Ein CGE-Modell zur provinziellen Analyse des chinesischen CO2-Neutralitätsziels

Berechenbare allgemeine Gleichgewichtsmodelle (CGE) werden immer häufiger eingesetzt und bieten wertvolle Einblicke in die komplexen und miteinander verbundenen wirtschaftlichen und ökologischen Auswirkungen von Strategien zur Eindämmung des Klimawandels. Das China Regional Energy Model (C-REM) ist ein rekursiv-dynamisches, multisektorales, multiregionales CGE-Modell, das häufig zur Modellierung der Energie- und Klimapolitik Chinas verwendet wird und sich auf die Verteilung der Auswirkungen auf die Provinzen konzentriert.

Das Entwicklungsteam von C-REM von der Tsinghua-Universität und dem Massachusetts Institute of Technology skizzierte kürzlich die historischen Anwendungen des Modells, beschrieb die in der neu aktualisierten Version verwendeten Modellierungsmethoden und veranschaulichte seine Funktionen anhand anschaulicher Simulationsergebnisse für Chinas CO2-Neutralitätsziel. Es kann dazu beitragen, Transparenz und Wissensaustausch innerhalb der Gemeinschaft der CGE-Modellierer und -Forscher im Bereich der Klimapolitik zu fördern.

Das Team veröffentlichte seine Rezension in Energie- und Klimamanagement.

„C-REM zielt darauf ab, die Auswirkungen der bestehenden und zukünftigen Ziele Chinas zur Reduzierung der Kohlendioxidemissionen zu bewerten, Methoden zur Verteilung der nationalen Ziele auf die Provinzebene vorzuschlagen, verschiedene Maßnahmen zur Emissionsreduzierung zu bewerten und schließlich fundierte politische Empfehlungen abzugeben“, sagte Da Zhang, korrespondierender Autor des Papiers und außerordentlicher Professor am Institut für Energie, Umwelt und Wirtschaft der Universität Tsinghua.

Das Team präsentiert einen Überblick über die Entwicklung und die historischen Anwendungen des C-REM. Von der anfänglichen statischen Version wurde das C-REM-Modell schrittweise zu einem rekursiven dynamischen Modell erweitert und mit anderen Modellen (wie dem atmosphärischen Chemietransportmodell) integriert, um die wirtschaftlichen und ökologischen Auswirkungen der Klimapolitik umfassend zu bewerten. Das C-REM-Modell wurde auf die Bewertung der Auswirkungen der Klimapolitik auf die Provinzen in China, die Analyse der Auswirkungen der Migration zwischen den Provinzen auf die Klimapolitik und die Nebeneffekte der Klimapolitik auf die Luftqualität und die menschliche Gesundheit angewendet.

Das Modell wurde auf Version 4.0 aktualisiert, um die Herausforderungen der langfristigen Emissionsreduzierung anzugehen, beispielsweise die Frage, wie das Ziel der Kohlenstoffneutralität erreicht werden kann. „Wir haben das Modell mit 2017 als Basisjahr aktualisiert und den Projektionshorizont bis 2060 erweitert. Wir haben außerdem Technologien zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) in das Modell aufgenommen, da wir der wachsenden Bedeutung negativer Emissionstechnologien bei der Verwirklichung der Kohlenstoffneutralität Rechnung tragen“, sagte Da Zhang.

Die im C-REM 4.0 verwendeten Modellierungsmethoden werden detailliert beschrieben, einschließlich der Modellsektoren und -regionen, der Verfahren zur Datenaufbereitung, der Darstellung der wirtschaftlichen Aktivitäten verschiedener Sektoren, der Methoden zur Simulation der Klimapolitik, des dynamischen Prozesses und der Programmierimplementierung.

Ein anschauliches Beispiel für die Anwendung des aktualisierten Modells wird im Zusammenhang mit dem Ziel der CO2-Neutralität in China bereitgestellt.

„Wir kommen zu dem Ergebnis, dass das Ziel der Kohlenstoffneutralität bis 2060 zu einem niedrigeren und früheren Höhepunkt des gesamten Primärenergieverbrauchs führen wird, mit einem Übergang hin zu nicht-fossilen Energiequellen im Vergleich zum vorherigen Ziel, das sich nur auf den Zeitpunkt des Kohlenstoff-Höchstwerts konzentrierte. Unsere Szenarien legen außerdem nahe, dass die Sektoren Elektrizität und Metallschmelzen zwischen 2025 und 2060 die Hauptverursacher der CO2-Reduktion sein werden.

„Vorausgesetzt, das derzeitige Prinzip der Lastenteilung wird weiterhin zur Zuteilung der Emissionsreduktionsziele unter den Provinzen angewendet, werden die stärker entwickelten Provinzen und die Provinzen, die stärker auf fossile Energieträger angewiesen sind, bei einem Übergang zu einer Netto-Null-Energiewende höhere Kosten tragen. Bestimmte nordwestliche Provinzen werden voraussichtlich positive Auswirkungen durch die Verlagerung von Industrien erleben, die durch reichlich vorhandene erneuerbare Ressourcen und Kohlenstoffspeicherkapazitäten vorangetrieben werden“, sagte Da Zhang.

Das Forschungsteam erwartet, dass das Papier den Modellnutzern als Orientierung dient und die weitere Entwicklung der CGE-Modellierung in China vorantreibt. Da Zhang sagte: „C-REM 4.0 ist für zukünftige Anwendungen in der Klimapolitikanalyse im Rahmen des chinesischen Ziels der Kohlenstoffneutralität gut gerüstet. Wir gehen davon aus, dass wir unser Modell weiter mit anderen Modellen, wie etwa Erdsystemmodellen, verknüpfen werden, um die Umwelt- und Klimarückwirkungen auf das menschliche System zu erfassen. Wir planen außerdem, das aktualisierte Modell zu verwenden, um alternative Politikentwürfe in Richtung Kohlenstoffneutralität detaillierter zu untersuchen.“

Weitere Mitwirkende sind Hantang Peng, Chenfei Qu vom Institut für Energie, Umwelt und Wirtschaft der Tsinghua-Universität und Valerie J. Karplus von der Fakultät für Ingenieurwissenschaften und öffentliche Ordnung der Carnegie Mellon University.