Klimaneutralität 2050: GreenSupreme

Das GreenSupreme-Szenario beschreibt einen ambitionierten Transformationspfad für Deutschland bis 2050, mit dem Ziel der Treibhausgasneutralität und einer deutlichen Steigerung der Ressourceneffizienz. Es beinhaltet sowohl technologische als auch gesellschaftliche Veränderungen. Im Gegensatz zu anderen untersuchten 'Green'-Szenarien (z.B. GreenEe, GreenLife) wird in GreenSupreme ein Nullwachstum des Bruttoinlandsprodukts (BIP) ab 2030 angenommen. Dies bedeutet, dass das Wirtschaftswachstum bis 2030 auf null sinkt und bis 2050 stagniert. Die Studie hebt die ambitionierten Ziele und die Geschwindigkeit des Wandels in GreenSupreme hervor, die sowohl technologische Umstellungen als auch tiefgreifende Veränderungen im Lebensstil der Menschen in Deutschland betreffen. Das Szenario wurde in enger Zusammenarbeit mit dem Umweltbundesamt (UBA) im Rahmen des RESCUE-Projekts entwickelt und basiert auf den Arbeiten dieses Projekts. Das Umweltbundesamt hat auch entsprechende Publikationen zu diesem Thema erstellt, die unter www.uba.de/rescue-projekt einsehbar sind. Der Bericht dokumentiert das Szenario "Germany – Resource-Efficient and Greenhouse Gas-Neutral – Minimierung von Treibhausgas-Emissionen und Rohstoffverbrauch im Betrachtungszeitraum", kurz GreenSupreme. Die Ausrichtung des Szenarios auf eine schnelle und ambitionierte Transformation zu einem treibhausgasneutralen Deutschland bis 2050 wird betont. Der Vergleich mit anderen Szenarien, die unterschiedliche Ambitionsniveaus und Veränderungsgeschwindigkeiten aufweisen, dient der Analyse des Einflusses einzelner Parameter auf die Ergebnisse.

Ein zentraler Aspekt des GreenSupreme-Szenarios ist die drastische Reduktion des Rohstoffverbrauchs (RMC). Bis 2050 soll der RMC um 70% im Vergleich zu 2010 sinken. Dieser Rückgang wird durch verschiedene Maßnahmen erreicht, darunter eine Erhöhung des Anteils von Sekundärrohstoffen am Gesamtrohstoffbedarf auf 33%. Der Pro-Kopf-Verbrauch an Rohstoffen soll auf nur noch 5,7 Tonnen sinken, wobei 2,1 Tonnen auf Biomasse entfallen, die hauptsächlich für die Ernährung verwendet wird. Zu den ambitionierten technologischen Veränderungen gehören die Substitution fossiler Rohstoffe durch erneuerbare Energien, eine Steigerung der Rohstoffeffizienz und eine deutliche Verbesserung der Recyclingquoten. Diese Maßnahmen werden in Kombination mit einem nachhaltigeren Konsumverhalten umgesetzt, um die Nachfrage nach Rohstoffen zu reduzieren. Im Gegensatz zu anderen 'Green'-Szenarien werden im GreenSupreme-Szenario nur bei einer geringen Anzahl von Metallen Engpässe erwartet, vorausgesetzt, die aktuellen Produktionsmengen werden an die bekannten Reserven angepasst. Die stoffliche Wiederverwertung ermöglicht die Einsparung von mindestens 206 Millionen Tonnen Primärrohstoffen im Jahr 2050, was 33% des gesamten Rohstoffkonsums ausmacht. Der RMC liegt in 2050 um 21,8% niedriger als im GreenEe2-Szenario. Dieser Unterschied ist besonders deutlich bei abiotischen Rohstoffen, insbesondere bei fossilen Rohstoffen, sichtbar. Der Rohstoffkonsum pro Person liegt in 2050 ebenfalls um 21,8% niedriger als im GreenEe2-Szenario.

