Einklang der Nachhaltigkeitsziele
Arbeitspaket 7

Welche Auswirkungen gibt es auf die Umwelt?

Energiesystemforscherinnen und -forscher untersuchen die Energiewende in Hinblick auf Synergien und Zielkonflikte von Treibhausgasemissionsvermeidung, lokaler Luft- und Umweltverschmutzung sowie Flächen-, Wasser- und Ressourcenverbrauch.

Forschungsfragen sind dabei:
  • Wie wirkt sich ein verändertes Energiesystem auf Treibhausgasemissionen und Klima aus?
  • Wie entwickeln sich Luft- und Wasserverschmutzung?
  • Wie wirkt sich diese Entwicklung auf die Gesundheit der Bevölkerung aus?
  • Welche neuen Ressourcenengpässe entstehen durch die Energiewende, z.B. bei den seltenen Metallen die für Windkraftanlagen und Elektromobilität gebraucht werden?
  • Treten Zielkonflikte mit der Nahrungsversorgung auf, weil zum Beispiel Biomasse als Ersatz für Kohle, Öl und Gas verwendet wird?
  • Wie viel Land kann für Windkraftanlagen und Solarpanele verwendet werden, ohne dass Natur- und Umweltschutz beeinträchtigt werden?

Ziel ist es, die Umweltwirkungen des Energiesystems im Kontext der Energiewende zu untersuchen und Strategien zu identifizieren, um den Klimaschutz mit anderen Nachhaltigkeitszielen zu vereinbaren.

Das Energiesystem ist für den größten Teil der vom Menschen verursachten (anthropogenen) Treibhausgasemissionen verantwortlich. Es beeinflusst auch eine Reihe anderer Umweltwirkungen: Bei Verbrennungsprozessen in der Energiewirtschaft und im Verkehr entstehenden Luftschadstoffe mit massiven negativen Folgen für die menschliche Gesundheit. Auch der Ausbau erneuerbarer Energien für die Energiewende bedarf potentiell mehr Wasser, mehr Flächen und  mehr Ressourcen. So wirkt sich das Energiesystem auf Systemebene aus.

Das Team integriert energiewirtschaftliche Modelle mit Methoden aus der Lebenszyklusmodellierung, der Luftreinhaltemodellierung und der Landnutzungsmodellierung. Dabei machen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Synergien und Zielkonflikte zwischen der Vermeidung von CO2-Ausstoß, lokaler Luft- und Umweltverschmutzung, Flächen-, Wasser- und Ressourcenverbrauch sichtbar.

Die Energieerzeugung und -verteilung, insbesondere Strom aus Kohle zu gewinnen, ist für etwa 60 Prozent der deutschen CO2-Emissionen verantwortlich, und trägt damit maßgeblich zu Umwelt- und Gesundheitsschäden durch Luftverschmutzung bei. Entsprechend könnte die Energiewende, also eine Abkehr von fossilen Energieträgern zu Gunsten von Erneuerbaren, die Luft sehr viel sauberer machen. Um den Schaden durch Luftverschmutzung zu quantifizieren, verbinden die Forschenden energieökonomische Modelle mit technologiespezifischen Luftverschmutzungsdaten, atmosphären-chemischen Modellen und Erkenntnissen zu Gesundheitswirkungen aus epidemiologischen Untersuchungen.

In Deutschland wird Fläche immer knapper, da neben steigenden Verkehrs- und Siedlungsflächen neue Flächen für erneuerbare Energien genutzt werden. Im Projekt untersuchen Klimawissenschaftlerinnen und –wissenschaftler welche Auswirkungen die Energiewende auf den Wasser-und Flächenbedarf hat. Neue quantitative Modellierungsansätze ermöglichen eine verbesserte Darstellung der Verbindung zwischen Energie-, Wasser- und Landressourcen in der energieökonomischen Modellierung. Damit können die Auswirkungen der Energiewende auf Wasser- und Flächenverbrauch eingeschätzt und Strategien zur Minderung des Flächenverbrauchs entwickelt werden

Die Energiewende führt zu neuem Materialbedarf für die Herstellung von Energietechnologien, wie z.B. Windkraftanlagen. Eine zentrale Forschungsfrage ist, inwiefern hierdurch neue ökologische und geopolitische Risiken entstehen. Das Team untersucht den Einfluss der Energiewende auf den Ressourcenbedarf des Energiesystems durch die Erweiterung der energie-ökonomischen Modellierung, bzw. Integration eines prozessbasierten physikalischen Input-Output-Modells und lebenszyklusbasierter Ressourcenabschätzungen.

Dr. Gunnar Luderer

Potsdam Institut für Klimafolgenforschung e.V. (PIK), +49 (0)331 2882651, Luderer@pik-potsdam.de

  • Arbeitspaket 3 Wirtschaftlicher Instrumentencheck
  • Arbeitspaket 7 Einklang der Nachhaltigkeitsziele

Publikationen aus Arbeitspaket 7

CO2-Ausstoß der Zukunft

Die Treibhausgasemissionen analysieren die Wissenschaftler in diesem Aufsatz über den Lebenszyklus von Energieanlagen hinweg - für die Anlagen, die in Zukunft weniger CO2 ausstoßen werden. (Text auf Englisch)

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