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CO2-Vermeidung
www.asue.deInhalt 1 Der Klimawandel
1 Der Klimawandel 2 Der Klimawandel ist ein sehr dringendes,
ernst zu nehmendes Problem mit weitrei-
2 Der Treibhauseffekt 4 chenden Folgen für die gesamte Mensch-
Entstehung 4 heit. Die Auswirkungen reichen vom Anstieg
Treibhausgase 4 des Meeresspiegels über die Zunahme von
Weitere Einflussfaktoren 6
Wetterextremen wie Hitzeperioden und
Überschwemmungen bis zur Bedrohung
3 Internationaler Klimaschutz 7
Klimakonferenzen und Klimaabkommen 7 zahlreicher Tier- und Pflanzenarten, deren
Der Europäische Emissionshandel 8 Lebensräume zu schwinden drohen. Inzwi-
schen ist wissenschaftlich ausreichend
4 Der Treibhausgasausstoß in Deutschland 10 belegt, dass der Mensch mit seinen Tätig-
Treibhausgasausstoß nach Sektoren 10
keiten maßgeblich zum Klimawandel bei-
CO2-Footprint 10
trägt und es besteht ein gesellschaftlicher
Klimaschutzmaßnahmen 12
Energiewirtschaft 13 Konsens darüber, dass die internationale
Wärmemarkt 14 Staatengemeinschaft schnell und ent-
Verkehr 15 schlossen handeln muss.
Nationaler Aktionsplan Energieeffizienz 16
Europäische und internationale Klimapolitik 16
Landwirtschaft 17
Abfall- und Kreislaufwirtschaft 17
Ausgesprochen
F-Gase 17
„Ein Weiter-So gibt es nicht. Der
5 CO2-Vermeidungskosten 18 Klimaschutz ist die größte Heraus-
Emissionsfaktoren und Wirkungsgrade 19 forderung des 21. Jahrhunderts.“
Klimaschonende Kraftwerke und Heizungen 20 Angela Merkel, Bundeskanzlerin, 2007
6 CO2-Vermeidungskosten im Strommarkt 21 „Die Lage ist alarmierend. ‚Business
Effiziente Stromerzeugung 21 as usual‘ ist keine Option. Gefragt
Strommix zur CO2-Reduktion 22 sind technologische Innovationen,
die mit großen CO2-Einsparungen
7 CO2-Vermeidungskosten im Wärmemarkt 24 und einer steigenden Energieeffizi-
Hohes Einsparpotenzial im Wärmemarkt 24 enz verbunden sind.“ Michael Werner,
Effiziente Heiztechnologien sind 25 verantwortlicher Partner für den Bereich Sus-
Heizungsmix zur CO2-Reduktion 26 tainability Services bei PwC in Deutschland,
November 2012
8 CO2-Vermeidungskosten im Verkehrssektor 28
„Unser Wirtschaftssystem fördert
9 CO2-Vermeidungskosten durch Sektorenkopplung 30 noch immer die ineffiziente Verwen-
Kraft-Wärme-Kopplung 30 dung von Ressourcen, indem bei eini-
Power-to-Gas 31 gen von ihnen die Preise nicht ihre
wahren Kosten widerspiegeln.“
10 Zusammenfassung 33 Europäische Kommission, Fahrplan für ein
ressourcenschonendes Europa, Oktober 2011
2 CO2-VermeidungZur Bekämpfung des Klimawandels gibt es unterschiedliche An- nicht so häufig zum Einsatz kommen
sätze und Methoden, die kontrovers diskutiert werden. Allen voran können. Dagegen ist einer Maßnahme,
steht die Frage, wie wir in Zukunft unseren Energiebedarf decken die zwar weniger Kohlenstoffdioxid ein-
wollen. Wichtig bei solchen Debatten ist stets, nüchtern und wis- sparen lässt, aber dafür deutlich weniger
senschaftlich mit dem Thema umzugehen und auf diese Weise die Kosten verursacht, in der Regel den Vor-
sinnvollsten Maßnahmen und Instrumente herauszuarbeiten. Auch zug zu geben. Sie kann zu gleichen Kosten
das von Deutschland ins Rollen gebrachte Projekt der Energiewen- häufiger umgesetzt werden und somit
de sollte auf diese Weise regelmäßig überprüft werden, denn mittelfristig mehr Kohlenstoffdioxid ein
manchmal scheint in Vergessenheit zu geraten, dass nicht die Er- sparen.
neuerbaren Energien als Selbstzweck das Ziel sind, sondern die
effektive Vermeidung von Treibhausgasemissionen oberste Priori- Ein sinnvolles Instrument zur Umsetzung
tät haben muss. Effektivität in dieser Hinsicht bedeutet, auch die solcher ganzheitlicher Betrachtungen
Kriterien Machbarkeit und Bezahlbarkeit der eingesetzten Techno- stellt das Konzept der CO2-Vermeidungs-
logien nicht aus den Augen zu verlieren. Denn wenn eine Maßnah- kosten dar, welches in der vorliegenden
me große Mengen Kohlenstoffdioxid einsparen lässt, aber hohe Broschüre näher betrachtet werden soll.
Kosten verursacht, wird sie aufgrund des hohen Kapitalbedarfs
1 Notwendige CO2-Minderungen in den Sektoren bis 2050
„Der ungute Trend, dass hochmoderne Deutschland hat sich gemäß
energieeffiziente Gaskraftwerke stillstehen, dem Kyoto-Protokoll zum
während die ältesten und ineffizientesten Ziel gesetzt, die Treibhaus-
gasemissionen gegenüber
Kohlekraftwerke bis zum Anschlag produzie-
dem Jahr 1990 um 80 % bis
ren, muss schrittweise umgekehrt werden.“ 2050 zu senken.
Barbara Hendricks, Bundesumweltministerin, Bisher konnten bereits rund
Dezember 2014 25 % eingespart werden.
„Die Menschheit ist aufgerufen, sich der
Notwendigkeit bewusst zu werden, Ände-
rungen im Leben, in der Produktion und im
CO2
Konsum vorzunehmen, um diese Erwärmung 1200
oder zumindest die menschlichen Ursachen,
die sie hervorrufen und verschärfen, zu be-
1000
kämpfen.“ Papst Franziskus, Juni 2015 Rest
Wärmemarkt
Verkehr
„Wir plündern zugleich die Vergangenheit 800
Industrie
und die Zukunft für den Überfluss der Stromerzeugung
Gegenwart – das ist die Diktatur des Jetzt.“
600
Hans Joachim Schellnhuber, Klimaforscher und Direktor
des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung, 2011
400
200
0
1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Jahr
CO2-Vermeidung 32 Der Treibhauseffekt
Entstehung Treibhausgase
Wenn die Strahlen der Sonne auf die Erde treffen, werden sie Kohlenstoffdioxid (CO2): Mit der Zellatmung stellen Tiere und
dort in Wärme umgewandelt und diese Wärme wieder ins Welt- Menschen mit Hilfe von Sauerstoff ihre Energie bereit, wobei CO2
all abgegeben. Einige der Stoffe in der Erdatmosphäre haben entsteht und abgegeben wird. Auch einige Bakterien stellen es auf
allerdings die Eigenschaft, diese Wärme zu absorbieren, statt sie diese Weise her. Pflanzen wiederum nehmen im Rahmen der Fo-
wieder ins Weltall durchzulassen, die sogenannten Treibhaus- tosynthese zur Energiegewinnung das CO2 auf und geben Sauer-
gase. Je höher ihre Konzentration in der Erdatmosphäre ist, stoff ab. So ergibt sich ein natürlicher Kreislauf. Allerdings wird auch
desto mehr Wärme können sie speichern, wodurch sich die bei der Verbrennung von fossilen Rohstoffen, z. B. Kohle, Erdöl und
Temperatur auf der Erdoberfläche erhöht. Erdgas, zusätzlich CO2 freigesetzt, welches damit den Kreislauf
zusätzlich belastet. Nur bei der Verbrennung nachwachsender
Rohstoffe (Holz, Biomasse) geht man davon aus, dass diese in
gleichem Maße nachwachsen und dafür wiederum CO2 einbinden.
Allerdings werden auch häufig durch Brandrodung große Mengen
CO2 freigesetzt, die nicht wieder in nachwachsenden Pflanzen
gebunden werden.
