Spezifische Kohlendioxid-Emission

Die spezifische Kohlendioxid-Emission der Stromerzeugung (englisch 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.

Spezifische Kohlendioxid-Emission

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 angegeben. 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.

Während bei Verbrennung ständig CO₂ freigesetzt wird, ist dies bei Kernkraftwerken, Sonnenenergie und Windkraft nicht der Fall. Hier wird zum Vergleich der Stromproduktionsarten der Gesamtaufwand, hauptsächlich beim Bau durch Zementherstellung, LKW-Fahrten usw., auf einen erwarteten oder tatsächlichen Gesamtstromertrag umgelegt. Für die Statistik der tatsächlichen Kohlendioxid-Emissionen müssen dagegen Zementherstellung und LKW-Fahrten als solche erfasst werden, eine doppelte Berücksichtigung auch bei Erneuerbaren Energien wäre falsch. Hinzu kommt dass bei importierten Komponenten, wie Photovoltaik-Modulen aus Fernost, die Emissionen ganz woanders freigesetzt wurden.

Hier eine Kurzfassung:

Mittleres Kohlenstoffdioxidäquivalent pro Kilowattstunde bei der Stromerzeugung^[1]

Kraftwerkstyp	(g CO2eq)/kWh
Braunkohlekraftwerk	1.175
Steinkohlekraftwerk	820
GuD-Gaskraftwerk	490
Biomassekraftwerk	230
Photovoltaikanlage	41–48
Kernkraftwerk	12
Windkraftanlage	11–12

Spezifische Kohlendioxid-Emission der deutschen Stromerzeugung 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 wurde 2020 durch die Auswirkungen der Corona-Pandemie verstärkt, dessen Anteil kann mit den verfügbaren Daten nicht sicher quantifiziert werden.^[5][6]

Das Jahr 2021 zeigte konjunkturelle Erholung und ab Spätsommer steigende Energiepreise im Rahmen einer Globale Energiekrise 2021–2023, u. a. im Herbst 2021 durch erste Anzeichen von Korrosionsschäden in französischen Kernkraftwerken, die Anfang 2022 längere Zeit abgestellt werden mussten. Zum Ausgleich wurde in Europa deutlich mehr Strom aus fossilen Brennstoffen erzeugt. Dies wurde angesichts des Kriegs in der Ukraine weitgehend übersehen, die Reaktionen und Sanktionen verstärkten die Krise und bewirkten Rekordhöhen bei Energiepreisen (Energiepreiskrise).

Seit April 2023 sind die deutschen Kernkraftwerke abgestellt, dadurch wurden auch Netzkapazitäten frei für die Übertragung von Strom aus Erneuerbaren Energien anstatt Abregelung. Über das NordLink-Kabel, das in der Nähe des KKW Brokdorf endet, kann anstelle der Atomstromproduktion bei Bedarf Strom aus norwegischer Wasserkraft importiert werden, andererseits kann deutscher Windkraftüberschuss in Norwegen den Speicherwasserverbrauch mindern. Seither exportiert Deutschland nicht mehr im Saldo Strom, sondern importiert, allerdings in wesentlich geringerem Anteil als bei Brennstoffen wie Öl, Gas, und Steinkohle. Dabei war 2024 der größte Handelspartner Dänemark mit 18 TWh Import und 6 TWh Export, noch vor Frankreich mit 16 und 3 TWh.^[7]

Werte bis 2021

Gerundete Ausgangsgrößen und Berechnungsergebnis: Kohlendioxidemissionen der Stromerzeugung, Stromverbrauch und CO₂-Emissionsfaktor des Stroms

