Treibhausneutralität 2050: Der Weg

Das GreenLife Szenario, Teil des UBA-Forschungsprojekts RESCUE (FKZ 3715411150), zielt auf die Treibhausgasneutralität Deutschlands bis 2050 ab. Es ist eines von sechs 'Green'-Szenarien mit unterschiedlichen Ambitionsniveaus, die ressourceneffiziente und treibhausgasneutrale Transformationspfade beschreiben. GreenLife zeichnet sich durch besonders ambitionierte Verhaltensänderungen der Bevölkerung aus, die nahezu alle Konsumbereiche betreffen. Der Endenergiebedarf soll von 2500 TWh (2015) auf 1200 TWh mehr als halbiert werden (ohne rohstoffliche Bedarfe), wobei der Anteil erneuerbarer Energien bis 2030 auf 75% und bis 2050 auf 100% steigen soll. Die weitgehende Treibhausgasneutralität wird als Reduktion der Emissionen um mindestens 95% gegenüber 1990 definiert; 100%ige Reduktion entspricht vollständiger Neutralität. Eine solche Reduktion erfordert nicht nur die Verringerung von Treibhausgasemissionen in allen Sektoren, sondern auch eine grundlegende Veränderung der Energieversorgung und einen deutlich sparsameren Umgang mit natürlichen Ressourcen.

GreenLife charakterisiert sich durch tiefgreifende Veränderungen im Lebensstil der deutschen Bevölkerung. Dies betrifft die Ernährung mit weniger tierischen und mehr regionalen Produkten im Vergleich zu den GreenEe-Szenarien. Das Mobilitätsverhalten ändert sich durch reduzierte Nutzung treibhausgasintensiver Verkehrsmittel zugunsten von öffentlichen Verkehrsmitteln und Sharing-Diensten. Auch die Nachfrage nach Fernreisen sinkt. Die Menschen leben in kleineren Wohnungen und bevorzugen nachhaltige und langlebige Produkte. Im Vergleich zu den GreenEe-Szenarien wird zusätzlich Energie gespart und weniger Abfall produziert. Diese ambitionierten Lebensstiländerungen bilden die Grundlage für die errechneten Reduktionen im Energie- und Rohstoffverbrauch. Die Annahmen zu Konsumverhalten und deren Auswirkungen auf die Gesamtemissionen sind ein Kernstück der GreenLife-Modellierung.

Die Transformation im GreenLife-Szenario führt zu einer signifikanten Reduktion des Primärrohstoffkonsums (RMC) um 63,2 % im Vergleich zu 2010, auf insgesamt 506,0 Millionen Tonnen Rohstoffäquivalente (RME). Der stärkste Rückgang zeigt sich bei fossilen Energieträgern (-98,6%), wobei der Rückgang zwischen 2010 und 2030 besonders stark ausfällt (76,7%). Der RMC für nicht-metallische Mineralien sinkt um 56,8%, für Metallerze um 49,9%, und für Biomasse um 43,7%. Obwohl im Jahr 2050 im Ausland weiterhin fossile Energieträger verwendet werden, ist die Reduktion des inländischen Verbrauchs deutlich. Die Reduktion des RMC verläuft bei fossilen Rohstoffen zwischen 2010 und 2030 sprunghaft, während sie bei anderen Rohstoffgruppen stetiger verläuft. Die Annahmen zum globalen Rohstoffverbrauch und die Abhängigkeit Deutschlands von Importen spielen eine entscheidende Rolle in der Berechnung des RMC.

