Eingangsparameter und Vorgehen bei der Emissionsbilanzierung

Die Energiebereitstellung aus erneuerbaren Energien sind die Basisparameter der Emissionsbi-lanz. Sämtliche Daten werden von der Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat) übernommen (vgl. Kapitel 2.2.1). Hierbei wird zwischen Bruttostromerzeugung (BSEern) im Sektor Strom und Endenergieverbrauch (EEBern) in den Sektoren Wärme und Verkehr unterschieden. Vor al-lem bei der Bioenergie erfolgt jedoch vielfach eine weitergehende Differenzierung nach Brennstoffen und/oder Anlagentypen, um das häufig sehr unterschiedliche Emissionsverhalten adäquat abzubilden.

Emissionsfaktoren (EF) für die fossilen und erneuerbaren Energieträger fassen die Gesamt-Emissio-nen über die jeweilige Energiebereitstellungskette zusammen. Neben den direkten EmissioGesamt-Emissio-nen (EF Di-rekte) aus dem Anlagenbetrieb beinhalten sie auch die indirekten (Vorketten-) Emissionen, d. h. alle re-levanten Emissionen von der Gewinnung, der Aufbereitung und dem Transport der Brennstoffe über die Herstellung der Anlagen (EFVorkette) bis zum Einsatz von fremdbezogener Hilfsenergie (EFHilfs.) im Anlagenbetrieb. Hervorzuheben ist, dass die konservativ gewählten Emissionsfaktoren weder reale Einzelanlagen noch den gegenwärtig besten Stand der Technik, sondern den durchschnittlichen Anla-genbestand in Deutschland repräsentieren. Die Daten werden aus dem Nationalen Emissionsinventar (ZSE), verschiedenen Ökobilanzdatenbanken (Gemis) der Richtlinie 2009/28/EG sowie aus dem IFEU-Gutachten zur „Aktualisierung der Eingangsdaten und Emissionsbilanzen wesentlicher biogener Ener-gienutzungspfade (BioEm)“ (IFEU, 2016) übernommen (vgl. Kapitel 2.2.2-2.2.4). Im Falle der Emissi-onsfaktoren zur fremdbezogenen Hilfsenergie findet eine Schätzung u. a. auf Basis der amtlichen Sta-tistik (StBa, 2018) statt. Bei den Biokraftstoffen werden die Emissionsfaktoren maßgeblich durch die in der Herstellung verwendeten Rohstoffe bestimmt, deren Anteile aus dem Evaluationsbericht gem.

Biokraft-NachV/BioSt-NachV der Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung abgeleitet werden (vgl. Kapitel 2.2.5).

Darüber hinaus werden Nutzungsgrade (ngd) in Abhängigkeit von der angewendeten Technologie, der Zuordnung zu immissionsschutzrechtlichen Verordnungen und des verwendeten Energieträgers berücksichtigt. Sie werden aus aktuellen Untersuchungen, amtlichen Erhebungen und Expertenschät-zungen zu erneuerbaren Energien im Strom- und Wärmesektor abgeleitet. Bei Kraft-Wärme-Kopp-lungsanlagen (KWK-Anlagen) handelt es sich dabei um zugewiesene Nutzungsgrade auf Basis der Fin-nischen Methode. Bei der FinFin-nischen Methode wird zunächst die Primärenergieeinsparung durch die KWK-Nutzung berechnet. Dazu werden Referenzwirkungsgrade der getrennten Erzeugung von Strom (40 Prozent) und Wärme (80 Prozent) in Anlehnung an die Energieeffizienz-Richtlinie 2012/27/EU vorgegeben. Anschließend wird mittels des Brennstoffeinsatzes der Erzeugung und der zugeordneten Primärenergieeinsparung ein entsprechender Nutzungsgrad ermittelt.

Die Substitutionsfaktoren (SF) geben ferner darüber Auskunft, welcher Mix an fossilen Energieträ-gern durch die Nutzung erneuerbarer Energieträger ersetzt wird. Sie werden aus aktuellen Untersu-chungen und Forschungsvorhaben zu erneuerbaren Energien im Strom- und Wärmesektor abgeleitet (vgl. Kapitel 2.2.6 und 2.2.7).

Abbildung 1: Darstellung der wesentlichen Eingangsparameter der Emissionsbilanzierung erneuerba-rer Energieträger

Quelle: Eigene Darstellung des UBA

Abbildung 1 fasst die wesentlichen Eingangsparameter zur Ableitung der vermiedenen Emissionen nochmals zusammen. Das grundlegende methodische Vorgehen zur Ermittlung der Emissionsvermei-dung, die aus der Nutzung der erneuerbaren Energien resultiert, wird im Folgenden beschrieben.

