Impuls „Kohlenstoffmanagement integriert denken: Anforderungen an eine Gesamtstrategie aus CCS, CCU und CDR“ (2024)
Ohne Kohlendioxid (CO₂) abzuscheiden und dauerhaft einzuspeichern, ist Klimaneutralität bis 2045 nicht zu erreichen, so zeigen es Klimaszenarien schon länger. CO₂ im Untergrund zu verpressen, war bislang in Deutschland verboten, das soll sich mit der Carbon-Management-Strategie (CMS) nun ändern. Das Akademienprojekt „Energiesysteme der Zukunft“ (ESYS) zeigt auf, wo noch Nachbesserungsbedarf an den Eckpunkten der CMS besteht und wie das Kohlenstoffmanagement weiterentwickelt werden kann, um Netto-negativ-Emissionen zu erreichen.

Ad-hoc-Stellungnahme „Schlüsselelemente eines Kohlenstoffmanagements“ (2024)
Um in Deutschland und Europa Klimaneutralität bis 2045 bzw. 2050 zu erreichen, wurden bisher Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz und zum Ausbau der erneuerbaren Energien verstärkt in den Fokus genommen. Jedoch reichen Emissionsreduktionen nicht mehr aus, um die Klimaziele zu erfüllen. Der Atmosphäre muss zusätzlich auch das wichtigste Treibhausgas CO₂ aktiv und dauerhaft entzogen werden. So wird ein dritter Handlungsbereich auf dem Weg zur Klimaneutralität bedeutend: das Kohlenstoffmanagement. Die Ad-hoc-Stellungnahme gibt Empfehlungen zu den verschiedenen Möglichkeiten der Speicherung und langfristigen Nutzung von CO₂. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler empfehlen zudem Maßnahmen zur technischen Umsetzung, für ökonomische Anreize und zur internationalen Zusammenarbeit.

Kurz erklärt! „Wasserstoff – Welche Bedeutung hat er im Energiesystem der Zukunft?“ (2024)
Die Publikation zeigt: Auch wenn Wasserstoff bereits heute in der Industrie verwendet wird, wird der Bedarf in den nächsten Jahrzehnten deutlich steigen. Klimaneutraler Wasserstoff wird eine Schlüsselrolle bei der Energiewende einnehmen. Damit das gelingt, sind jedoch noch Hürden zu nehmen und gezielt Entscheidungen zu treffen. Die Weichen für eine Wasserstoffwirtschaft werden schon heute gestellt und erfordern eine enge Abstimmung innerhalb Europas.

Impuls „Was ist der freiwillige Kohlenstoffmarkt – und welchen Beitrag leistet er für den Klimaschutz?“ (2023)
Ist der freiwillige Kohlenstoffmarkt nun also ein wertvolles Instrument für den Klimaschutz oder nicht? Und wie könnte er sich in den nächsten Jahren verändern? Das Akademienprojekt „Energiesysteme der Zukunft“ (ESYS) bietet in diesem Impuls einen Überblick über die Struktur und Funktionsweise des freiwilligen Kohlenstoffmarkts und zeigt die daraus folgenden Herausforderungen und Handlungsbedarfe auf.

„Wasserstoff – Welche Bedeutung hat er im Energiesystem der Zukunft?“, „Kurz erklärt“ des Akademienprojekts „Energiesysteme der Zukunft“ (2024)
Klimaneutral produzierter Wasserstoff ist von großer Bedeutung für das Energiesystem der Zukunft: In Wasserstoff und dessen Folgeprodukten, etwa Methan, Ammoniak oder Methanol, lässt sich Energie speichern, über lange Strecken transportieren und vielseitig einsetzen. Insbesondere in Bereichen, in denen eine direkte Elektrifizierung nicht möglich ist, kann „grüner Wasserstoff“ somit dazu beitragen, den Ausstoß von Treibhausgasen zu verhindern. Das gilt zum Beispiel für die Stahlerzeugung, Teile der Chemieindustrie oder die Seeschifffahrt.In einem „Kurz erklärt“ erläutert das Akademienprojekt „Energiesysteme der Zukunft“ (ESYS) die Grundlagen dieses Hoffnungsträgers für eine klimaneutrale Lebens- und Wirtschaftsweise und geht auf zukünftige Einsatzperspektiven ein.