2 Treibhauseffekt 3 Zusammensetzung der Atmosphäre
Der Treibhauseffekt sorgt dafür, dass Leben auf Die Treibhausgase haben mengen-
der Erde möglich ist. Durch die Anreicherung von mäßig nur einen kleinen Anteil an der
Treibhausgasen in der Atmosphäre kommt es Erdatmosphäre, trotzdem haben sie
allerdings zur Erderwärmung. einen großen Einfluss auf das Klima.
Stickstoff Sauerstoff Spurengase:
Argon
Wasserdampf
Ozon
Sonnenlicht Lachgas
Methan
Abstrahlung von der Erdoberfläche
21 % 1%
78 %
Treibhauseffekt
Atmosphäre
4 CO2-VermeidungMethan (CH4): Methan ist der Hauptbestandteil von Erdgas, welches Distickstoffoxid (N2O, Lachgas): Es entsteht auf
wie die anderen fossilen Energieträger über mehrere Millionen natürlichem Weg in Meeren, Regenwäldern und
Jahre im Erdreich entsteht und hauptsächlich zur Energiegewinnung wird von Mikroorganismen im Boden hergestellt.
gefördert wird. Im Rahmen der anschließenden Verbrennung wird Eine menschenverursachte Zunahme des Stoffs in
es allerdings zu CO2 umgewandelt, so dass der Großteil des Methans der Atmosphäre ergibt sich v. a. durch den inten-
auf diesem Weg nicht in die Atmosphäre gelangt. Eine Ausnahme siven Düngemitteleinsatz in der industriellen
stellen Leckagen und Leitungsverluste bei Förderung und Transport Landwirtschaft.
dar sowie Methanentweichungen als Begleitprodukt bei der Koh-
leförderung als sog. Grubengas. Neben der Form des Erdgases wird Fluorierte Treibhausgase (HFKW, FKW, SF6) und
Methan auch durch bestimmte Bakterien hergestellt, die in sauer- Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW): Diese stellen
stofffreien (anaeroben) Milieus zu finden sind. Natürliche Quellen die einzigen Treibhausgase dar, die nicht natürlich
sind z. B. Sümpfe, Ozeane und Termiten. Menschengemachte auftreten. Sie werden als Kältemittel u. a. in Klima-
Quellen sind dagegen v. a. die Viehzuchthaltung, weil sich die Mik- anlagen, in der Elektronikindustrie und bei der
roorganismen in den Mägen der wiederkäuenden Rinder befinden. Aluminiumherstellung eingesetzt. Der Einsatz von
Aber auch in Teilen der Landwirtschaft, wie z. B. im Reisanbau sowie FCKW wurde bereits weitestgehend verboten, da
in Mülldeponien entsteht Methan. dieses zusätzlich auch die Ozonschicht abbaut.
4 Entstehung
Kohle, Erdöl und Erdgas entstehen erst innerhalb von
mehreren Millionen Jahren neu. Durch die Verbrennung
zur Energiegewinnung werden somit mehr fossile Roh-
stoffe verbraucht, als im gleichen Zeitraum neu entstehen
können und der natürliche Kohlenstoffkreislauf gerät
aus dem Gleichgewicht. Es findet eine Anreicherung von
CO2 in der Erdatmosphäre statt.
Atmosphäre
Vegetation
Boden
Flüsse fossile Brennstoffe
Meeresoberfläche
Meeresbiota
Tiefsee
Sedimente
CO2-Vermeidung 52 Der Treibhauseffekt
Weitere Einflussfaktoren
Neben diesen Treibhausgasen, die auch im Natürliches und künstliches Erdgas – Definition Von Erdgas wird im Allgemeinen
Kyoto-Protokoll erfasst werden, bestehen nur gesprochen, wenn es auf natürliche Weise im Erdreich entstanden ist. Aller-
dings lässt sich Methan – aus dem Erdgas zu 80 bis 99 % besteht – auch auf
noch weitere Einflussfaktoren, die zum technischem Wege herstellen, in welchen Fällen dann allerdings jeweils eigene
Treibhauseffekt beitragen, welche allerdings Begriffe gebräuchlich sind, auch wenn sie sich chemisch nicht unterscheiden und
voll kompatibel zu allen Erdgasanwendungen und –techniken sind. Biogas – das
nicht oder nur indirekt vom Menschen be-
durch Vergärung von Biomasse in Biogasanlagen hergestellt wird – unterscheidet
einflusst werden. Dazu zählen Wasserdampf sich zwar zunächst deutlich von Erdgas, enthält allerdings ebenfalls als Haupt-
(H2) und Wolken als kondensierter Wasser- bestandteil Methan (ca. 51 – 72 %). Es wird v. a. zur Energiegewinnung in speziell
auf diese Gasart ausgelegten Blockheizkraftwerken eingesetzt. Es lässt sich aber
dampf sowie Ozon. Auch Aerosole und
ebenso mit verschiedenen technischen Verfahren zu Erdgas aufbereiten, man
Rußpartikel, die ebenfalls durch Verbren- spricht jetzt aber von Biomethan oder Bioerdgas. Zusätzlich müssen diese beiden
nung entstehen, haben einen Einfluss auf Begriffe klar von dem im sog. „Power-to-Gas-Konzept“ künstlich erzeugten Methan
abgegrenzt werden. Hierbei wird unter Einsatz von überschüssigem Strom aus
das Klima, die genauen Wirkzusammenhän- Erneuerbaren Energien in einer Elektrolyse zunächst Wasserstoff und anschließend
ge sind allerdings noch nicht verstanden. im Sabatier-Prozess Methan synthetisiert. Hierbei wird dann meist vom EE-Gas,
regenerativ erzeugten Erdgas, Speichergas oder wahlweise - je nach Typ der
eingesetzten erneuerbaren Energie - vom Wind- oder Solargas gesprochen. Des
Weiteren existieren noch die Bezeichnungen Synthetic Natural Gas (SNG) oder
synthetisches Erdgas, die für beide o. g. Verfahren zur Anwendung kommen.“
5 Anteile der Treibhausgase an den Emissionen 2012
Treibhauspotenzial Die verschiedenen stärkere Wirkung als das CO2, kann also Treibhausgas CO2-Äquivalent
Treibhausgase unterscheiden sich hinsicht- deutlich mehr Wärme absorbieren. Noch
1 kg CH4 21 kg CO2-Äquivalent
lich ihres Treibhauspotenzials (engl.: global teilweise deutlich höhere Wirkungen erzie-
warming potential, GWP). CO2 ist das wich- len die übrigen Treibhausgase, sind aber 1 kg N2O 310 kg CO2-Äquivalent
tigste Treibhausgas, da es in den größten aufgrund ihrer geringen Mengen in der 1 kg F-Gas 1.000 – 23.900 kg CO2-Äquivalent
Mengen in die Atmosphäre freigesetzt wird. Atmosphäre insgesamt nicht so bedeutsam
Betrachtet man allerdings die Wirkung auf wie das CO2. Um eine Vergleichbarkeit der
das Klima von z. B. 1 kg CO2 gegenüber 1 kg Treibhausgase zu erreichen, wird häufig mit
Methan, so hat Methan eine ca. 21-fach CO2-Äquivalenten gerechnet.
Kohlendioxid
87,5 %
Gesamt: 5,2 Methan
939,6
Millionen 6 Distickstoffoxid
Tonnen
1
H-FKW
0,4
Schwefelhexafluorid
FKW 0,0 %
berechnet in Kohlendioxid-Äquivalenten
6 CO2-Vermeidung3 Internationaler Klimaschutz
Klimakonferenzen und Klimaabkommen
Zur Eindämmung der Treibhausgasemissionen wird auf in- betreffe. Die wirtschaftlich aufstrebenden Länder halten dem
ternationaler Ebene fortlaufend verhandelt. Allerdings häufig entgegen, die Industrieländer würden ja bereits seit viel
existiert zwischen den Staaten kein Konsens darüber, welche längerer Zeit Treibhausgase in großem Umfang ausstoßen, so dass
Mengen Treibhausgase, mit welchen Maßnahmen und in sich hieraus für alle sich erst heute entwickelnden Länder das Recht
welcher Geschwindigkeit eingespart werden sollen. Uneinig ableite, es den Industrieländern für einige Zeit gleich zu tun. Ein
ist sich die Staatengemeinschaft insbesondere darüber, erster Erfolg auf internationaler Ebene stellte das Kyoto-Protokoll
welche Länder welchen Anteil an den Reduktionsverpflich- dar, in dem sich die Industriestaaten dazu verpflichteten, zwischen
tungen zu tragen haben. Die klassischen Industrieländer (EU, 2008 und 2012 ihre Treibhausgasemissionen gegenüber dem Jahr
USA, Kanada, Australien, Japan) sind prinzipiell zu verbind- 1990 um mindestens fünf Prozent zu senken. Die USA sind aller-
lichen Treibhausgaseinsparungen bereit, häufig aber nur dings dem Abkommen nicht beigetreten, Kanada ist 2013 ausge-
unter der Voraussetzung, dass auch die wirtschaftlich auf- treten. Inzwischen wurde das Abkommen bis 2020 verlängert, bis
strebenden Länder wie China, Indien und Brasilien zu ver- dahin sollen 18 % gegenüber 1990 eingespart werden, die EU will
bindlichen Zielen bereit sind. Begründet wird dies damit, sogar 20 % einsparen. Japan, Neuseeland und Russland nehmen
dass der Klimawandel die gesamte Staatengemeinschaft allerdings nicht mehr teil.
