Das Akademienprojekt "Energiesysteme der Zukunft“: Mit der Initiative "Energiesysteme der Zukunft“ (ESYS) geben acatech - Deutsche Akademie der Technikwissenschaften, die Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina und die Union der deutschen Akademien der Wissenschaften Impulse für die Debatte über Herausforderungen und Chancen der Energiewende in Deutschland. Im Akademienprojekt erarbeiten mehr als 100 Fachleute aus Wissenschaft und Forschung in interdisziplinären Arbeitsgruppen Handlungsoptionen zur Umsetzung einer sicheren, bezahlbaren und nachhaltigen Energieversorgung. Die Energiewende ist die Chance, unsere natürlichen Lebensgrundlagen durch einen nachhaltigen Klimaschutz zu erhalten. Sie ist zugleich der Einstieg in eine globale Technologiewende. Doch dazu ist ein Neustart in der Klima- und Energiepolitik nötig, der konsequent am Ziel der Treibhausgasneutralität ausgerichtet ist. Mit einer kleinteiligen Weiterentwicklung aus dem bestehenden Rahmen heraus wird der Umbau des Energiesystems in der erforderlichen Tiefe und im erforderlichen Tempo nicht gelingen. Welche Leitlinien für eine zukunftsorientierte Energiepolitik entscheidend sind und mit welchen Maßnahmen die neue Bundesregierung die Energiewende auf die neuen Klimaziele ausrichten kann, zeigt das Akademienprojekt "Energiesysteme der Zukunft“ in diesem Impulspapier auf.

Photovoltaik- und Windenergieanlagen spielen eine Schlüsselrolle für eine klimagerechte Energieversorgung. Zukünftig werden sie einen Großteil des Energiebedarfs decken - auch in den Sektoren Wärme und Verkehr. Studien zeigen: Für Klimaneutralität 2045 muss die Ausbaugeschwindigkeit auf das Drei- bis Vierfache der letzten Jahre erhöht werden. Komplexe und langwierige Planungs- und Genehmigungsverfahren, zu wenig ausgewiesene Flächen und eine unzureichende Bürgerbeteiligung hemmen jedoch den Ausbau. Das Impulspapier “Vorschläge für einen klimagerechten Ausbau der Photovoltaik und Windenergie” einer interdisziplinären Arbeitsgruppe des Akademienprojekts ESYS nennt zwölf Handlungsoptionen, um Hemmnisse abzubauen und die Ausbaugeschwindigkeit auf die erforderlichen 15 bis 25 Gigawatt pro Jahr zu beschleunigen. Die Handlungsoptionen lassen sich vier zentralen Feldern zuordnen: Eine vorausschauende Planungskultur integriert die bundes- und landesweiten Ausbauziele in die Regionalplanung. Klare, einheitliche Naturschutzkriterien und mehr personelle Ressourcen in den Behörden können helfen, Planungs- und Genehmigungsprozesse zu beschleunigen. Mehr und frühere Bürgerbeteiligung sowie finanzielle Teilhabe von Kommunen und Anwohner*innen können die Akzeptanz stärken. Beteiligungsverfahren sollten darauf abzielen, positives, gestalterisches Potenzial der Bürger*innen zu aktivieren und die Energiewende als sinnvolles Gemeinschaftsprojekt erfahrbar zu machen. Ausreichende Flächen kann ein zwischen Bund und Ländern abgestimmtes Mengengerüst für PV- und Windenergie sicherstellen. Eine Solarpflicht auf geeigneten Gebäudedächern sowie die Förderung von Agri-PV und Floating PV unterstützen die Mehrfachnutzung von Flächen. Technische Infrastrukturen und der regulatorische Rahmen der Stromversorgung müssen daran angepasst werden, dass zukünftig der Großteil des Stroms aus PV und Windenergie stammt. So soll ermöglicht werden, dass Windenergie- und Solaranlagen zur Netzstabilität beitragen. Ein Innovations-Ökosystem für Erneuerbare-Energie-Technologien kann die Technologiesouveränität Deutschlands und Europas stärken.

Um die globale Erwärmung auf unter 2°C oder besser auf 1,5°C zu begrenzen, müssen wireinen Teil des ausgestoßenen Kohlendioxids (CO2) wieder aus der Atmosphäre entfernen. Das zeigt die Auswertung von Klimamodellen des Weltklimarates. Diese CO2-Entnahme wird auch als "negative Emissionen“ bezeichnet. Aufforstung ist eine erprobte Methode, der Atmosphäre CO2 zu entziehen. Allerdings kann der dabei aufgenommene Kohlenstoff durch Waldbrände oder Schädlinge wieder freigesetzt werden - dieses Risiko steigt mit dem fortschreitenden Klimawandel. Ein weiterer Nachteil ist der große Landbedarf. Andere CO2-Entnahmeverfahren sind zum Teil (noch) sehr teuer, einige erfordern weitere Forschung. Für die direkte Entnahme von CO2 aus der Luft gibt es bereits erste kommerzielle Anlagen. Sie benötigen nur wenig Platz, dafür aber viel Energie. Das CO2 kann dann unterirdisch eingelagert werden. Wie viel CO2 mit den verschiedenen Verfahren dauerhaft aus der Atmosphäre entfernt werden kann und was das kosten würde, ist noch unsicher. Klimamodelle zeigen: Negative Emissionen sind eine notwendige Ergänzung, aber kein Ersatz für ambitionierte CO2-Einsparmaßnahmen. Sie können eine begrenzte Menge schwer vermeidbarer Treibhausgasemissionen vor allem aus der Landwirtschaft und einigen Industriezweigen auffangen. Das ändert aber nichts daran, dass der Einsatz von Kohle, Erdgas und Erdöl zeitnah beendet werden muss.

Mit dem Fracking-Verbot durch den Deutschen Bundestag im Jahr 2016 schien die Debatte um ein heiß diskutiertes Thema beendet. Bis heute findet in Deutschland kein Fracking in nicht konventionellen Lagerstätten statt. Vor dem Hintergrund des russischen Angriffskrieges gegen die Ukraine erlebt diese Diskussion jedoch aktuell eine Renaissance. Ist Fracking eine Option für Deutschland? Könnte oder sollte heimisch gefördertes Erdgas teilweise die ausbleibenden russischen Gaslieferungen ersetzen? Kann es zur Versorgungssicherheit in Deutschland beitragen und ein Pflasterstein auf dem Pfad Richtung Klimaneutralität sein? Und in welchem Verhältnis stünden Risken und Nutzen eines Einsatzes dieser gesellschaftlich stark umstrittenen Technologie? - Das Akademienprojekt Energiesysteme der Zukunft (ESYS) bietet in diesem Impuls einen Überblick über Chancen, Risiken und Ungewissheiten von Fracking in nicht konventionellen Lagerstätten. - Der Fokus ihrer Betrachtung liegt auf folgenden Bereichen: Was ist Fracking und wo wird es eingesetzt? Wie groß sind die Potenziale von Fracking in Deutschland? Welche Umweltrisiken bestehen im Kontext mit Fracking? Wie könnte sich Fracking auf den Klimaschutz auswirken? Wann könnte Fracking in Deutschland zum Einsatz kommen? Könnte Fracking zur Versorgungssicherheit in Deutschland beitragen? Gibt es tragfähige Geschäftsmodelle für Fracking in Deutschland? Die Publikation zeigt: Fracking in nicht konventionellen Lagerstätten ist mit Chancen, Risiken und Ungewissheiten verbunden, die es sorgfältig gegeneinander abzuwägen gilt.