Spezifische Kohlendioxid-Emission

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Spezifische Kohlendioxid-Emission

Die spezifische Kohlendioxid-Emission der Stromerzeugung (engl. carbon emission intensity per kilowatt-hour, CIPK), kurz auch Strommix oder Energiemix genannt, gibt in g CO2eq/kWh an, wie viel Gramm Kohlendioxid (inklusive dessen Äquivalente mit Treibhauspotential) bei der Erzeugung von einer Kilowattstunde Strom freigesetzt wird, bzw. beim Verbrauch einer kWh zu veranschlagen ist.

Auf der Erzeugungsseite ist bei der Verbrennung von Kohle u. ä. der Wert in erster Linie aus Brennstoffverbrauch und Netto-Stromerzeugung zu errechnen. Bei Atomkraft und erneuerbare Energie wird der Aufwand für die Herstellung der Anlagen auf die erwartete Gesamterzeugung in deren Lebensdauer umgelegt, was teils stark standortabhängig ist.

Auf der Verbraucherseite wird, je nachdem wie sich der Kraftwerkspark eines Landes zusammensetzt, und was dieser in einem Jahr konkret erzeugt hat, ein Strommix errechnet und in der Stromkennzeichnung von Versorgern angegeben. Da Stromnetze jedoch international gekoppelt sind und teils viel importiert oder exportiert wird, gibt es mehrere Werte.

Spezifische Kohlendioxid-Emission bei verschiedenen Stromerzeugungsarten

Die CO2-Emissionen der Stromerzeugung nach Art der Erzeugung wurde u. a. für den Weltklimarat (IPCC) durch eine Arbeitsgruppe ermittelt, wobei die Spannen bei den spezifischen Kohlendioxid-Emissionen verschiedener Stromerzeugungsarten unter Berücksichtigung von Erntefaktor (Energetische Amortisation, englisch Energy Returned on Energy Invested, ERoEI, manchmal auch EROI) zusammengestellt wurde.

Hier eine Kurzfassung:

Mittleres Kohlenstoffdioxidäquivalent pro Kilowattstunde bei der Stromerzeugung[1]
Kraftwerkstyp (g CO2eq)/kWh
Braunkohlekraftwerk 1.175
Steinkohlekraftwerk 820
GuD-Gaskraftwerk 490
Biomassekraftwerk 230
Photovoltaikanlage 41–48
Kernkraftwerk 12
Windkraftanlage 11–12

Spezifische Kohlendioxid-Emission der deutschen Stromerzeugung auf der Verbraucherseite

Das Umweltbundesamt (Deutschland) dokumentiert seit 1990 jährlich die Entwicklung der spezifischen Kohlendioxid-Emissionen des deutschen Strommix.[2][3][4]

Der sinkende Trend wurde 2020 durch die Auswirkungen der Corona-Pandemie verstärkt, der Anteil kann mit den verfügbaren Daten nicht sicher quantifiziert werden.[5][6] Das Jahr 2021 zeigte konjunkturelle Erholung und ab Spätsommer steigende Energiepreise, u. a. durch Anzeichen von Korrosionsschäden in französischen Kernkraftwerken, die 2022 längere Zeit abgestellt waren. Zum Ausgleich wurde in Europa deutlich mehr Strom aus fossilen Brennstoffen erzeugt, was zusammen mit den Auswirkungen des Kriegs in der Ukraine Rekordhöhen bei Energiepreisen bewirkte.