Jahr	Kohlendioxid­emissionen der Strom­erzeugung 1 in Mio. t	Strom­verbrauch 2 in TWh	CO₂-­Emissions­faktor Strommix 3 in g/kWh	Strom­verbrauch unter Berücksichtigung des Stromhandels­saldos 4 in TWh	CO₂-­Emissions­faktor Strom­inlands­verbrauch 5 in g/kWh	Kohlendioxid­emissionen der Strom­erzeugung unter Berücksichtigung des Handels­saldos 6 in Mio. t	CO₂-­Emissions­faktor unter Berücksichtigung des Handels­saldos 7 in g/kWh
1990	366	479	764	480	763	367	764
1991	361	473	764	473	765	361	764
1992	345	472	730	467	739	341	730
1993	335	462	726	462	725	335	726
1994	335	464	722	467	718	337	722
1995	335	470	713	475	706	338	713
1996	336	490	685	485	692	332	685
1997	325	486	669	483	673	323	669
1998	329	491	671	490	672	329	671
1999	318	492	647	493	646	319	647
2000	327	507	644	510	640	329	644
2001	336	509	659	512	656	337	659
2002	338	517	654	524	646	343	654
2003	340	536	634	533	638	338	634
2004	333	543	614	540	617	331	614
2005	333	545	610	541	616	330	610
2006	339	563	603	546	622	329	603
2007	351	564	621	548	640	340	621
2008	328	565	581	545	602	316	581
2009	299	528	566	516	580	292	566
2010	313	564	555	549	570	305	555
2011	310	546	568	542	572	308	568
2012	321	559	573	539	595	309	573
2013	326	569	572	537	606	307	572
2014	312	560	557	526	593	293	557
2015	304	578	527	529	575	279	527
2016	304	581	523	530	572	277	523
2017	283	584	485	531	533	258	485
2018	270	574	471	525	515	247	471
2019 *	222	544	408	511	434	208	408
2020 **	187	510	366	492	380	180	366

^* 

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][8][8] und^[9]

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

Werte ab 2022

Entwicklung der spezifischen Emissionen des deutschen Strommix 1990–2021 und erste Schätzungen 2022 im Vergleich zu Emissionen der Stromerzeugung

Jahr	Kohlendioxid­emissionen der Strom­erzeugung in Mio. t	CO₂-­Emissions­faktor Strommix in g/kWh	Kohlendioxid­emissionen der Strom­erzeugung unter Berücksichtigung des Handels­saldos in Mio. t	CO₂-­Emissions­faktor Strom­inlands­verbrauch in g/kWh	Emissionen Kohlendioxid­äquivalente der Strom­erzeugung in Mio. t	CO₂-Äquivalente Emissions­faktor mit Vor­ketten in g/kWh
1990	366	764	367	763	369	860
1991	361	764	361	765	364	864
1992	345	730	341	739	347	827
1993	335	726	335	725	337	825
1994	335	722	337	718	338	821
1995	335	713	338	706	337	812
1996	336	684	332	692	338	782
1997	325	668	323	673	327	764
1998	329	670	328	671	331	767
1999	318	647	319	645	321	739
2000	327	644	329	640	329	736
2001	335	659	337	655	338	748
2002	338	653	342	645	340	740
2003	340	635	338	639	343	722
2004	333	615	331	618	336	698
2005	333	611	330	616	336	678
2006	339	604	329	623	342	672
2007	351	622	340	641	354	693
2008	328	581	316	603	332	650
2009	299	567	292	580	302	636
2010	313	556	305	571	317	636
2011	310	569	308	572	314	647
2012	321	574	309	596	325	653
2013	326	573	307	607	330	654
2014	312	559	293	595	316	639
2015	304	528	279	576	309	600
2016	303	522	277	572	309	595
2017	285	488	259	537	290	557
2018	271	472	248	516	276	538
2019	222	408	208	434	226	473
2020	187	364	180	378	191	429
2021	214	407	207	422	219	475
2022 *	221	429	209	453	226	498
2023 **	173	380	177	371	176	445

^* 

vorläufig; Quelle: Umweltbundesamt eigene Berechnungen April 2024

^** 

geschätzt; Quelle: Umweltbundesamt eigene Berechnungen April 2024

Gemäß UBA 2024.^[10]

Werte im Tabellenformat ab 2025

Gemäß UBA 2025.^[11]

Gerundete Ausgangsgrößen und Berechnungsergebnis: Emissionen der Stromerzeugung, Stromverbrauch und Emissionsfaktor des Stroms

