Dieser Leitfaden soll eine Hilfestellung im Hinblick auf die einheitliche Berechnung und Berichterstattung von THG-Emissionen entlang von Transportketten geben. Es werden Anforderungen und Berechnungsmöglichkeiten dargelegt, die sich aus der ISO 14083 ergeben, und neue Begriffe und Abkürzungen erläutert. Kontinuierliche Beispiele illustrieren die Anwendung der Norm und adressieren Herausforderungen, die bei der Anwendung der Norm auftreten können.
Im Rahmen dieses Projekts wurden mehrere neue Methoden entwickelt, die für das Update des HBEFA 4.1 verwendet wurden. Mit den erarbeiteten Methoden ist es u.a. möglich, RDE-Messdaten mithilfe der entwickelten CO2-Leistungsinterpolationsmethode zu verwenden. Durch Einbeziehung von RDE-Messungen konnte die Anzahl gemessener Kfz erhöht und insbesondere die Repräsentativität der gemessenen Fahrzustände entscheidend verbessert werden. Zusätzlich wurden im Rahmen dieses Projekts auch Methoden entwickelt, um Umrüstungen von Dieselfahrzeugen berücksichtigen zu können. Diese Methodenentwicklung inkludiert auch die Berücksichtigung von Umgebungstemperatureinflüssen auf das NOx-Emissionsniveau sowie Kaltstartzusatzemissionen. Im HBEFA 4.1 wurde die Umrüstung aufgrund des EA 189-Pflichtrückrufs abgebildet. Durch Messungen, die im Rahmen dieses Projekts durchgeführt wurden, sowie auch von weiteren Institutionen, wie z.B. DUH oder KBA, zur Verfügung gestellt wurden, konnten repräsentative Emissionsfaktoren für das HBEFA 4.1 unter Anwendung der erarbeiteten Methoden erstellt werden.
Mit dem Klimaschutzgesetz (KSG) der Bundesregierung müssen zum 15. März vorläufige Emissionsdaten des Vorjahres, kurz VEdV, zu den Treibhausgas-(THG-)Emissionen aller Sektoren berichtet werden. Ziel des Projekts war die Entwicklung einer geeigneten Methodik für die VEdV des Verkehrssektors. Hierfür wurden die verfügbaren Daten für jeden Verkehrsbereich, z.B. den Straßenverkehr, identifiziert, erhoben und ausgewertet. Als Ergebnis konnten genauere und differenzierte Emissionsdaten zur Verfügung gestellt werden, als dies in bisherigen vorläufigen Schätzungen möglich war. Weiterhin wurden Datenschnittstellen entwickelt, welche einfach fortschreibbar und auch in zukünftigen VEdV anwendbar sind. Die Ursachen der THG-Änderung gegenüber den Vorjahren wurden mithilfe einer Dekompositionsanalyse untersucht, welche ergab, dass der Verkehrssektor vor allem aufgrund gesunkener Pkw-Fahrleistungen im Zeitraum 2020 – 2022 deutlich geringere THG-Emissionen hatte als im Jahr 2019. Ein eigens entwickeltes Modell zu sog. Grauimporten von Kraftstoffen bestätigte, dass für den Verkehr weniger Kraftstoff in Deutschland getankt als verbraucht wird, weswegen ein Teil der THG-Emissionen bilanziell im Ausland anfallen. Weiterer Forschungsbedarf wurde u.a. für die Fahrleistung auf Nebenstraßen und zur jährlichen Höhe der Grauimporte festgestellt. Auch eine tiefergehende Analyse der Ursachen, welche zur Änderung der Fahrleistungen geführt hat, war im Projekt nur eingeschränkt möglich. Die Daten und Berechnungen im Projekt bauten weitgehend auf dem Modell TREMOD (Transport Emission Model) auf, welches auch eine Grundlage für die reguläre nationale Emissionsberichterstattung des UBA ist, welche später im Jahr als die VEdV erfolgt.
