ALBERT

Description: Klimaschutzpfade und Residualemissionen Die Erreichung des 1,5°C-Ziels hängt von der großskaligen Verfügbarkeit und Anwendung von CO 2- Entnahmetechnologien bzw. -praktiken ab. Auch in vielen 2°C-Szenarien spielt die CO2-Entnahme eine wichtige Rolle, insbesondere, um die Kosten des Klimaschutzes zu reduzieren. Das 2°C-Ziel könnte zwar prinzipiell noch ohne größere CO2-Entnahmen erreicht werden, jedoch nur zu sehr hohen Kosten bzw. unter sehr optimistischen Annahmen, etwa bezüglich der Energienachfrage. Eine weitere Verzögerung von ambitionierter Klimapolitik führt zu einer wachsenden Abhängigkeit von CO2-Entnahmen, um die Pariser Klimaziele zu erreichen – auch für das 2°C-Ziel. Dies lässt sich anhand der Residualemissionen belegen. In den meisten 1,5°C- und 2°C-Szenarien werden CO2-Entnahmetechnologien schon bis zum Jahr 2050 großskalig ausgebaut, wobei bis zu 20% der heutigen Emissionen durch BECCS und bis zu 25% durch Wiederaufforstung und landwirtschaftliche Maßnahmen entnommen werden. Es gibt eine große Bandbreite an möglichen CO 2-Entnahmepfaden, s owohl in 1,5 °C- als auch in 2°C - Klimaschutzszenarien. Das bedeutet: Es ist nun ein gesellschaftlicher Diskurs notwendig, der Risiken und Nutzen der verschiedenen Pfade abwägt und entscheidet – erstens wieviel CO2 der Atmosphäre entzogen werden soll und zweitens auf welche Art und Weise dies durchgeführt werden soll. In Deutschland stehen nur wenige Szenarien zu nötigen CO2-Entnahmemengen zur Verfügung. Unter der Annahme sofortiger ambitionierter Klimapolitik liegt die Spannbreite bei 60 -130 MtCO 2Äq, um Emissionsneutralität in 2050 zu erreichen, wobei der Großteil auf die Restemissionen der Industrie und Landwirtschaft entfällt. Technologien & Praktiken Die momentan in der Diskussion stehenden Entnahmetechnologien und -praktiken sind folgende: Bioenergie mit Kohlenstoffabscheidung und Speicherung (BECCS), direkte Abscheidung aus der Luft mit geologischer Speicherung (DACCS), beschleunigte Verwitterung, Aufforstung und Wiederaufforstung, Anreicherung des Bodenkohlenstoffs sowie Ausbringen von Pflanzenkohle. Sie alle weisen auf globalem Niveau relevante Potentiale auf – aber auch technologiespezifische Konflikte mit anderen Nachhaltigkeitszielen, Ressourcenkonkurrenz, und Barrieren, was die Skalierung betrifft (Innovationslücken, Systeminkompatibilitäten, etc.). Es kristallisiert sich keine Gewinner -Technologie heraus, und das passende CDR-Portfolio wird vom Kontext abhängen. Während die technischen CDR -Möglichkeiten am oberen Ende de s Kostenspektrums anzusiedeln sind, sind viele der landbasierten Methoden bereits erprobt und könnten sofort in Angriff genommen werden – beispielsweise die Anreicherung des Bodenkohlenstoffs durch vermindertes Pflügen und Anpflanzen von Bodendeckern. Zudem ist die Implementierung einiger dieser Optionen nicht mit Zielkonflikten verbunden, etwa durch erhöhten Landflächenbedarf , sondern sie weist auch potentiell positive Nebeneffekte auf und kann andere Nachhaltigkeitsziele unterstützen. Hierbei sind jedoch den Problemen der Sättigung und vor allem der Permanenz/Reversibilität Rechnung zu tragen. Während es einen wachsenden Wissensstand zur Angebotsseite der CDR-Innovationskette gibt, sind die nachfrageseitigen Aspekte der Innovationskette kaum erforscht. Es gilt daher ein besseres Verständnis für Nischenmärkte, Demand Pull und Akzeptanz zu entwickeln. Zudem zeigen die Klimaschutzszenarien eine derart rasche und hohe Skalierung auf, sodass völlig neue Innovationsmodelle für CDR-Technologien erforderlich sind.Methoden zur CO2-Nutzung (CCU) erreichen i.A. keine