GreenSupreme zeigt im Vergleich zu anderen Szenarien (GreenEe2) einen deutlich geringeren langfristigen Brennstoffbedarf (–98 TWh in 2050). Dies resultiert aus Lebensstiländerungen, dem Nullwachstum und Effizienzsteigerungen. Der geringere Stromverbrauch im Szenario erlaubt die Nutzung nationaler, kostengünstiger Erzeugungspotenziale für PtG/L (Power-to-Gas/Liquids), obwohl eine Sättigung durch höhere PV-Kosten (mehr Dachflächen) eintritt. Der Vergleich mit GreenEe2 zeigt, dass mittelfristig ein schnellerer Ausbau der Stromerzeugung notwendig ist, langfristig jedoch die Stromerzeugung deutlich geringer ist (47 TWh). Der durch den Kohleausstieg 2030 wegfallende Strom wird durch einen moderaten Ausbau von Gaskraftwerken und vor allem durch einen deutlich stärkeren Ausbau von Wind- und PV-Anlagen kompensiert. Der höhere mittelfristige Strombedarf resultiert hauptsächlich aus dem früheren Einsatz von Wasserstoff in der Industrie. Der Strombedarf für Elektromobilität und Wärmepumpen ist mittelfristig moderat höher, da die Einsparungen durch den höheren Technologieeinsatz leicht übertroffen werden. Durch den Ausbau erneuerbarer Energien steht 2040 mehr Überschussstrom für PtH-Anwendungen zur Verfügung, und PtG kann in Deutschland produziert werden. Langfristig ist der Strombedarf in GreenSupreme geringer als in anderen Szenarien. Die Import-Abhängigkeit für PtG/L ist aufgrund des geringeren Brennstoffverbrauchs geringer als in anderen Green-Szenarien (77,6% Importanteil im Vergleich zu 81% in GreenEe2).

Das GreenSupreme-Szenario prognostiziert eine bemerkenswerte Reduktion des Rohstoffverbrauchs (RMC) um 70% bis zum Jahr 2050 im Vergleich zu 2010. Dies ist ein Kernziel des Szenarios und zeigt das hohe Ambitionsniveau in Bezug auf Ressourceneffizienz. Ein wichtiger Faktor für diese Reduktion ist die deutlich gesteigerte Nutzung von Sekundärrohstoffen. Ihr Anteil am Gesamtrohstoffbedarf erhöht sich auf 33%, was auf eine erfolgreiche Umsetzung der Kreislaufwirtschaft hindeutet. Der Pro-Kopf-Verbrauch an Rohstoffen sinkt auf 5,7 Tonnen, wovon 2,1 Tonnen Biomasse, hauptsächlich für Ernährungszwecke, ausmachen. Die Reduktion des RMC ist ein Ergebnis verschiedener Strategien, darunter ambitionierte technologische Veränderungen und ein nachhaltigeres Konsumverhalten. Der Vergleich mit anderen 'Green'-Szenarien verdeutlicht die besondere Effektivität des GreenSupreme-Ansatzes in Bezug auf Rohstoffeinsparungen. Die Einsparungen an Primärrohstoffen durch stoffliche Wiederverwertung werden auf mindestens 206 Millionen Tonnen im Jahr 2050 geschätzt, was einen Anteil von 33% am gesamten Rohstoffkonsum darstellt. Im Vergleich zum GreenEe2-Szenario liegt der RMC in GreenSupreme um 21,8% niedriger, wobei der Unterschied bei abiotischen Rohstoffen, insbesondere fossilen Rohstoffen, besonders stark ausgeprägt ist. Dieser deutlich reduzierte Rohstoffverbrauch pro Kopf um 21,8% im Vergleich zu GreenEe2 unterstreicht die Effizienzsteigerungen im GreenSupreme-Szenario.