Das Emissionsberechnungsmodell "TREMOD" (Transport Emission Model) bildet den motorisierten Verkehr in Deutschland bzgl. seiner Fahr- und Verkehrsleistung, Energieverbräuche und den resultierenden Schadstoffemissionen für Realjahre ab 1960 (bis aktuell 2020) und für Szenarienjahre bis 2050 ab. Im Auftrag des Umweltbundesamts wurde es vom ifeu entwickelt und kontinuierlich fortgeschrieben. Hierbei werden die Verkehrsmengen sowie Emissionen nach unterschiedlichen Kriterien differenziert, wie bspw. nach Straßentyp oder Verkehrsmittel. Eine geographische Lokalisierung der Emissionen innerhalb Deutschlands erfolgt indes nicht. Das Transport-Visualisierungsmodell "TraViMo" wurde vom Bundesamt für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) entwickelt, um ein Verständnis zu räumlich und sachlich differenzierten Verkehrsströmen und den hierdurch verursachten Belastungen der Verkehrsinfrastruktur zu schaffen. TraViMo beinhaltet komplexe und umfangreiche Datenbestände zu regional und sachlich differenzierten Verflechtungsdaten des Güterverkehrs in Deutschland. Diese können mit TraViMo ausgewertet und analysiert werden. Der Schwerpunkt liegt insb. auf der flexiblen und anschaulichen grafischen Darstellung der Verkehrsströme. Erstellt wurde TraViMo mit der Business Intelligence Software "Tableau".Das aktuelle Vorhaben dient der Zusammenführung von TraViMo und TREMOD, um die räumlich und sachlich differenzierten Verkehrsstatistiken aus TraViMo mit den Umweltwirkungen des Güterverkehrs aus TREMOD zu kombinieren. Daraus wird eine verbesserte Grundlage für die Beantwortung relevanter Fragestellungen (z. B. Zentralitätskonzept, Ableitung von SAQ-Kurven, Infrastrukturangebot) in Hinblick auf Verlagerungsstrategien erwartet. Es wird beschrieben wie Schnittstellen zwischen den beiden Modellen geschaffen werden. In einem weiteren Arbeitspaket wird überprüft, welche Alternativen es zu Tableau gibt und für die Umsetzung des Vorhabens am geeignetsten ist. Abschließend werden unterschiedlich Nutzungskonzepte vorgeschlagen und ein Tutorial zu der Bedienung von TraViMo mitsamt den neuen Funktionen gegeben.
Im Rahmen dieses Arbeitspaketes erfolgt eine Analyse des Beitrages erneuerbarer Energien zur Emissionsreduktion in Deutschland auf Basis von Dekompositionsanalysen. Damit wird folgender Herausforderung begegnet: Der steigende Anteil erneuerbarer Energien in einigen Bereichen (z.B. bei der Stromerzeugung) wird nicht direkt im deutschen Treibhausgasinventar reflektiert. Gründe dafür sind beispielsweise parallel stattfindende Entwicklungen, die gleichzeitig emissionssteigernd (z.B. Atomausstieg) als auch senkend (Zubau erneuerbarer Stromerzeugungskapazität) wirken können. In Summe können deshalb die Emissionen stagnieren oder zeitweilig sogar steigen, obwohl der Anteil erneuerbarer Energien deutlich wächst und Emissionen vermeidet, die bei einer Nutzung anderer Technologien entstehen würden. Die Dekompositionsanalyse ist ein Werkzeug mit dem die tatsächlichen emissionsmindernden Beiträge erneuerbarer Energien "sichtbar" gemacht werden können. Im Rahmen dieses Arbeitspaketes wird sie daher angewendet um den Beitrag der erneuerbaren Energien zur Emissionsentwicklung messbar zu machen und in einem Gesamtkontext der Emissionsentwicklung abzubilden. Diese Analyse erfolgt für die folgende Bereiche: gesamte Treibhausgasemissionen, energiebedingte CO 2-Emissionen, CO2-Emissionen des Stroms, der Industriewärme, der Räumwärme, der Fernwärme, des motorisierten Individualverkehrs, sowie dem Straßengüterverkehr.