6 Globale Temperatur 1880 – 2013 7 Erste globale Temperaturrekonstruktion für die vergangenen 11.000 Jahre
Der mittlere globale Temperaturverlauf der letz- Schwankungen im Temperaturverlauf hat es auf der Erde schon
ten Jahrzehnte zeigt, dass sich die Temperaturen immer gegeben, doch diese von Wissenschaftlern erstellte
auf der Erde aufgrund des Klimawandels erhöhen. Temperaturrekonstruktion der letzten 11.000 Jahre verdeut-
GISTEMP und HadCRUT4 sind zwei unabhängige licht, wie abrupt der Klimawandel vor einigen Jahrzehnten
Temperaturanalysen der NASA und des Climatic eingesetzt hat. Bisherige Temperaturänderungen waren da-
Research Unit der Universität von East Anglia. gegen stets vergleichsweise langsamer Natur.
Pinatubo
Temperaturabweichung vom
El Niño
El Niña
langfristigen Durchschnitt in °C Temperaturabweichung
vom langfristigen Durchschnitt in °C
0,7 0,7
0,6 0,6
0,5 0,5
0,4 0,4
0,3 0,3
0,2 HadCRUT4 0,2
0,1 0,1
0 0
– 0,1 – 0,1
GISTEMP Marcott et al. 2013
– 0,2 – 0,2
– 0,3 – 0,3
– 0,4 – 0,4
– 0,5 – 0,5
– 0,6 – 0,6
1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 Jahr Jahr -8000 -6000 -4000 -2000 0 2000
CO2-Vermeidung 73 Internationaler Klimaschutz
Der Europäische Emissionshandel
Da sich die internationale Verständigung auf Klimaschutz als Mit seiner marktwirtschaftlichen Ausrichtung ist das ETS insgesamt
schwierig erweist, hat die EU eigene Anstrengungen beschlossen ein kosteneffizientes Instrument zur Erreichung der EU-Klima-
und zu diesem Zweck den EU-Emissionshandel (EU ETS) eingeführt. schutzziele, trotzdem liegen die bisherigen Ergebnisse hinter den
An diesem sind Anlagenbetreiber der EU-Länder sowie Liechten- Erwartungen zurück. Vor allem aufgrund der Banken- und Finanz-
stein, Island und Norwegen ab einer gewissen Höhe der THG- krisen innerhalb der EU in den letzten Jahren sind die THG- Emis-
Emissionen verpflichtet, teilzunehmen. Dies sind vor allem größe- sionen konjunkturbedingt zurückgegangen, so dass viele Unter-
re Kraftwerksbetreiber oder energieintensive Industrieunterneh- nehmen ihre Emissionszertifikate nicht benötigten und ein Zerti-
men, z. B. Zementwerke, Raffinerien, Stahlwerke, Chemieunterneh- fikateüberschuss am Markt entstand. In der Folge sanken die Zer-
men, Aluminiumherstellung sowie der Flugverkehr an EU-Flughä- tifikatspreise bis heute andauernd auf ein sehr niedriges Niveau,
fen. Derzeit sind ca. 12.000 Anlagen verpflichtet, am ETS teilzuneh- wodurch Anreize, in CO2-arme Technologien zu investieren, deutlich
men. abgeschwächt werden. Um diesen Effekt zu kompensieren, wurde
Anfang 2014 vereinbart, einen Teil der überschüssigen Zertifikate
8 Prinzipschema des Emissionshandels
Für den Handel gibt es eine Obergrenze („Cap“) an CO2-Zertifakten, was die Gesamtmenge an
erlaubten Emissionen für alle Länder definiert. Somit wird aber nicht vorgegeben, in welchen
Bereichen die Einsparungen erfolgen sollen. Anlagenbetreiber können demnach mehr THG
emittieren, als sie Zertifikate zugeteilt bekommen haben, müssen die fehlenden aber zukaufen.
Durch Angebot und Nachfrage entsteht so ein Markt und damit Anreize, nach den kostengüns-
tigsten Möglichkeiten zu suchen, Emissionen zu reduzieren, um keine Zertifikate zukaufen zu
müssen oder um eigene überschüssige Zertifikate gewinnbringend verkaufen zu können.
kauft zur Absicherung
ihrer Zertifikate
Emissionsrechte gibt CO2-Zertifikate
Unternehmen A
hat moderne Anlagen verkauft aus, die die Preis-
verteilt und benötigt nicht entwicklungen von
alle Emissionsrechte Bank A Emissionsrechten
abbilden
verkauft
direkt Wertpapier-
Staat teilt börse
Emissions- Handel an der
rechte zu Energiebörse
kauft
CO2-Zertifikate
im Auftrag
kauft des Kunden
verteilt
Unternehmen B
benötigt mehr kauft
Emissionsrechte Privatanleger CO2-Zertifikate Bank B
8 CO2-Vermeidungvorübergehend vom Markt zu nehmen und erst in den Jahren 2019
und 2020 wieder freizugeben, das sog. Backloading. Um ähnliche
konjunkturelle Schwankungen in Zukunft auszugleichen, befindet
sich ein Zusatzmechanismus, die sog. Marktstabilitätsreserve, in
Diskussion, nach der künftig bei Überschüssen nach definierten
Kriterien automatisch Zertifikate vom Markt genommen, allerdings
bei übermäßiger Knappheit ebenso wieder zugeführt würden.
9 Entwicklung der Zertifikatspreise für CO2 10 Volumen der gehandelten Treibhausgase
Die Preise für CO2-Zertifikate befinden sich Langfristig ist geplant, schrittweise mehr THG-Emittenten in das System
schon seit einigen Jahren auf einem ver- aufzunehmen, um in sämtlichen Wirtschaftsbereichen Anreize für
gleichsweise niedrigen Niveau, weshalb der Emissionsminderungen zu schaffen. Theoretisch denkbar und diskutiert
Emissionshandel nicht seine volle Wirkung wird, auch Privatpersonen in den Handel miteinzubeziehen (sog. Perso-
entfalten kann. Eine Reform des Systems nal carbon trading). Analog erhielte dann jede Privatperson ein gewisses
mittels Backloading und Marktstabilitäts- Kontingent an Emissionen pro Jahr, das für Konsum, Mobilität, Reisen,
reserve wird daher derzeit diskutiert. Energie etc. genutzt werden kann. Sollte das Kontingent erschöpft sein,
müssen neue Lizenzen erworben werden. Personen mit einem CO2-
sparsamen Lebensstil können ihrerseits ihre Überschusszertifikate ver-
kaufen, wodurch ein Anreiz zu Einsparungen entsteht.
