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Spezifische Kohlendioxid-Emission

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Spezifische Kohlendioxid-Emission

Die spezifische Kohlendioxid-Emission der Stromerzeugung (englisch 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

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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.

Während bei Verbrennung ständig CO2 freigesetzt wird, ist dies bei Kernkraftwerken, Sonnenenergie und Windkraft nicht der Fall. Hier wird zum Vergleich der Stromproduktionsarten der Gesamtaufwand, hauptsächlich beim Bau durch Zementherstellung, LKW-Fahrten usw., auf einen erwarteten oder tatsächlichen Gesamtstromertrag umgelegt. Für die Statistik der tatsächlichen Kohlendioxid-Emissionen müssen dagegen Zementherstellung und LKW-Fahrten als solche erfasst werden, eine doppelte Berücksichtigung auch bei Erneuerbaren Energien wäre falsch. Hinzu kommt, dass bei importierten Komponenten, wie Photovoltaik-Modulen aus Fernost, die Emissionen ganz woanders freigesetzt wurden.

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

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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, dessen Anteil kann mit den verfügbaren Daten nicht sicher quantifiziert werden.[5][6]

Das Jahr 2021 zeigte konjunkturelle Erholung und ab Spätsommer steigende Energiepreise im Rahmen einer Globale Energiekrise 2021–2023, u. a. im Herbst 2021 durch erste Anzeichen von Korrosionsschäden in französischen Kernkraftwerken, die Anfang 2022 längere Zeit abgestellt werden mussten. Zum Ausgleich wurde in Europa deutlich mehr Strom aus fossilen Brennstoffen erzeugt. Dies wurde angesichts des Kriegs in der Ukraine weitgehend übersehen, die Reaktionen und Sanktionen verstärkten die Krise und bewirkten Rekordhöhen bei Energiepreisen (Energiepreiskrise).

Seit April 2023 sind die deutschen Kernkraftwerke abgestellt, dadurch wurden auch Netzkapazitäten frei für die Übertragung von Strom aus Erneuerbaren Energien anstatt Abregelung. Über das NordLink-Kabel, das in der Nähe des KKW Brokdorf endet, kann anstelle der Atomstromproduktion bei Bedarf Strom aus norwegischer Wasserkraft importiert werden, andererseits kann deutscher Windkraftüberschuss in Norwegen den Speicherwasserverbrauch mindern. Seither exportiert Deutschland nicht mehr im Saldo Strom, sondern importiert, allerdings in wesentlich geringerem Anteil als bei Brennstoffen wie Öl, Gas, und Steinkohle. Dabei war 2024 der größte Handelspartner Dänemark mit 18 TWh Import und 6 TWh Export, noch vor Frankreich mit 16 und 3 TWh.[7]

Werte bis 2021

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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
1990366479764480763367764
1991361473764473765361764
1992345472730467739341730
1993335462726462725335726
1994335464722467718337722
1995335470713475706338713
1996336490685485692332685
1997325486669483673323669
1998329491671490672329671
1999318492647493646319647
2000327507644510640329644
2001336509659512656337659
2002338517654524646343654
2003340536634533638338634
2004333543614540617331614
2005333545610541616330610
2006339563603546622329603
2007351564621548640340621
2008328565581545602316581
2009299528566516580292566
2010313564555549570305555
2011310546568542572308568
2012321559573539595309573
2013326569572537606307572
2014312560557526593293557
2015304578527529575279527
2016304581523530572277523
2017283584485531533258485
2018270574471525515247471
2019 *222544408511434208408
2020 **187510366492380180366
* 
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][8][8] und[9]
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

