Was können wir über die Dekarbonisierung aus früheren Erfahrungen lernen?

Ich habe diese Website fast zwei Jahre lang entwickelt. Es begann alles mit meiner eigenen Neugier auf den Stand der Dekarbonisierung in der ganzen Welt. Ich wollte wissen, wie viel von unserem Strom aus CO2-armen Quellen stammt, wie es in verschiedenen Ländern aussieht und wie es sich im Laufe der Zeit entwickelt hat und weiterhin entwickelt. Neben der Befriedigung meiner eigenen Neugier zielt diese Website darauf ab, die Dekarbonisierung und die Stromdaten einer breiten Öffentlichkeit zugänglicher zu machen. Ich hoffe, dass dies zu einer rationaleren und bescheideneren Diskussion über die zukünftige Energiepolitik beitragen kann.

In der Debatte um die Energiepolitik werden viele Behauptungen aufgestellt, oft mit großer Gewissheit und wenig Nuancen. Wenn ich einen Aufruf höre, eine bestimmte Menge einer bestimmten Energiequelle in einem bestimmten Zeitraum zu bauen, oder von einem bestimmten Prozentsatz an CO2-armer Elektrizität zu einem höheren innerhalb einer bestimmten Anzahl von Jahren zu wechseln, oder dass alles, was wir brauchen, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen, politischer Wille ist – ist meine erste Frage, hat das schon jemand anders erreicht? Unser Planet wird von rund 200 verschiedenen Regierungen geführt, alle mit unterschiedlichen Energiepolitiken, und das ist in vielerlei Hinsicht ein großes Gut. Das bedeutet, dass wir, anstatt unsere Energie- und Klimazukunft auf ein einziges politisches Rezept zu setzen, mit verschiedenen Strategien experimentieren und aus unseren gemeinsamen Erfahrungen lernen können.

Dieser Artikel ist ein Versuch, einige der wichtigsten Fragen zu beantworten, wenn es um die Bemühungen zur Dekarbonisierung geht. Ich zielt darauf ab, den Unterschied zwischen dem, was wir wissen, was möglich ist, weil es bereits erreicht wurde – und dem, was wir nicht wissen, weil es noch nicht geschehen ist, zu klären.

Natürlich bedeutet die Tatsache, dass etwas noch nicht getan wurde, nicht, dass es nicht getan werden kann. Was es bedeutet, ist, dass wir nicht wissen, ob es getan werden kann. Es könnte definitiv einen Versuch wert sein. Ich plädiere nicht für einen Ansatz gegenüber einem anderen. Ich plädiere für Bescheidenheit. Es gibt sicherlich eine Rolle für die Befürwortung bestimmter Technologien oder Strategien. Aber der Rest von uns sollte skeptisch bleiben. Selbst wenn wir glauben, dass es eine 90%-ige Chance auf Erfolg unseres Lieblingsansatzes gibt, fordert das Risiko des Klimawandels, dass wir auch die 10%-ige Chance auf Misserfolg berücksichtigen.

Ohne weitere Umschweife, springen wir in die Fragen.

Kann 100% eines Stromnetzes mit erneuerbaren Energien betrieben werden?

Ja. Fünf Länder beziehen bereits 100% ihres Stroms aus erneuerbaren Energiequellen.

Äthiopien, Island, Bhutan, Paraguay und Albanien beziehen alle 100% ihres Stroms aus erneuerbaren Energiequellen. All diese Länder beziehen einen Großteil ihres Stroms aus Wasserkraft.

Kann 100% eines Stromnetzes mit Wind- und Solarenergie betrieben werden?

Wir wissen es nicht. Das weiteste, was wir bisher erreicht haben, sind 49%.

Im Jahr 2020 bezog Dänemark 45,4% seines Stroms aus Windenergie und weitere 3,4% aus Solarenergie. Obwohl die Windenergie in Dänemark in den letzten zwei Jahrzehnten stark ausgebaut wurde, ist sie im Jahr 2020 nicht weiter gewachsen.

Von 0 bis 50% Wind- und Solarstrom zu gehen, könnte einfacher sein als von 50 bis 100% zu gehen. Der Grund dafür ist, dass Wind- und Solarenergie intermittierend sind – wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht, benötigt man andere Energiequellen als Backup. Dänemark hat dieses Problem bisher dadurch gelöst, dass es auf fossile Brennstoffe (18%) sowie importierten Strom (19%) zurückgreift. Die Abschaffung der fossilen Brennstoffe könnte vollständig durch eine Erhöhung der Menge des importierten Stroms erreicht werden – so wird Dänemark effektiv Teil eines größeren Netzes, das selbst die gleichen Herausforderungen hat, ausschließlich mit Wind- und Solarenergie zu funktionieren. Die andere Lösung ist eine Ausweitung der Energiespeicherung.

Das Problem ist, dass Dänemark in diesem Moment praktisch keine Energiespeicherkapazität hat. Es gibt zwei andere Länder, die das tun – Portugal hat Speicher, der bei durchschnittlichem Stromverbrauch etwa 9 Stunden halten könnte, und Litauens könnte etwa 8 Stunden halten. Wahrscheinlich reicht dies nicht aus, um ein Netz zu unterstützen, das zu 100% auf Wind und Sonne läuft. Aber es ist eine beachtliche Basis, auf der man aufbauen kann.