Werte bis 2021

Gerundete Ausgangsgrößen und Berechnungsergebnis: Kohlendioxidemissionen der Stromerzeugung, Stromverbrauch und CO2-Emissionsfaktor des Stroms
Jahr Kohlendioxid­emissionen der Strom­erzeugung 1 in Mio. t Strom­verbrauch 2 in TWh CO₂-­Emissions­faktor Strommix 3 in g/kWh Strom­verbrauch unter Berücksichtigung des Stromhandels­saldos 4 in TWh CO₂-­Emissions­faktor Strom­inlands­verbrauch 5 in g/kWh Kohlendioxid­emissionen der Strom­erzeugung unter Berücksichtigung des Handels­saldos 6 in Mio. t CO₂-­Emissions­faktor unter Berücksichtigung des Handels­saldos 7 in g/kWh
1990 366 479 764 480 763 367 764
1991 361 473 764 473 765 361 764
1992 345 472 730 467 739 341 730
1993 335 462 726 462 725 335 726
1994 335 464 722 467 718 337 722
1995 335 470 713 475 706 338 713
1996 336 490 685 485 692 332 685
1997 325 486 669 483 673 323 669
1998 329 491 671 490 672 329 671
1999 318 492 647 493 646 319 647
2000 327 507 644 510 640 329 644
2001 336 509 659 512 656 337 659
2002 338 517 654 524 646 343 654
2003 340 536 634 533 638 338 634
2004 333 543 614 540 617 331 614
2005 333 545 610 541 616 330 610
2006 339 563 603 546 622 329 603
2007 351 564 621 548 640 340 621
2008 328 565 581 545 602 316 581
2009 299 528 566 516 580 292 566
2010 313 564 555 549 570 305 555
2011 310 546 568 542 572 308 568
2012 321 559 573 539 595 309 573
2013 326 569 572 537 606 307 572
2014 312 560 557 526 593 293 557
2015 304 578 527 529 575 279 527
2016 304 581 523 530 572 277 523
2017 283 584 485 531 533 258 485
2018 270 574 471 525 515 247 471
2019 * 222 544 408 511 434 208 408
2020 ** 187 510 366 492 380 180 366
*  
vorläufig; Quelle: Umweltbundesamt eigene Berechnungen Februar 2021
** 
geschätzt; Quelle: Umweltbundesamt eigene Berechnungen Februar 2021
1  
UBA-Berechnungen auf Grundlage des deutschen Treibhausgasinventars 1990–2019[5]
2  
Stromverbrauch = Bruttostromerzeugung (UBA eigene Berechnung) − Kraftwerkseigenverbrauch − Pumpstrom-Leitungsverluste
3  
UBA-Berechnungen auf der Grundlage der Quellen,[3][7][7] und[8]
4  
Stromverbrauch inklusive Stromhandelssaldo = Bruttostromerzeugung (UBA eigene Berechnung) − Kraftwerkseigenverbrauch − Pumparbeit-Leitungsverluste + Stromeinfuhr − Stromausfuhr
5  
UBA-Berechnungen unter Berücksichtigung des Stromhandelssaldos
6  
Emissionen der Stromerzeugung abzüglich der Emissionen, die dem Stromhandelssaldo zugerechnet wurden
7  
UBA-Berechnungen unter Berücksichtigung des Stromhandelssaldos in Stromverbrauch und Stromemissionen

Werte ab 2022

Entwicklung der spezifischen Emissionen des deutschen Strommix 1990–2021 und erste Schätzungen 2022 im Vergleich zu Emissionen der Stromerzeugung
Jahr Kohlendioxid­emissionen der Strom­erzeugung in Mio. t CO₂-­Emissions­faktor Strommix in g/kWh Kohlendioxid­emissionen der Strom­erzeugung unter Berücksichtigung des Handels­saldos in Mio. t CO₂-­Emissions­faktor Strom­inlands­verbrauch in g/kWh Emissionen Kohlendioxid­äquivalente der Strom­erzeugung in Mio. t CO₂-Äquivalente Emissions­faktor mit Vor­ketten in g/kWh
1990 366 764 367 763 369 860
1991 361 764 361 765 364 864
1992 345 730 341 739 347 827
1993 335 726 335 725 337 825
1994 335 722 337 718 338 821
1995 335 713 338 706 337 812
1996 336 684 332 692 338 782
1997 325 668 323 673 327 764
1998 329 670 328 671 331 767
1999 318 647 319 645 321 739
2000 327 644 329 640 329 736
2001 335 659 337 655 338 748
2002 338 653 342 645 340 740
2003 340 635 338 639 343 722
2004 333 615 331 618 336 698
2005 333 611 330 616 336 678
2006 339 604 329 623 342 672
2007 351 622 340 641 354 693
2008 328 581 316 603 332 650
2009 299 567 292 580 302 636
2010 313 556 305 571 317 636
2011 310 569 308 572 314 647
2012 321 574 309 596 325 653
2013 326 573 307 607 330 654
2014 312 559 293 595 316 639
2015 304 528 279 576 309 600
2016 304 524 277 574 308 595
2017 283 487 258 535 288 553
2018 271 473 248 518 275 538
2019 223 411 209 437 227 474
2020 189 369 182 383 192 432
2021 * 215 410 207 425 219 475
2022 ** 223 434 211 459 227 498
*  
vorläufig; Quelle: Umweltbundesamt eigene Berechnungen April 2023
** 
geschätzt; Quelle: Umweltbundesamt eigene Berechnungen April 2023