Das GreenLife Szenario setzt auf einen vollständigen Umstieg auf erneuerbare Energien bis 2050 (100% Anteil). Bis 2030 soll der Anteil bereits bei 75% liegen. Dies ist essentiell für die Erreichung der Treibhausgasneutralität. Die Modellierungsergebnisse (ifeu/IEE/SSG - SCOPE) zeigen, dass trotz eines geringeren Gesamtstromverbrauchs im Vergleich zu Szenarien wie GreenEe2 ein Ausbau der Erneuerbaren notwendig ist. Der geringere Stromverbrauch resultiert aus Verhaltensänderungen, wie weniger Elektromobilität und reduziertem Wärmepumpen- und konventionellem Stromverbrauch. Gleichzeitig steigt der Stromverbrauch für Power-to-X (PtX)-Anwendungen, insbesondere Power-to-Hydrogen (PtH). Die Kostenreduktion durch den Ausbau der Erneuerbaren ermöglicht eine höhere Direktstromnutzung und reduziert den Bedarf an Gaskesseln, besonders im Hochtemperaturbereich.

Im Vergleich zu GreenEe2 ist der langfristige Brennstoffbedarf im GreenLife Szenario deutlich geringer (-63 TWh in 2050). Dies unterstreicht die signifikanten Einsparungen durch die angenommenen Lebensstiländerungen. Der Stromverbrauch in Anwendungen der Direktstromnutzung (außer PtH) ist geringer, was die Nutzung kostengünstiger Erzeugungspotenziale ermöglicht. Dadurch kann national mehr Power-to-Gas (PtG)-Methan erzeugt werden. Die Abhängigkeit von PtG/PtL-Importen sinkt langfristig auf 78,3%, wesentlich geringer als die 81% in GreenEe2. Die Energieeffizienzsteigerung von 1,5% pro Jahr trägt ebenfalls zu den Einsparungen bei, wobei die Zusammenhänge zwischen Lebensstil, Technologie und Energiebedarf im Detail modelliert werden.

Die nationale Stromerzeugung im GreenLife Szenario ist im langfristigen Vergleich zu GreenEe2 etwas geringer (-22 TWh). Dies ist auf die angenommenen Verhaltensänderungen zurückzuführen, insbesondere weniger Elektromobilität, reduzierten Wärmepumpenstromverbrauch und geringeren herkömmlichen Stromverbrauch. Der PtH-Stromverbrauch steigt hingegen. Der geringere Gesamtstromverbrauch führt zu günstigeren Kosten für den Ausbau erneuerbarer Energien und ermöglicht eine höhere Direktstromnutzung. Deutschland verfügt über das Potenzial, 76 TWh PtG-Methan zu erzeugen (benötigt 126 TWh Strom), deckt aber nur einen kleinen Teil der PtG/PtL-Nachfrage, die hauptsächlich durch Importe gedeckt wird. Die Modellierung der Stromversorgung unter Berücksichtigung von PtX-Technologien und deren Strombedarf ist ein wichtiger Aspekt des Szenarios.

Die Transformation im GreenLife-Szenario führt zu einer signifikanten Reduktion des Primärrohstoffkonsums (RMC) um 63,2% gegenüber 2010. Der Gesamtverbrauch sinkt auf 506,0 Millionen Tonnen Rohstoffäquivalente (RME). Der stärkste Rückgang ist bei fossilen Energieträgern zu verzeichnen (-98,6%), besonders deutlich zwischen 2010 und 2030 (-76,7%). Auch der Verbrauch nicht-metallischer Mineralien (-56,8%), Metallerze (-49,9%) und Biomasse (-43,7%) sinkt erheblich. Der Rückgang des RMC verläuft bei fossilen Rohstoffen zwischen 2010 und 2030 sprunghaft, während er bei anderen Rohstoffgruppen stetiger ist. Die Annahme, dass im Ausland im Jahr 2050 weiterhin fossile Energieträger verwendet werden, spiegelt sich im RMC wider, da importierte Güter den Verbrauch beeinflussen. Die Modellierung des RMC berücksichtigt die komplexen Wechselwirkungen zwischen Konsumverhalten, technologischem Wandel und globalen Rohstoffmärkten.

