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Ein Blick in die Zukunft der globalen Energieversorgung
Wie wird sich die Welt im Jahr 2050 mit Energie versorgen und was werden die ökonomischen, ökologischen und sozialen Folgen verschiedener Entwicklungsziele und politischer Rahmenbedingungen sein? Diese Fragen beantworten Forscher des Paul Scherrer Institus PSI in Zusammenarbeit mit dem Weltenergierat WEC durch eine Untersuchung von zwei Szenarien, einem eher marktwirtschaftlich und einem eher regulatorisch orientierten. Die Ergebnisse der nun abgeschlossenen Untersuchung werden vom 13. bis 17. Oktober am World Energy Congress des WEC in der südkoreanischen Stadt Daegu präsentiert werden.
Im Januar 2012 hatten das Paul Scherrer Institut PSI und der Weltenergierat WEC eine Partnerschaft vereinbart, mit dem Ziel, nachvollziehbare Szenarien für die globale Energieversorgung im Jahr 2050 zu erarbeiten und die Folgen dieser Szenarien zu untersuchen. Es war die Verlängerung einer erfolgreichen Zusammenarbeit, die im Jahr 2011 mit der Veröffentlichung einer globalen Szenario-Studie für den Verkehrssektor erste Früchte gezeitigt hatte. Das Vertrauen des WEC in die hohe Fachkompetenz der energieökonomischen Forschung am PSI mündete in die nun abgeschlossene Studie zum globalen Gesamtenergiesystem.
Die PSI-Forscher haben für ihre Analyse auf der Basis von zwei Szenarien durchgerechnet, wie sich die jeweiligen Entwicklungsziele und Rahmenbedingungen bis 2050 auf Grössen wie den Energiemix, den Zugang zu Energie, die CO2-Emissionen und das Wirtschafts- und Bevölkerungswachstum auswirken werden.
Jazz versus Symphonie
Bei der Benennung der Szenarien hat man auf musikalische Metaphern zurückgegriffen. So wird im Szenario „Jazz“ den einzelnen Akteuren weitgehende Freiheit in ihren Entscheidungen bezüglich Energieträger und Technologien eingeräumt. Zentrale Ziele in diesem Szenario sind höhere Einkommen und ein preiswerter Zugang zu Energie. In ökologischer Hinsicht wird vor allem eine Strategie der Anpassung an entstehende Umweltschäden verfolgt, statt sich auf die Vermeidung solcher Schäden zu fokussieren.
Umgekehrt werden im Szenario „Symphonie“ mehr regulatorische Eingriffe angenommen. Die dirigierende Hand von Regierungen und internationalen Organisationen setzt die Priorität auf den sicheren Zugang zu Energie und strebt vor allem die Vermeidung von Umweltschäden an. In diesem Szenario werden Erneuerbare Energien stärker gefördert. Auch die finanziellen Risiken von neuen Grosswasser- und Kernkraftwerken werden durch staatliche Förderung aufgefangen – dies, weil solche Kraftwerke dem politischen Ziel der Verringerung der CO2-Emissionen förderlich sind. So wird ebenfalls der Technologie der CO2-Abscheidung und –speicherung durch staatliche Zuschüsse schneller zum Durchbruch verholfen.
Energieverbrauch nimmt in beiden Szenarien zu
Selbst wenn der Trend in Sachen Energieeffizienz verstärkt fortgesetzt wird, können die Massnahmen das Wachstum von Wirtschaft und Bevölkerung nicht aufwiegen. Folglich steigt der globale Energieverbrauch in beiden Szenarien an. Im „Jazz-Szenario“ wächst die Weltwirtschaft schneller, die Weltbevölkerung hingegen nur moderat. Das stärkere Wirtschaftswachstum verursacht bei konstanter Entwicklung der Energieeffizienz einen höheren Energiebedarf, der zu 80 Prozent mit fossilen Energieträgern abgedeckt wird. Dieser noch hohe und im Vergleich zu heute praktisch unveränderte Anteil fossiler Brenn- und Treibstoffe am stark zunehmenden Energieverbrauch hat zur Folge, dass die CO2-Emissionen um 50 Prozent höher als heute ausfallen.