Gemäß UBA 2023.[9]

Für Elektroautos anzurechnende Kohlendioxid-Emission

Der Strommix ist u. a. bei der Diskussion um die Sinnhaftigkeit von Elektroautos relevant, sowohl beim Betriebsort als auch beim Ort der Herstellung, insbesondere des Akkus.

Ein Diesel-PKW emittiert bei 6 Liter Verbrauch auf 100 km ca. 156 g CO2 pro Kilometer direkt aus dem Auspuff. Dazu kommt noch umgerechnet ein weiterer Liter Verbrauch aus der Vorkette, denn der kumulierte Energieverbrauch bei der Herstellung von Treibstoffen (Well-to-Tank) verbrauchte etwa einen zusätzlichen Liter Erdöl bei der Dieselherstellung, hauptsächlich in der Raffinerie, dazu Transport in Öltanker, Pipeline, Tanklastwagen. Das ergibt insgesamt ca. 180 g pro km für einen Diesel-PKW mit Vorkette, quasi sieben Liter Diesel Gesamtverbrauch bei sechs Liter Verbrauch im Fahrzeug.

Ein Elektroauto verbraucht 15 bis 20 kWh auf 100 km, emittiert dabei keinerlei Abgas direkt, der CO2-Rucksack kommt im Betrieb nur aus der Stromherstellung. In Deutschland kann man im Zeitraum 2015 bis 2018 von einer Größenordnung um ca. 500 g/kWh (entspricht GuD-Erdgaskraftwerk) ausgehen und kommt damit bei 20 kWh Verbrauch auf 100 g pro Kilometer. Das entspricht vier Liter Pseudo-Diesel zu sieben Liter Diesel. Geht man beim E-Auto vom üblichen Kurzstreckenverkehr mit 15 kWh/100 km aus, und Strommix von inzwischen 400 g/kWh, so kommt man auf 60 g/km, das entspricht einem vergleichbaren Verbrauch von gut zwei Liter.

Die Werte erhöhen sich für beide Antriebsarten, wenn man den Aufwand für die Herstellung der Fahrzeuge mit einrechnet, wobei oft nur ein Mehraufwand für die Herstellung einer E-Auto-Batterie angesetzt wird. Eine vielzitierte schwedische Studie[7] aus dem Jahr 2017 schrieb der Herstellung pro Kilowattstunde Kapazität etwa 175 kg CO2 zu, was auf 175.000 km Fahrstrecke jeweils 1 g pro Kilometer und Kilowattstunde Akkugröße ergibt, bei mittlerer Größe von 50 kWh also 50 g/km, was zwei Liter Diesel entspräche.