Der Rückgang des Rohstoffverbrauchs verteilt sich auf verschiedene Gruppen. Fossile Energieträger verzeichnen den stärksten Rückgang. Nicht-metallische Mineralien und Metallerze zeigen ebenfalls deutliche Reduktionen. Der Rückgang bei Biomasse ist ebenfalls signifikant. Die Nachfrage nach vielen Metallen ist sowohl im betrachteten Zeitraum als auch im Jahr 2050 geringer als in den GreenEe-Szenarien. Aufgrund der schnelleren Verbreitung von Elektroautos ist die Nachfrage nach Rohstoffen für Batterien im Jahr 2030 jedoch höher. Im Jahr 2050 übersteigt der Anteil von global produziertem Zinn, PGM und Lithium, den Deutschland verbraucht (unter Annahme konstanter Produktionsmengen), den Anteil der deutschen Bevölkerung an der Weltbevölkerung. Deutschland weist somit eine überproportionale Nachfrage nach bestimmten Rohstoffen auf; jedoch im geringeren Ausmaß als in den GreenEe-Szenarien.

Der Rohstoffkonsum privater Haushalte wird im Jahr 2050 zu 46,5% für Ernährung verwendet, gefolgt von Freizeit und Tourismus (19,5%). Im Bereich Ernährung dominiert Biomasse (85,6%). Der Rohstoffverbrauch im Bereich Ernährung sinkt gegenüber 2010 um 52,2%. Der Rückgang beim Konsum von Kleidung ist mit -38,2% gegenüber GreenEe2 ebenfalls deutlich. Die Reduktion der Nachfrage nach Aluminium beträgt -58,1% (2050 gegenüber 2010), beeinflusst durch sinkende Nachfrage und veränderte Produktionsweisen in Europa. Die angenommenen globalen Entwicklungen könnten zu temporären Engpässen bei Rohstoffen wie PGM und Lithium führen, insbesondere da die Nachfrage nach Lithium im Jahr 2040 bzw. 2050 bei 51,7% bzw. 37,5% der Produktionsmenge von 2018 liegt (ohne Sekundärrohstoffe). Die Analyse der Rohstoffknappheit und der damit verbundenen Herausforderungen für ein nachhaltiges Ressourcenmanagement ist ein wichtiger Bestandteil des GreenLife-Szenarios.

Im GreenLife-Szenario sinkt die Nachfrage nach tierischen Produkten (Fleisch und Milch) stärker als in anderen Szenarien (außer GreenSupreme). Dies führt zu einem deutlichen Rückgang des Viehbestands bis 2050. Der geringere Bedarf an Wirtschaftsdünger und Futtermitteln setzt Acker- und Grünlandflächen frei (ca. 1,9 Mio. ha Acker und 0,5 Mio. ha Grünland). Ein Teil der frei werdenden Ackerflächen (0,8 Mio. ha) wird für den Anbau von Soja genutzt, um den reduzierten Milchkonsum (15% Rückgang gegenüber der DGE-Untergrenze) teilweise durch Sojaprodukte zu kompensieren. Die Anpassung der Milchproduktion beinhaltet eine Substitution eines Teils des Milchkonsums durch Soja(-produkte) und einen damit verbundenen Rückgang der Kuhbestände. Der reduzierte Rindfleischkonsum wird durch einen erhöhten Konsum von Schweine- und Geflügelfleisch ausgeglichen. Die Reduktion des Viehbestands hat erhebliche Auswirkungen auf den Flächenbedarf der Landwirtschaft und die damit verbundenen Emissionen.

Der Rückgang des Viehbestands beeinflusst den Ackerbau: Es wird weniger Wirtschaftsdünger benötigt, und der Bedarf an Futtermittelflächen sinkt. Insgesamt werden ca. 2,4 Mio. ha Acker- und Grünlandflächen frei. 0,8 Mio. ha werden für den Sojaanbau verwendet, während die restlichen Flächen anderweitig genutzt werden können. Diese Flächenumstellung wirkt sich positiv auf die Treibhausgasemissionen aus. Die Reduktion des Viehbestands führt zu einem starken Rückgang der Treibhausgasemissionen aus der Landwirtschaft, die im Jahr 2050 nur noch 23,9 Mio. Tonnen CO₂Äq betragen. Neben den beschriebenen Veränderungen im Konsumverhalten spielen auch technische Änderungen in der Landwirtschaft eine Rolle, die jedoch in allen Green-Szenarien berücksichtigt werden. Die Veränderungen im landwirtschaftlichen Sektor sind ein wichtiger Faktor für die Reduktion der Gesamtemissionen im GreenLife-Szenario.