„Kernfusion: eine Option für Energiesicherheit und Klimaschutz in Deutschland?“, Leopoldina-Fokus (2023)
Voraussichtlich in der zweiten Jahrhunderthälfte könnte die Kernfusion eine wesentliche Rolle für die Energieerzeugung spielen. Wenn dies eine realistische Option sein soll, müssten bereits jetzt wichtige wissenschaftliche, regulatorische und technologische Voraussetzungen geschaffen werden.

„Leitideen für die Transformation des Energiesystems“, Leopoldina-Diskussionspapier (2023)
Um in Deutschland und Europa die Pariser Klimaziele zu erreichen, muss das Energiesystem transformiert werden. Wichtig ist zudem die Bereitstellung von Technologien, die dies auch weltweit ermöglichen. Der Handlungsbedarf ist groß, weil vielfältige internationale Krisen wie der russische Angriffskrieg auf die Ukraine Zielkonflikte verschärfen und die globale Kooperation erschweren, die notwendig ist, um das Ziel der Klimaneutralität zu erreichen.

„Wie wird Deutschland klimaneutral? Handlungsoptionen für Technologieumbau, Verbrauchsreduktion und Kohlenstoffmanagement“, Stellungnahme des Akademienprojekts „Energiesysteme der Zukunft“ (2023)
Für eine klimaneutrale Energieversorgung muss Deutschland Technologien und Infrastrukturen ausbauen: Es braucht mehr erneuerbare Energien, Wärmepumpen, Elektromobilität, Strom- und Wasserstoffnetze. Um Klimaneutralität zu erreichen, wird das allein aber nicht mehr ausreichen. Wie Deutschland klimaneutral werden kann, haben Experinnen und Experten des Akademienprojekts ESYS untersucht.

„Sind Blackouts in Deutschland wahrscheinlich?“, Impuls des Akademienprojekts „Energiesysteme der Zukunft“, Impuls des Akademienprojekts „Energiesysteme der Zukunft“ (2023)
Auf der Straße, in den Medien und auf politischen Podien: Es wird diskutiert, ob die aktuelle Gasknappheit Blackouts in Deutschland verursachen kann. Wie begründet sind diese Sorgen? Die Wissenschaftsakademien acatech, Leopoldina und Akademienunion geben mit einem Impulspapier des gemeinsamen Projektes „Energiesysteme der Zukunft“ (ESYS) einen Überblick: Was unterscheidet einen Blackout von anderen Stromausfällen? Wie ändern sich Blackout-Risiken mit dem Voranschreiten der Energiewende? Und wie kann man ihnen begegnen?

„Fracking: eine Option für Deutschland? Chancen, Risiken und Ungewissheiten beim Fracking in nicht konventionellen Lagerstätten“, Impuls des Akademienprojekts „Energiesysteme der Zukunft“ (2023)
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?

„Investitionsanreize setzen, Reservekapazitäten sichern: Optionen zur Marktintegration erneuerbarer Energien“, Stellungnahme des Akademienprojekts „Energiesysteme der Zukunft“ (2023)
In seinem Ende 2022 veröffentlichten Zweijahresgutachten stellt der Expertenrat für Klimafragen fest, dass die bisherigen Emissionsreduktionsraten bei weitem nicht ausreichen, um die Klimaziele für 2030 zu erreichen. Auch mit den bis 2021 implementierten Politikinstrumenten ist in keinem Sektor eine Zielerreichung in Sicht. Zudem sind durch die aktuelle Energiepreiskrise Themen wie Versorgungssicherheit und Bezahlbarkeit von Energie in den Vordergrund gerückt. Trotzdem sollte der Klimaschutz jetzt erst recht nicht in den Hintergrund geraten.

 „Erdsystemwissenschaft – Forschung für eine Erde im Wandel“, Zukunftsreport der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina (2022)
Um die Erde als Ganzes zu begreifen und effektiv zur Lösung der globalen Herausforderungen beizutragen, sollten die Geowissenschaften in Deutschland modernisiert werden und künftig von der Leitidee der Erdsystemwissenschaft geprägt sein. Das empfiehlt die Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina in Zukunftsreport Wissenschaft „Erdsystemwissenschaft – Forschung für eine Erde im Wandel“. Der Report gewährt einen Überblick über das Forschungsfeld und schlägt Maßnahmen zur Etablierung des Konzepts vor.

