In einem früheren Blog habe ich über konkrete Zahlen zu den Kosten von CO2-Netto-Null geschrieben. Hier möchte ich die Auswirkungen technologischer Innovationen auf die wirtschaftlichen Kosten und die Umsetzungsgeschwindigkeit dieses Wandels beleuchten.
Aus der Kostenbetrachtung für Umweltschutzmassnahmen kennen wir das Modell steigender Grenzkosten. Siehe dazu obiges Bild aus [1]: Ist ein bestimmtes Umweltschutzniveau erreicht und vermindern wir die Umweltbelastung weiter, nehmen die Vermeidungskosten (Kosten für die Umweltschutzmassnahmen) dafür laufend zu, die Schadenskosten hingegen ab. Ist ein Optimum zwischen Schadenskosten und Vermeidungskosten erreicht, “rechnen” sich weitere Umweltschutzmassnahmen nicht mehr.
Grundsätzlich kann dieses Modell auch für die CO2 Reduktionen angewendet werden. Da wegen den immensen Auswirkungen eines Klimawandel die Schadenskosten selbst bei geringen CO2 Emissionen (wir sollten ja Netto-Null erreichen!) sehr hoch sind, würde CO2 Netto-Null damit exorbitante Vermeidungskosten bedingen.
So weit das “klassische Modell” für End-of-Pipe-Umweltschutzmaßnahmen. Glücklicherweise müssen wir uns bei CO2 Netto-Null nicht auf solche Reparaturmechanismen verlassen. Durch Innovation ist es uns gelungen CO2 freie Technologien für die Stromerzeugung, den Fahrzeugantrieb, die Wärmeerzeugung usw. zu entwickeln. Wir müssen nun dafür sorgen, dass diese neuen Technologien zügig und breit zum Einsatz kommen.
Ein solcher Umbau folgt eigenen wirtschaftlichen Gesetzen. Bestehende Geldströme für Forschung, Produktion und Vertrieb fossiler Energieträger werden auf neue Technologien und Energieträger übertragen. Die Einführung beliebiger neuer Produkte folgt in der Regel einem typischen Muster (siehe Abb. 1).
Auf unsere Transformation übersetzt, befindet sich z.B. der Zyklus für fossil angetriebene Fahrzeuge aktuell in der Phase “Verfall”, erneuerbare Antriebe hingegen in der “Einführungs-/Wachstumsphase”.
Zu Beginn gehen wir von mehr oder weniger konstanten prozentualen Wachstumsraten der neuen Antriebe pro Jahr aus, was einem exponentiellen Wachstum (Zinseszins!) entspricht. Diese anfänglichen starken Wachstumseffekte kommen uns in der Transformation entgegen. Die neuen Techniken werden sich immer rascher ausbreiten und durch Skaleneffekte der Produktion werden die Kosten mit der Zeit sinken.
Gegen Ende der Transformation werden die Wachstumsraten dann wieder fallen und sich bei einer oberen Grenze stabilisieren. Einführung, Wachstum und Reife werden mehr oder weniger einem logistischen Wachstum (siehe Figur 2) folgen. Als direkte Folge davon wird die zu ersetzende Technologie anhand der Kurve einer “logistischen Abnahme” erfolgen.
Basierend auf diesen Überlegungen habe ich für den Umbau der Personenwagen in der Schweiz ein mathematisches Modell mit mehreren Parametern wie Wachstumsraten, aktuelle Fahrzeugbestände, dem Ersatz von alten Fahrzeugen für fossile und erneuerbare Personenwagen usw. erstellt. Rekursiv wurden dabei die Veränderungen von einer Messperiode zur nächsten berechnet.
Die daraus resultierende zeitliche Entwicklung der erneuerbaren und fossilen Personenwagen (siehe Fig. 3) wird in CO2 Monitoring ausführlich diskutiert.
Fazit: Ohne die technische Innovationen der Solarzelle oder Verbesserungen im Batteriebau wäre CO2 Netto-Null wohl nur schwer machbar. Und weitere Innovationen in so wichtigen Bereichen wie Speichertechniken und Stabilisierung der Netze sind in der Pipeline.
Einen Umbau zu CO2 Netto-Null 2050 steht also nichts im Wege, wir müssen es nur endlich tun!
Die entwickelten Länder dieser Welt (die aktuelle das meiste CO2 Produzieren) haben dabei die besondere Verantwortung diese Technologien so voranzutreiben und zu verbilligen, dass der Umbau auch in weniger entwickelten Ländern möglich wird!
[1] Konsequente Umsetzung des Verursacherprinzips, Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft BUWAL, Bern 2005
[2] Ökonomische Hintergründe zum Klimawandel: https://www.avenir-suisse.ch/publication/wirkungsvolle-klimapolitik/
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