Jahr	Kohlendioxid­emissionen der Strom­erzeugung1 in Mio. t	Stromverbrauch2 [TWh]	CO₂-­Emissions­faktor Strommix3 [g/kWh]	Stromverbrauch unter Berücksichtigung des Stromhandelssaldos4 [TWh]	CO₂-­Emissions­faktor Strom­inlands­verbrauch5 [g/kWh]	THG-Emissionsfaktor ohne Vorketten [g CO₂-Äquivalente /kWh]	THG-Emissionsfaktor mit Vorketten [g CO₂-Äquivalente /kWh]	THG-Emissionen der Stromerzeugung [Mio. t CO₂-Äquivalente]7
1990	366	479	764	480	763	769	860	369
1991	361	473	764	473	765	769	864	364
1992	345	472	730	467	739	736	828	347
1993	335	462	726	462	725	731	826	338
1994	335	464	722	467	718	728	821	338
1995	336	470	714	475	707	720	814	338
1996	337	490	687	485	694	692	784	339
1997	326	486	671	483	675	676	766	329
1998	330	491	673	490	674	678	770	333
1999	319	492	649	493	648	654	742	322
2000	328	507	646	510	642	651	739	330
2001	337	509	661	512	658	666	750	339
2002	339	517	656	524	648	661	743	342
2003	341	535	639	531	642	644	725	344
2004	334	541	619	538	622	624	702	337
2005	334	544	614	539	620	620	681	337
2006	341	561	608	544	627	614	677	344
2007	352	562	627	545	646	633	698	356
2008	328	563	583	543	604	589	653	332
2009	301	526	571	514	585	578	641	304
2010	314	562	559	547	574	566	640	318
2011	310	544	570	541	574	577	650	314
2012	320	560	572	539	594	580	653	325
2013	326	569	573	536	607	580	655	330
2014	312	559	559	525	595	566	640	316
2015	305	576	530	528	578	537	604	310
2016	304	581	524	530	574	532	597	309
2017	286	583	490	531	539	498	558	291
2018	272	573	474	525	518	481	546	276
2019	222	543	409	511	435	417	479	226
2020	187	513	365	494	379	373	435	191
2021	215	529	406	510	421	414	477	219
2022	223	516	433	489	457	441	503	227
2023 *	175	454	386	464	378	394	449	179
2024 **	160	439	363	466	343	372	427	163

^* 

vorläufig

^** 

geschätzt;

Quellen: Umweltbundesamt eigene Berechnungen März 2025

¹ UBA-Berechnungen auf Grundlage des deutschen Treibhausgasinventares 1990–2024
² Stromverbrauch =Bruttostromerzeugung (eigene Berechnung AGEB und AGEE-Stat) -Kraftwerkseigenverbrauch -Pumpstrom-Leitungsverluste
³ UBA-Berechnungen auf der Grundlage der Daten der Emissionsinventare auf Datenbasis der AGEB (Veröffentlichung AGEB Energiebilanz 2023) und des Statistischen Bundesamtes
⁴ Stromverbrauch incl. Stromhandelssaldo =Bruttostromerzeugung (AGEB + AGEE-Stat) -Kraftwerkseigenverbrauch -Pumpstrom-Leitungsverluste + (Stromhandelssaldo Destatis)
⁵ UBA-Berechnungen unter Berücksichtigung des Stromhandelssaldos (Destatis)
⁶ Emissionen der Stromerzeugung abzüglich der Emissionen die dem Stromhandelssaldo zugerechnet wurden
⁷ UBA-Berechnungen unter Berücksichtigung CH4 und N2O

Spezifische Kohlendioxid-Emission der Wirtschaftsleistung

Weltkarte der Emissionsintensität (kg CO₂ pro internationalem Dollar) im Jahr 2018

Die spezifische Kohlendioxid-Emission kann auch pro erwirtschafteter monetärer Einheit an der Wirtschaftsleistung berechnet werden. Die Kohlenstoffintensität oder Emissionsintensität des Bruttoinlandsprodukts (BIP) ist ein Maß, das die Menge der pro BIP-Einheit erzeugten Kohlendioxid- (CO₂-)Emissionen misst. Sie gibt Aufschluss darüber, wie effizient eine Volkswirtschaft kohlenstoffbasierte Ressourcen zur Erzeugung von Wirtschaftsleistung nutzt. Eine geringere Kohlenstoffintensität bedeutet, dass bei der Erzeugung einer bestimmten Wirtschaftsleistung weniger CO₂ ausgestoßen wird, was auf eine kohlenstoffeffizientere Wirtschaft hinweist. Durch einen steigenden Anteil des Dienstleistungssektors am gesamten Bruttoinlandsprodukt und den sinkenden spezifischen Kohlendioxid-Emissionen der deutschen Stromerzeugung sind die CO₂-Emissionen pro internationalem US-Dollar an Wirtschaftsleistung in Deutschland zwischen 1950 und 2022 um mehr als 80 Prozent zurückgegangen.