Durch die Energiebreitstellung aus erneuerbaren Energien werden konventionelle Energieträger sub-stituiert und dadurch Emissionen brutto vermieden (Ev,brutto). Die sog. Substitutionsfaktoren (SF) ge-ben dabei die jeweiligen Anteile der konventionellen Energieträger (z. B. Öl, Gas, Braun- und Stein-kohle, Kernbrennstoff) an, die durch die Energiebereitstellung aus erneuerbaren Energien verdrängt werden. Bei der Bereitstellung von Strom ist hierbei die Stromerzeugung (SEern) und in den Sektoren Wärme und Verkehr der Endenergieverbrauch (EEVern) maßgeblich. Durch Multiplikation der substi-tuierten Anteile an fossilen/nuklearen Energieträgern (SF) mit deren entsprechenden Emissionsfakto-ren und der Division mit den jeweiligen fossilen Nutzungsgraden (ngdfossil), ergibt sich in Summe der für die einzelnen erneuerbaren Energien spezifische Brutto-Vermeidungsfaktor.

Dabei werden die fossilen Emissionsfaktoren anders als bei den erneuerbaren Emissionsfaktoren nur nach direkt verursachten Emissionen (EFfossil,Direkt) und Emissionen aus den Vorketten zuzüglich der verwendeten Hilfsenergie (EFfossil, Vorkette+Hilfsenergie) aufgeschlüsselt. Multipliziert man anschließend den spezifischen Brutto-Vermeidungsfaktor (VFbrutto) mit der jeweiligen erneuerbaren Energiebereitstel-lung, ergeben sich die absoluten, brutto vermiedenen Emissionen für den Stromsektor:

E_v,brutto[t] = SEern [GWh] ∗ � SF [%] ∗EFfossil_Direkte [ gkWh] + EF^fossilVorkette,Hilfs.[ gkWh]

ngd_fossil [%]

Im Falle des Wärme- und Verkehrssektors muss vor der Berechnung der brutto vermiedenen Emissio-nen der bereitgestellte Endenergieverbrauch anhand des spezifischen Nutzungsgrads des jeweiligen Erzeugungspfades in Nutzenergie umgerechnet werden:

Ev,brutto[t] = EEVern [GWh] ∗ ngdern [%] ∗ � SFm [%] ∗EFfossil_direkt[ gkWh] + EF^fossilVorkette,Hilfs. [ gkWh]

ngdfossil [%]

Durch die Energiebereitstellung aus erneuerbaren Energien werden jedoch auch Emissionen verur-sacht (Eu), die sich durch Multiplikation mit dem jeweiligen erneuerbaren Emissionsfaktoren, sowie der Division mit dem dazugehörigen Nutzungsgrad des verwenden Nutzungspfades (ngdern) für den Stromsektor ergeben:

Eu[t] = SEern[GWh] ∗EFern_Vorkette [ gkWh] + EF^erndirekt [ gkWh] + EF^ernHilfs. [ gkWh]

ngdern [%]

Da im Wärme- und Verkehrssektor der Endenergieverbrauch maßgeblich ist, ergeben sich die verur-sachten Emissionen in diesen Fällen durch eine reine Multiplikation der aufsummierten erneuerbaren Emissionsfaktoren des jeweiligen Erzeugungspfades mit der entsprechenden Energiebereitstellung:

Eu[t] = EEVern[GWh] ∗ (EFern_Vorkette � g

kWh� + EF^erndirekt � g

kWh� + EF^ernHilfs. � g kWh�)

Auch bei der Ermittlung der verursachten Emissionen wird zwischen Emissionen aus der Vorkette (E-Fern,Vorkette), direkten Emissionen (EFern,Direkt) und Emissionen aus der Bereitstellung von fremdbezoge-ner Hilfsefremdbezoge-nergie (EFern,Hilfs.) unterschieden. Die Aufteilung der Emissionsfaktoren sowohl bei der Be-rechnung der vermiedenen Emissionen als auch bei der BeBe-rechnung der verursachten Emissionen er-möglicht die spätere Trennung nach der Entstehung der Emissionen im Verlauf der Bilanzierung.

In der Gesamtbilanz werden die brutto vermiedenen (Ev, brutto) sowie die verursachten Emissionen (Eu) miteinander verrechnet, woraus sich im Endergebnis die netto vermiedenen Emissionen (Ev, netto) erge-ben:

E_v,netto [t] = Ev,brutto [t] – E_u [t]

In der Gesamtbilanz der netto vermiedenen Emissionen treten vor allem positive Ergebnisse auf. In diesem Fall sind die brutto vermiedenen Emissionen, die aus der Nutzung erneuerbarer Energien re-sultieren, größer als die dadurch verursachten Emissionen. Dementsprechend hat der Einsatz erneu-erbarer Energien eine Entlastungswirkung auf die Umwelt. Negative Ergebnisse zeigen auf, dass eine Nutzung erneuerbaren Energien zu mehr Emissionen führt, als durch die Substitution konventioneller Energieträger vermieden werden.

Der spezifische Netto-Vermeidungsfaktor (VFnetto) ergibt sich aus der Division der in der Gesamtbilanz errechneten netto vermiedenen Emissionen durch die aus erneuerbaren Energien bereitgestellte End-energie:

VFnetto � g kWh� =

E_v,netto [t]

EEBern[GWh]

2.1.3 Exkurs: Berücksichtigung von Landnutzungsänderungen bei biogenen