„Dekarbonisierung: Internationales Handeln ist dringend notwendig“, Gemeinsame Stellungnahme der G7-Wisseschaftsakademien (2022)
Dekarbonisierung ist ein zentrales Element zur Erreichung der Ziele des Pariser Klimaabkommens, in dem sich 196 Staaten dazu verpflichtet haben, ihre Treibhausgasemissionen erheblich zu reduzieren, um die globale Erwärmung zu begrenzen. Dies umfasst den Ausbau der erneuerbaren Energien zur Stromerzeugung, die Dekarbonisierung von Verkehr und Transport sowie der gesamten Industrie. Eine deutliche Emissionsreduzierung in der Landwirtschaft ist ebenso entscheidend. Um den Übergang zu einer Welt mit Netto-Null-Treibhausgasemissionen zu beschleunigen, fordern die G7-Akademien den Aufbau eines kohlenstoffneutralen und widerstandsfähigen Energiesystems, eine Stärkung der internationalen Zusammenarbeit für eine gerechte Energiewende weltweit durch die Einführung eines Handelssystems für erneuerbare Energie und die Einführung eines globalen CO2-Bepreisungsmechanismus, die Stärkung von Klimakompetenz und Bürgerbeteiligung sowie die Förderung von technologischen und sozialen Innovation im Hinblick auf Klimaneutralität.

„Optionen für den Import grünen Wasserstoffs nach Deutschland bis zum Jahr 2030“, Analyse des Akademienprojekts „Energiesysteme der Zukunft“ (2022)
Wasserstoff ist ein Schlüsselelement, um Klimaneutralität zu erreichen. Besonders für die Dekarbonisierung der Industrie und bestimmter Verkehrssektoren stellt er eine wichtige Ergänzung zur direkten Elektrifizierung dar. Um die künftig hohen Bedarfe zu decken, werden Importe nötig sein. Es gilt, aus der Vergangenheit zu lernen und Abhängigkeiten zu minimieren. Die ESYS-Fachleute zeigen in einer Analyse Transportoptionen und ihre Vor- und Nachteile auf und beschreiben Hemmnisse und Herausforderungen für den Aufbau von Transportketten und Wasserstoffkooperationen.

„Mit einfacheren Regeln den Technologiehochlauf von Wasserstoff schneller ermöglichen“, Kommentar der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina (2022)
Die Europäische Union (EU) hat am 20. Mai 2022 zwei Entwürfe für Delegierte Rechtsakte zu flüssigen oder gasförmigen erneuerbaren Kraftstoffen nichtbiogenen Ursprungs und wiederverwertbaren kohlenstoffhaltigen Kraftstoffen – und damit auch zu Wasserstoff – vorgelegt.  Beide Rechtsakte sind für den Aufbau einer europäischen Wasserstoffwirtschaft von großer Bedeutung. Die Regelwerke gelten zwar zunächst nur für den Verkehrssektor, haben aber möglicherweise massive Implikationen für andere Bereiche, in denen Wasserstoff zum Einsatz kommen wird, z.B. die Stahlproduktion oder die chemische Industrie. Die Entwürfe der EU-Kommission für die Delegierten Rechtsakte sind zu restriktiv, zu kleinteilig und zu missbrauchsanfällig. In der Startphase muss es darum gehen, den Hochlauf der Wasserstoffproduktion und des Wasserstoffimports deutlich zu beschleunigen. Wir müssen jetzt damit beginnen, die Technologiekomponenten auf der Produktionsskala einzuführen. Wenn dann ausreichend erneuerbare Energie verfügbar ist, kann Wasserstoff mit einem niedrigen CO₂-Fußabdruck in industriellem Maßstab hergestellt werden. Daher sollten vereinfachte und aufeinander aufbauende Regelungen getroffen werden.

„Wie kann der Ausbau von Photovoltaik und Windenergie beschleunigt werden?“, Stellungnahme des Akademienprojekts „Energiesysteme der Zukunft“ (2022)
Erneuerbare Energie sollen künftig die tragenden Säulen unseres Energiesystems werden. Gleichzeitig wird der Strombedarf in Sektoren wie Wärme und Verkehr stark ansteigen. Das erfordert einen deutlich schnelleren Ausbau neuer Anlagen als bisher. In der Stellungnahme analysiert eine Arbeitsgruppe des Akademienprojekts „Energiesysteme der Zukunft“ (ESYS) Hemmnisse bei der Umsetzung von Erneuerbare-Energien-Anlagen und liefert konkrete Handlungsoptionen, um diese abzubauen.