dauerhafte Speicherung von CO2 und weisen zudem vergleichsweise begrenzte Potentiale auf. Eine verstärkte CO2-Nutzung kann daher zunächst kaum dazu beitragen, das Pariser Abkommen wieder in Reichweite zu bringen. Sie könnte aber durchaus ein entscheidender Katalysator sein, um die Innovationslücke zu schließen und eine rasche technologische Entwicklung für die dauerhafte Kohlenstoffabscheidung in Gang zu setzen. Beispielhafte Schätzungen für die Entnahmepotentiale in Deutschland liegen für BECCS bei 65 -120 MtCO2 (limitierender Faktor ist das Biomassepotential), für DACCS bei 35-55 MtCO2 (limitierender Faktor ist der Energiebedarf), für Aufforstung 7 MtCO2 (limitierender Faktor die Landfläche), für Pflanzenkohle 3-7 MtCO2 (limitierender Faktor ist das Biomassepotential) und für beschleunigte Verwitterung 30 MtCO2 (limitierender Faktor ist die Gesamtagrarfläche). Aufgrund von Flächenkonkurrenz liegt das Gesamtpotential jedoch unter der Summe der einzelnen Potentiale. Politikinstrumente und Governance Grundsätzlich sollten Emissionen und Entnahmen gleich hoch bepreist werden. Dies gilt auch für die dynamische Betrachtung des CO2-Preispfads, wobei bei netto-negativer Emissionsbilanz ein öffentlicher Finanzierungsbedarf entsteht, der nicht mehr über die Einnahmen aus der CO 2-Bepreisung gedeckt werden kann. Durch Marktversagen, Externalitäten und technologiespezifische Verzerrungen kann es aber Fälle geben, in denen Preisdifferenzierung angezeigt ist. Trotz der potenziellen Kostenvorteile einer global ausgerichteten Förderung von CO2-Entnahme kann ein Fokus auf Deutschland bzw. die EU zunächst sinnvoll sein, da z.B. Lerneffekte ausgenutzt und negative Umweltwirkungen besser kontrolliert werden können. Zur Innovationsbeschleunigung dienen Zuschüsse und Fördermittel für F&E -Vorhaben (inklusive für Verfahren zur Speicherung, zum Monitoring und zur Verifizierung), langfristig angekündigte CO 2- Mindestpreise für CO2-Entnahme und ein regelmäßiges Review-Verfahren, in dem nach klar definierten Kriterien neue Technologien als CO2-Entnahme-Technologie zugelassen und förderfähig werden. Ein präzises Monitoring der entnommenen Emissionsmengen und eine Verifizierung der dauerhaft gespeicherten Kohlenstoffmengen sind essentiell, um (a) den Klimaeffekt von CO2-Entnahmeverfahren korrekt messen zu können und damit belastbare Aussagen zur Erreichung von Klimazielen tätigen zu können und (b) die Vergütung zur CO2-Entnahme möglichst exakt an den entnommenen und dauerhaft gespeicherten Emissionsmengen ausrichten zu können. Zur Förderung und Ausweitung von CDR w erden zwei grundlegende Governance -Architekturen identifiziert: (1) der Einsatz von Einzelmaßnahmen, die auf einzelne Entnahme-Technologien bzw. -Aktivitäten zielen, sowie (2) ein preisbasierter Ansatz. Bei letzterem stellt ein Emissionspreis oder ein Entnahme-Referenzpreis das zentrale Instrument dar, ergänzt um zusätzliche Regulierungen oder Förderungen, die spezifische technologische, ökologische oder ökonomische Aspekte berücksichtigen. Die Hauptfrage ist dabei, ob es ein separates Mengenziel für die Entnahme geben sollte, was auch unerwünschte Interaktionen mit Emissionsminderungsmaßnahmen vermeiden würde. Einstiegsmöglichkeiten Die als erstes zu klärende Frage ist die des Entnahmeziels und ob man es vom Vermeidungsziel trennt. In zweiter Instanz ist die Art der Entnahme zu klären. Land-basierte Entnahmepraktiken könnten bereits bei einer Verschärfung der 2030 -Minderungsziele mitgedacht werden. Ihre relativ niedrigeren Kosten und geringeren politischen Herausforderungen (z.B. Akzeptanz) machen sie zu günstigen Einstiegsmöglichkeiten – jedoch ist das Potential begrenzt, und die Reversibilität , Messung und Verifizierung sind ernstzunehmende Herausforderungen. Daher muss eine umfassende Strategie auch Techniken berücksichtigen, die u.a. die geologische Speicherung beinhalten (CCS). Die politischen Herausforderungen könnten kurz- bis mittelfristig durch einen Fokus auf Offshore -Speicherung, Transparenz und partizipative Modelle adressiert werden