Entwicklung der Emissionsintensität des BIP Deutschlands^[12]

Jahr	CO₂-Emissionen in Kilogramm pro internationalem Dollar des BIP
1820	0,07 kg/$
1900	1,26 kg/$
1950	1,21 kg/$
1960	0,91 kg/$
1970	0,76 kg/$
1980	0,62 kg/$
1990	0,52 kg/$
2000	0,33 kg/$
2010	0,25 kg/$
2020	0,17 kg/$
2022	0,17 kg/$

Siehe auch: [[Liste der Länder nach CO₂-Emissionsintensität des Bruttoinlandsprodukts]]

Für Elektroautos anzurechnende Kohlendioxid-Emission

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. Dazu kommt noch umgerechnet ein weiterer Liter Verbrauch aus der Vorkette, denn der kumulierte Energieverbrauch bei der Herstellung von Treibstoffen (Well-to-Tank) verbrauchte etwa einen zusätzlichen Liter Erdöl bei der Dieselherstellung, hauptsächlich in der Raffinerie, dazu Transport in Öltanker, Pipeline, Tanklastwagen. Das ergibt insgesamt ca. 180 g pro km für einen Diesel-PKW mit Vorkette, quasi sieben Liter Diesel Gesamtverbrauch bei sechs Liter Verbrauch im Fahrzeug.

Ein Elektroauto verbraucht 15 bis 20 kWh auf 100 km, emittiert dabei keinerlei Abgas direkt, der CO₂-Rucksack kommt im Betrieb nur aus 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. Das entspricht vier Liter Pseudo-Diesel zu sieben Liter Diesel. Geht man beim E-Auto vom üblichen Kurzstreckenverkehr mit 15 kWh/100 km aus, und Strommix von inzwischen 400 g/kWh, so kommt man auf 60 g/km, das entspricht einem vergleichbaren Verbrauch von gut zwei Liter.

Die Werte erhöhen sich für beide Antriebsarten, wenn man den Aufwand für die Herstellung der Fahrzeuge mit einrechnet, wobei oft nur ein Mehraufwand für die Herstellung einer E-Auto-Batterie angesetzt wird. Eine vielzitierte schwedische Studie^[8] 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 allerdings bedingt durch C19-Pandemie 2020. Nach vorübergehender Erhöhung durch die Globale Energiekrise 2021–2023, bei der Gas durch Kohle ersetzt wurde und zudem Ausfälle der französischen Atomkraftwerke 2021–22 durch Korrosion und Kühlwassermangel in den Nachbarländern zu fossil erzeugten Strom teuer ausgeglichen werden mussten, hat sich der Wert für Deutschland 2023 trotz Abschaltung der Kernkraftwerke im selben Jahr auf geschätzt 380 g/kWh verringert.

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, bevorzugt dann zu laden, wenn besonders viel Strom aus Photovoltaik oder Wind im Netz ist, oder wenn Solarstrom vom eigenen Dach kommt. In einigen Ländern ist zudem der Anteil an Wasserkraft sehr hoch, Beispiel Norwegen, Pionierland der Elektromobilität. Länder wie Frankreich haben einen hohen Anteil an Atomstrom und nachts Überschuss, der in E-Autos geladen werden kann.

Darstellung

Einige Webseiten geben den Strommix in nahezu Echtzeit für Deutschland (Agorameter,^[9] Energy-Charts,^[13] Bundesnetzagentur Strommarktdaten^[14]) und international (electricityMap)^[15] an und illustrieren die Abhängigkeit von der Verfügbarkeit von Wind und Sonnenlicht.

Weblinks

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

• Informationsportal Erneuerbare Energien – Informationsseite des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie über erneuerbare Energien (Deutschland)
• Erneuerbare Energien – Informationen des Bundesamts für Energie (Schweiz)
• Agentur für Erneuerbare Energien, u. a. mit der Broschüre Erneuerbare Energien 2020 – Potenzialatlas Deutschland (PDF; 7,2 MB), verschiedenen Themenheften und Grafiken