€ / t CO2 Änderung gegenüber dem Wert Mitte 2009 in Prozent Volumen in Millionen Tonnen
20 8000
7570
18 25
16
0 6000
14
12
- 25
10 4000
8
- 48,1
6
2000
4 - 75
2
94
0 - 100 0
2010 2011 2012 2013 2014 Jahr 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
CO2-Vermeidung 94 Der Treibhausgasausstoß in Deutschland
Treibhausgasausstoß nach Sektoren CO2-Footprint
83 % der deutschen Treibhausgasemissionen fallen zur Energiebereitstellung Für jegliche industriell hergestellten oder
an. Die Erzeugung von Strom (und teilweise gleichzeitig von Wärme) in landwirtschaftlichen Produkte und Güter
Großkraftwerken wie Stein- und Braunkohlekraftwerken verursacht den sowie für Dienstleistungen lässt sich eine
größten Anteil mit etwa 40 %. Der restliche Energiebedarf in den Haushalten, Treibhausgasbilanz aufstellen, genannt
Gewerbe, Handel, Dienstleistung (GHD), Industrie und öffentlichen Einrich- CO2-Fußabdruck oder carbon footprint,
tungen, vor allem in Form von Wärme zur Raumbeheizung, für Warmwasser angelehnt an den „Spuren“, die hinterlassen
oder als Prozesswärme, macht etwa 27 % aus. 16 % der Emissionen entfallen werden. Dieser Wert lässt eine Vergleich-
auf den Verkehrsbereich, also PKW-, LKW-, Bus-, Bahn-, Schifffahrts- und barkeit von Produkten, Gütern und Dienst-
Flugverkehr. Die restlichen, nichtenergetischen Mengen entstehen zu jeweils leistungen hinsichtlich ihrer Klimawirksam-
etwa 8 % in industriellen Prozessen und der Landwirtschaft. Die wichtigsten keit zu, was bei Kaufentscheidungen Hilfe-
Einflussgrößen zur Begrenzung des Treibhausgasausstoßes sind also die stellung leisten kann. Addiert man die
Strom- und die Wärmeerzeugung. CO2-Bilanzen sämtlicher Produkte und
Dienstleistungen, die eine Person über ein
Jahr nutzt, erhält man den persönlichen
CO2-Fußabdruck, mit dessen Hilfe man sich
mit anderen vergleichen kann.
11 Treibhausgasausstoß nach Sektoren
Strom, Wärme und Verkehr – das sind die
Hauptursachen für die Treibhausgasemissio- Herstellung Transport Gebrauch Entsorgung
nen. Moderne, effiziente Kraftwerke, Heiz-
technologien und Verkehrsmittel müssen
daher die Lösung sein.
Treibhausgasemissionen
Industrieprozesse Landwirtschaft Sonstige Energiebereitstellung Stromerzeugung Verkehr übriger
in Großkraftwerken • PKW Energiebedarf
• Braunkohle • LKW • Haushalte
• Steinkohle • Bus • Gewerbe, Handel, Dienstleistungen
• Bahn • Industrie
1 • Schiff
• Flugzeug
• Öffentl. Einrichtungen
8 83 %
8
16 %
40 % 27 %
10 CO2-Vermeidung12 CO2-Emissionen pro Kopf in Tonnen in 2013
Für die Berechnung des Carbon Footprint werden alle Emissionen über den gesamten
Lebenszyklus erfasst: von der Beschaffung der benötigten Materialien und der Herstellung
z. B. mit Maschinen, die Energie benötigen, über den Transport in LKWs oder auf Contai-
nerschiffen sowie dem Gebrauch, der möglicherweise Strom benötigt, bis zur Entsorgung.
Norwegen Russland
Kanada 11,45 12,6
14,3
GB
Polen
7,3 9,4 8,1
Deutschland China
USA Frankreich 5,4 7,2
Japan
16,5 Spanien 5,1 5,8
Südkorea 9,8
Italien 12,3
Saudi-
Arabien Indien
EU27
1,9 17,3 1,9
Brasilien
2,4
Australien
8,7 14,74
Südafrika
Neuseeland
7,2
4,7 Argentinien
13 Treibhausgasemissionen im europäischen Vergleich
Deutschland liegt mit seinem Pro-Kopf-Ausstoß über dem europäischen Durchschnitt.
Saudi-Arabien 17,3 Werte von 2013
USA 16,5
Australien 14,74
Kanada 14,3
Russland 12,6
Südkorea 12,3
Norwegen 11,45
Japan 9,8
Deutschland 9,4
Südafrika 8,7
Polen 8,1
GB 7,3
China 7,2
Neuseeland 7,2
EU27 6,8
Italien 5,8
Frankreich 5,4
Spanien 5,1
Argentinien 4,7
Brasilien 2,4
Indien 1,9
0 5 10 15 Tonnen pro Einwohner
CO2-Vermeidung 114 Der Treibhausgasausstoß in Deutschland
Klimaschutzmaßnahmen der Bundesregierung
Der durchschnittliche CO2-Fußabdruck Umweltbewusstsein hat in Deutschland inzwischen eine lange
in Deutschland liegt derzeit bei ungefähr Tradition und auch das Bewusstsein für Klimaschutz ist über alle
11 Tonnen CO2-Äquivalente pro Kopf und Gesellschaftsteile tief verankert. Trotzdem ist der durchschnittliche
pro Jahr. Damit steht Deutschland im Ver- deutsche CO2-Fußabdruck im internationalen Vergleich noch sehr
gleich zu den USA mit über 17 Tonnen und hoch. Dies liegt vor allem am hohen Anteil der Kohle in der Stromer-
einigen anderen Industrienationen zwar zeugung und anderen Bereichen, in denen privates Engagement für
gut da, doch im EU-Vergleich sieht es mehr Klimaschutz nicht immer ausreicht. Hier werden zusätzliche
weniger gut aus: Der Durchschnitt liegt bei Impulse aus der Politik benötigt. Ein anschauliches Beispiel hierfür
9,1 Tonnen. ist die Heizung, die je nach Alter, eingesetztem Brennstoff und ein-
gesetzter Technologie sehr unterschiedliche CO2-Emissionen abgibt.
Das Umweltbundesamt gibt einen Durch- Ein Austausch des alten Ölkessels wird aber nicht der Mieter selbst
schnittswert von 2,5 Tonnen CO2 pro Kopf vornehmen, sondern muss durch den Eigentümer geschehen. Die
und pro Jahr an, den es als noch verträglich Politik ist im Gegenzug dafür verantwortlich, entsprechende Anreize
für das Klima erachtet, was deutlich unter für solche Klimaschutzmaßnahmen zu schaffen. Offiziell hat sich die
dem deutschen Wert liegt. Bundesregierung das Ziel gesetzt, den Treibhausgasausstoß bis 2020
um 40 % und bis 2050 um 80 % gegenüber 1990 zu reduzieren.
14 Zusammensetzung des CO2-Footprints (in t CO2)
Strom
0,8
Ernährung Öffentliche Mobilität Konsum
1,4 Emissionen 2,3 3,2
1,1
Heizung Flugverkehr (0,8)
1,8
PKW-Verkehr (1,4)
ÖPNV (0,1)
12 CO2-VermeidungEnergiewirtschaft
Die Strom- und Wärmeerzeugung in Kraftwerken macht den größ- Emissionsfaktors bei gleicher Energiemen-
ten Teil der Treibhausgasemissionen in Deutschland aus, daher ge weniger Treibhausgase als bei der Ver-
müssen in diesem Sektor die umfassendsten Maßnahmen getrof- brennung von Kohle oder Erdöl. Damit die
fen werden. Grundlegendes Prinzip ist die sukzessive Substitution Stromnetze auch mit Erneuerbaren Energi-
von fossilen Brennstoffen mit erneuerbaren Energiequellen, da bei en weiterhin über Angebot und Nachfrage
deren Nutzung keine Treibhausgase entstehen. Bis zum Jahr 2050 stabil gehalten werden können, werden
soll ihr Anteil auf 80 % steigen. Bei den verbleibenden konventio- außerdem die Speichertechnologien geför-
nellen Kraftwerken sollen vor allem die effizienten Technologien dert.
zum Einsatz kommen. Dazu soll der Anteil der besonders effizien-
ten Kraft-Wärme-Kopplung bis 2020 auf 25 % erhöht werden und
schrittweise gasbasierte Technologien gegenüber kohlebefeuerten
Anlagen bevorzugt werden. In Blockheizkraftwerken, Gas- und
Dampfkraftwerken und Brennstoffzellen werden hohe Wirkungs-
grade erzielt, wodurch Brennstoff eingespart werden kann. Außer-
dem entstehen beim Einsatz von Erdgas wegen des niedrigeren
15 CO2-Emissionen und mögliche Einsparungen in t CO2
Sparsamer Umgang mit der Heizung: Sonstige Einsparmöglichkeiten
Heizung während des Lüftens ausschalten;
Stoßlüftung statt Kipplüftung während der Heizperiode; Auf Saisonalität der Lebensmittel achten
ggf. Temperatur in den Wohnräumen absenken
Strom im Haushalt sparen: Licht ausschalten,
Gebrauchtwaren kaufen Regionale Produkte kaufen Geräte ausschalten statt Standby Das Fahrrad nutzen!
