Was können wir aus bisherigen Erfahrungen über die Dekarbonisierung lernen?

Seit fast zwei Jahren entwickle ich diese Website. Ausgangspunkt war meine eigene Neugier darauf, wie weit die Dekarbonisierung weltweit vorangeschritten ist. Ich wollte wissen, wie viel unseres Stroms aus CO₂-armen Quellen stammt, wie die Situation in verschiedenen Ländern aussieht und wie sie sich im Laufe der Zeit entwickelt hat und weiterentwickelt. Diese Website soll nicht nur meine eigene Neugier befriedigen, sondern auch Daten zur Dekarbonisierung und zur Stromversorgung einer breiten Öffentlichkeit zugänglich machen. Ich hoffe, damit zu einer sachlicheren Diskussion über die künftige Energiepolitik beizutragen, die zugleich die Grenzen unseres Wissens anerkennt.

In der energiepolitischen Debatte werden viele Behauptungen aufgestellt, häufig mit großer Gewissheit und wenig Differenzierung. Wenn ich die Forderung höre, innerhalb eines bestimmten Zeitraums eine bestimmte Stromquelle in einem bestimmten Umfang auszubauen, den Anteil CO₂-armen Stroms innerhalb einer bestimmten Zahl von Jahren auf einen höheren Wert zu steigern oder ein bestimmtes Ziel allein durch politischen Willen zu erreichen, lautet meine erste Frage: Hat das schon jemand geschafft? Auf unserem Planeten gibt es rund 200 verschiedene Regierungen mit jeweils unterschiedlichen energiepolitischen Ansätzen. Das ist in vielerlei Hinsicht ein großer Vorteil. Denn statt unsere Energie- und Klimazukunft auf ein einziges politisches Konzept zu setzen, können wir verschiedene Strategien erproben und aus den Erfahrungen anderer lernen.

Dieser Artikel versucht, einige der wichtigsten Fragen zur Dekarbonisierung anhand bisheriger und gegenwärtiger Erfolge zu beantworten. Dabei möchte ich deutlich machen, was nachweislich möglich ist, weil es bereits erreicht wurde, und was wir noch nicht wissen, weil es bisher niemand umgesetzt hat.

Dass etwas bisher noch nicht gelungen ist, bedeutet natürlich nicht, dass es unmöglich ist. Es bedeutet lediglich, dass wir noch nicht wissen, ob es gelingen kann. Ein Versuch kann sich durchaus lohnen. Mir geht es hier nicht darum, einen Ansatz gegen einen anderen auszuspielen, sondern um Bescheidenheit angesichts der Grenzen unseres Wissens. Das Eintreten für bestimmte Technologien oder politische Maßnahmen hat zweifellos seinen Platz. Alle anderen sollten jedoch kritisch bleiben. Selbst wenn wir unserem bevorzugten Ansatz eine Erfolgschance von 90% einräumen, verlangt das Risiko des Klimawandels, auch die verbleibenden 10% für ein mögliches Scheitern zu berücksichtigen.

Damit kommen wir direkt zu den Fragen.

Kann ein Stromnetz vollständig mit CO₂-armen Quellen wie Wasserkraft, Wind und Sonne betrieben werden?

Ja. Fünf Länder decken ihren Strombedarf bereits vollständig aus solchen Quellen.

Äthiopien, Island, Bhutan, Paraguay und Albanien beziehen ihren Strom vollständig aus diesen CO₂-armen Quellen. In allen fünf Ländern stammt der größte Teil aus Wasserkraft.

Kann ein Stromnetz vollständig mit Wind- und Solarstrom betrieben werden?

Das wissen wir noch nicht. Der bisher höchste erreichte Anteil liegt bei 49%.

Im Jahr 2020 bezog Dänemark 45,4% seines Stroms aus Windkraft und weitere 3,4% aus Solarenergie. In den vergangenen zwei Jahrzehnten wurde die Windkraft dort zügig ausgebaut. Für die weitere Elektrifizierung ist es wichtig, diesen Ausbau auch künftig voranzutreiben.

Der Ausbau von Wind- und Solarstrom von 0 auf 50% stellt andere Anforderungen an das Stromsystem als der weitere Ausbau von 50 auf 100%. Für die Versorgung rund um die Uhr lassen sich Wind- und Solarstrom mit ergänzenden Stromquellen, grenzüberschreitendem Austausch und Speichern kombinieren. In Dänemark trugen bislang auch fossile Brennstoffe (18%) und Stromimporte (19%) zur Versorgung bei. Ein vollständiger Ausstieg aus fossilen Brennstoffen könnte durch zusätzliche Stromimporte unterstützt werden. Dänemark wäre damit Teil eines größeren Stromnetzes, dessen Versorgung ebenfalls aufeinander abgestimmt werden müsste. Ein weiterer Lösungsweg ist der Ausbau von Stromspeichern.

Beim Ausbau von Stromspeichern kann Dänemark von den Erfahrungen anderer Länder profitieren. Portugal verfügt über Speicher, die bei durchschnittlichem Stromverbrauch etwa 9 Stunden überbrücken könnten, Litauen über Speicher für etwa 8 Stunden. Solche Kapazitäten bieten eine wichtige Grundlage für den weiteren Ausbau und die Entwicklung einer vollständig CO₂-armen Stromversorgung.

