Die Konturen des klimaneutralen Lebens beginnen sich immer deutlicher abzuzeichnen. Ziemlich klar ist: Ökostrom, vor allem der aus Sonne und Wind, wird die neue Primärenergie - anstelle von Kohle, Gas, Öl und weitgehend auch Atom. Viele treibt derzeit aber die Frage um, wie viel Ökostrom direkt eingesetzt und wie viel Ökostrom den Umweg über erneuerbare Brennstoffe nehmen wird.

Eine Antwort darauf - und sogar mit einem Szenario, das das Pariser Klimaziel einhält - gibt jetzt eine von der "Global Alliance Powerfuels" in Auftrag gegebene Studie der finnischen Technischen Universität Lappeenranta (LUT). Das Szenario der auch von der Deutschen Energieagentur (Dena) veröffentlichten Untersuchung sieht vor, das globale Energiesystem bis 2050 vollständig auf erneuerbare Energiequellen umzustellen. Die künftig klimaneutralen Kraft-, Brenn- und Rohstoffe wie Wasserstoff, Methanol, Methan, Ammoniak, E-Kerosin oder E-Diesel fasst die Studie dabei unter "Powerfuels" zusammen.

2050 könnten danach Powerfuels mit 43.200 Terawattstunden (TWh) rund 28 Prozent des globalen Energiebedarfs decken. Die vielen Fuels kämen vor allem dort zum Einsatz, wo die direkte Nutzung von Strom "nicht wirtschaftlich oder auch technisch nicht machbar ist", erklärt Dena-Chef Andreas Kuhlmann gegenüber bizz energy. Das gelte besonders für einige Transport-Bereiche wie Flug- und Schiffsverkehr sowie für Hochtemperaturwärme, die Grundstoffherstellung in der Chemie und für den Ausgleich saisonaler Schwankungen der erneuerbaren Energieerzeugung und des Verbrauchs in einigen Regionen, sagt Kuhlmann, zugleich Sprecher der "Global Alliance Powerfuels".

In Zahlen stellt sich das laut Studie so dar: Von den insgesamt 43.200 TWh fließen dann 23.000 TWh, also mehr als die Hälfte, in den Verkehr, weitere 15.500 TWh in die Chemie sowie 5.000 TWh in den Wärmebereich. Um die Größenordnung zu verdeutlichen: Die 23.000 TWh, die 2050 als Powerfuels im Verkehr im Sinne des Wortes verbrannt werden sollen, liegen nur etwa ein Zehntel unter der gesamten aktuellen Stromerzeugung der Welt.

Interessant an der Studie ist besonders das Konzept, wie die ganzen Powerfuels klimaneutral erzeugt werden sollen. Dafür wird nicht nur eine riesige - und zwar wirklich riesige - Menge Ökostrom benötigt, sondern auch Kohlenstoff aus nachhaltigen Quellen. Aus klimatischer Sicht kommt da eigentlich nur das CO2 aus der Luft selbst in Betracht. Wird es der Atmosphäre entzogen, in den Powerfuels eingebunden, werden die dann verbrannt und das CO2 wieder frei, ist das ein Nullsummenspiel.

Kohlenstoff am besten direkt aus der Luft

Den entsprechenden Kohlenstoff-Bedarf beziffern die Forscher für 2050 auf jährlich rund 6 Milliarden Tonnen CO2. Diese sollen nach Ansicht der Studie größtenteils mithilfe direkter Luftabscheidung (Direct Air Capture - DAC) gewonnen werden.

Entsprechend erlebt das DAC-Verfahren, das derzeit noch nicht einmal ein Nischendasein fristet, vor allem nach 2030 einen ungeheuren Aufschwung. Bis zu Jahr 2030 gehe man noch davon aus, dass etwa 90 Prozent des benötigten CO2 aus verfügbaren Prozessemissionen stammen, erläutert Kuhlmann. Gemeint sind damit unter anderem die Emissionen, die bei der Herstellung von Eisen, Stahl und Zement entstehen. In der Studie steigt die hier global zur Verfügung stehende Menge CO2 von knapp 600 Millionen Tonnen im Jahr 2030 auf 1,2 Milliarden Tonnen 2050. Dieses müsste dann, nebenbei bemerkt, sicher eingefangen werden.