Sparsamer Konsum, vor allem Auf Langlebigkeit eines Produk- Bei Kaufabwägungen auf CO2-Bilanzen achten,
bei Bekleidung und Elektrogeräten tes statt auf den Preis schauen ggf. Siegel o. ä. wie den Blauen Engel beachten
Beispiele für CO2-Emissionen (Tonnen CO2) Möglichkeiten für CO2-Einsparungen
Durchschnittlicher Jahres-Stromverbrauch 2,1 Ökostromtarif abschließen -1,9
3-Personen-Haushalt
Kühlschrank der Effizienzklasse A mit A++ ersetzen -0,06
Einfacher Flug Berlin-München 0,21 Stattdessen einfache Fahrt mit dem Zug -0,19
Hin- und Rückflug Frankfurt-New York 3,9 Hin- und Rückflug Berlin-Mallorca -2,9
Urlaubsziel in der Nähe wählen -3,8
Langstreckenfahrt mit dem Pkw (500 km) 0,1 Stattdessen einfache Fahrt mit dem Zug -0,09
Durchschnittliche Pkw-Jahresleistung (15.000 km) 3,6 Nutzung von Car-Sharing -1,2
Nutzung von ÖPNV -2,6
Jahresverbrauch Ölkessel 4,8 Neue Gas-Brennwert-Therme -1,8
Jahresverbrauch Niedertemperatur-Gaskessel 3,4 Einsatz einer Gaswärmepumpe -1,0
Quelle der Daten: http://www.die-stromsparinitiative.de und http://uba.klimaktiv-co2-rechner.de/de_DE/page/
CO2-Vermeidung 134 Der Treibhausgasausstoß in Deutschland
Wärmemarkt
Neben der klimaeffizienten Bereitstellung in Kraftwerken muss Zusätzlich lassen sich ähnlich wie bei Kraft-
Energie auch effizient beim Endverbraucher genutzt werden, denn werken Einsparungen dadurch erzielen,
dann muss weniger Energie überhaupt erst bereitgestellt werden. dass die eingesetzten Brennstoffe substitu-
Wichtigster Bereich ist hier der Wärmebedarf in Gebäuden, also iert werden, z. B. Heizwärme und Warmwas-
welche Mengen Heizenergie aufgrund von mangelhafter Anla- ser mit gasbasierten, effizienten Technolo-
geneffizienz oder unzureichender Isolierung verloren gehen. Im gien oder über erneuerbare Energien zur
besten Fall wird ein Gebäude beim Bau bereits klimaeffizient Verfügung gestellt werden. Insgesamt soll
ausgelegt, was mit der Energieeinsparverordnung (EnEV) zu einem auf diese Weise bis 2050 der Primärenergie-
gewissen Teil für Hausbauer bereits verpflichtend ist. Jedoch ist der bedarf der Gebäude um 80 % gegenüber
Anteil von Neubauten gegenüber Bestandsgebäuden deutlich 2008 gesenkt werden.
geringer. In Bestandsgebäuden können nicht alle Eigentümer zu
energetischen Sanierungen verpflichtet werden, daher gibt es
zahlreiche Förderprogramme und andere Vorschriften, Gebäude
im Rahmen einer Sanierung klimaeffizienter zu gestalten.
16 Einsparungen von Treibhausgasemissionen bis 2050
-80 % Treibhausgasemissionen bis 2050
Verkehr Energiewirtschaft
Anteil der Elektromobilität erhöhen Ausbau der Erneuerbaren Energien
Endenergieverbrauch Förderung der Kraft-Wärme-Kopplung
bis 2050 um 40 % senken
Umgestaltung des konventionellen Kraft-
Verlagerung des Güterverkehrs werksparks gemäß Klimawirksamkeit
von Lkw auf den Schienenverkehr
Weiterentwicklung der Speichertechnologien
14 CO2-VermeidungVerkehr
Treibhausgasemissionen im Verkehrssektor entstehen fast aus- Weitere Einsparungen sind auch durch technologische Verbesse-
schließlich durch die Verbrennungsmotoren der Fahrzeuge. Grund- rungen der Motoren der Fahrzeughersteller möglich, so dass diese
sätzliche Möglichkeiten zur Einsparung von Treibhausgasemissio- weniger Treibhausgase bei gleicher Fahrleistung ausstoßen. Zu
nen bestehen auch hier in der Substitution der eingesetzten solchen Effizienzsteigerungen bei neuen Fahrzeugmodellen werden
Brennstoffe, z. B. durch Einsatz von Erdgasmotoren, wasserstoff- die Hersteller teilweise verpflichtet. Insgesamt soll so 10 % des
betriebenen Brennstoffzellen oder durch Elektroantriebe. Erdgas Endenergieverbrauchs im Verkehr bis 2020 gegenüber 2005 einge-
und Wasserstoff sind aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften spart werden.
klimafreundlicher als Erdöl. Bei der Elektromobilität hängt die
Klimaeffizienz davon ab, wie der benötigte Strom erzeugt wird. Im Großes Potenzial besteht zudem im öffentlichen Personennahver-
ungünstigen Fall würden sich damit die Emissionen des Verkehrs- kehr, da hier verhältnismäßig viele Personen mit wenig Aufwand
sektors in den Sektor der Energiewirtschaft verlagern. Für eine gute befördert werden können und häufig innovative, klimafreundliche
Klimabilanz der Elektromobilität muss also gleichzeitig auch wäh- Antriebstechnologien zum Einsatz kommen. Der Ausbau der ent-
rend der Stromerzeugung eine gute Klimaeffizienz erreicht werden. sprechenden Infrastruktur sowie auch die Förderung des Radver-
Insgesamt soll der Anteil der Elektrofahrzeuge bis 2020 auf eine kehrs sind daher wichtige Maßnahmen. Darüber hinaus soll der
Million erhöht werden. Güterverkehr von Lkws auf die Schiene verlegt und der Flugverkehr
in den EU-Emissionshandel mit einbezogen werden.
Wärmemarkt Klimapolitik Übrige Emissionen
Nahezu klimaneutraler Internationales, umfassendes THG-Emissionen in
Gebäudebestand bis 2050 Klimaschutzabkommen der Land- und Abfall-
für die Zeit ab 2020 und Kreislaufwirtschaft
Anteil der Erneuerbaren Energien
reduzieren sowie den
am Wärmeverbrauch ausbauen Effektivität des EU-Emissionshandels
Einsatz von F-Gasen
mit Strukturreformen erhöhen
reduzieren
CO2-Vermeidung 154 Der Treibhausgasausstoß in Deutschland
Nationaler Aktionsplan Energieeffizienz Europäische und internationale Klimapolitik
In den einzelnen Sektoren sind zwar bereits Maßnah- Auf internationaler Ebene setzt Deutschland sich für ein Nachfolge-
men zur Senkung des Energieverbrauchs enthalten, abkommen für das auslaufende Kyoto-Protokoll ab 2020 ein. Für die
trotzdem hat die Bundesregierung zur Förderung der Mitgliedsstaaten der Europäischen Union und einige weitere Staaten
Energieeffizienz ein eigenständiges Programm erstellt, besteht bereits ein Emissionshandelssystem zur Reduzierung von
den Nationalen Aktionsplan Energieeffizienz (NAPE). Treibhausgasemissionen in der gesamten Europäischen Union. Die
Damit wird eine umfassende Strategie erstellt, um bis Wirkung dieses Instruments bleibt allerdings aufgrund einiger un-
2020 den Primärenergiebedarf über alle Sektoren um vorhergesehener Entwicklungen hinter seinen Erwartungen zurück,
20 % gegenüber 2008 zu reduzieren. Auf diese Weise daher setzt Deutschland sich zusätzlich für umfassende, ambitio-
sollen v. a. die Gebäudeeffizienz verbessert, sowie die nierte Strukturreformen des Emissionshandelssystems ein.
Energieeffizienz als Renditemodell für Unternehmen
etabliert werden.
17 Maßnahmenwolke
Der Nationale Aktionsplan Energieeffizienz
umfasst eine Vielzahl an verschiedenen Maß-
nahmen über alle Sektoren, um die Energie-
effizienz voranzutreiben. Einige sind bereits in
Kraft getreten, andere laufen in naher Zukunft
an und einige befinden sich noch in der Pla-
nung bzw. Diskussion.