Die im GreenSupreme-Szenario projizierte Reduktion des Rohstoffverbrauchs ist eng verknüpft mit ambitionierten technologischen und gesellschaftlichen Maßnahmen. Technologische Innovationen spielen eine entscheidende Rolle, insbesondere die Substitution fossiler Rohstoffe durch erneuerbare Energien. Dies beinhaltet die Umstellung auf nachhaltige Energiequellen und die Reduktion der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen. Die Steigerung der Rohstoffeffizienz und die Verbesserung des Recyclings sind weitere zentrale technologische Aspekte. Durch effizientere Produktionsprozesse und verbesserte Recyclingtechnologien kann der Rohstoffbedarf pro produzierter Einheit deutlich reduziert werden. Ein nachhaltigeres Konsumverhalten ist ebenfalls ein wichtiger Bestandteil des Szenarios. Dies beinhaltet eine bewusstere Auswahl von Produkten, eine längere Nutzung von Gütern und eine Reduktion des Konsums insgesamt. Die Kombination aus technologischen Innovationen und verändertem Konsumverhalten führt zu einer gesenkten Nachfrage nach Rohstoffen und trägt maßgeblich zur Reduktion des RMC bei. Im Vergleich zu anderen 'Green'-Szenarien zeichnet sich GreenSupreme durch ein besonders hohes Maß an ambitionierten Maßnahmen in diesen Bereichen aus. Nur bei einer kleinen Anzahl an Metallen werden trotz dieser Maßnahmen Engpässe prognostiziert, vorausgesetzt, die Produktionskapazitäten werden den aktuellen Reserven angepasst.

Obwohl GreenSupreme eine massive Reduktion des Rohstoffverbrauchs anstrebt, wird die Möglichkeit zukünftiger Rohstoffknappheiten angesprochen. Die Studie analysiert, dass trotz der geplanten Maßnahmen bei einigen Metallen Engpässe auftreten könnten, falls die Produktionsmengen nicht entsprechend angepasst werden. Diese potenzielle Knappheit ist jedoch im Vergleich zu anderen Szenarien deutlich geringer. Die Studie hebt hervor, dass die Engpässe vor allem dann auftreten könnten, wenn die globale Pro-Kopf-Nachfrage nach diesen Metallen der deutschen Nachfrage entspricht. Es wird also nicht eine absolute Knappheit prognostiziert, sondern ein potenzieller Engpass im Verhältnis zur globalen Verfügbarkeit und Nachfrage. Mögliche Lösungsansätze zur Vermeidung von Engpässen sind die Senkung der Nachfrage, die Nutzung anderer Technologien oder Substitute (einschließlich Sekundärrohstoffe) und die Steigerung des Angebots durch den Einsatz verbesserter Technologien. Die Studie betont den Bedarf an Anpassungen der Produktionskapazitäten und die Bedeutung von Recycling und Substitution zur Sicherung der Rohstoffversorgung. Der Fokus liegt darauf, die Risiken von Rohstoffknappheit zu minimieren und eine nachhaltige Rohstoffwirtschaft zu etablieren. Die Ergebnisse der Studie unterstreichen die Notwendigkeit einer ganzheitlichen Strategie, die technologische Innovationen, nachhaltigen Konsum und eine effektive Kreislaufwirtschaft kombiniert.

Das GreenSupreme-Szenario zeichnet sich durch einen deutlich geringeren langfristigen Brennstoffbedarf aus als Vergleichsszenarien wie GreenEe2. Im Jahr 2050 beträgt die Einsparung gegenüber GreenEe2 -98 TWh. Diese Einsparungen resultieren aus einer Kombination von Lebensstiländerungen, dem angenommenen Nullwachstum der Wirtschaft und gesteigerter Energieeffizienz. Der geringere Gesamtstromverbrauch im Szenario GreenSupreme ermöglicht die Nutzung von kostengünstigen Erzeugungspotenzialen für die Produktion von Power-to-Gas/Liquids (PtG/L). Trotzdem wird eine Sättigung der PtG/L-Erzeugung durch höhere Photovoltaik-Kosten (bedingt durch den erhöhten Bedarf an Dachflächen) beobachtet. Im Vergleich zu GreenEe2 konnte die PtG/L-Erzeugungsmenge trotz geringeren Gesamtstromverbrauchs nicht weiter gesteigert werden. Der Anteil der PtG/L-Importe am Gesamtverbrauch liegt in GreenSupreme mit 77,6% deutlich niedriger als in GreenEe2 (81%) und GreenLate (91%), was auf eine geringere Abhängigkeit von Importen hindeutet. Die Energieversorgung wird durch den Ausstieg aus der Kohleverstromung bis 2030 geprägt, welcher durch den verstärkten Ausbau erneuerbarer Energien (Wind- und Solarenergie) kompensiert wird. Ein moderater Ausbau von Gaskraftwerken wird ebenfalls berücksichtigt.

