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Die in diesem Bericht aufgeführten Ergebnisse für das Jahr 2022 zeigen, dass der Ausbau erneuerbarer Energien wesentlich zur Erreichung der Klimaschutzziele in Deutschland beiträgt. Insgesamt werden in allen Verbrauchssektoren fossile Energieträger zunehmend durch erneuerbare Energien ersetzt und damit dauerhaft ⁠Treibhausgas⁠- und Luftschadstoffemissionen vermieden. Die Ergebnisse zeigen darüber hinaus, dass eine differenzierte Betrachtung verschiedener Technologien und Sektoren sinnvoll und notwendig ist, wenn es z.B. darum geht, gezielte Maßnahmen zum ⁠Klimaschutz⁠ und der Luftreinhaltung abzuleiten, da sich die spezifischen Vermeidungsfaktoren für die untersuchten Treibhausgase und Luftschadstoffe teilweise erheblich unterscheiden. Im Ergebnis weist die Netto-Emissionsbilanz der erneuerbaren Energien unter Berücksichtigung der Vorketten eine Vermeidung von Treibhausgasemissionen in Höhe von rund 237 Mio. t ⁠CO2⁠ -Äquivalente (CO2-Äq.) im Jahr 2022 aus. Auf den Stromsektor entfielen 181 Mio. t CO2-Äq., davon sind 155 Mio. t der Strommenge mit EEG-Vergütungsanspruch zuzuordnen. Im Wärmesektor wurden 46 Mio. t und durch biogene Kraftstoffe 10 Mio. t CO2-Äq. vermieden.

Die in diesem Bericht aufgeführten Ergebnisse für das Jahr 2021 zeigen, dass der Ausbau erneuerbarer Energien wesentlich zur Erreichung der Klimaschutzziele in Deutschland beiträgt. Insgesamt werden in allen Verbrauchssektoren fossile Energieträger zunehmend durch erneuerbare Energien ersetzt und damit dauerhaft ⁠Treibhausgas⁠- und Luftschadstoffemissionen vermieden. Die Ergebnisse zeigen darüber hinaus, dass eine differenzierte Betrachtung verschiedener Technologien und Sektoren sinnvoll und notwendig ist, wenn es z.B. darum geht, gezielte Maßnahmen zum ⁠Klimaschutz⁠ und der Luftreinhaltung abzuleiten, da sich die spezifischen Vermeidungsfaktoren für die untersuchten Treibhausgase und Luftschadstoffe teilweise erheblich unterscheiden. Im Ergebnis weist die Netto-Emissionsbilanz der erneuerbaren Energien unter Berücksichtigung der Vorketten eine Vermeidung von Treibhausgasemissionen in Höhe von rund 217 Millionen Tonnen CO₂-Äquivalente (CO₂-Äq.) im Jahr 2021 aus. Auf den Stromsektor entfielen 165 Millionen Tonnen CO₂-Äq., davon sind 142 Millionen Tonnen der Strommenge mit EEG-Vergütungsanspruch zuzuordnen. Im Wärmesektor wurden 42 Millionen Tonnen und durch biogene Kraftstoffe 10 Millionen Tonnen CO₂-Äq. vermieden.

Das Umweltbundesamt berechnet jährlich für alle interessierten Nutzer Indikatoren, die die Klimaverträglichkeit der Stromerzeugung und die Entwicklung ab dem Jahr 1990 charakterisieren. Da gemäß internationalen Bilanzierungsvorgaben alle Emissionen der Stromerzeugung - also auch Stromhandelsüberschüsse – dem Land zuzurechnen sind, in dem sie entstehen, erhöhen sich die Emissionen des deutschen Strommix entsprechend dem Stromhandelssaldo. Der diese Bilanzgrenzen berücksichtigende ⁠Indikator⁠ "direkte CO2-Emissionen je Kilowattstunde Strom" wird als "Emissionsfaktor für den deutschen Strommix" bezeichnet. Im Zuge der Aktualisierung werden erstmalig spezifische ⁠Treibhausgas⁠-Emissionsfaktoren mit und ohne ⁠Vorkette⁠ für den Strommix in der zeitlichen Entwicklung von 1990 bis 2021 ausgewiesen.