Förderung
Steuervorteile
Überprüfung
Energetische Sanierung
Smart-Metering
Ausschreibungsmodell
Energieber atung Ausfallbürgschaf ten
KFW-Zinsverbilligung Heizungscheck
Heizungsanlagen
Energieeffizienzmanager
Erfahrungsaustausch
Energieeinspar-Contracting
Energieeffizienznetzwerke
Wettbewerb
EffizienzmaSSnahmen
EU-Energieeffizienz-L abel
Energieef fizienz
Einsparziele
16 CO2-VermeidungLandwirtschaft Abfall- und Kreislaufwirtschaft F-Gase
In der Landwirtschaft entstehen direkte Treibhausgasemissionen können vermieden Fluorierte Treibhausgase kom-
Treibhausgasemissionen vor allem auf- werden, wenn Produkte lange genutzt werden, men z. B. in Klimaanlagen und
grund des Düngemitteleinsatzes und der also z. B. repariert statt entsorgt oder stattdes- Kältemaschinen zum Einsatz.
Tierhaltung. Darüber hinaus führen Land- sen recycelt werden. Hilfreich hierbei ist die Sie sollen in der EU bis 2030
schaftsänderungen zu Treibhausgasemis- Mülltrennung, v. a. in der Wertstofftonne. auf 35 Mio. Tonnen CO2-Äqui-
sionen, z. B. der Umbruch und die Umwand- Ebenso bietet es sich an, Produkte gemeinsam valente reduziert werden.
lung von Mooren und Dauergrünland in zu nutzen, wie es beim Car-Sharing der Fall ist,
Ackerland. Hier sollen Maßnahmen für was aber auch in anderen Bereichen, z. B. bei
weniger Düngeeinsatz und Erhalt von Grün- Werkzeugen, möglich ist. Auf diese Weise müs-
flächen für Verbesserungen sorgen. sen weniger Produkte hergestellt werden.
Werden Produkte entsorgt, können Einsparun-
gen zusätzlich erzielt werden, indem vorhande-
ne Deponien belüftet werden, denn dann pro-
duzieren die Mikroorganismen in den Deponien
kein klimaschädliches Methan.
18 Verlauf der Treibhausgaseinsparungen
Gegenüber dem Referenzjahr 1990 konnten mit den Klimaschutzmaßnahmen der
Bundesregierung bereits Erfolge erzielt werden. Ein großer Teil der Einsparungen
geht allerdings auf die Stilllegung alter Braunkohlekraftwerke nach der deutschen
Wiedervereinigung zurück. In den letzten zehn Jahren fielen die Einsparungen
dagegen deutlich geringer aus. Damit das Ziel für 2050 erreicht werden kann, sind
in Zukunft große Schritte nötig. Deutschland gehört nach wie vor zu den weltweit
größten Treibhausgasemittenten und belegt nach China, USA, Indien, Russland
und Japan den sechsten Platz.
Treibhausgasausstoß (Mio. t)
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
1990 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Jahr
CO2-Vermeidung 175 CO2-Vermeidungskosten
Aus dem vorangegangenen Kapitel zu den aktuellen Maßnahmen
der Bundesregierung zur Verbesserung der Treibhausgasbilanz Beispiel-Rechnung Ein einfaches Beispiel für CO2-Vermeidungs-
wird ersichtlich, dass es zahlreiche Möglichkeiten gibt, Treib kosten ist die Anschaffung eines neuen Pkws. Die Mehrkosten
für die Anschaffung werden unter Berücksichtigung des niedri-
hausgase einzusparen. Die dargestellten Tabellen geben dabei geren Benzinverbrauchs und der niedrigeren CO2-Werte dem
nur einen Überblick über die wichtigsten Maßnahmen, daneben alten Pkw gegenüber gestellt.
gibt es noch zahlreiche weitere. Bei einer solchen Vielzahl an Für die Weiternutzung des bisherigen Pkw entstünden jährliche
Möglichkeiten stellt sich zwangsläufig die Frage, welche die ef- Kosten für Benzin. Bei einer Jahresfahrleistung von 10.000 km
und einem Kraftstoffverbrauch von 8 l/100 km ergeben sich bei
fektivsten Maßnahmen zur Reduzierung der Treibhausgasemis- einem Benzinpreis von 140 Cent/l Kosten in Höhe von 1.120 €/a.
sionen sind. Ein aussagekräftiges Instrument zur Beurteilung von Bei durchschnittlichen CO2-Emissionen von 190 g/km werden
dabei jährlich 1.900 kg CO2 ausgestoßen. Für den Neuwagen
Klimaschutzmaßnahmen ist das Konzept der CO2-Vermeidungs
würden dagegen zunächst Mehrkosten von beispielsweise
kosten, welches die Kosteneffizienz von Maßnahmen berücksich- 25.000 € anfallen, woraus sich bei einer durchschnittlichen
tigt. Wird eine Technologie durch eine emissionsärmere ersetzt, Nutzungsdauer von zehn Jahren eine Abschreibung in Höhe von
2.500 € pro Jahr ergibt. Hinzu kommen die Kraftstoffkosten in
fallen dabei in der Regel Mehrkosten in Form von Investitions- und
Höhe von 840 €/a, die aufgrund des niedrigeren Verbrauchswerts
Betriebskosten an. Diese Kosten lassen sich ins Verhältnis zur von z. B. 6 l/100 km niedriger ausfallen. Insgesamt ergeben sich
Menge der eingesparten Treibhausgasemissionen setzen, wo- somit Gesamtkosten von 3.340 € pro Jahr, also 2.220 € pro Jahr
zusätzlich gegenüber der Weiternutzung des alten Pkw. Die
durch sich ein Kosten-Nutzen-Verhältnis ergibt. Somit lassen sich CO2-Emissionen reduzieren sich bei einem ebenfalls besseren
verschiedene Technologien miteinander vergleichen und es kann Emissionsfaktor von beispielsweise 140 g/km auf 1.400 kg CO2.
diejenige Technologie ermittelt werden, die Treibhausgase am Es lassen sich also zu den Mehrkosten von 2.220 €/a eine CO2-
Menge von 250 kg CO2 pro Jahr einsparen.
wirtschaftlichsten einsparen lässt.
Warum die CO2-Vermeidungskosten ein sinnvolles Instrument sind: In privatwirt-
schaftlichen Unternehmen werden – im Gegensatz zur Umweltpolitik – Entschei-
dungen seit jeher auf ihre ökonomische Effizienz hin untersucht. In der Politik
dagegen sind häufig andere Einflussfaktoren maßgeblich und die Kosteneffizienz
tritt in den Hintergrund. Für effektiven Klimaschutz ist dieser Umstand allerdings
hinderlich, denn so werden Gelder und Mittel für uneffektive oder sehr teure
Maßnahmen verwendet. Dabei können die Instrumenten mit den geringsten
CO2-Vermeidungskosten am schnellsten und häufigsten umgesetzt werden und
führen somit zu unmittelbaren Klimaschutzerfolgen.
Bei einer Jahresfahrtleistung von 10.000 km und einem Benzinpreis von 140 Cent/l
Weiternutzung Neuwagen Besonders sparsamer
des alten Pkw Neuwagen
Investitionskosten (€) 0 25.000 32.000
Nutzungsdauer (Jahre) 5 10 10
Jährliche Abschreibung (€/a) 0 2.500 3.200
Benzinverbrauch (l/100 km) 8 6 5
Benzinkosten (€/a) 1.120 840 700
Jährliche Gesamtkosten (€/a) 1.120 3.340 3.900
CO2-Emissionsfaktor (g/km) 190 140 120
CO2-Ausstoß (kg CO2) 1.900 1.400 1.200
CO2-Vermeidungskosten 2.220 €/a 560 €/a
= 8,88 €⁄kg CO2 = 2,8 €⁄kg CO2
500 kg CO2 200 kg CO2
18 CO2-VermeidungEmissionsfaktoren und Wirkungsgrade beeinflussen die CO2-Vermeidungskosten
Die CO2-Vermeidungskosten setzen sich aus Noch stärker hängen die Treibhausgasemis- Braun- und Steinkohle haben den größten
den Kosten und den Treibhausgasemissionen sionen allerdings von der Wahl des Energie- CO2-Ausstoß, gefolgt von Erdöl. Erdgas hat
einer Technologie zusammen. Die Menge der trägers ab, denn die Menge an freigesetztem von den fossilen Brennstoffen den geringsten
Treibhausgasemissionen hängt bei Kraftwer- CO2 bei der Verbrennung ist von der chemi- CO2-Ausstoß. Nur Holz und andere biogene
ken zur Stromerzeugung sowie bei Heizun- schen Zusammensetzung des Energieträgers Brennstoffe haben deutlich bessere Werte
gen zur Wärmebereitstellung in Haushalten abhängig. Dieser Zusammenhang drückt sich bzw. nahezu keine CO2-Emissionen. Dies liegt
von den zwei Faktoren Wirkungsgrad und im sog. CO2-Emissionsfaktor aus, der die Höhe darin begründet, dass bei der Verbrennung
CO2-Emissionsfaktor des eingesetzten Brenn- des CO2-Ausstoßes des Brennstoffeinsatzes von Biomasse nur die Mengen an CO2 freige-
stoffs ab. Je höher der Wirkungsgrad, desto angibt. setzt werden, die vorher im Holz oder im
mehr Strom oder Wärme kann aus dem Pflanzenzellstoff enthalten waren und wie-
Brennstoff gewonnen werden. Im Umkehr- der gebunden werden, wenn der Baum oder
schluss bedeutet das, dass zur Gewinnung die Pflanze nachwächst.
der gleichen Menge Strom bei einem höheren
Wirkungsgrad weniger Brennstoff verbrannt
werden muss, wodurch weniger Treibhaus-
gase freigesetzt werden.