„Strommarktdesign 2030 – Die Förderung der erneuerbaren Energien wirksam und effizient gestalten“, Impulspapier des Akademienprojekts „Energiesysteme der Zukunft“ (2022)
Bis 2030 soll der Anteil erneuerbarer Energien im Stromsystem 80% betragen. Nicht nur für den Klimaschutz, auch für die Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen und einzelnen Exportländern ist der Ausbau der erneuerbaren Energien zentral. Diesen möchte die Bundesregierung mit der Überarbeitung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes forcieren und auch das Strommarktdesign an die Erfordernisse der Zeit anpassen. Doch mit diesem Ausbau sind auch enorme Kosten verbunden. Im Impulspapier „Strommarktdesign 2030: Die Förderung der erneuerbaren Energien wirksam und effizient gestalten“ geht es um die Frage, wie der Wandel hin zu einem marktwirtschaftlichen System gelingen kann, in dem Erneuerbare effizient in den Markt integriert werden können. Expertinnen und Experten des Akademienprojekts ESYS zeigen verschiedene Modelle auf, wie dieser Übergang gestaltet werden kann, und bewerten deren jeweiligen Vor- und Nachteile.

„Was sind negative Emissionen, und warum brauchen wir sie?“, "Kurz erklärt" des Akademienprojekts „Energiesysteme der Zukunft“ (2022)
Selbst mit ambitionierteren Maßnahmen zur Vermeidung von Emissionen lässt sich Klimaneutralität und damit die Stabilisierung der Temperatur nicht mehr erreichen. Darauf weist der Weltklimarat in seinem sechsten Sachstandsbericht hin. Zusätzlich zu einer schnelleren Reduktion der Emissionen muss CO2 der Atmosphäre entzogen und anschließend eingelagert werden, um nicht vermeidbare Restemissionen auszugleichen, etwa aus der Landwirtschaft. Sogenannte „negative Emissionen“ können zum Beispiel durch Aufforstung erzeugt werden. Es gibt aber eine Reihe weiterer natürlicher und technischer Verfahren, den entnommenen Kohlenstoff dauerhaft einzulagern und aus der Atmosphäre fernzuhalten. In diesem „Kurz erklärt“ skizzieren Fachleute des Akademienprojekts ESYS den aktuellen Forschungsstand, erläutern Verfahren zur CO2-Entnahme und benennen deren jeweiligen Vor- und Nachteile.

„Welche Auswirkungen hat der Ukrainekrieg auf die Energiepreise und Versorgungssicherheit in Europa?“, Impulspapier des Akademienprojekts „Energiesysteme der Zukunft“ (2022)
Die Energieversorgung in Deutschland und Europa steht vor einer Zeitenwende. Der russische Angriffskrieg gegen die Ukraine hat gezeigt, wie gefährlich Abhängigkeiten von einzelnen Importländern für die Versorgungssicherheit sind. Ein Wegfall der russischen Energieimporte würde Deutschland und die EU vor sehr große Herausforderungen stellen. In dem Impulspapier untersuchen die Expertinnen und Experten des Akademienprojekts „Energiesysteme der Zukunft“ (ESYS) die Folgen eines vollständigen oder teilweisen Wegfalls russischer Energielieferungen nach Europa.

„Wie sich russisches Erdgas in der deutschen und europäischen Energieversorgung ersetzen lässt“, Ad-hoc-Stellungnahme der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina (2022)
Der Krieg gegen die Ukraine hat zu einer intensiven Debatte über angemessene Wirtschaftssanktionen der Europäischen Union (EU) gegenüber Russland geführt. Dabei steht auch die Maßnahme zur Diskussion, keine russischen Erdgaslieferungen in die EU mehr zuzulassen. Zugleich könnte Russland jederzeit selbst die Entscheidung treffen, seine Erdgaslieferungen in die EU einzustellen – etwa bei einer Ausweitung der SWIFT-Sanktionen. In beiden Fällen wäre Deutschland stark betroffen. Die Ad-hoc-Stellungnahme der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina diskutiert, auf welche Weise und wie schnell russisches Erdgas in der EU und speziell in Deutschland kurz- sowie mittelfristig durch den Einsatz anderer, insbesondere erneuerbarer Energieträger ersetzt werden könnte. Dabei erweist es sich als sinnvoll, die kurz-, mittel- und langfristigen Aspekte der Substitution des russischen Erdgases getrennt zu diskutieren, immer vor dem Hintergrund geostrategischer Überlegungen zur mittelfristigen Transformation der Energieversorgung und mit dem langfristigen Ziel eines resilienten und klimaneutralen europäischen Energiesystems.