Das Umweltbundesamt veröffentlicht jährlich seine Berechnungsergebnisse zur Entwicklung des Kohlendioxid-Emissionsfaktors des deutschen Strommix in der Zeitreihe ab 1990, der als Indikator für die Klimaverträglichkeit der Stromerzeugung angesehen werden kann. Er darf jedoch nicht losgelöst von der Entwicklung des Stromverbrauchs insgesamt und den gesamten aus der Stromerzeugung entstehenden Kohlendioxidemissionen betrachtet werden. Dargestellt werden daher die Kohlendioxidemissionen der Stromerzeugung, der jeweilige Stromverbrauch mit und ohne Berücksichtigung des Stromhandelssaldos und der CO2-Emissionsfaktor für den deutschen Strommix, der CO2-Emissionsfaktor für den Strominlandsverbrauch für den deutschen Strommix und der CO2-Emissionsfaktor unter Berücksichtigung des Stromhandelssaldos. Die Kohlendioxidemissionen der Stromerzeugung unter Berücksichtigung des Stromhandelssaldos werden zusätzlich ausgewiesen. Die jährliche Fortschreibung und Aktualisierung der spezifischen CO2-Emissionen des deutschen Strommixes erfolgt auf Basis der Emissionen entsprechend dem Berichtsstand der Treibhausgasberichterstattung an das Klimasekretariat sowie der Stromerzeugung entsprechend der Daten der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen, des statistischen Bundesamtes für die Zeitreihe 1990 –2020 und der Arbeitsgruppe Erneuerbarer Energien-Statistik (AGEE - Stat). Dabei werden im Veröffentlichungsjahr x für das Jahr "x-1" hochgerechnete Datensätze und für das Jahr "x-2" vorläufige Basisdatensätze zur Berechnung herangezogen. Änderungen durch Neuberechnungen der Quellen (Energiebilanzen, Bruttostromerzeugung, Emissionsfaktoren) werden – soweit sie zum Zeitpunkt der Aktualisierung veröffentlicht waren – berücksichtigt. Eine Aktualisierung von Emissionsfaktoren in den Treibhausgasinventaren bedingt Veränderungen im Bereich der Emissionen aus der Stromerzeugung und eine Aktualisierung im Bereich der erneuerbaren Energien in der Bruttostromerzeugung und eine Neubewertung des Stromhandelssaldos hat Veränderungen im Stromverbrauch für den deutschen Strommix zur Folge (siehe auch Kapitel ergänzende Hinweise zu den Datengrundlagen). Deutschland weist seit dem Jahr 2003 beim Stromexport einen Überschuss auf, der über die letzten Jahre erheblich an Bedeutung gewonnen und im Jahr 2017 mit einem Stromhandelssaldo von 52 TWh Exportüberschuss einen neuen Höchststand erreicht hat, der danach kontinuierlich zurückgegangen ist und 2020 eine Größenordnung von 20 TWh erreicht. Der gleichzeitige Anstieg der Importe als auch der Rückgang der Exporte ergibt sich aus Merit-Order-Effekten im europäischen Strommarkt, nach denen europäische Gaskraftwerke gegenüber Kohlekraftwerken an Konkurrenzfähigkeit stark gewonnen haben. Der Überschuß an exportierten Strom gegenüber den importierten (Stromhandelssaldo) kann in 2019 mit 13 Mio t. CO2 und in 2020 mit 7 Mio. t CO2 bewertet werden. Der Anteil Stromhandelssaldos an der Bruttostromerzeugung beziffert sich 2019 auf rund 5 % und 2020 auf rund 4%. Das Jahr 2020 ist als Ausnahmejahr durch die Auswirkungen der Corona-Pandemie zu betrachten. Diese sind nicht eindeutig quantifizierbar, wurden aber bei den Schätzungen berücksichtigt.

In der Studie "Emissionsfaktoren der Stromerzeugung - Betrachtung der Vorkettenemissionen von Erdgas und Steinkohle" wurde eine Metaanalyse mit dem Ziel durchgeführt, die Emissionen der Vorketten der Stromerzeugung aus Erdgas und Steinkohle auf Basis aktuell veröffentlichter Daten und Studien systematisch zu überprüfen, transparent zu dokumentieren und zu aktualisieren. Im Rahmen der Metaanalyse wurden aktuelle Erdgas- und Steinkohleverbrauchsmixe für Deutschland bestimmt (Bezugsjahr 2018), die in Zukunft auf Basis der angewendeten öffentlichen Statistiken jährlich aktualisiert werden können. Für Erdgas- und Steinkohlelieferländer, die aktuell die größten Anteile an den Verbrauchsmixen für die Stromerzeugung aufweisen (Erdgas: Russland, Norwegen, Niederlande und Deutschland; Steinkohle: Russland, USA, Kolumbien, Südafrika) wurden Emissionsfaktoren (CO2-Äq., CO2, CH4, N2O, SO2-Äq., SO2, NOX, Staub, CO, NMVOC) berechnet, die auf einer aktuellen Datenbasis aus basieren. Zusätzlich wurden die Emissionsfaktoren für LNG-Vorketten für die Stromerzeugung berechnet, hier wurde der Fokus auf die Lieferländer Katar, Nigeria und USA gelegt. Die Emissionsfaktoren wurden mit neu entwickelten Ökobilanzdatenmodellen berechnet, die aktuelle öffentliche Statistiken, aktuelle konsistente Daten zu Treibhausgasemissionen aus Industrie- und Forschungsprojekten sowie aktuelle Ökobilanzhintergrunddaten aus den GaBi Datenbanken zusammenführen. Ein weiterer Fokus wurde auf den Stand der Forschung der globalen Methanemissionsquantifizierung gelegt (Bottom Up- und Top Down-Methoden). Ein Ergebnis der Datensammlungen und Analysen ist, dass noch ein erheblicher Forschungsbedarf bei der international harmonisierten Quantifizierung von Methanemissionen von Erdgas-, LNG- und Steinkohlvorketten besteht.

