedürfnisse und Fähigkeiten jedes Landes müssen in der Politikgestaltung berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass die Bemühungen fair und effizient sind.

Diese Studie dient als wichtiger Schritt, um den Weg für Europa zu illustrieren, weiterführende Forschung und politische Anpassungen auf dem Weg zur Kohlenstoffneutralität bis 2050 zu leiten. Zukünftige Arbeiten könnten das Modell verbessern, um die Entscheidungsprozesse der politischen Entscheidungsträger besser widerzuspiegeln und sich auf die grössten Kohlenstoffemittenten und -absorber zu konzentrieren, um den Einfluss auf das Energiesystem zu maximieren.

Durch kollaborative Anstrengungen und strategische Planung kann Europa gemeinsam an der Verwirklichung seiner ehrgeizigen Klimaziele arbeiten und dabei die einzigartigen Eigenschaften jeder Nation berücksichtigen. Mit einem umfassenden Ansatz zum Management der CO2-Emissionen kann die EU den Weg für eine sauberere, nachhaltigere Zukunft ebnen.