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Vermiedene Emissionen durch die Nutzung der Erneuerbaren Energien

Die Nettobilanz dient zur Bestimmung der durch erneuerbare Energien vermiedenen Emissionen. Dabei werden vermiedene Emissionen aus der Nutzung fossiler Energiequellen als auch die bei der Bereitstellung erneuerbarer Energie resultierenden Emissionen berücksichtigt.

Der aus erneuerbaren Energien wie Wasser, Wind, Sonne, Erdwärme und Biomasse erzeugte grüne Strom, ersetzt entsprechend fossile Energieträger, auf deren Nutzung die Stromversorgung in Deutschland gegenwärtig hauptsächlich noch beruht. Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien leistet somit einen großen Beitrag zur Vermeidung von Treibhausgasen und versauernd wirkenden Luftschadstoffen in Deutschland.

Die Bilanzergebnisse berücksichtigten folgende Emissionen fossiler Kraftwerke sowie die vermiedenen Umweltbelastungen aus den Bereitstellungsketten der fossilen Energieerzeugung.

Anthropogen bezeichnet alles durch den Menschen Entstandene, Verursachte, Hergestellte oder Beeinflusste.

Vermiedene Emissionen durch die Nutzung der Erneuerbaren Energien 2008 in Deutschland im Stromsektor

EE Stromerzeugung: gesamt: 92.779 GWh
  Treibhausgas
Luftschadstoff
Vermeidungsfaktor
in kg/GWh
Vermiedene Emissionen
in 1.000 Tonnen
Treibhauseffekt1 CO2 772.211 71.645
CH4 1.851,3 171,8
N2O -8,4 -0,8
CO2-Äquivalent 808.662 75.027
Versauerung² SO2 416,3 38,6
NOx 52,8 4,9
SO2-Äquivalent 457,5 42,4
Ozon / Staub³ CO -87,9 -8,2
NMVOC -2,5 -0,2
Staub -45,4 -4,2

Vermeidungsfaktor ist der Quotient aus vermiedenen Emissionen der Energiebereitstellung aus erneuerbaren Energien (in kg) und Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien (in GWh). Das entspricht der durchschnittlichen Einsparung von Treibhausgasen und Luftschadstoffen pro erzeugter GWh aus erneuerbaren Energien.

1) Weitere Treibhausgase wie SF6, FKW, H-FKW sind nicht berücksichtigt.

2) weitere Luftschadstoffe mit Versauerungspotenzial (NH3, HCl, HF) nicht berücksichtigt.

3) NMVOC und CO sind wichtige Vorläufersubstanzen für bodennahes Ozon, das wesentlich zum sogenannten „Sommersmog“ beiträgt. Staub umfasst hier die Gesamtemissionen an Schwebstaub aller Partikelgrößen.

Quellen: UBA [110] auf Basis AGEE-Stat und Klobasa et al. [41]; UBA [24]; Öko-Institut [22]; Ecoinvent [111]; Vogt et al. [112]; Ciroth [113]

Vermiedene Emissionen durch die Nutzung der Erneuerbaren Energien 2008 in Deutschland im Wärmesektor

Neben der direkten Nutzung von Sonnenenergie (SolarthermieSolarthermie
Was bedeuted Solarthermie? -> Lexikoneintrag
) und Umweltwärme (Geothermie) steuert die CO2-neutrale Verbrennung von Biomasse für die Gewinnung von Raumwärme und Warmwasser in den Haushalten und für Prozesswärme den größten Anteil an Emissionsvermeidung bei. Es wird nur soviel CO2 freigesetzt, wie die Pflanze für ihr Wachstum vorher aufgenommen hat.

Die erneuerbare Wärmebereitstellung leistet damit einen großen Beitrag zur Vermeidung von Treibhausgasemissionen.

Zum einen wird die Verbrennung von fossilen Energieträgern wie Öl, Erdgas, Stein- und Braunkohle reduziert und die Freisetzung von gebundenem Kohlenstoff vermieden. Zum anderen werden Umweltbelastungen bei der Gewinnung, Aufbereitung und Transport dieser Energieträger vermieden.

Bei älteren Biomasse Feuerungsanlagen wie Kachel- und Kaminöfen werden allerdings bei der Verbrennung höhere Mengen Luftschadstoffe im Vergleich zur fossilen Wärmebereitstellung freigesetzt. Dies betrifft Kohlenmonoxid sowie Staubemissionen aller Partikelgrößen. Durch moderne Kessel und Öfen mit spezieller  Abgasreinigung sowie ein verantwortungsvolles Verbraucherverhalten lassen sich diese Umweltbelastungen jedoch deutlich reduzieren.

