Die Ziele des Pariser Klimaschutzabkommens erfordern bis 2050 global eine 80 bis 95 prozentige Reduktion von Treibhausgasen. Mit dem Bundes-Klimaschutzgesetz von 2019 wurde das Erreichen der Treibhausgasneutralität in Deutschland bis zum Jahr 2050 gesetzlich verankert. Durch einen Beschluss des Bundesverfassungsgerichts wurden die Klimaziele der Bundesregierung durch eine erste Novelle des Bundes-Klimaschutzgesetzes im Mai 2021 noch einmal verschärft. Dazu soll im Jahr 2030 eine Minderungsquote von 65 Prozent sowie 2040 eine Quote von 88 Prozent erreicht werden, um bereits 2045 Treibshausgasneutralität zu erzielen [BMU21]. Daraus resultieren sehr ambitionierte klimapolitische Ziele für Deutschland, die eine sehr weitgehende bis nahezu vollständige Dekarbonisierung der gesamten Wirtschaft notwendig machen. Zu diesem Zweck wurden die ursprünglichen sektoralen Zwischenziele für Minderungen von Kohlenstoffdioxid (CO₂) Äquivalenten angepasst, wie Tabelle 1 entnommen werden kann.

Einerseits bedingt die angestrebte Dekarbonisierung einen Umbau des Energiesektors mit einer deutlich verstärkten Nutzung erneuerbarer Energiequellen. Das hat entsprechende Wirkungen auf den gesamten Komplex der Stromerzeugung, des -transports und der -verteilung. Andererseits müssen die Verbrauchssektoren bisher weitgehend fossiler Energieträger, insbesondere die Bereiche Verkehr, Gebäudewärme, Industrie (etwa in Form von Prozesswärme) und gegebenenfalls der Chemiesektor in diese Strategie einbezogen werden. Ansatzpunkte hierfür sind im Verkehrssektor die direkte Elektrifizierung, wie etwa Elektromobilität für Personenkraftwagen (Pkw) und leichte Nutzungfahrzeuge oder Oberleitungs-Lastkraftwagen (Lkw); daneben der strombasierte Ersatz für fossile Rohstoffe, wie Power-to-Gas- (PtG) oder Power-to-Liquid-Lösungen (PtL). Außerdem kommt Treibstoffen beziehungsweise der Energiegewinnung aus Biomasse eine Bedeutung zu.

Eine engere Abstimmung und Verkopplung der Sektoren Energie, GHD (Gewerbe, Handel, Dienstleistungen), Verkehr und Industrie wird als zwingend notwendig erachtet. [Wiet18,  S. 13] definieren diesen Zusammenhang wie folgt: "Sektorkopplung bezeichnet den fortschreitenden Prozess der Substitution fossiler Energieträger durch weit überwiegend erneuerbar erzeugten Strom oder durch andere erneuerbare Energieträger und nachhaltige Energienutzungsformen, wie die Nutzung von Abwärme, in neuen sektorenübergreifenden Anwendungen oder durch verstärkte Nutzung bekannter sektorenübergreifender Anwendungen. [...] Neben sektorenübergreifenden Anwendungen zwischen Angebots- und Nachfragesektoren durch die Kopplung der Energieträger kann Sektorkopplung auch in Form einer neuartigen Verzahnung zwischen den klassischen Verbrauchssektoren (Haushalte, Gewerbe/Handel/Dienstleistung, Industrie und Verkehr) über Netzinfrastrukturen gegeben sein. Primäres Ziel der Sektorkopplung ist die Senkung der Treibhausgasemissionen durch Substitution fossiler Energieträger, weshalb bei den Energieträgern primär die Erneuerbaren im Fokus stehen. Sekundäre Ziele (Co-Benefits) können in der Nutzung von Freiheitsgraden der Optimierung innerhalb eines zunehmend und perspektivisch vollständig dekarbonisierten Energie- und Wirtschaftssystems sowie durch einen Beitrag zur Flexibilisierung und Energieeffizienzsteigerung entstehen."

Abbildung 1 zeigt wesentliche technische Optionen der Sektorkopplung und zugehörige Umwandlungspfade auf. Einmal mehr wird hier die zentrale Rolle der Energieversorgung mit Strom aus erneuerbaren Quellen für das Gesamtsystem deutlich.