Der Pfad der weltweiten Energiewende

Ein Zukunftsszenario für Solarenergie und CO₂-Emissionen

Haben wir eine Chance, das CO₂ Problem so weit zu managen, dass es zu keiner katastrophalen globalen Erwärmung kommt?

Hier ist eine Betrachtung, was in den nächsten Jahren passieren wird, unabhängig von der deutschen Energiepolitik. 

Erste Prämisse: Die Menge an CO₂ muss nicht global auf null, sondern auf netto Null gebracht werden. Das bedeutet, dass nicht mehr emittiert wird, als von der Natur aufgenommen werden kann. In Zahlen muss daher die Emission von 40 Gt (Kohleäquivalenz) auf 20 Gt gesenkt werden. Das ist immer noch eine enorme Verringerung, aber mir scheint das deutlich realistischer, da insbesondere die letzten 50 % Verminderung den höchsten Aufwand bedeuten.

Der Pfad wird über die Installation von PV gelingen, und wenn man die Zahlen betrachtet sogar praktisch kostenneutral. Dazu werden PV-Anlagen als "fuel-saver" also Brennstoff-Vermeider installiert. Immer wenn die Sonne scheint, und das tut die Sonne in sehr vielen Ländern fast das ganze Jahr tagsüber, ersetzt der Solarstrom die Brennstoffe Kohle, Öl oder Gas bei der Stromerzeugung durch Solarstrom. Dieser ist inzwischen aufgrund der sehr geringen Preise für Solarmodule aus China, unter 5 €ct/kWh in sonnigen Gebieten möglich.

Aus der Vergangenheit ist bekannt, wie viel PV Installationen jährlich bis 2023 durchgeführt wurden, dies ist in der Grafik als gelbe Linie dargestellt, die Skalierung ist auf der linken Seite und logarithmisch. Unter der Annahme, dass wir schon nahe der maximalen Produktionrate von PV sind, aktuell hat China etwa eine Produktionskapazität von 1000 GW/Jahr (entspricht  ~ 1 TWh/Jahr). Unter der Annahme einer typischen logistischen Kurve, das bedeutet, die Produktionskapazitäten werden aufgrund der Marktsättigung nur noch langsam ausgebaut und dann sogar ab 2035 langsam wieder abgebaut, ein Punkt, über den man diskutieren kann, werden im Maximum (Jahr 2035) etwa 1365 GW/Jahr installiert. 

Wachstum der PV Installation und dadurch verursachte Abnahme der CO₂ Emission.

Weiterhin ist bekannt, wie groß die Emissionen an CO₂ sind, berechnet man die tatsächlichen Emissionen, nach Abzug der Einsparung durch Fuelsaver PV, sieht man für das Jahr 2020 noch keinen nennenswerten Effekt, aber in den Folgejahren, wenn der Ausbau stetig wächst, blaue Kurve linke Skala in TWh, erreicht man 2034 bereits eine Reduktion von 40 Gt auf 30 Gt. und im Jahr 2050 sind es nur noch 20 Gt. Diese Menge an CO₂ kann von der Natur vollständig aufgenommen werden, sodass die Konzentration von CO₂ in der Atmosphäre bei etwa 500 ppm konstant bleibt. Dies entspricht etwa einer Temperaturerhöhung von 2.5°C (K) was mir erträglich erscheint.

Die Berechnungen enthalten kein Wirtschaftswachstum, aber auch keine Windkraftwerke oder Kernkraftwerke. Es ist bewusst eine grobe Abschätzung, die zeigen soll, welche Wirkung ein weiterer Ausbau der Solarenergie hat.

 

Einige Hinweise zur Berechnung: Es wurde angenommen, dass wesentliche Teile der Pkw Flotte elektrisch fährt und ein Liter Diesel/Benzin durch 3 kWh Strom ersetzt wird. Weiterhin wurde ein durchschnittlicher weltweiter Wirkungsgrad von 33 % für Kohle und Gaskraftwerke angenommen. 

Im Basisjahr 2019 (das Jahr vor Corona) wurden 144 576 TWh Energie aus fossilen Kraftwerken erzeugt, die gesamte Emission lag bei 39,32 Gt Kohlenstoff.