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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
1990366764367763369860
1991361764361765364864
1992345730341739347827
1993335726335725337825
1994335722337718338821
1995335713338706337812
1996336684332692338782
1997325668323673327764
1998329670328671331767
1999318647319645321739
2000327644329640329736
2001335659337655338748
2002338653342645340740
2003340635338639343722
2004333615331618336698
2005333611330616336678
2006339604329623342672
2007351622340641354693
2008328581316603332650
2009299567292580302636
2010313556305571317636
2011310569308572314647
2012321574309596325653
2013326573307607330654
2014312559293595316639
2015304528279576309600
2016303522277572309595
2017285488259537290557
2018271472248516276538
2019222408208434226473
2020187364180378191429
2021214407207422219475
2022 *221429209453226498
2023 **173380177371176445
* 
vorläufig; Quelle: Umweltbundesamt eigene Berechnungen April 2024
** 
geschätzt; Quelle: Umweltbundesamt eigene Berechnungen April 2024

Gemäß UBA 2024.[10]

Werte im Tabellenformat ab 2025

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Gemäß UBA 2025.[11]

Gerundete Ausgangsgrößen und Berechnungsergebnis: Emissionen der Stromerzeugung, Stromverbrauch und Emissionsfaktor des Stroms
Jahr Kohlendioxid­emissionen der Strom­erzeugung1 in Mio. t Stromverbrauch2 [TWh] CO₂-­Emissions­faktor Strommix3 [g/kWh] Stromverbrauch unter Berücksichtigung des Stromhandelssaldos4 [TWh] CO₂-­Emissions­faktor Strom­inlands­verbrauch5 [g/kWh] THG-Emissionsfaktor ohne Vorketten [g CO₂-Äquivalente/kWh] THG-Emissionsfaktor mit Vorketten [g CO₂-Äquivalente/kWh] THG-Emissionen der Stromerzeugung [Mio. t CO₂-Äquivalente]7
1990366479764480763769860369
1991361473764473765769864364
1992345472730467739736828347
1993335462726462725731826338
1994335464722467718728821338
1995336470714475707720814338
1996337490687485694692784339
1997326486671483675676766329
1998330491673490674678770333
1999319492649493648654742322
2000328507646510642651739330
2001337509661512658666750339
2002339517656524648661743342
2003341535639531642644725344
2004334541619538622624702337
2005334544614539620620681337
2006341561608544627614677344
2007352562627545646633698356
2008328563583543604589653332
2009301526571514585578641304
2010314562559547574566640318
2011310544570541574577650314
2012320560572539594580653325
2013326569573536607580655330
2014312559559525595566640316
2015305576530528578537604310
2016304581524530574532597309
2017286583490531539498558291
2018272573474525518481546276
2019222543409511435417479226
2020187513365494379373435191
2021215529406510421414477219
2022223516433489457441503227
2023 *175454386464378394449179
2024 **160439363466343372427163
* 
vorläufig
** 
geschätzt;
Quellen: Umweltbundesamt eigene Berechnungen März 2025


1 UBA-Berechnungen auf Grundlage des deutschen Treibhausgasinventares 1990–2024
2 Stromverbrauch =Bruttostromerzeugung (eigene Berechnung AGEB und AGEE-Stat) -Kraftwerkseigenverbrauch -Pumpstrom-Leitungsverluste
3 UBA-Berechnungen auf der Grundlage der Daten der Emissionsinventare auf Datenbasis der AGEB (Veröffentlichung AGEB Energiebilanz 2023) und des Statistischen Bundesamtes
4 Stromverbrauch incl. Stromhandelssaldo =Bruttostromerzeugung (AGEB + AGEE-Stat) -Kraftwerkseigenverbrauch -Pumpstrom-Leitungsverluste + (Stromhandelssaldo Destatis)
5 UBA-Berechnungen unter Berücksichtigung des Stromhandelssaldos (Destatis)
6 Emissionen der Stromerzeugung abzüglich der Emissionen die dem Stromhandelssaldo zugerechnet wurden
7 UBA-Berechnungen unter Berücksichtigung CH4 und N2O

Spezifische Kohlendioxid-Emission der Wirtschaftsleistung

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Weltkarte der Emissionsintensität (kg CO₂ pro internationalem Dollar) im Jahr 2018