Gemäß UBA sank der Wert für die spezifische Kohlendioxid-Emission, der im Zeitraum 2015 bis 2018 noch um 500 ± 30 lag, 2019 auf knapp über 400, und 2020 deutlich unter 400 – 366 g/kWh. Für ein typisches E-Auto entspricht diese Verbesserung der Einsparung eines (zusätzlichen) Liter Kraftstoffes auf 100 km, 20 kWh entsprechen damit weniger als drei Liter Diesel. Zudem besteht meist die Möglichkeit, bevorzugt dann zu laden, wenn besonders viel Strom aus Photovoltaik oder Wind im Netz ist, oder wenn Solarstrom vom eigenen Dach kommt. In einigen Ländern ist zudem der Anteil an Wasserkraft sehr hoch, Beispiel Norwegen, das Pionierland der Elektromobilität. Länder wie Frankreich haben einen hohen Anteil an Atomstrom und nachts Überschuss, der in E-Autos geladen werden kann.

Darstellung

Einige Webseiten geben den Strommix in nahezu Echtzeit für Deutschland (Agorameter,[8] Energy-Charts,[10] Bundesnetzagentur Strommarktdaten[11]) und international (electricityMap)[12] an und illustrieren die Abhängigkeit von der Verfügbarkeit von Wind und Sonnenlicht.

Commons: Erneuerbare Energien – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. ↑ Steffen Schlömer (Hrsg.): Annex III: Technology-specific Cost and Performance Parameters – A.III.2.2 Data. In: IPCC.ch. Climate Change 2014: Mitigation of Climate Change, S. 1335, abgerufen am 8. Juni 2023. Genannt ist der Median der Emissionen während des gesamten Lebenszyklus der Anlagen einschließlich Albedo-Effekt.
  2. ↑ Bilanz 2019: CO2-Emissionen pro Kilowattstunde Strom sinken weiter. Deutschland verkauft mehr Strom ins Ausland als es importiert. In: Umweltbundesamt.de. 8. April 2020, abgerufen am 8. Juni 2023.
  3. ↑ a b Entwicklung der spezifischen Kohlendioxid-Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990–2019. In: Umweltbundesamt.de. April 2020, abgerufen am 8. Juni 2023.
  4. ↑ Entwicklung der spezifischen Kohlendioxid-Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990–2018 und erste Schätzungen 2019 im Vergleich zu CO2-Emissionen der Stromerzeugung. In: Umweltbundesamt.de. Archiviert vom Original am 16. April 2020; abgerufen am 8. Juni 2023 (Schaubild).
  5. ↑ a b Petra Icha: Entwicklung der spezifischen Kohlendioxid–Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990–2020. In: Umweltbundesamt.de. Mai 2021, abgerufen am 8. Juni 2023.
  6. ↑ Entwicklung der spezifischen Kohlendioxid-Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990–2019 und erste Schätzungen 2020 im Vergleich zu CO2-Emissionen der Stromerzeugung. In: Umweltbundesamt.de. Archiviert vom Original am 3. Juni 2021; abgerufen am 3. Juni 2021 (Schaubild).
  7. ↑ a b c Mia Romare, Lisbeth Dahllöf: The Life Cycle Energy Consumption and Greenhouse Gas Emissions from Lithium-Ion Batteries. A Study with Focus on Current Technology and Batteries for light-duty vehicles. C 243. IVL Swedish Environmental Research Institute, 2017, ISBN 978-91-88319-60-9 (energimyndigheten.se [PDF; abgerufen am 8. Juni 2023]).
  8. ↑ a b Agorameter. In: Agora-Energiewende.de. Abgerufen am 8. Juni 2023.
  9. ↑ Petra Icha, Thomas Lauf: Entwicklung der spezifischen Treibhausgas-Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990–2022. In: Umweltbundesamt.de. April 2023, abgerufen am 8. Juni 2023.
  10. ↑ Öffentliche Nettostromerzeugung in Deutschland. In: Energy-Charts.info. Abgerufen am 8. Juni 2023.
  11. ↑ Marktdaten visualisieren. In: SMARD.de. Abgerufen am 8. Juni 2023.
  12. ↑ Electricity Maps. In: ElectricityMaps.org. Abgerufen am 8. Juni 2023.
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