Von den beiden hat Portugal den meisten Wind und die meiste Sonne – insgesamt erzeugt es 26% seines Stroms. Die Wachstumsrate in Portugal ist langsamer als in Dänemark. Der Anteil des Stroms, der im Jahr 2020 aus CO2-armen Quellen stammte, war tatsächlich niedriger als im Jahr 2014.

Kann 100% eines Stromnetzes mit Atomenergie betrieben werden?

Wahrscheinlich. Der Rekord liegt bei 87%.

Frankreich bezog im Jahr 2020 67% seines Stroms aus Atomenergie. Den höchsten Anteil, den es jemals aus Atomenergie bezog, waren 79%, und zwar im Jahr 2006. Litauen hält den Weltrekord – im Jahr 1993 bezog es 87% seines Stroms aus Atomkraft. Es gibt keinen Grund, den ich kenne, warum man nicht von 79% oder 87% 100% erreichen könnte, oder sogar darüber hinaus (überschüssiger Strom könnte für den Export und zur weiteren Elektrifizierung der Wirtschaft genutzt werden).

Muss man zwischen Atomkraft oder erneuerbaren Energien wählen?

Nein. Drei Länder beziehen bereits 90% oder mehr ihres Stroms aus einer Kombination von Atomenergie und erneuerbaren Energien.

Die Schweiz (99% Strom aus CO2-armen Quellen) und Schweden (98%) beziehen beide etwa ein Drittel ihres Stroms aus Atomkraft und den größten Teil des Rests aus erneuerbaren Energien. Auch Frankreich bezieht seinen Strom aus einer solchen Kombination, wobei die Atomenergie jedoch einen viel größeren Anteil ausmacht (67%).

Kann eine bedeutende Wirtschaft auf Strom aus CO2-armen Quellen angewiesen sein?

Ja. Die siebtgrößte Wirtschaft der Welt macht das bereits.

Frankreich ist die siebtgrößte Wirtschaft der Welt (gemessen am nominalen BIP). Strombezug beruht zu 91% auf CO2-armen Quellen. Andere bedeutende Volkswirtschaften, die erwähnenswert sind, sind Kanada und Brasilien (beide 83% Strom aus CO2-armen Quellen).

Kann eine moderne Wirtschaft ohne fossile Brennstoffe funktionieren?

Wir wissen es nicht. Dies ist noch nicht geschehen.

Strom macht nur einen Teil unseres gesamten Energieverbrauchs aus. Tatsächlich wird der größte Teil der Energie, die wir verwenden, in Form von fossilen Brennstoffen eingesetzt, die direkt in Industrie, Landwirtschaft, Verkehr, Heizung usw. verwendet werden. Der Übergang zu einer CO2-armen Wirtschaft erfordert nicht nur, dass wir 100% CO2-armen Strom erreichen, sondern auch, dass wir diese anderen Sektoren elektrifizieren.

Weltweit kommen nur 17% der von uns verwendeten Energie in Form von Strom. Einige Länder sind jedoch stärker elektrifiziert als andere. Die Länder, die den größten Anteil ihrer Energie aus Strom beziehen, sind Norwegen (49%), Paraguay (47%), Tadschikistan (46%) und Bhutan (43%). Es stellt sich heraus, dass diese vier Länder auch 93-100% ihres Stroms aus CO2-armen Quellen beziehen. Insgesamt beziehen sie also nahezu 50% ihrer gesamten Energie aus CO2-armen Quellen. Ziemlich beeindruckend. Aber immer noch weit entfernt vom Ziel, 100% einer Wirtschaft ohne fossile Brennstoffe anzutreiben.

Kann man die Stromerzeugung durch Reduzierung der Nachfrage dekarbonisieren?

Ja. Ein Land hat dies getan.

Im Jahr 1987 stammten 39% des Stroms in Nordkorea aus CO2-armen Quellen (alles aus Wasserkraft). Dies lag sehr nahe am damaligen Welt-Durchschnitt (36%). Im Jahr 2019 stammen 87% des Stroms in Nordkorea aus CO2-armen Quellen – ein beachtlicher Erfolg in der Dekarbonisierung. Wie haben sie das geschafft? Die Wasserkrafterzeugung hat sich in diesem Zeitraum tatsächlich überhaupt nicht ausgeweitet. Stattdessen hat Nordkorea die gesamte Stromerzeugung reduziert – von 35 TWh im Jahr 1989 auf 16 TWh im Jahr 2019.

Von den weiteren 26 Ländern, die derzeit 80% oder mehr ihres Stroms aus CO2-armen Quellen beziehen, hat keines von ihnen seinen Erfolg durch Reduzierung der Nachfrage erreicht. Alle sind dahin gekommen, indem sie in die CO2-arme Stromerzeugung investiert haben.

Es ist auch wichtig zu bedenken, dass nur 9% der gesamten Energieversorgung Nordkoreas elektrifiziert sind. Während Nordkorea zeigt, dass es möglich ist, das Stromnetz durch Reduzierung der Nachfrage zu dekarbonisieren, zeigt es nicht, dass Sie die gesamte Energieversorgung ohne Investitionen in CO2-arme Energiequellen dekarbonisieren können. Um 100% CO2-arme Energie zu erreichen, ohne die CO2-armen Quellen auszubauen, müsste Nordkorea sowohl alles elektrifizieren als auch den gesamten Energieverbrauch um etwa 90% reduzieren.