Description: This paper presents the new and now open-source version 2.1 of the REgional Model of INvestments and Development (REMIND). REMIND, as an integrated assessment model (IAM), provides an integrated view of the global energy–economy–emissions system and explores self-consistent transformation pathways. It describes a broad range of possible futures and their relation to technical and socio-economic developments as well as policy choices. REMIND is a multiregional model incorporating the economy and a detailed representation of the energy sector implemented in the General Algebraic Modeling System (GAMS). It uses non-linear optimization to derive welfare-optimal regional transformation pathways of the energy-economic system subject to climate and sustainability constraints for the time horizon from 2005 to 2100. The resulting solution corresponds to the decentralized market outcome under the assumptions of perfect foresight of agents and internalization of external effects. REMIND enables the analyses of technology options and policy approaches for climate change mitigation with particular strength in representing the scale-up of new technologies, including renewables and their integration in power markets. The REMIND code is organized into modules that gather code relevant for specific topics. Interaction between different modules is made explicit via clearly defined sets of input and output variables. Each module can be represented by different realizations, enabling flexible configuration and extension. The spatial resolution of REMIND is flexible and depends on the resolution of the input data. Thus, the framework can be used for a variety of applications in a customized form, balancing requirements for detail and overall runtime and complexity.

Description: Bei der Energiewende auf dem Weg zur Emissionsneutralität gilt es vor allem, CO2-Emissionen so weit wie möglich zu vermeiden – durch eine zügige Umstellung auf Erneuerbare Energien, innovative klimaneutrale Produktionsverfahren etc. Für eine Netto-Null in der Emissionsbilanz reicht das allein jedoch nicht aus, denn in manchen Bereichen lassen sich Emissionen nicht oder nur sehr schwer vermeiden, zum Beispiel bei bestimmten Industrieprozessen oder in der Landwirtschaft. In dieser Analyse werden in Erweiterung des Ariadne-Szenarienreports (Luderer et al., 2021) die vielschichtigen Wechselbeziehungen zwischen Vermeidungsoptionen und CO2-Entnahmepotenzialen beleuchtet und Handlungsspielräume abgesteckt. Diese Analyse gibt Orientierungspunkte, unter welchen Bedingungen lokal in Deutschland Treibhausgasneutralität erreicht werden könnte. Es zeigt sich, dass nur die Ausnutzung aller verfügbaren Optionen, sowohl bei der Vermeidung von Restemissionen als auch bei der Entnahme von CO2 aus der Atmosphäre, Spielräume eröffnet, die gegen das hohe Risiko, dass nicht alle ambitionierten Annahmen in den Szenarien auch eintreffen werden, absichert.

Description: Zusammenfassung 1. Einleitung 2. Nach Energiewende verbleibende Restemissionen bestimmen den Bedarf an CO2-Entnahme in Deutschland in 2045 3. Angebot an CO2-Entnahme in Deutschland bis 2045 4. Diskussion der Ergebnisse Anhang Literaturangaben