19 Emissionsfaktor 20 Freisetzung von Kohlendioxid und Methan
Wie hoch der CO2-Ausstoß bei der Verbrennung ist, hängt vom bei der Nutzung fossiler Energieträger
Energieträger ab und wird vom Emissionsfaktor beschrieben. in g/kWh Brennstoffeinsatz
Dieser kann gewichts- oder volumenbezogen angegeben werden,
zur besseren Vergleichbarkeit der Energieträger bietet sich aller-
dings die Umrechnung in CO2 pro Energieinhalt des Brennstoffs
an. Von den fossilen Brennstoffen hat Erdgas den niedrigsten
CO2-Emissionsfaktor pro eingesetzte Energiemenge. Zur endgül-
tigen Bewertung der CO2-Emissionen muss aber auch betrachtet
werden, welche Mengen Brennstoff für die gewünschte Energie
eingesetzt werden muss, also der Wirkungsgrad der Anlage.
Brennstoff Emissionsfaktor
[gCO2/kWh Energieeinsatz] g/kWh 392
400
Braunkohle 404 28
350 11
Steinkohle 339 304
293
300 5
Heizöl 272 5
25
25
Benzin 262 250 219
10 Methan-Freisetzung
Diesel 249 auf der Versorgungskette*
200 11
CO2-Freisetzung
Flüssiggas 231 auf der Versorgungskette
150 353 274 263 198
Erdgas 202 CO2-Freisetzung
bei der Verbrennung
100
Holz 5
50 * gerechnet als CO2
Biokraftstoff 4 (Betrachtungszeitraum 100 Jahre)
Quelle der Daten: www.erdgas.ch/
0 erdgas/umwelt/co2
Steinkohle Heizöl schwer Heizöl EL* Erdgas
CO2-Vermeidung 195 CO2-Vermeidungskosten
Klimaschonende Kraftwerke und Heizungen auf Erdgas-Basis
Erdgas kommt damit beim Thema Klima- Mengen CO2 eingespart werden können. Dar-
schutz eine besondere Rolle zu. Zwar ist es über hinaus bestehen für alle Sektoren ausge-
für sich genommen ein starkes Treibhaus- reifte, effiziente Technologien, die auf dem
gas und sollte daher nicht unverbrannt in Einsatz von Erdgas basieren: GuD-Kraftwerke
die Erdatmosphäre gelangen. Bei der Ver- zur Stromerzeugung, Blockheizkraftwerke und
wendung als Brennstoff in Kraftwerken, Brennstoffzellen zur gekoppelten Strom- und
Heizkesseln oder Motoren wird das Erdgas Wärmeversorgung, Erdgas-Brennwertheizun-
allerdings vollständig in CO2 und Wasser- gen oder Erdgas als Kraftstoff für Pkw. Zu die-
dampf umgewandelt, welches weniger sem Ergebnis kommt auch eine Untersuchung
treibhauswirksam ist. Aufgrund der hohen des Energiewirtschaftlichen Instituts an der
Wirkungsgrade von gasbasierten Technolo- Universität zu Köln (EWI), in der die Potenziale
gien und des zusätzlich vorteilhaften CO2- von Erdgas als CO2-Vermeidungsoption unter-
Emissionsfaktors ist Erdgas häufig eine sucht wurden. Die Untersuchung findet dabei
kostengünstige CO2-Vermeidungsoption, in den drei Sektoren Strom, Wärme und Pkw
da mit einem Brennstoffwechsel große statt.
21 Wirkungsgradvergleich in der Stromerzeugung
Die höchsten Wirkungsgrade in Kraftwerken zur Stromerzeugung lassen
sich in Gas- und Dampf-Kraftwerken und Brennstoffzellen realisieren. Der
Anteil dieser beiden effizienten Technologien an der momentanen Strom-
erzeugung ist allerdings gering und es kommen vor allem Dampfturbi-
nenkraftwerke auf Kohle-Basis zum Einsatz.
Leistung in MW
1.000
100
Arbeitsmaschinen auch für Arbeitsmaschinen für
feste Brennstoffe geeignet flüssige und gasförmige Brennstoffe
10
Dampfturbinen-Kraftwerke kombinierte GuD-Kraftwerke
ORG-Anlagen Gasturbinen
Dampfmotor Gasmotoren
1
Stirling-Motoren Mikro-Gasturbinen
Brennstoffzellen
0,1
0,01
0 20 40 60 80 Wirkungsgrad in %
20 CO2-Vermeidung6 CO2-Vermeidungskosten im Strommarkt
Effiziente Stromerzeugung mit Erdgas-Kraftwerken
Moderne Gas- und Dampfkraftwerke nutzen Erdgas als Brennstoff Trotz dieser Vorteile ist die Stromerzeugung aus Gas-
und gehören zu den effizientesten Kraftwerken zur Stromerzeu- kraftwerken in Deutschland in den letzten Jahren rück-
gung. Sie erreichen Wirkungsgrade um 60 %, während heutige läufig. Dies liegt einerseits an den Brennstoffpreisen, da
Steinkohlekraftwerke maximal 45 % erreichen, Braunkohlekraft- sich Kohle in den letzten Jahren durch ein Überangebot
werke noch etwas weniger. Das bedeutet, dass sie für die gleiche gegenüber Erdgas verbilligt hat. Außerdem spielen die
Menge Strom weniger Brennstoff einsetzen müssen. Der Brennstoff CO2-Zertifikatskosten bei niedrigen Strompreisen eine
selbst – Erdgas – emittiert zusätzlich weniger Treibhausgase bei Rolle. Die Betreiber von Kohlekraftwerken müssen auf-
der Verbrennung. Es lassen sich somit also gleich doppelt Treibhaus grund des höheren CO2-Emissionsfaktors deutlich mehr
gase einsparen. Als zusätzliche Stärke sind sie im Gegensatz zu CO2-Zertifikate für ihre Kraftwerke erwerben als Betrei-
Atom- und Kohlekraftwerken sehr flexibel einsetzbar und somit ber von Gaskraftwerken. Da sich allerdings der Preis für
eine hervorragende Ergänzung der Erneuerbaren Energien, deren die CO2-Zertifikate seit einigen Jahren auf einem sehr
Stromerzeugung abhängig vom Wetter ist und damit stark schwan- niedrigen Niveau befindet, hat sich der Kostenvorteil der
ken kann. Kohlekraftwerke noch vergrößert.
22 Kraft-Wärme-Kopplung im Vergleich mit getrennter Strom- und Wärmeerzeugung
In herkömmlichen Großkraftwerken wird in der Regel ausschließlich Strom
produziert, die technisch bedingt anfallende Wärme bleibt dagegen unge-
nutzt. In meist kleineren Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen wie z. B. Block-
heizkraftwerken können hingegen Strom und Wärme gleichzeitig bereitge-
stellt werden, wodurch sich ein hoher Gesamtwirkungsgrad ergibt, was
große Mengen CO2 einsparen lässt.
