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 angeben. 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 CO2 äq)/kWh
Steinkohlekraftwerk 820
GuD-Gaskraftwerk 490
Biomassekraftwerk 230
Photovoltaikanlage 41–48
Kernkraftwerk 12
Windkraftanlage 11–12

Spezifische Kohlendioxid-Emission 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 wird durch die Corona-Pandemie ab 2020 verstärkt, der Anteil kann mit den verfügbaren Daten nicht sicher quantifiziert werden.[5][6]

Gerundete Ausgangsgrößen und Berechnungsergebnis: Kohlendioxidemissionen der Stromerzeugung, Stromverbrauch und CO2-Emissionsfaktor des Stroms
Jahr Kohlendioxid-
emissionen
der Stromerzeugung1
in Mio. t		 Stromverbrauch2
in TWh		 CO₂-Emissionsfaktor
Strommix3
in g/kWh		 Stromverbrauch
unter Berücksichtigung
des Stromhandelssaldos4
in TWh		 CO₂-Emissionsfaktor
Strominlandsverbrauch5
in g/kWh		 Kohlendioxidemissionen
der Stromerzeugung
unter Berücksichtigung
Handelssaldo6
in Mio. t		 CO₂-Emissionsfaktor
unter Berücksichtigung
des Handelssaldos7
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],[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

Elektroautos

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. Ein Elektroauto verbraucht ca. 20 kWh auf 100 km, emittiert dabei kein Abgas direkt. Die Vorkette (Kumulierter Energieverbrauch bei der Herstellung von Treibstoffen und Strom, auch Well-to-Tank) verbrauchte etwa einen zusätzlichen Liter Erdöl bei der Dieselherstellung, bei 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, gegenüber 180 g bei Diesel mit Vorkette. Das entspricht vier Liter zu sieben Liter.

Die Werte erhöhen sich wenn man den Aufwand für die Herstellung der Fahrzeuge mit einrechnet, oder nur den für die Herstellung einer E-Auto-Batterie. 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, nur dann zu laden, wenn besonders viel Strom aus Photovoltaik oder Wind im Netz ist, oder wenn Solarstrom vom eigenen Dach kommt.

Darstellung

Einige Webseiten geben den Strommix in nahezu Echtzeit für Deutschland (Agorameter[8], Energy-Charts[9], Bundesnetzagentur Strommarktdaten[10]) und international (electricityMap[11]) an und illustrieren die Abhängigkeit von der Verfügbarkeit von Wind und Sonnenlicht.

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

Einzelnachweise
  1. IPCC Working Group III – Mitigation of Climate Change, Annex II Metrics and Methodology. (PDF) S. 14–31, abgerufen am 23. Mai 2020. (genannt ist der Median der Emissionen während des gesamten Lebenszyklus der Anlagen einschließlich Albedo-Effekt)
  2. Pressemeldung https://www.umweltbundesamt.de/presse/pressemitteilungen/bilanz-2019-co2-emissionen-pro-kilowattstunde-strom
  3. Dokumente bis 1990–2019 Stand April 2020: https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/entwicklung-der-spezifischen-kohlendioxid-6
  4. Entwicklung der spezifischen Kohlendioxid-Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990 - 2018 und erste Schätzungen 2019. umweltbundesamt, abgerufen am 12. Februar 2021 (Schaubild).
  5. Entwicklung der spezifischen Kohlendioxid - Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990 - 2020: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/5750/publikationen/2021-05-26_cc-45-2021_strommix_2021.pdf
  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. umweltbundesamt, abgerufen am 3. Juni 2021 (Schaubild).
  7. 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 12. Februar 2021]).
  8. https://www.agora-energiewende.de/service/agorameter/chart/power_generation
  9. https://energy-charts.info/charts/power/chart.htm?l=de&c=DE
  10. https://www.smard.de/home/marktdaten
  11. http://www.electricitymap.org/zone/DE?wind=false&solar=false&page=map
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