Emissionsfaktor

Definition von Emissionsfaktor, Formeln zur Berechnung und Datenbanken

Inhalt des Wiki-Artikel

• Emissionsfaktor – Definition, Berechnung und Tabelle mit CO2-Emissionsfaktoren
• CO2-Emissionen in Deutschland
• Berechnung des Emissionsfaktors
• Spezifische CO2-Emissionsfaktoren
• GEMIS – Globales Emissions-Modell integrierter Systeme

Emissionsfaktor – Definition, Berechnung und Tabelle mit CO₂-Emissionsfaktoren

Laut Definition ist der Emissionsfaktor das Verhältnis von der Masse eines freigesetzten Stoffes zu der aufgewendeten Masse eines Ausgangsstoffes beziehungsweise zur produzierten Energieeinheit. Wie hoch er ausfällt, ist abhängig vom Ausgangsstoff, dem Prozess des Emittierens und dem sich daraus ergebenden Stoff. Vor allem bei der Betrachtung von Treibhausgasen spielt der Emissionsfaktor eine große Rolle. Denn die von Menschen verursachten Treibhausgasemissionen wirken sich auf das atmosphärische Gleichgewicht aus. Die Folgen sind ein Anstieg der globalen Temperatur und Auswirkungen auf Ökosysteme, zum Beispiel eine Versauerung, die das Pflanzenwachstum hemmt.¹

CO₂-Emissionen in Deutschland

Im Kyoto-Protokoll sind die Stoffe, die zu den Treibhausgasen gehören, aufgeführt:

• Kohlendioxid (CO₂)
• Methan (CH₄)
• Distickstoffoxid/Lachgas (N₂O)
• Teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe (H-FKW/HFC)
• Perfluorierte Kohlenwasserstoffe (FKW/PFC)
• Schwefelhexafluorid (SF₆)

Diese Stoffe emittieren hauptsächlich bei der Verbrennung fossiler Energieträger wie Erdöl, Kohle und Erdgas. Den größten Teil der in Deutschland verursachten Treibhausgasemissionen nimmt Kohlendioxid ein. Die meisten CO₂-Emissionen entstehen durch den Energiesektor. Im Jahr 2019 betrug der CO₂-Emissionsfaktor des deutschen Strommixes Schätzungen zufolge 401 Gramm pro Kilowattstunde (g/kWh), während er 1990 noch bei 764 g/kWh lag. Der Strommix beinhaltet fossile, nukleare und erneuerbare Energieträger. Ziel der Bundesregierung ist, die Treibhausgasemissionen bis 2050 um 80 bis 95 Prozent gegenüber dem Jahr 1990 zu senken.²

Berechnung des Emissionsfaktors

Der Emissionsfaktor des deutschen Strommixes wird mittels der direkten CO₂-Emissionen, die bei der kompletten Stromerzeugung verursacht werden, und dem in Deutschland erzeugten Strom, der netto für den Endverbrauch verfügbar ist, berechnet. Die Formel zur Berechnung lautet:

Außerdem kann der Emissionsfaktor für den Strominlandsverbrauch berechnet werden. Neben den direkten CO₂-Emissionen benötigt man dazu den inländischen Stromverbrauch, der sich aus dem Netto-Endverbrauch im Inland abzüglich des Stromhandelssaldos ergibt:

Bei Berücksichtigung des Stromhandelssaldos wird der Emissionsfaktor in schrittweiser Näherung berechnet. Die bei der Stromerzeugung entstehenden direkten CO₂-Emissionen werden um den Wert korrigiert, der sich aus dem mit dem Emissionsfaktor für den deutschen Strommix bewerteten Stromhandelssaldo ergibt:

Die CO₂-Emissionen aus der gesamten Stromerzeugung ergeben sich aus der Menge der direkten Kohlendioxidemissionen innerhalb eines Kalenderjahres, die bei der Verbrennung fossiler Energieträger zwecks Stromerzeugung in Deutschland entstehen.³

Spezifische CO₂-Emissionsfaktoren

Soll der Emissionsfaktor für einen bestimmten Energieträger berechnet werden, muss der entsprechende CO₂-Faktor einbezogen werden. Die den spezifischen CO₂-Emissionsfaktoren zugrundeliegende Einheit ist t CO₂/MWh. Welche CO₂-Faktoren gängige Energieträger aufweisen, zeigt die folgende Tabelle:

* Die Emissionen von Nahwärme und Fernwärme können in der Realität deutlich nach oben oder unten abweichen, je nachdem wie der Erzeugerpark aufgestellt ist.

CO₂-Emissionsfaktoren für fossile Brennstoffe

Als Mitgliedsstaat der Europäischen Union ist Deutschland laut der EU-Richtlinie 2008/105/EG Artikel 5 dazu verpflichtet, eine Bestandsaufnahme seiner Emissionen durchzuführen und Bericht zu erstatten. Um dem nachzukommen, wurde das Datenbanksystem „Zentrales System Emissionen“ im Umweltbundesamt eingerichtet.⁴ Dieses beinhaltet unter anderem die CO₂-Emissionsfaktoren für fossile Brennstoffe. Die folgende Übersicht entspricht dem Stand im Februar 2020⁵

GEMIS – Globales Emissions-Modell integrierter Systeme

„Globales Emissions-Modell integrierter Systeme“, kurz GEMIS, heißt ein Lebensweg- und Stoffstromanalysemodell mit integrierter Datenbank für Energie-, Stoff- und Verkehrssysteme, das kostenlos verfügbar ist. Die erste Version wurde 1989 entwickelt, seitdem wird GEMIS beständig aktualisiert und erweitert. Mehr als 30 Länder setzen es zur Umwelt- und Kostenanalyse von Energie, Stoff- und Verkehrssystemen ein. Das Globale Emissions-Modell integrierter Systeme umfasst neben einer Datenbasis ein Bilanzierungsmodell für Energie- und Stoffströme, das für Prozesse und Szenarien sogenannte Lebenswege berechnet. Bei diesen werden alle Prozesse von der Primärenergie- oder Rohstoffgewinnung bis hin zur Nutzenergie oder Stoffbereitstellung sowie die eingesetzte Hilfsenergie und der Materialaufwand einbezogen. GEMIS speichert für jeden Prozess:

• Kenndaten zu Nutzungsgrad, Leistung, Auslastung, Lebensdauer
• Direkte Luftschadstoffemissionen
• Treibhausgasemissionen
• Feste Reststoffe
• Flüssige Reststoffe
• Flächenbedarf

Darüber hinaus ist das Bilanzierungsmodell in der Lage, eine Analyse der Kosten aufzustellen. In der GEMIS-Datenbank finden sich Informationen zum Modell und außerdem mehr als 10 000 Prozesse von mehr als 30 Staaten. Die Prozesse unterteilen sich in folgende Kategorien:

• Energieträger: fossil, erneuerbar, biogen; Wasserstoff, Uran
• Strom- und Wärmeerzeugung: Kraftwerke, Heizkraftwerke, Nah- und Fernwärmenetze, Heizungen, Warmwasser
• Stoffherstellung: Baumaterialien, chemische Grundstoffe, Futter- und Nahrungsmittel, Kunststoffe, Metalle, Textilien
• Transporte: Personenkraftwagen, öffentliche Verkehrsmittel, Flugzeuge, Gütertransport

Auch die Emissionsfaktoren für die einzelnen Stoffe sind in der Datenbasis enthalten, und zwar sowohl der heizwertbezogene als auch der brennwertbezogene Emissionsfaktor.⁶