) Grenzkosten der Reduktion (US$/t CO 2

Strategien für eine

kosteneffiziente Klimaschutzpolitik

Alexander Wokaun

Socrates Kypreos, Leonardo Barreto

Daniel Krzyzanowski, Peter Rafaj, Thorsten Schulz

Paul Scherrer Institut, Villigen

Klimaschutzziele:

Empfehlungen des IPCC und der EU

atmosphärische CO

-Konzentration bei

maximal 550 ppm (IPCC) bzw. 450 ppm (EU) stabilisieren

Emissionen bis 2100 auf

5 Gt C /Jahr (IPCC) bzw. 3 Gt C /Jahr (EU) zurückführen globalen Temperaturanstieg auf +2° beschränken;

weniger als 0.2° Temperaturänderung pro Jahrzehnt

Reduktion der CO

-Emissionen pro Person (EU derzeit: 7 t CO

/ Jahr)

bis 2050 um 50% (IPCC) bzw. um 80% (EU).

Optionen für die CO

-Reduktion

Erbringen von Energiedienstleistungen mit höherer Effizienz

Beschränkung der Nachfrage nach Energiedienstleistungen

⇒ Verhaltensänderungen, Wertesystem

Substitution der Primärenergie-Rohstoffe

durch solche mit geringerer Kohlenstoffintensität

⇒ Einsatz von Erdgas und von erneuerbaren Energien Rückhalten des CO₂ vor der Emission in die Atmosphäre

⇒ Sequestrierung (geologisch, in Ozeanen, in Senken)

Die Bedeutung des technischen Lernens

Höhere Kosten neuer Technologien für Effizienzsteigerung (z.B. Brennstoffzellen) und für Substitution (Erneuerbare)

Es lohnt sich, frühzeitig in die Ausreifungskosten von Effizienztechnologien zu investieren.

Kostensenkung durch technische Verbesserung (Forschung, Pilot- und Demonstrationsprojekte)

Kostensenkung durch Einsatz in steigenden Stückzahlen (economy of scale)

Dank technischem Lernen

bleiben die CO

-Reduktionskosten < 150 $ / t CO

0 100 200 300 400

2000 2005 2010 2015 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 Grenzkosten der Reduktion (US$/t CO2)

450 ppmv S 450 ppmv N N: Ohne Lernen

S: Mit endogenisiertem Lernen

Flexibilität in den Mechanismen:

eine Reihe von Massnahmen steht zur Verfügung

Länderspezifisiche und globale CO₂-Reduktionsziele,

Realisation in internationaler Zusammenarbeit (Zertifikathandel)

Kostengünstiges Portfolio: Kombination der klimapolitischen Massnahmen, Synergien schaffen,

technisches Lernen stimulieren,

zeitliche Flexibilität bei der Implementation gewähren Vorgaben für die Anteile erneuerbarer Energien

preisliche Berücksichtigung der lokal entstehenden externen Kosten (vor allem Luftschadstoffe)

Kombination von CO

-Ziel und Bewertung der Schadstoffemissionen erreicht stärkste Reduktion

-50 -40 -30 -20 -10 0

2000 2010 2020 2030 2040 2050

% Reduktion der CO2-Emissionen (rel. zum Basisfall)

CO2-Ziel + Trading

Portfolio mit erneuerbaren Energien Lokale Schadstoffkosten

CO2-Ziel + Schadstoffkosten

Portfolio 'Erneuerbare' + Schadstoffkosten

%

Klimapolitik:

Wahl der Primärenergie und der Energieträger

Erneuerbare Energien

• Windenergie, Solarenergie

• Biomasse, Geothermie und Wärmepumpen

Verringerung der CO

-Intensität: Kohle Æ Öl Æ Erdgas

Kernenergie: praktisch CO

-frei; Anforderungen sind inhärent sichere Anlagen und gelöste Abfallproblematik Energieträger für höhere Effizienz: komplementäre Rollen für Erdgas und Elektrizität (beide leitungsgebunden)

und von Wasserstoff für den motorisierten Transport.