Getrennte Strom- und Wärmeerzeugung Kraft-Wärme-Kopplung in einem BHKW
Energieeffizienz 55 % 90 %
Energieeinsatz 157 % 100 % Einsparung Primärenergie*
durch BHKW: 36 %
100 % Kraftwerk Kohle (η= 38 %)* 36 %
Dezentrales BHKW
Erdgas, Biogas,
synthetisches Gas
Kondensationskraftwerk
57 % Kessel Heizöl EL (η= 90 %) 51 %
* natürlich vorkommende Energieträger
wie z. B. Erdgas, Rohöl, Kohle,
Holz ohne Verluste aus nachgelagerten
Umwandlungs- und Transportprozessen
Energieverlust 70 % 13 %
CO2-Vermeidung 216 CO2-Vermeidungskosten im Strommarkt
Strommix zur CO2-Reduktion
Wenn sich die unvorteilhafte Zusammensetzung des Kraftwerksmix in Deutschland nicht
ändert, müssen die Treibhausgasemissionen auf sehr teure Weise eingespart werden. Das
Energiewirtschaftliche Institut der Universität Köln kommt zu dem Ergebnis, dass Erdgas
eine kostengünstige Option ist, große Mengen Treibhausgase im Kraftwerkssektor einzu-
sparen. Die dargestellten Abbildungen fassen die Ergebnisse der Studie zusammen: Aus
ihnen sind die Anteile der jeweiligen Kraftwerke an der Bruttostromerzeugung ersichtlich,
je nachdem, welches Treibhausgas-Einsparziel erreicht werden soll. Der dargestellte Kur-
venverlauf mit den zugehörigen Werten auf dem rechten Achsenabschnitt gibt Aufschluss
darüber, wie hoch die CO2-Vermeidungskosten sind, in Abhängigkeit davon, wie viele
Treibhausgase bereits eingespart wurden. Laut dem offiziellen Ziel der Bundesregierung
sollen bis zum Jahr 2020 40 % der Treibhausgasemissionen gegenüber dem Stand von
1990 eingespart werden. Aus der Abbildung ergibt sich für 40 % Treibhausgasminderung,
dass weniger Strom aus Braun- und Steinkohle erzeugt werden sollte, dafür ein höherer
Anteil aus Wind- und Erdgaskraftwerken. Die gelieferten Energiemengen der übrigen
Kraftwerke bleiben etwa unverändert.
23 Brückentechnologie Erdgas 24 Brückentechnologie Erdgas Tendenz
Unter Kostengesichtspunkten ist der Einsatz Auch für das Jahr 2030 zeichnet sich die gleiche Tendenz
von Erdgas-Kraftwerken als Brückentechnolo- ab, wobei hier der Bereich um 55 % eingesparte Treibhaus-
gie sinnvoll, da somit zu moderaten Kosten gasemissionen relevant ist, weil dies dem interpolierten
große Mengen CO2 eingespart werden können. Einsparziel der Bundesregierung für das Jahr 2030 ent-
Erst für die letzten 15 % der insgesamt 80 % spricht. Braun- und Steinkohleverstromung nehmen weiter
Treibhausgasminderung müssen dann auch zugunsten von Windenergieanlagen und Erdgaskraftwer-
Gaskraftwerke mit noch CO2-sparsameren ken ab. Zusätzlich fällt aufgrund des Atomausstiegs die
Technologien ersetzt werden. Stromerzeugung mittels Kernenergie ab 2022 weg.
TWh €/t CO2 TWh €/t CO2
700 500 700 500
CO2 Preis
450 450
600 600
400 400
500 350 500 350
300 CO2 Preis 300
400 400
250 250
300 300
200 200
200 150 200 150
100 100
100 100
50 50
0 0 0 0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 % 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 %
22 CO2-VermeidungBesonders interessant ist der Verlauf der Stromer- bereits 70 % der Treibhausgase eingespart
zeugung aus Photovoltaik, der erst bei sehr hohen werden konnten. Die vereinfachte Darstel-
Treibhausgasminderungen zunimmt, weil diese lung zeigt den Verlauf der Anteile an der
eine sehr teure Stromerzeugungsoption ist. Zwar Stromerzeugung bis 2050 nach den CO2-
benötigen Photovoltaikanlagen keinen Brennstoff, Vermeidungskosten, wenn jeweils genau
sondern können auf die kostenfreie Sonnenstrah- das Treibhausgaseinsparziel der Bundesre-
lung zurückgreifen; der apparative Aufwand ist gierung getroffen würde. Es wird deutlich,
jedoch im Vergleich zum erzielbaren Energieertrag dass der Windenergie die wichtigste Rolle
hoch, so dass sich insgesamt höhere CO2-Vermei- zukommt. Trotzdem bedarf es bis 2040 den
dungskosten als für Erdgaskraftwerke ergeben. Bei verstärkten Einsatz von Erdgaskraftwerken
gleichem Mitteleinsatz lassen sich somit kurz- und zur Herstellung der Residuallast – besonders
mittelfristig mehr Treibhausgase in einem Erdgas- auch in KWK-Anlagen. Erst dann werden
kraftwerk einsparen als mit einer Photovoltaik- auch diese als letzte der fossilen Kraftwerke
Anlage. Diese kommen erst für weitere CO2-Einspa- vom Netz genommen und mit Photovoltaik
rungen auf sehr hohem Niveau zum Einsatz, wenn anlagen ersetzt.
25 Entwicklung des Kraftwerksparks unter optimaler Kosteneffizienz
Diese vereinfachte Darstellung der CO2-Vermeidungskosten im Stromsektor
verdeutlicht, wie sich im kostenoptimalen Fall die Mengenverhältnisse der Er-
zeugungstechnologien im Verlauf der notwendigen CO2-Einsparungen ändern.
Der Einsatz von fossilen Kraftwerken verringert sich stetig, allerdings nimmt die
Bedeutung der Erdgaskraftwerke übergangsweise zu, um den schnellen Ausstieg
aus den besonders klimaschädlichen Kohlekraftwerken zu ermöglichen.
Bruttostromerzeugung in TWh
700
600
500
Sonstige Brennstoffe
Biomasse
400
Photovoltaik
Windkraft
300
Wasserkraft
Speicher
200
Erdgas
Steinkohle
100
Braunkohle
Kernenergie
0
2013 2020 2030 2040 2050
AGEB - 40 % CO2 - 55 % CO2 - 70 % CO2 - 80 % CO2
CO2-Vermeidung 237 CO2-Vermeidungskosten im Wärmemarkt
Hohes Einsparpotenzial im Wärmemarkt
Der Wärmesektor mit den Anwendungsbereichen Raum- ten ein anderes Bild ab. Für Eigentümer gibt es fast keine
wärme und Warmwasser ist für ca. 15 % der gesamten CO2- Vorschriften zur Effizienz der eingesetzten Heizungstechno-
Emissionen in Deutschland verantwortlich und stellt damit logien, auch dann nicht, wenn eine Anlage das Ende ihrer
eine wichtige Stellschraube für den Klimaschutz dar. Ange- Lebenszeit erreicht und ohnehin ausgetauscht werden muss.
strebtes Ziel der Bundesregierung in diesem Sektor ist ein Lediglich 30 Jahre alte Heizanlagen müssen nach der
klimaneutraler Gebäudebestand bis 2050, was vor allem EnEV 2014 in der Regel ersetzt werden.
durch die Energieeinsparverordnung (EnEV) und das Erneu-
erbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) vorangetrieben Weiterhin ist häufig der Umstand hinderlich, dass Effizienz-
wird. Die EnEV gibt Energieeffizienz-Kriterien für Neubauten maßnahmen, wie z. B. ein Heiztechnologiewechsel, vom
vor, so dass hier die verfügbaren innovativen, effizienten Vermieter getragen werden muss, die Einsparungen aber
Technologien zum Einsatz kommen. Das EEWärmeG ver- dem Mieter zugutekommen. Die Investitionsrate im Gebäu-
pflichtet zudem, einen Teil der Wärme in Neubauten mittels debestand ist folglich insgesamt niedrig und der Heizungs-
Erneuerbaren Energien bereitzustellen. Während sich mit anlagenbestand in Deutschland im Durchschnitt vergleichs-
diesen Maßnahmen für Neubauten bereits gute Fortschrit- weise alt. Dementsprechend hohe CO2-Vermeidungspoten-
te erzielen lassen, zeichnet sich im Bereich der Bestandsbau- ziale sind daher in diesem Sektor zu finden.
26 Entwicklung der deutschen Heizungsstruktur
Erdgas ist der am häufigsten eingesetzte Energieträger zum Heizen. Stand
der Technik sind Gas-Brennwert-Heizungen, die nicht nur den Heizwert,
sondern auch den Brennwert des Brennstoffs nutzen können und damit
sehr hohe Wirkungsgrade erzielen. Je höher der Wirkungsgrad, desto
geringer der CO2-Ausstoß, da weniger Brennstoff eingesetzt werden muss.
in Prozent
60
Gas
50
40
30 Öl
20
Fernwärme
10
Strom
Sonstige
0 Kohle
- 10
1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2011 2012 2013 Jahr
24 CO2-VermeidungSie können auch lesen