Von diesen beiden Ländern hat Portugal den höheren Anteil an Wind- und Solarstrom: Zusammen liefern sie 26% des Stroms. Ein beschleunigter Ausbau könnte dort zusätzliche Fortschritte ermöglichen. Für die Dekarbonisierung ist entscheidend, den Anteil CO₂-armer Stromquellen dauerhaft zu steigern.

Kann ein Stromnetz vollständig mit Kernenergie betrieben werden?

Wahrscheinlich. Der bisherige Rekord liegt bei 87%.

Frankreich bezog 2020 insgesamt 67% seines Stroms aus Kernenergie. Den bislang höchsten Anteil erreichte das Land 2006 mit 79%. Den Weltrekord hält Litauen: Dort stammten 1993 insgesamt 87% des Stroms aus Kernkraft. Mir ist kein Grund bekannt, warum sich ein Anteil von 79% oder 87% nicht auf 100% oder darüber hinaus steigern ließe. Überschüssiger Strom könnte exportiert werden und eine weitergehende Elektrifizierung der Wirtschaft ermöglichen.

Muss man sich zwischen Kernenergie und anderen CO₂-armen Stromquellen entscheiden?

Nein. Drei Länder beziehen bereits mindestens 90% ihres Stroms aus einer Kombination von Kernenergie und anderen CO₂-armen Quellen.

Die Schweiz mit 99% CO₂-armem Strom und Schweden mit 98% beziehen jeweils rund ein Drittel ihres Stroms aus Kernenergie und den größten Teil des übrigen Stroms aus anderen CO₂-armen Quellen. Auch Frankreich nutzt eine solche Kombination, allerdings mit einem deutlich höheren Kernenergieanteil von 67%.

Kann eine große Volkswirtschaft auf CO₂-armen Strom setzen?

Ja. Die siebtgrößte Volkswirtschaft der Welt tut dies bereits.

Gemessen am nominalen Bruttoinlandsprodukt ist Frankreich die siebtgrößte Volkswirtschaft der Welt. Sein Strom stammt zu 91% aus CO₂-armen Quellen. Weitere bedeutende Beispiele sind Kanada und Brasilien mit jeweils 83% CO₂-armem Strom.

Kann eine moderne Volkswirtschaft ohne fossile Brennstoffe funktionieren?

Das wissen wir noch nicht. Bisher wurde dies noch nicht erreicht.

Strom ist nur ein Teil unseres gesamten Energieverbrauchs. Ein großer Teil der genutzten Energie wird weiterhin durch fossile Brennstoffe bereitgestellt, die unmittelbar in Industrie, Landwirtschaft, Verkehr, Heizungen und anderen Bereichen eingesetzt werden. Der Übergang zu einer CO₂-armen Wirtschaft erfordert deshalb nicht nur eine vollständig CO₂-arme Stromversorgung, sondern auch die Elektrifizierung dieser weiteren Sektoren.

Weltweit ist die Elektrifizierung bislang nur begrenzt vorangeschritten. Einige Länder sind jedoch deutlich weiter als andere. Besonders hervorzuheben sind Norwegen, Paraguay, Tadschikistan und Bhutan. Zugleich stammen in diesen vier Ländern 93 bis 100% des Stroms aus CO₂-armen Quellen. Damit haben sie auch bei der Dekarbonisierung ihrer gesamten Versorgung beachtliche Fortschritte erzielt. Das ist beeindruckend. Dennoch bleibt noch ein weiter Weg bis zu einer Wirtschaft, die vollständig ohne fossile Brennstoffe auskommt.

Lässt sich die Stromerzeugung durch eine geringere Nachfrage dekarbonisieren?

Ja. Ein Land hat dies erreicht.

1987 stammten in Nordkorea 39% des Stroms aus CO₂-armen Quellen, ausschließlich aus Wasserkraft. Damit lag das Land nahe am damaligen weltweiten Durchschnitt von 36%. 2019 betrug dieser Anteil 87% – auf den ersten Blick ein enormer Dekarbonisierungserfolg. Wie kam es dazu? Die Stromerzeugung aus Wasserkraft wurde in diesem Zeitraum nicht ausgebaut. Stattdessen sank die gesamte Stromerzeugung von 35 TWh im Jahr 1989 auf 16 TWh im Jahr 2019. Dieser starke Rückgang ist kein Vorbild für eine wachsende, zunehmend elektrifizierte Wirtschaft.

Von den übrigen 26 Ländern, die derzeit mindestens 80% ihres Stroms aus CO₂-armen Quellen beziehen, hat keines seinen Erfolg durch eine Verringerung der Nachfrage erreicht. Alle haben dafür in die CO₂-arme Stromerzeugung investiert.

Wichtig ist außerdem, dass die Elektrifizierung in Nordkorea insgesamt noch wenig vorangeschritten ist. Das Land zeigt zwar, dass sich der Anteil CO₂-armen Stroms durch eine geringere Nachfrage erhöhen lässt. Es zeigt jedoch nicht, dass die gesamte Versorgung ohne Investitionen in CO₂-arme Quellen dekarbonisiert werden kann. Ohne deren Ausbau müsste Nordkorea sämtliche Bereiche elektrifizieren und zugleich seinen gesamten Verbrauch drastisch reduzieren. Für eine zukunftsfähige Entwicklung ist stattdessen mehr saubere Stromerzeugung erforderlich, insbesondere durch den Ausbau von Kernenergie und Solarenergie.