Ein Vergleich mit dem GreenEe2-Szenario zeigt, dass GreenSupreme mittelfristig einen schnelleren Ausbau der nationalen Stromerzeugung erfordert. Langfristig ist die Stromerzeugung jedoch deutlich geringer (47 TWh). Der Wegfall der Kohle-basierten Stromerzeugung bis 2030 führt nur zu einem moderaten Ausbau von Gaskraftwerken. Der zusätzliche Strombedarf wird hauptsächlich durch den Ausbau der Wind- und Photovoltaik-Energie gedeckt. Ein höherer Strombedarf ist mittelfristig vor allem auf den früheren Einsatz von Wasserstoffstrom in der Industrie zurückzuführen. Der Strombedarf von Elektromobilität und Wärmepumpen ist mittelfristig leicht erhöht, da die Einsparungen durch den technologischen Fortschritt marginal übertroffen werden. Der größere Ausbau erneuerbarer Energien führt dazu, dass 2040 mehr Überschussstrom für PtH-Anwendungen (Power-to-Heat) zur Verfügung steht und PtG (Power-to-Gas) in Deutschland produziert werden kann. Langfristig ist der Strombedarf in GreenSupreme geringer als in den anderen Szenarien. Die geringere Nutzung von Strom in Anwendungsbereichen in GreenSupreme ermöglicht die Nutzung nationaler, kostengünstiger Erzeugungspotenziale zur PtG/L-Erzeugung. Der Ausbau von Onshore-Wind und PV befindet sich in 2030 und 2040 an der Obergrenze, um das strenge THG-Emissionsziel zu erreichen. Das langfristige Ziel für Onshore-Wind wird bereits 2040 erreicht.

Im Gebäudewärmebereich orientiert sich GreenSupreme am Green-Life-Szenario. Die Wohnfläche pro Kopf steigt bis 2030, liegt dann aber mit 46 m²/Kopf niedriger als in anderen Green-Szenarien und sinkt bis 2050 auf 41 m²/Kopf. Die Gesamtwohnfläche sinkt bis 2050 auf knapp 3 Milliarden m², etwa 15% weniger als in den GreenEe-Szenarien. Der Endenergieverbrauch für die Raumwärme in Wohngebäuden ist um 20% niedriger als in den GreenEe-Szenarien, hauptsächlich aufgrund der geringeren Wohnfläche und eines höheren Anteils an Mehrfamilienhäusern (MFH) gegenüber Einfamilienhäusern (EFH). Da die Unterschiede im Nichtwohngebäudebereich gering sind, ist der gesamte Energieverbrauch für alle Gebäude um 15% niedriger als in den GreenEe-Szenarien. Die Verstädterung und der höhere Anteil an Mehrfamilienhäusern führen zu einer Steigerung des Anteils von Fernwärme von 20% auf 24%. Die restlichen Gebäude werden mit Wärmepumpen versorgt, wobei ein möglichst schneller Markthochlauf angestrebt wird. Der Endenergiebedarf in Summe für alle Gebäude ist um 15 % geringer als in den GreenEe-Szenarien.