Das Emissionsberechnungsmodell "TREMOD" (Transport Emission Model) bildet den motorisierten Verkehr in Deutschland hinsichtlich seiner Verkehrs- und Fahrleistungen, Energieverbräuche und den zugehörigen Luftschadstoffemissionen für den Zeitraum 1960 bis 2050 ab. Es wurde vom ifeu-Institut im Auftrag des Umweltbundesamtes entwickelt und wird seit mehreren Jahren kontinuierlich fortgeschrieben. Das aktuelle Vorhaben diente der Aktualisierung und Ergänzung von TREMOD. Für alle Verkehrsträger wurden die Bestands- und Fahr- und Verkehrsleistungsdaten bis zum Jahr 2021 fortgeschrieben. Anschließend wurde das Trendszenario bis zum Jahr 2050 aktualisiert. Die aktuelle Fortschreibung der Basisdaten bis zum Jahr 2021 für die Emissionsberichterstattung im Nationalen Inventarbericht 2023 ist in der TREMOD-Version 6.41 vom 15.09.2022 enthalten. Die Aktualisierung des Trendszenarios wurde schließlich in der TREMOD-Version 6.43 vom 31.03.2023 realisiert.
Das vorliegende Papier stellt einen Überblick über zentrale Unterschiede und Gemeinsamkeiten der Emissionsbilanz erneuerbarer Energien und dem nationalen Treibhausgasinventar dar. Diese werden zunächst qualitativ und mit Hilfe von Visualisierungen erörtert. Damit wird das Verständnis dafür geschaffen, dass die beiden Berichtswesen unterschiedlichen Zwecken dienen und wo daher Grenzen der Vergleichbarkeit liegen. Besonders hervorzuheben sind an dieser Stelle beispielsweise die unterschiedlichen geographischen Systemgrenzen. Danach wird anhand der Photovoltaik und Biogas beispielhaft quantitativ gezeigt, wie sich Unterschiede im Detail erklären lassen und wo konkret Grenzen bzw. Möglichkeiten der Harmonisierung beider Berichtswesen liegen. Danach werden die Beiträge erneuerbarer Energien zur Emissionsreduktion in Deutschland von 1990-2015 basierend auf der Methode der Komponentenzerlegung berechnet. Damit wird folgender Herausforderung begegnet: Die steigende Anteil erneuerbarer Energien wird in einigen Bereichen nicht direkt im deutschen Treibhausgasinventar durch entsprechend zurückgehende Emissionen reflektiert. Gründe dafür sind beispielsweise gleichzeitig stattfindende Entwicklungen, die sowohl emissionssteigernd (z.B. Atomausstieg, gestiegene Stromnachfrage) als auch emissionssenkend (Zubau erneuerbarer Stromerzeugungskapazität) wirken können. In Summe können deshalb die Emissionen stagnieren oder zeitweilig steigen, obwohl der Anteil erneuerbarer Energien deutlich wächst und Emissionen vermeidet, die bei einer Nutzung anderer Technologien entstehen würden. Diese Analyse erfolgt für die Bereiche: gesamte Treibhausgasemissionen, energiebedingte CO2-Emissionen, CO2-Emissionen des Stroms, der Industriewärme, der Räumwärme, der Fernwärme, des motorisierten Individualverkehrs, sowie dem Straßengüterverkehr. Zum Schluss wird weiterer Forschungsbedarf skizziert.
Für die Erreichbarkeit der Klimaschutzziele der Bundesregierung für das Jahr 2050 stellen Windenergie und Photovoltaik die tragenden Säulen dar. Diese sind relativ kostengünstig, haben ein hohes technisches Ausbaupotenzial und können neben der Deckung des Strombedarfs auch zu einem hohen Teil den Energiebedarf im Wärme- und Verkehrssektor decken. Im Projekt wurde untersucht, wie das Zusammenspiel zwischen dem Stromsektor und dem Wärme- und Verkehrssektor, im Sinne einer übergreifenden Klimaschutzstrategie, ausgestaltet werden muss. Es wurde dazu ermittelt, wie hoch der Strombedarf in einem kostenoptimierten sektorenübergreifenden Zielszenario wäre, wenn eine THG-Emissionsreduktion - bezogen auf alle Sektoren - um 80% (im Jahr 2050 gegenüber 1990) erreicht werden soll. Die damit verbundenen Herausforderungen hinsichtlich der zeitlichen Vereinbarkeit von fluktuierendem Stromangebot und der Stromnachfrage sowie Rückkopplungen zwischen den Sektoren wurden unter dem Einbezug von Speicher- und Übertragungsmöglichkeiten analysiert und mögliche Synergien identifiziert. Um die Synergien der Sektorkopplung zu nutzen werden Roadmaps für die Sektoren Wärme (Gebäude- und Industrieprozesswärme) und Verkehr entwickelt, die ein kostenoptimiertes Zielszenario möglich machen. Es werden Vorschläge in allen Sektoren gemacht, um die notwendigen Schlüsseltechnologien einzuführen und damit die Roadmap umzusetzen.