Die spezifische Kohlendioxid-Emission kann auch pro erwirtschafteter monetärer Einheit an der Wirtschaftsleistung berechnet werden. Die Kohlenstoffintensität oder Emissionsintensität des Bruttoinlandsprodukts (BIP) ist ein Maß, das die Menge der pro BIP-Einheit erzeugten Kohlendioxid- (CO₂-)Emissionen misst. Sie gibt Aufschluss darüber, wie effizient eine Volkswirtschaft kohlenstoffbasierte Ressourcen zur Erzeugung von Wirtschaftsleistung nutzt. Eine geringere Kohlenstoffintensität bedeutet, dass bei der Erzeugung einer bestimmten Wirtschaftsleistung weniger CO₂ ausgestoßen wird, was auf eine kohlenstoffeffizientere Wirtschaft hinweist. Durch einen steigenden Anteil des Dienstleistungssektors am gesamten Bruttoinlandsprodukt und den sinkenden spezifischen Kohlendioxid-Emissionen der deutschen Stromerzeugung sind die CO₂-Emissionen pro internationalem US-Dollar an Wirtschaftsleistung in Deutschland zwischen 1950 und 2022 um mehr als 80 Prozent zurückgegangen.

Entwicklung der Emissionsintensität des BIP Deutschlands[12]
Jahr CO₂-Emissionen in Kilogramm pro
internationalem Dollar des BIP
1820 0,07 kg/$
1900 1,26 kg/$
1950 1,21 kg/$
1960 0,91 kg/$
1970 0,76 kg/$
1980 0,62 kg/$
1990 0,52 kg/$
2000 0,33 kg/$
2010 0,25 kg/$
2020 0,17 kg/$
2022 0,17 kg/$

Für Elektroautos anzurechnende Kohlendioxid-Emission

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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[8] 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 allerdings bedingt durch C19-Pandemie 2020. Nach vorübergehender Erhöhung durch die Globale Energiekrise 2021–2023, bei der Gas durch Kohle ersetzt wurde und zudem Ausfälle der französischen Atomkraftwerke 2021–22 durch Korrosion und Kühlwassermangel in den Nachbarländern zu fossil erzeugten Strom teuer ausgeglichen werden mussten, hat sich der Wert für Deutschland 2023 trotz Abschaltung der Kernkraftwerke im selben Jahr auf geschätzt 380 g/kWh verringert.

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, Pionierland der Elektromobilität. Länder wie Frankreich haben einen hohen Anteil an Atomstrom und nachts Überschuss, der in E-Autos geladen werden kann.

Darstellung

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Einige Webseiten geben den Strommix in nahezu Echtzeit für Deutschland (Agorameter,[9] Energy-Charts,[13] Bundesnetzagentur Strommarktdaten[14]) und international (electricityMap)[15] an und illustrieren die Abhängigkeit von der Verfügbarkeit von Wind und Sonnenlicht.

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

Einzelnachweise

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  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. 1 2 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. 1 2 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. ↑ https://www.energy-charts.info/charts/import_export/chart.htm?l=de&c=DE&year=2024
  8. 1 2 3 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]).
  9. 1 2 Agorameter. In: Agora-Energiewende.de. Abgerufen am 8. Juni 2023.
  10. ↑ Petra Icha, Thomas Lauf: Entwicklung der spezifischen Treibhausgas-Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990–2023. In: Umweltbundesamt.de. Juni 2024, abgerufen am 9. Juli 2024.
  11. ↑ Petra Icha, Thomas Lauf: Entwicklung der spezifischen Treibhausgas-Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990 - 2024. In: Umweltbundesamt.de. April 2025, abgerufen am 12. Mai 2025.
  12. ↑ Carbon intensity: CO₂ emissions per dollar of GDP. In: OurWorldInData.org. 20. Juni 2024, abgerufen am 29. September 2024 (englisch).
  13. ↑ Öffentliche Nettostromerzeugung in Deutschland. In: Energy-Charts.info. Abgerufen am 8. Juni 2023.
  14. ↑ Marktdaten visualisieren. In: SMARD.de. Abgerufen am 8. Juni 2023.
  15. ↑ Electricity Maps. In: ElectricityMaps.org. Abgerufen am 8. Juni 2023.
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