EE Wärmebereitstellung: gesamt: 103.755 GWh
  Treibhausgas
Luftschadstoff
Vermeidungsfaktor
in kg/GWh
Vermiedene Emissionen
in 1.000 Tonnen
Treibhauseffekt1 CO2 280.101 29.060
CH4 323,7 33,6
N2O -3,6 -0,4
CO2-Äquivalent 285.641 29.635
Versauerung² SO2 207,8 21,6
NOx -99,4 -10,3
SO2-Äquivalent 149,9 15,6
Ozon / Staub³ CO -5.682,1 -589,5
NMVOC -304,3 -31,6
Staub -232,4 -24,1

Vermeidungsfaktor ist der Quotient aus ver-miedenen Emissionen der Energiebereitstel-lung aus EE (in kg) und Wärmeerzeugung aus EE (in GWh). Das entspricht der durchschnitt-lichen Einsparung von Treibhausgasen und Luftschadstoffen pro erzeugter GWh aus er-neuerbaren Energien.

1) Weitere Treibhausgase wie SF6, FKW, H-FKW sind nicht berücksichtigt.

2) weitere Luftschadstoffe mit Versauerungspotenzial (NH3, HCl, HF) nicht berücksichtigt.

3) NMVOC und CO sind wichtige Vorläufersubstanzen für bodennahes Ozon, das wesentlich zum sogenannten „Sommersmog“ beiträgt. Staub umfasst hier die Gesamtemissionen an Schwebstaub aller Partikelgrößen.

Quellen: UBA [110] auf Basis AGEE-Stat und Frondel et al. [114]; UBA [24]; Öko-Institut [22]; Ecoinvent [111]; Vogt et al. [112]; Frick et al. [115]; Ciroth [113]; AGEB [116], [85]t

Vermiedene Emissionen durch die Nutzung erneuerbarer Energien im Verkehrssektor

Mit der Bereitstellung und dem Einsatz von Biokraftstoffen sind mit folgenden Emissionen verbunden:

  1. Anbau und der Ernte der Biomasse. Durch Düngung entstehen klimarelevante N2O und NH3-Emissionen.
  2. Der Verarbeitung der Biomasse benötigt fossilen Prozessenergiebedarf und notwendige Hilfsstoffe z. B. Methanol.
  3. Der Verbrennung der Biomasse im Motor
  4. Aus dem Transport der Biomasse.

Das Emissionsniveau ist stark von der Rohstoffbasis und der Herkunft der Biokraftstoffe und den korrespondierenden Emissionsfaktoren abhängig. Pflanzenölen erreichen die spezifisch höchsten Treibhausgasminderungen, gefolgt von Bioethanol und Biodiesel.

Durch den Anbau von Biokraftstoffen mittels direkter und indirekter Landnutzungsänderungen können beträchtliche Treibhausgasemissionen zur Folge haben. Dies wird bis dato nicht berücksichtigt, da methodische Ansätze zur Berechnung der Landnutzungsänderungen gegenwärtig erst entwickelt werden.

Biogene Kraftstoffe: gesamt: 36.694 GWh
  Treibhausgas
Luftschadstoff
Vermeidungsfaktor
in kg/GWh
Vermiedene Emissionen
in 1.000 Tonnen
Treibhauseffekt1 CO2² 226.978 8.329
CO2-Äquivalent 285.641 5.312
Basis der Berechnung des Vermeidungsfaktors in kg/GWh
  Biodiesel Pflanzenöl Bioethanol
CO2 214.149 273.359 261.534
CO2-Äquivalent 136.584 174.348 166.806

Vermeidungsfaktor ist der Quotient aus vermiedenen Emissionen der Energiebereitstellung aus EE (in kg) und Kraftstofferzeugung aus EE (in GWh). Das entspricht der durchschnittlichen Einsparung von Treibhausgasen und Luftschadstoffen pro erzeugter GWh aus erneuerbaren Energien. Er berücksichtigt die Vorketten, die unterschiedlichen Biomassen und basiert auf der Allokation zur Aufteilung in Haupt- und Nebenprodukte auf Basis des unteren Heizwertes.