„Vorschläge für einen klimagerechten Ausbau der Photovoltaik und Windenergie“, Impulspapier des Akademienprojekts „Energiesysteme der Zukunft“ (2021)
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 nennt zwölf Handlungsoptionen, um Hemmnisse abzubauen und die Ausbaugeschwindigkeit auf die erforderlichen 15 bis 25 Gigawatt pro Jahr zu beschleunigen.

„Wenn nicht jetzt, wann dann – wie die Energiewende gelingt“, Impulspapier des Akademienprojekts „Energiesysteme der Zukunft“ (2021)
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.

„Klimawandel: Ursachen, Folgen und Handlungsmöglichkeiten”, Factsheet der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina (2021)
Warum ist schnelles Handeln zum Schutz des Klimas so wichtig und auf welche wissenschaftlichen Grundlagen stützen sich die Berechnungen zu Ursachen und Folgen des Klimawandels? Das erklärt die Leopoldina in ihrem aktuellen „Factsheet Klimawandel: Ursachen, Folgen und Handlungsmöglichkeiten“.

„A net zero climate-resilient future – science, technology and the solutions for change“, Gemeinsame Stellungnahme der G7-Wissenschaftsakademien (2021)
Klimaneutralität bis zum Jahr 2050 bedarf eines Technologie-Maßnahmeplans, der unter Beteiligung aller wissenschaftlichen Disziplinen erstellt und fortlaufend aktualisiert wird, so die G7-Akademien in der Stellungnahme „A net zero climate-resilient future – science, technology and the solutions for change“. Zusätzlich müssten notwendige Investitionen in Forschung und Entwicklung im öffentlichen und privaten Sektor beschleunigt und gemeinsam beschlossene wirtschaftliche Anreize geschaffen werden, empfehlen die Expertinnen und Experten. Zudem fordern sie dazu auf, Länder mit mittlerem und niedrigem Einkommen auf dem Weg zur Klimaneutralität zu unterstützen.

„Energiewende 2030: Europas Weg zur Klimaneutralität“, Ad-hoc-Stellungnahme der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina, der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften acatech und der Union der deutschen Akademien der Wissenschaften (2020)
Mit dem European Green Deal hat die Europäische Union sich das Ziel gesetzt, bis 2050 klimaneutral zu wirtschaften. Ein wichtiger Baustein ist eine Energiewende, die weg von der Nutzung fossiler Energieträger und hin zur Gewinnung und Nutzung erneuerbarer Energien führt. Mit dieser Ad-hoc-Stellungnahme legen die Akademien eine Handreichung für den deutschen EU-Ratsvorsitz ab 1. Juli 2020 vor.

„Klimaziele 2030: Wege zu einer nachhaltigen Reduktion der CO₂-Emissionen“, Ad-hoc-Stellungnahme der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina (2019)
In der Stellungnahme fordert die Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina einen unmittelbaren Transformationsschub und beschreibt Sofortmaßnahmen zum Schutz des Klimas, die schnell sozialverträglich und innovationsfördernd Wirkung entfalten können.

„Biomasse im Spannungsfeld zwischen Energie- und Klimapolitik“, Stellungnahme des Akademienprojekts „Energiesysteme der Zukunft“ (2019)
Bioenergie ist der vielseitigste Energieträger unter den Erneuerbaren und liefert mehr Energie als Wind- und Wasserkraft, Solarenergie und Geothermie zusammen. Eine konsistente Bioenergiepolitik muss sicherstellen, dass die Bioenergienutzung keine negativen sozialen und ökologischen Folgen hat und einen maximalen Beitrag zum Klimaschutz leistet.

„Bioenergie: Möglichkeiten und Grenzen“, Stellungnahme der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina (2012/2013)
Die Energieversorgung in Deutschland wird in den kommenden Jahren mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien umstrukturiert. Neben der Windenergie und der Photovoltaik wird auch der Ausbau der Biomassenutzung in Betracht gezogen. Doch wie groß ist das Potenzial der Bioenergie als Energiequelle für Deutschland heute und in der Zukunft? In der Stellungnahme steht die Bioenergie im Fokus einer umfassenden Analyse.

„Energiepolitische und forschungspolitische Empfehlungen nach den Ereignissen in Fukushima“, Ad-hoc-Stellungnahme der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina (2011)
Diese Ad-hoc-Stellungnahme zum Ausstieg aus der Kernenergie und der Umstellung des Energiesystems ist als Reaktion auf die Entwicklungen nach Fukushima entstanden. Die Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina hat die Empfehlungen auf Bitten von Bundesministerin Prof. Dr. Annette Schavan vom 22. März 2011 erarbeitet.