Das Potenzial solcher "Punktquellen" von CO2 sei aber begrenzt, sagt der Dena-Chef. "Daher wird das für die großen Mengen kohlenstoffhaltiger Powerfuels benötigte CO2 zunehmend über DAC gewonnen, insbesondere ab 2040, wenn sich das Energiesystem den hundert Prozent erneuerbaren Energien nähert", schildert Kuhlmann die Entwicklung. Tatsächlich explodieren in der Studie die Mengen des DAC-CO2 geradezu: Sie steigen von rund 50 Millionen Tonnen 2030 auf 4,8 Milliarden Tonnen im Jahr 2050, also in zwanzig Jahren auf fast das Hundertfache.

Powerfuels für sechs bis acht Cent

Bedingt durch den massenhaften Einsatz erwartet der Dena-Chef eine größere Kostenreduktion von DAC. Zudem ermögliche die Technik, so Kuhlmann, Powerfuels an Orten zu erzeugen, die zwar viel erneuerbares Potential aufwiesen, wo aber außer der Umgebungsluft keine andere nachhaltige CO2-Quelle zur Verfügung stehe. Dazu komme ein globaler Handel mit Powerfuels, so dass an günstigsten Standorten produziert werden könne. Die Kosten der Powerfuels könnten so bis 2050 auf 5 bis 8 Cent je Kilowattstunde fallen.

Für Kuhlmann zeigt die Studie, dass es ökologisch und ökonomisch geboten ist, bereits heute das Investitionsumfeld für Powerfuels positiv zu gestalten. "Das bedeutet auch, die direkte Luftabscheidung von CO2 sowie den Ausbau erneuerbarer Energien voranzutreiben."

Die sechs Milliarden Tonnen CO2 aus der Luft zu holen und dann auch noch - ebenfalls mithilfe von Ökostrom - in die Powerfuels umzuwandeln, treibt den globalen Bedarf nach Ökostrom steil nach oben. Werden derzeit weltweit etwas mehr als 25.000 TWh Strom aus fossilen, erneuerbaren und atomaren Quellen zusammen erzeugt, sagt die Studie für 2050 eine Erzeugung um die 135.000 TWh voraus, dann ist das allerdings hundertprozentiger Grünstrom. Allein mehr als 100.000 TWh davon soll die Photovoltaik beisteuern.

Wenn er praktisch die neue Primärenergie wird, überrascht der rasch steigende Bedarf nach Ökostrom nicht.  Gegenwärtig beträgt der gesamte weltweite Energiebedarf über 160.000 TWh - für ein klimaneutrales Energiesystem sollen 2050, wie von der Studie beziffert, rund 135.000 TWh an Ökostrom reichen. Der Rückgang des globalen Bedarfs hat laut Studie viel damit zu tun, dass die direkte Elektrifizierung vieler Prozesse gegenüber den heutigen fossilen Techniken schon an sich einen Effizienzgewinn bedeutet. Der ist sogar so hoch, dass die höchst ineffiziente Erzeugung und der Einsatz der Powerfuels mehr als ausgeglichen werden und der Energiebedarf also insgesamt sinkt.

Das bedeutet, weiter gedacht, allerdings auch: Wer den Einsatz der Powerfuels nicht von vornherein auf die wirklich unverzichtbaren Bereiche einengt, der könnte den Bedarf an Ökostrom in solche Höhen treiben, dass sich so viele Windräder und Solaranlagen weltweit beim besten Willen nicht bauen lassen. Eine klimaneutrale Welt muss offenbar die Powerfuels letztlich eingrenzen.

Einer der künftigen Powerfuels - Methanol (Copyright: Istock)