Steigerung der Versorgungssicherheit

kombiniert mit einem moderaten Klimaschutzpolitik

fördert die Einführung von Wasserstoff zur Effizienzsteigerung

0 20 40 60 80 100 120 140 160

2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100

Wasserstoffproduktion (EJ)

Baseline

Versorgungssicherung Schwaches CO2-Ziel

Versorgungssicherung+schwaches CO2-Ziel 650 ppmv CO2-Ziel

Was entscheidet über den Markterfolg neuer Technologien ?

Energiepreise (z.B. Erdöl) und internationale Vereinbarungen setzen die Rahmenbedingungen – Unsicherheiten !

Eine vorausschauende Energiepolitik fördert ein sorgfältig gewähltes Portfolio von vielversprechenden Technologien, diversifiziert nach Region und Anwendungssektor

(Haushalte, Personen- und Güterverkehr, ind. Produktion).

Durchbruch gelingt nur jenen Technologien, die langfristig

unter zukünftigen Rahmenbedingungen wettbewerbsfähig sind

Voraussetzungen sind vertretbare Kosten beim Markteintritt, Potential für rasches technisches Lernen

und Investition in die Ausreifungskosten

Anteil von Brennstoffzellenfahrzeugen

an der Fahrleistung als Funktion der Lernrate

und der Anfangskosten bei der Markteinführung

Einheimische Biomassenutzung:

Verteilung über das Gasnetz

WKK ARA

Vergasung &

Methanierung WKK Fernwärme

Strom Vergasung

FT- Synthese

Holzfeuerung

Gasheizung

Der Weg über die Vergasung bringt ökologische Vorteile (Partikelreduktion) und erhöht die Flexibilität in der Nutzung.

Der Weg über die Vergasung

bringt ökologische Vorteile

(Partikelreduktion) und erhöht

die Flexibilität in der Nutzung.

0 20 40 60 80 100

2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050

[ PJ ]

Pellet-Verbrennung konv. Holzheizungen Verbr. in WKK (>2MWel)

Biogas EFH Methanierung Fischer-Tropsch Synthese

Szenario für den Anteil der Biomasse

an der Primärenergie-Bereitstellung

Auf dem Weg zur 2000 Watt-Gesellschaft

Vorgabe: Halbierung des fossilen Anteils bis 2050

-1 0 1 2 3 4 5 6 7

Baseline 2000 Baseline 2050 Szenario 2050

[ kW / capita ] andere Erneuerbare

Hydro

Kernenergie fossile Energie Stromexport

0 10 20 30 40 50 60

Baseline 2000 Baseline 2050 Szenario 2050

[ Millionen Tonnen CO2 ]

graue Em. Transport Verkehr

Industrie Haushalte

Gewerbe, Dienstleist.

Landwirtschaft Stromausfuhr

vorgelagerte Prozesse

pro memoria:

graue Emissionen Transportsektor Verhältnis graue Emissionen /

direkte Emissionen variiert wenig !

Szenario einer Halbierung der CO

-Emissionen

bis 2050: Beiträge der Wirtschaftssektoren

Strategien für eine

kosteneffiziente Klimaschutzpolitik

Keine einzelne Lösung ist ausreichend: breites Portfolio von Technologien erforderlich (CO₂-freie Primärenergie, Effizienz- steigerung entlang der ganzen Energiekette, Sequestrierung)

Klimaschutzpolitik schafft Sekundärnutzen in der Schweiz:

höhere Versorgungssicherheit durch einheimische Energie tiefere Energiesystemkosten dank Effizienzsteigerung

niedrigere Gesundheitskosten durch weniger Luftschadstoffe Innovationsförderung und gesteigerte Wettbewerbsfähigkeit

Frühzeitige Investition in Forschung, Entwicklung, Demonstration und Implementierung, um das

technische Lernen zu stimulieren

Klimapolitik kombiniert mit Vorteil verschiedene Massnahmen (CO₂-Ziele, Anteile erneuerbarer Energien, Internalisierung externer Kosten), schafft Synergien, gewährt Flexibilität