Das GreenSupreme-Szenario beinhaltet signifikante Veränderungen im Mobilitätsverhalten der Bevölkerung, insbesondere in urbanen Räumen. Die Stadtentwicklung soll durch das Konzept "Stadt der kurzen Wege" und die Stärkung des Rad- und Fußverkehrs geprägt sein. Gleichzeitig wird eine starke Verlagerung von der Nutzung privater PKW hin zu gemeinschaftlich genutzten Fahrzeugen (Carsharing & Ridesharing) angenommen. Für ländliche Räume werden keine spezifischen Veränderungen im Mobilitätsverhalten angenommen; diese bleiben im Vergleich zu anderen Szenarien (GreenEe1, GreenEe2, GreenMe) unverändert. Dies wird durch die großen Entfernungen und die begrenzten Möglichkeiten des öffentlichen Verkehrs in ländlichen Gebieten begründet. Die Analyse des Personenverkehrs differenziert zwischen urbaner und ländlicher Bevölkerung sowie zwischen Alltags- und Fernverkehr. Bis 2050 wird aufgrund zunehmender Urbanisierung eine Verlagerung von 5 Prozentpunkten der Gesamtfahrleistung vom ländlichen in den städtischen Raum prognostiziert (von 37% auf 32%). Weitere fahrzeugtechnische Entwicklungen in GreenSupreme, analog zu GreenMe, umfassen den verstärkten Leichtbau und den Einsatz von Lithium-Schwefel-Akkus ab 2050, wobei hohe Fahrzeugreichweiten angenommen werden, die durch den Ausbau der Schnellladeinfrastruktur abgedeckt werden können. Der Trend zu gemeinschaftlich genutzten PKWs (Ridesharing) führt ab 2030 zu erheblichen Veränderungen in der Flottenentwicklung, insbesondere in Städten. Die geringere Anzahl benötigter Fahrzeuge und die höhere Jahresfahrleistung von Ridesharing-Fahrzeugen beeinflussen die Neuzulassungszahlen und den PKW-Bestand.

In GreenSupreme verändern Konsumentinnen und Konsumenten ihre Ernährungs- und Konsumgewohnheiten stark. Der Konsum tierischer Produkte sinkt stärker als in den Szenarien GreenEe, GreenMe und GreenLate, während die Nachfrage nach regionalen Produkten steigt. Menschen nutzen treibhausgasintensive Verkehrsträger seltener und bevorzugen öffentliche Verkehrsmittel und Sharing-Dienste. Fernreisen werden weniger nachgefragt. Die Wohnfläche pro Kopf sinkt, und der Kauf nachhaltiger Produkte nimmt zu. Im Vergleich zu allen anderen Green-Szenarien sparen die Menschen zusätzliche Energie und produzieren weniger Abfall. Zusätzlich wird – analog zu GreenLife – eine stärkere Regionalisierung der Wirtschaftskreisläufe im Bereich Nahrungsmittel angenommen, die zu einer Reduktion der mittleren Transportentfernungen um 25% bis 2050 im Vergleich zu anderen Green-Szenarien (außer GreenLife) führt. Für andere Gütergruppen werden keine Änderungen der Transportentfernungen angenommen, da entweder bereits stark regionale Kreisläufe bestehen (z.B. Baustoffe, Abfälle) oder aufgrund von Spezialisierung und Konzentration auf Großstandorte (z.B. Fahrzeugbau, Chemieindustrie) keine signifikante Regionalisierung möglich ist. Der verstärkte Einsatz von Sharing-Konzepten, langlebigen Gütern und Reparaturleistungen im Vergleich zu anderen Green-Szenarien wird hervorgehoben. Die Verschiebung zu vollelektrischen Oberleitungs-LKWs führt zu einem erhöhten Rohstoffbedarf für die Fahrzeugherstellung, ist aber aus energetischer Sicht sinnvoll, um den Bedarf an aufwendig hergestellten flüssigen Kraftstoffen zu reduzieren. Da die Herstellung synthetischer Kraftstoffe im Ausland stattfindet, kann diese Einsparung nicht vollständig abgebildet werden.