The purpose of this paper is to investigate the impacts of land-use policies on wind power deployment at the regional levels in Germany and Sweden, respectively. We use data on added wind capacity at the German district level and the Swedish municipality level over the time period 2008-2012. These data are analysed with a model specification permitting the probability of having any capacity addition (1/0) during this period to be independent of the level of the installed capacity (in MW). The results confirm that the regional variations in wind power deployment can to a significant extent be attributed to land-use policies, not least in the form of priority areas and the designation of restricted areas. The quantitative results display interesting differences across the two countries, not least concerning the role of priority areas, which is found to be much more profound in the German case. The assignment of protected areas appears instead to have constituted a more stringent policy tool in Sweden. Furthermore, cross-country differences in the relevance of various explanatory variables are also found to be related to geographical patterns, the overall extent of wind power deployment, as well as the design of the support schemes for wind power. Overall, the results highlight the need for better understanding of the critical role of land-use policies for future renewable energy development in various national and institutional contexts.

The purpose of this paper is to investigate the impacts of land-use policies on wind power deployment at the regional levels in Germany and Sweden, respectively. We use data on added wind capacity at the German district level and the Swedish municipality level over the time period 2008-2012. These data are analysed with a model specification permitting the probability of having any capacity addition (1/0) during this period to be independent of the level of the installed capacity (in MW). The results confirm that the regional variations in wind power deployment can to a significant extent be attributed to land-use policies, not least in the form of priority areas and the designation of restricted areas. The quantitative results display interesting differences across the two countries, not least concerning the role of priority areas, which is found to be much more profound in the German case. The assignment of protected areas appears instead to have constituted a more stringent policy tool in Sweden. Furthermore, cross-country differences in the relevance of various explanatory variables are also found to be related to geographical patterns, the overall extent of wind power deployment, as well as the design of the support schemes for wind power. Overall, the results highlight the need for better understanding of the critical role of land-use policies for future renewable energy development in various national and institutional contexts.

Ziel des Forschungsvorhabens "Substitutionseffekte erneuerbarer Energien im Stromsektor" (SeEiS) ist die Weiterentwicklung der Methodik zur Quantifizierung der verdrängten konventionellen Stromerzeugung durch die deutsche EE-Stromerzeugung. Um die Substitutionseffekte zu ermitteln, wird die reale Entwicklung des europäischen Stromerzeugungssektors einem kontrafaktischen ⁠Entwicklungspfad⁠ vergleichend gegenübergestellt, welcher keine erneuerbaren Energien im deutschen Strommix beinhaltet. Diese Effekte gehen in die am ⁠UBA⁠ erstellte Emissionsbilanz erneuerbarer Energieträger ein. Im vorliegenden Bericht werden die Projektergebnisse für die Jahre 2013-2018 dokumentiert.

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 Umweltbundesamt (UBA) erstellt jährlich die Emissionsbilanz für erneuerbare Energien, die ausweist wie viel Treibhausgasemissionen durch den Einsatz von Erneuerbaren in den Sektoren Strom, Wärme und Verkehr eingespart wurden. Die Berechnung fußt auf den Energieverbräuchen, die durch die Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat) ermittelt werden und wird kontinuierlich weiterentwickelt. Fokus im vorliegenden Forschungsvorhaben lag auf der Untersuchung zur Weiterentwicklung im Bereich erneuerbare Wärme. Ziel ist es, Substitutionsfaktoren für die verschiedenen Erneuerbaren abzuleiten und für verschiedene Technologien auf Basis von Literaturrecherche die den aktuellen Analysen zugrundeliegenden Nutzungsgrade zu aktualisieren und den notwendigen Hilfsenergieeinsatz zu bestimmen. Gemeinsam mit Informationen hinsichtlich der Emissionsfaktoren der verschiedenen Energieträger lassen sich somit die eingesparten Emissionen quantifizieren.

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.