Im GreenLife-Szenario steigt die bewohnte Wohnfläche pro Kopf bis 2030, liegt dann aber mit 46 m²/Kopf unter dem Niveau anderer Green-Szenarien und sinkt bis 2050 auf 41 m²/Kopf. Die Gesamtwohnfläche ist deutlich rückläufig und liegt 2050 um ca. 15% unter dem Niveau der meisten anderen Szenarien (außer GreenSupreme). Der geringere Wohnflächenbedarf resultiert aus einem höheren Anteil an Mehrfamilienhäusern und einem niedrigeren Anteil an Einfamilienhäusern im Neubau, sowie alternativen Wohnformen wie gemeinschaftlichem und Mehrgenerationenwohnen. Der Anteil von Wohngebäuden mit mehr als zwei Wohnungen steigt ab 2020 stärker als der Anteil von Gebäuden mit bis zu zwei Wohnungen. Diese Entwicklung spiegelt ein ambitioniertes Ziel für nachhaltige Stadtplanung und Wohnkonzepte wider.

Die angenommenen nachhaltigen Verhaltensänderungen der Bevölkerung im GreenLife-Szenario beeinflussen den Gebäudeenergieverbrauch. Der empirisch abgeleitete Faktor zur Anpassung des theoretischen Heizwärmebedarfs an den tatsächlichen Verbrauch wird auf 0,9 begrenzt, was bedeutet, dass der Bedarf selbst bei sehr gut gedämmten Gebäuden um 10% unter dem theoretischen Wert liegt. Die Nutzerverhaltensänderungen betreffen Gebäude mit einem Nutzwärmebedarf unter 57 kWh/m²a. Der Flächenanteil von Wohngebäuden mit einem Nutzenergieverbrauch unter 50 kWh/m²a ist im Vergleich zu anderen Szenarien um einen Prozentpunkt höher. Der geringere Gesamtverbrauch ermöglicht die nahezu vollständige Deckung des Wärmebedarfs durch effiziente Technologien wie Müll-HKW, Wärmepumpen (mit und ohne KWK), Tiefengeothermie und Solarthermie. Die Wärmenetze erreichen ein maximales Potenzial von 24% am Wärmemarkt. Der geringere Energieverbrauch wird auch durch den höheren Anteil von Mehrfamilienhäusern und die damit verbundene Steigerung des Anteils von Fernwärme erklärt.

Das GreenLife-Szenario beinhaltet erhebliche Änderungen im Mobilitätsverhalten. Der Gebrauch treibhausgasintensiver Verkehrsmittel wird reduziert, der ÖPNV und Sharing-Dienste werden stärker genutzt. Die Nachfrage nach Fernreisen, insbesondere Flugreisen (innerdeutsch gar nicht mehr), sinkt stark. Im nationalen Verkehr benötigt GreenLife 2030 nur 3% weniger Endenergie als GreenEe2, aber bis 2050 steigt die Einsparung auf 9%. Die hohe Durchdringung mit effizienter Elektromobilität begrenzt den Effekt im nationalen Verkehr. Im internationalen Verkehr führen die Verhaltensänderungen zu deutlich stärkeren Einsparungen (7% in 2030, 38% in 2050). Der Gesamt-Kraftstoffverbrauch sinkt um 5% (2030) und der Stromverbrauch um 14%, während der Kraftstoffbedarf um 16% (national) bzw. 27% (national und international) geringer ist als in GreenEe2. Der Fokus liegt auf der Verschiebung hin zu einem nachhaltigen und effizienten Mobilitätssystem.