Durch internationale Vorgaben für die Berichterstattung der Emissionen des Verkehrs durch das IPCC sind neben der Berechnung dieser Emissionen auch Angaben zu der Genauigkeit der Berechnungen anzugeben. Die hierfür im Umweltbundesamt (UBA) verwendeten Angaben gehen auf Analysen und Bewertungen aus dem Jahr 2009 zurück. In Anbetracht der seitdem eingetretenen Änderungen und den verschärften Debatten und Rahmenbedingen bzgl. der Verkehrsemissionen ist eine Aktualisierung der Berechnung der Unsicherheit unabdingbar. Die Bestimmung der Unsicherheiten müssen hierbei für Treibhausgase (N2O, CH4) und relevante Schadstoffemissionen (z. B. NOX) durchgeführt werden. Ziel des Projekts ist es daher, für die Quellgruppen "Ziviler Flugverkehr" (1.A.3.a und 1.D.1.a) und "Straßenverkehr" (1.A.3.b) für sämtliche relevanten Aktivitätsraten (Kraftstoffabsatz) und Emissionsfaktoren (u. a. CH4, NOX etc.) aktuelle Unsicherheiten der berichteten Aktivitätsraten und Emissionsfaktoren abzuleiten. Für beide Quellgruppen werden differenzierte Modellierungsinstrumente verwendet. Im Bereich Straßenverkehr sind dies das Fahrzeugmodell PHEM von der TU Graz und FVT, das Emissionsmodell HBEFA von INFRAS sowie das Inventarmodell TREMOD von ifeu/UBA. Für den Flugverkehr wird das von ifeu entwickelte Modell TREMOD-AV eingesetzt. Für sämtliche Eingangsgrößen der Modellverbünde werden die Unsicherheiten über Verteilungsfunktionen angegeben. Diese Eingangsgrößen werden innerhalb der definierten Bandbreiten in einer Monte-Carlo-Simulation variiert. Aus der Simulation ergeben sich schließlich die relativen Unsicherheiten der berichteten Werte (Kraftstoffabsätze und Emissionsfaktoren).
In the course of the transformation to a greenhouse gas-neutral society in the second half of the 21st century, the use of synthetic energy carriers based on renewable electricity or biomass is under discussion. This project evaluates the environmental impacts of technical and logistical options for the generation of such energy carriers on the basis of environmental impact categories such as global warming potential, acidification or land use. The production of five products (Fischer-Tropsch fuels, methanol, synthetic natural gas, biomethane and hydrogen) was examined based on various process steps/procedures and their current and future technical data. By using regional factors for Germany, Europe, and the Mediterranean region - like the availability of renewable energy carriers such as wind or PV and of raw materials such as carbon or water as well as transport routes to Germany - these processes were combined to form supply paths for these energy carriers. Using the method of life cycle assessment, the environmental effects were analysed for today and 2050. In addition, the costs for plant construction and operation were estimated. The results show that synthetic energy carriers generally have a significantly lower global warming potential than today's fossil reference products due to the use of renewable energies. However, the production of electricity generation plants and associated economic processes - such as steel and cement production - can still make a relevant contribution to the global warming potential if they are not also greenhouse neutral. At the same time, it is this production of the necessary plants that leads to (sometimes significantly) increased burdens compared with the fossil reference in almost all other impact categories, most notably in terms of water and land use. This study therefore also provides indications of which environmental impacts must be further reduced in the future.