Im „Symphonie-Szenario“ wächst die Wirtschaft etwas weniger schnell, die Weltbevölkerung legt aber stärker zu. Trotz verstärkter Verbesserung der Energieeffizienz wird auch in diesem Szenario insgesamt mehr Energie verbraucht. Der Energiebedarf pro Kopf sinkt aber gegenüber heute leicht und die CO2-Emissionen verringern sich um 40 Prozent. Grosses Gewicht kommt hierbei der Stromproduktion zu, indem neue erneuerbare Energien, Wasserkraft und Kernenergie in diesem Szenario staatliche Förderung erhalten und die verbliebenen fossilen Kraftwerke weitestgehend mit CO2-Abscheidung und –speicherung betrieben werden. Die Klimaschutzpolitik erfordert aber ein Drittel mehr Investitionen im Vergleich zum marktorientierten Szenario, obwohl in diesem rund 10 Prozent mehr Strom produziert wird als im Szenario mit starker Regulierung.
Folgen für das Klima und die Energiearmut
Grosse Unterschiede weisen die beiden Szenarien in den Folgen für das Klima auf. Diese haben die PSI-Forscher mithilfe der neuesten Erkenntnisse des Weltklimarats IPCC ermittelt. Im Jazz-Szenario ist es unwahrscheinlich, dass das Ziel einer globalen Erwärmung von maximal 2° C am Ende dieses Jahrhunderts erreicht wird. Mit der Klimaschutzpolitik im Symphonie-Szenario ist man hingegen eher auf dem Weg, dieses Ziel zu erreichen. In beiden Szenarien nimmt die globale Energiearmut erfreulicherweise deutlich ab. Der Trend ist hier stärker im Jazz-Szenario, in dem die Anzahl der Menschen ohne Zugang zu Elektrizität von heute 1,3 Milliarden auf 300 Millionen im Jahr 2050 sinkt.
Weitere Details zu den Ergebnissen dieser Studie können Sie auf der PSI-Website in der am 14. Oktober zu erscheinenden neuen Ausgabe des PSI-Energiespiegels finden.
Text: Leonid Leiva
Die Szenariorechnungen wurden vom PSI mit einem globalen «MARKAL»-Modell durchgeführt. Dieses Optimierungswerkzeug gehört zu einer Familie von Berechnungsmodellen, die unter Federführung der Internationalen Energieagentur (IEA) entwickelt und gepflegt und weltweit von vielen Forschungsgruppen im Bereich der Energiesystemanalyse angewendet werden. Das vom PSI verwendete Modell errechnet die jeweils kostengünstigste Zusammensetzung der Energieversorgung in 15 Weltregionen unter vorgegebenen Rahmenbedingungen. Dieser Rahmen ist in den beiden Szenarien «Jazz» und «Symphonie» unterschiedlich. Bei vorgegebenem Energiebedarf wählt das Modell die optimale Kombination aus rund 400 verschiedenen Energietechnologien (z. B. Kraftwerke, Heizungen, Fahrzeuge) in jeder Region. Dabei wird der Verbrauch der Industrie, des Verkehrs und der Haushalte berücksichtigt. Die Ergebnisse hängen vor allem davon ab, wie viel Energietechnologien und Energieträger kosten und wann sie eingesetzt werden können. Und auch davon, wie sich Bevölkerung und Wirtschaft entwickeln werden. Dabei werden zukünftige technologische Fortschritte berücksichtigt, etwa in Form von steigenden Wirkungsgraden von Kraftwerken. Ebenso enthalten ist die erwartete Kostenentwicklung von Kraftwerken, Kohle, Gas und Öl. Auch die Kosten von CO2-Emissionen und die regional unterschiedlichen Möglichkeiten der Nutzung erneuerbarer Energien sind Teil der Rechnung. Die Szenarien sind keine Prognosen, sondern geben «Wenn-Dann»-Antworten. Zusammen mit dem Weltenergierat WEC entwickelt das PSI das Szenarienmodell in «open-source-Form» weiter. Das Modell wird den über 3000 Mitgliedern des WEC zur Verfügung stehen. Damit soll eine volle Transparenz garantiert werden.
Über das PSI
Das Paul Scherrer Institut entwickelt, baut und betreibt grosse und komplexe Forschungsanlagen und stellt sie der nationalen und internationalen Forschungsgemeinde zur Verfügung. Eigene Forschungsschwerpunkte sind Materie und Material, Mensch und Gesundheit, sowie Energie und Umwelt. Mit 1500 Mitarbeitenden und einem Jahresbudget von rund 300 Mio. CHF ist es das grösste Forschungsinstitut der Schweiz.