Die Studie untersucht die potenzielle Rohstoffknappheit im GreenSupreme-Szenario. Dabei wird festgestellt, dass die Nachfrage nach allen untersuchten Metallen sowohl im betrachteten Zeitraum als auch kumuliert bis 2050 geringer ausfällt als in den GreenEe-Szenarien. Dies führt zu einer insgesamt geringeren Wahrscheinlichkeit von Versorgungsengpässen. Im Szenariopfad und im Jahr 2050 werden nur für Platinmetalle (PGM) und Lithium unter bestimmten Bedingungen Versorgungsengpässe erwartet. Diese Annahme basiert darauf, dass die globale durchschnittliche Pro-Kopf-Nachfrage nach diesen Metallen der deutschen Nachfrage entspricht und die Produktionsmengen nicht erhöht werden. In den Jahren 2030 und/oder 2040, jedoch nicht mehr 2050, übersteigt die deutsche Nachfrage nach Kupfer, Aluminium, Magnesium, Nickel, Graphit, Kobalt, Zink, Blei und Zinn den globalen Durchschnitt pro Kopf. Unter den Szenario-Annahmen konstanter Fördermengen und einer global gleichen Nachfrage pro Person könnten daher temporäre Versorgungsengpässe bei diesen Rohstoffen auftreten. Das Ausmaß dieser potenziellen Engpässe wird jedoch nicht quantifiziert. Die Studie betont, dass es sich um Szenarien und nicht um Prognosen handelt. Alle RESCUE-Szenarien basieren auf einer optimistischen Annahme globaler Transformationen. Daher ist der Vergleich der Pro-Kopf-Nachfrage mit den Produktionsmengen und Reserven sinnvoll, um Hinweise auf mögliche zukünftige Knappheiten zu erhalten.

Die potenziellen Versorgungsengpässe in GreenSupreme hängen von mehreren Faktoren ab. Ein wichtiger Faktor ist die Annahme einer gleichbleibenden globalen Pro-Kopf-Nachfrage, die der deutschen Nachfrage entspricht. Sollte die globale Nachfrage steigen, wären die Engpässe wahrscheinlicher oder ausgeprägter. Ein weiterer Faktor ist die Produktionskapazität. Wenn die Produktionskapazitäten nicht entsprechend der Nachfrage ausgebaut werden können, steigt das Risiko von Knappheiten. Die Studie erwähnt explizit die Notwendigkeit der Erweiterung der Produktionskapazitäten, um eine ausreichende Versorgung zu gewährleisten. Die Möglichkeit, potenzielle Engpässe zu umgehen, wird durch die Senkung der Nachfrage diskutiert. Dies könnte durch den Einsatz anderer Technologien, Substitute (einschliesslich Sekundärrohstoffe) oder durch die Steigerung des Angebots mittels technologischer Verbesserungen erreicht werden. Die Studie unterstreicht die Bedeutung von Recycling-Anstrengungen zur Minderung der Abhängigkeit von Primärrohstoffen und zur Vermeidung von Knappheiten. Für Eisen, Aluminium, PGM und Graphit wird unter den Szenario-Annahmen keine Knappheit erwartet, sofern die Produktionskapazitäten ausgebaut werden können und die globale Nachfrage pro Person der deutschen Nachfrage entspricht. Für andere Metalle hingegen, wie Kupfer, Nickel, Silber usw., werden unter den genannten Bedingungen Versorgungsengpässe prognostiziert.

Die Studie verweist auf die erheblichen Umweltgefährdungspotenziale beim Abbau und der Verarbeitung von abiotischen Rohstoffen. Eine Studie von Dehoust et al. (2017) hat die Umweltgefährdungspotenziale für 50 abiotische Rohstoffe systematisiert und gezeigt, dass der Abbau aller untersuchten Rohstoffe mit großen oder sehr großen Umweltbelastungen verbunden ist. Diese Belastungen variieren je nach Lagerstätte, geologischer Zusammensetzung, Aufbereitung der Erze und geographischer Lage. Sollte ein großer Anteil der bekannten Reserven oder sogar darüber hinausgehende Ressourcen erschlossen werden müssen, um den Bedarf zu decken, wären die Umweltbelastungen zwangsläufig sehr hoch. Diese Erkenntnis unterstreicht die Bedeutung von Ressourceneffizienz und Recycling zur Minimierung der Umweltbelastung, die mit der Rohstoffgewinnung verbunden ist. Die Reduktion des Rohstoffverbrauchs im GreenSupreme-Szenario trägt somit nicht nur zur Vermeidung von Knappheiten bei, sondern auch zur Verminderung der Umweltbelastung. Die Studie betont indirekt die Notwendigkeit einer nachhaltigen Rohstoffpolitik, die sowohl ökologische als auch ökonomische Aspekte berücksichtigt. Die Abhängigkeit von Rohstoffimporten wird kritisch betrachtet, und die Notwendigkeit einer Reduktion der Importmengen wird hervorgehoben.