Die Treibhausgas-Bilanz ist von zahlreichen Parametern abhängig, u.a. von der eingesetz-ten Bio masse, den Prozessen, den gewählten Referenzsystemen und der Allokationsmetho-dik. Die ermittelten Daten sind daher mit Un-sicherheit behaftet.

1) Bei den Treibhausgasemissionen wurden hier nur CO2, CH4 und N2O berücksichtigt, weitere Treibhausgase (SF6, FKW, H-FKW) nicht.

2) Die vermiedenen CO2-Emissionen wurden auf Basis der vermiedenen CO2-Äquivalente abgeleitet.

3) NMVOC und CO sind wichtige Vorläufersubstanzen für bodennahes Ozon, das wesentlich zum sogenannten „Sommersmog“ beiträgt. Staub umfasst hier die Gesamtemissionen an Schwebstaub aller Partikelgrößen.

Quellen: UBA [110] auf Basis AGEE-Stat und EP [92]; BR [98]; BMU [56]; BDBe [90]; UFOP [87], [108]; TFZ [109]

Verursacher für anthropogene Treibhausgase

Medium Beschreibung
CO2 – Kohlendoxid Der Anteil der fossilen Brennstoffe an den anthropogenen CO2 Emissionen beträgt 75% - Die Brandrodung der tropischen Regenwälder setzt viel CO2 frei. Form.
CH4 – Methan Wird als Gas beim Kohleabbau, bei der Erdgasgewinnung, bei Mülldeponien und der Landwirtschaft in form von Reisanbau und Rinderzucht freigesetzt. Das Treibhauspotential von Methan ist deutlich größer als das von CO2. Mit 15% Anteil in der Atmosphäre, entspricht es etwa nur 1% des CO2. Beim Methan sind bereits kleinere Erhöhungen deutlich kritischer für den Treibhauseffekt.
N2O – Distickstoffoxid Brandrodung der tropischen Regenwälder und der Einsatz von mineralischem Stickstoffdünger in der Landwirtschaft sorgen für N2O Emissionen. Der Anteil von N2O ist in den letzten 100 Jahren zwar nur um 15% angestiegen, ist aber wegen seiner sehr langen Verweildauer in der Atmosphäre sehr kritisch zu bewerten.
SO2– Schwefeldioxid Die Oxidationsprodukte führen zu „Saurem Regen“, der empfindliche Ökosysteme wie Wald und Seen gefährdet, Gebäude und Materialien angreift. Schwefeldioxid und Stickoxide wirken als Kondensationsverursacher und regen die Wolkenbildung an. Das durch diese Wolkendecke verstärkte Albedo führt zu einer Verringerung der Sonnenenergie, der darunter liegenden Gebiete.
N2O – Distickstoffoxid Brandrodung der tropischen Regenwälder und der Einsatz von mineralischem Stickstoffdünger in der Landwirtschaft sorgen für N2O Emissionen. Der Anteil von N2O ist in den letzten 100 Jahren zwar nur um 15% angestiegen, ist aber wegen seiner sehr langen Verweildauer in der Atmosphäre sehr kritisch zu bewerten.
NOx – Stickoxide Ist verantwortlich für die Entstehung von Sauren Regen, Smogbildung und unter Einfluss von UV-Strahlung für die Bildung von Ozon.
CO – Kohlenmonoxid Kohlenmonoxide sind Vorläufersubstanzen für bodennahes Ozon.
NMVOC Non methane volatile organic compounds sind flüchtige Kohlenwasserstoffe ohne Methan. Es ist die Sammelbezeichnung für organische, also kohlenstoffhaltige Stoffe, die leicht verdampfen respektive schon als Gas bei niedrigen Temperaturen vorliegen. Der Reisanbau ist eine anthropogene Quelle für NMVOC und hat einen negativen Einfluss auf den Treibhauseffekt.
Staub Gesamtemissionen an Schwebstaub aller Partikelgrößen.
O3 – Ozon Bodennahes Ozon (Smog) entsteht ebenfalls durch die Verbrennung von fossilen Energieträgern und trägt zu einem negativen Treibhauseffekt bei.
Stratosphärischer Wasserdampf – H2O Anthropogener stratosphärischer Wasserdampf hat auch einen negativen Einfluss auf den Treibhauseffekt.

Verursachergruppen für anthropogene Treibhausgase

  1. Verbrennung fossiler Energieträger – 50%
  2. Chemie FCKW und Halone – 20%
  3. Rodung tropische Regenwälder – 15%
  4. Landwirtschaft – 15%

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