Spezifische Kohlendioxidemissionen verschiedener Brennstoffe

Bei den verschiedenen fossilen Energieträgern entsteht bei der Verbrennung unterschiedlich viel Kohlendioxid. Die Werte dafür sind entscheidend für die Berechnung von Kohlendioxideinsparungen.

Brennstoff ist nicht gleich Brennstoff - zumindest, was die Kohlendioxidemissionen angeht. So entsteht bei der Verbrennung von Braunkohle rund doppelt so viel Kohlendioxid bezogen auf den Energiegehalt wie bei der Verbrennung von Naturgas. Auch Naturbrennstoffe wie Torf oder Holz haben sehr hohe spezifische Emissionen, wenn sie nicht nachhaltig genutzt werden. Die Abholzung von Wäldern wirkt sich somit doppelt negativ auf das Klima aus. Wird nur so viel Holz verbrannt, wie wieder nachwachsen kann, ist die Nutzung hingegen kohlendioxidneutral, da Holz beim Wachsen genau so viel Kohlendioxid aus der Atmosphäre bindet wie später bei der Verbrennung wieder frei wird.

Werden die Brennstoffe zur Stromerzeugung eingesetzt, steigen die Kohlendioxidemissionen entsprechend des Kraftwerkswirkungsgrades an. Je schlechter der Wirkungsgrad der Verstromung, desto größer die Strom-spezifischen Emissionen. Wird zum Beispiel Braunkohle aus der Lausitz in einem Kraftwerk mit einem Wirkungsgrad von 35 % verfeuert, entstehen pro Kilowattstunde elektrischer Energie (kWh_el) dann 1,17 kg Kohlendioxid. Bei einem Erdgas-GuD-Kraftwerk mit einem Wirkungsgrad von 60 % sind es hingegen nur 0,33 kg Kohlendioxid pro kWh_el.

Durch den Ersatz des Braunkohlestroms durch Strom aus Erdgas lassen sich also über 70 % der direkten Kohlendioxidemissionen einsparen. Um diesen Vorteil richtig einschätzen zu können sind zusätzlich jedoch die Vorkettenemissionen und die daraus resultierende Treibhauswirkung zu berücksichtigen.

Methan, als Hauptbestandteil von Erdgas hat eine besonders hohe Treibhauswirkung. Laut Fünfter Sachstandsbericht des IPCC liegt das GWP₂₀ (global warming potential, über 20 Jahre nach Freisetzung) bei 84. Ein Kilogramm Methan schädigt das Klima also wie 84 kg CO₂ (IPCC WG1AR5, S.714). Demnach sind schon kleine Leckagen in der Gasinfrastruktur hoch klimaschädigend und müssen in der Bilanz einbezogen werden. Unabhängige Erhebungen zu derzeitigen Mathanemissionen durch Gasförderung, -transport und -nutzung sind für Deutschland bisher nicht vorhanden. Die Nachfolgende Berechnung dient als Veranschaulichung für die Treibhauswirkung von Erdgas in der Stromproduktion inklusive diffuser Methanemissionen.

Für einen langfristigen Klimaschutz ist nur die emissionsfreie Energieversorgung auf Basis regenerativer Energien und nachhaltig genutzter Biomasse eine Alternative. Durch den Ausstieg aus der Erdgasverstromung können zusätzlich die erwärmend wirkenden Methanemissionen (Transportleckagen) verhindert werden.

Direkte CO₂-Emissionen verschiedener Brennstoffe bezogen auf den Primärenergiegehalt

Brennstoff	Emissionen in Gramm CO₂/kWh_PE	Emissionen in Gramm CO₂/MJ_PE
Holz ¹⁾	0	0
Holz ²⁾	395	109,6
Torf	382	106,0
Braunkohle	364	101,2
... Lausitz	407	113,0
... Mitteldeutschland	374	104,0
... Rheinland	410	114,0
Steinkohle	354	98,3
Heizöl	279	77,4
Diesel	267	74,1
Rohöl	264	73,3
Kerosin	257	71,5
Benzin	250	69,1
Flüssiggas	227	63,1
Erdgas	201	56,1

1) bei nachhaltiger Nutzung

2) bei nicht-nachhaltiger Nutzung ohne Wiederaufforstung

Quellen: Fachbuch Regenerative Energiesysteme und UBA

Spezifische Kohlendioxidemissionen verschiedener Brennstoffe

Spezifische CO₂-Emissionen bei der Stromerzeugung

Brennstoff	Kraftwerkswirkungsgrad in %	CO₂-Emissionen¹⁾ in Gramm CO₂/kWh_el
Braunkohle	38*	1093
- alt	34	1221
- modern	43	966
- verbessert	51	814
Steinkohle	39*	1001
- alt	36	1084
- modern	46	849
- verbessert	48	765
Erdgas	56,1**	433
- Neubau Turbinen-KW	39,2	619
- Neubau GuD-KW	59	411

Erdgas Gesamt-Treibhauswirkung	Rechnung: Direkte²⁾ + Diffuse Emissionen³⁾ in Gramm CO_2-eq/kWh_el	CO₂-Emissionen in Gramm CO_2-eq/kWh_el
- 1 % Methanleckage	402 + 122 =	524
- 2 % Methanleckage	402 + 244 =	646
- 3 % Methanleckage	402 + 365 =	767
- 5 % Methanleckage	402 + 609 =	1011
- 10 % Methanleckage	402 + 1218 =	1620

* Mittlerer elektrischer Netto-Wirkungsgrad (UBA 2017)

** Mittlerer elektrischer Brutto-Wirkungsgrad (UBA 2019)

1) Eigene Berechnung aus "CO₂-Emissionsfaktor inclusive Vorkettenemissionen" (UBA 2019) / "Kraftwerkswirkungsgrad"

2) Eigene Berechnung des direkten CO₂-Emissionsfaktor für Erdgas: 201 Gramm CO₂/kWh_PE (ohne Berücksichtigung von Vorkettenemissionen); Annahme für elektrischen Nettowirkungsgrad = 50 %: (201 Gramm/kWh_PE)/0,5 = 402 Gramm/kWh_el

3) Eigene Berechung der diffusen Emissionen: Die Freisetzung von 1 % der für 1 kWh Strom benötigten Menge Methan (145 Gramm/kWh_el bei 50 % Wirkungsgrad) entspricht bei GWP20 = 84 dem CO_2-eq von 122 Gramm.

Quellen: