Die CO2-Bilanz eines Kraftwerks wird oft als eine der wichtigsten Kennzahlen betrachtet, wenn es um den Vergleich von konventionellen und erneuerbaren Energien geht. Welcher Kraftwerkstyp welche CO2-Bilanz hat und ob es einen eindeutigen Sieger gibt, erfahren Sie in diesem Blog.
Die Methodik
Die offensichtlichen Emissionen eines Kraftwerks sind die, die während des laufenden Betriebs anfallen. Der Schornstein eines Kohlekraftwerks ist wohl das offensichtlichste Beispiel dafür. Aber auch Anlagen die durch erneuerbare Energieformen angetrieben werden und keinen augenscheinlichen „Auspuff“ haben sind nicht frei von CO2-Absonderungen. Oft sind es eher kleine Nebenaggregate oder der Fuhrpark der Betriebsmannschaft, die für vergleichsweise geringe, aber dennoch messbare CO2-Emissionen verantwortlich sind.
Die weniger offensichtlichen Emissionen entstehen bei der Entstehung, also beim Bau und auch beim Rückbau einer jeden Kraftwerksanlage. Ob Kohlemeiler oder Windrad, es geht nie ohne Bagger oder Beton vonstatten. Und auch für die Herstellung von Solarzellen werden Ressourcen benötigt und Strom verbraucht. Die Gewinnung und Anlieferung des jeweiligen Energieträgers ist der dritte Faktor, den es zu berücksichtigen gilt. Uran muss beispielsweise abgebaut und transportiert werden.
Wie, die machen auch Strom?
Dem gegenüber steht natürlich der Output eines jeden Kraftwerks, also die Stromproduktion. Die fällt bei den verschiedenen Erzeugungsanlagen äußerst unterschiedlich aus. Vom kleineren Windrad mit 1 Megawatt Leistung bis hin zum großen Kohlekraftwerk mit 2.000 Megawatt reicht in etwa die Bandbreite. Der Ausstoß an klimaschädlichen Gasen (und ggf. Rußpartikeln) über den kompletten Lebenszyklus eines Kraftwerks muss also der gesamten Energiemenge gegenübergestellt werden, damit eine sinnvolle Betrachtung und ein Vergleich möglich sind.
Am Ende dieser Berechnungen bekommt man folgenden Wert: CO2 pro Kilowattstunden Strom. Mit einer kWh Strom kann man etwa 1 Stunde lang die Haare föhnen oder 50 Stunden am Laptop arbeiten. Da wir in der Bundesrepublik eine Vielzahl von verschiedenen Kraftwerken im Einsatz haben, schlägt die bundesdeutsche Kilowattstunde mit etwa 370 Gramm CO2 zu Buche. Wer diesen Wert nach oben treibt bzw. ihn nach unten zieht schauen wir uns im Folgenden an.
CO2-Emittent Nr. 1: Die Braunkohle. Bild: Karl Gerber/Pexels
Das Ranking
Den größten Anteil am CO2-Ausstoß haben Braunkohlekraftwerke mit rund 1.100 Gramm pro kWh. Die direkten Emissionen werden ergänzt durch die, die beim Bergbau und beim Transport der Kohle entstehen. Mit deutlichem Abstand folgen auf dem zweiten Platz die Gas-Kraftwerke. Rund 500-600 Gramm lautet hier die CO2-Bilanz. Deutlich weniger und mit viel weniger Rußpartikeln belastet, liegt Gas aber dennoch etwa 50% über dem Durchschnitt aller Stromerzeuger in Deutschland.
Die erneuerbaren Energien weisen einen deutlichen geringen CO2-Fussabdruck auf, aber auch da gibt es Unterschiede. Herstellungsbedingt haben Solarzellen dabei mit rund 100 Gramm pro kWh den höchsten Wert. Etwa zwei Dritte der weltweit installierten Solar-Module stammen aus chinesischer Produktion. Deren Herstellung ist sehr energieintensiv und in China wird ein Großteil des Stroms mit Kohle erzeugt. Aus diesem Grund kommen Solarzellen auf einen Durchschnittswert von rund 100 Gramm pro kWh.
Seit 10 Jahren am Netz: Das Wasserkraftwerk in Rheinfelden. Bild: Energiedienst/Luftaufnahmen Meyer
Die vorderen Plätze
Wind- und Wasserkraftwerke teilen sich mit 5-30 Gramm CO2 pro Kilowattstunde Strom den Spitzenplatz mit…? Atomkraftwerken. Deren Bilanz liegt, je nach Berechnung, bei maximal 30 Gramm pro kWh. Abseits jeglicher Diskussion um die Risiken und Nachteile dieser Erzeugungsart muss man anerkennen, dass die CO2-Bilanz dieser thermischen Kraftwerke gut ist. Meine persönlichen Gewinner sind und bleiben aber die großen und kleinen Wasserkraftwerke dieser Welt. Der hohe Wirkungsgrad und die lange Lebensdauer sind einmalig und zahlen direkt auf das Thema CO2-Effizienz ein!
Als Referent für Öffentlichkeitsarbeit und Event-Management arbeitet Simon Kuner in der Besucherinformation von Energiedienst: „Wir müssen Nachhaltigkeit und die Verantwortung für unseren Planeten täglich praktizieren. Nur so inspirieren wir andere, es auch zu tun. Als Referent in einem Wasserkraftwerk bin ich dafür genau an der richtigen Stelle!“
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Frage an den Autor: Fließen bei AKWs auch der Abbau / Transport von Uran sowie der Bau und Betrieb der (noch nicht vorhandenen) Endlager ein? Kaum vorstellbar, dass es dann bei 30 Gramm pro kWh bleibt. Vorab Danke für Ihre Antwort.
Hallo MS,
vielen Dank fürs kritische Nachhaken.
Bei sämtlichen hier aufgeführten Erzeugungsarten werden Rohstoffgewinnung, Rohstoffaufbereitung, Rohstofftransport sowie der Bau und der Betrieb der jeweiligen Anlage mit einkalkuliert. Siehe oben im Absatz „Die Methodik“.
Bei dieser Berechnungsart kommen in Deutschland betriebene Atomkraftwerke auf etwa 30 Gramm CO2 pro kWh.
Nimmt man die Endlagerung mit in die Berechnung kommt man laut Uranatlas des BUND auf knapp 105 Gramm CO2 pro kWh.
Viele Grüße
Simon Kuner
Danke für die Ergänzung
Der CO2 Fußabdruck ist deutlich geringer doch Windkraftanlagen setzen SF6 (das stärkste Treibhausgas) und es gibt fast keine Anlagen und Schaltschränke, die ohne arbeiten. Nicht weil es technisch nicht machbar wäre sondern aus Kostengründen.
Ich schließe mich an, meine Favoriten sind auch die Wasserkraftwerke. Aber auch der Anblick eines Windparks in der Nordsee mit seiner schier endlosen Regelmäßigkeit hat eine gewisse Ästhetik. PV-Anlagen scheinen mir privat die beste Wahl – schade, dass die Entwicklung von optisch ansprechenderen Anlagen hier so langsam von statten geht und Deutschland keine Rolle mehr spielt.
Lieber Chriz,
du sprichst da wahre Worte. Es können nicht überall Wasserkraftwerke stehen. Man muss jeden Standort genau betrachten und dann den passenden Kraftwerkstyp dafür wählen.
Und: Die deutsche Solarindustrie beginnt gerade sich neu aufzustellen. Die gegenwärtige Krise hat gezeigt, dass lokale Produktion durchaus Vorteile haben kann.
Und für alle, die mit selbstgemachtem Sonnenstrom liebäugeln: https://www.naturenergie.de/solar/
Viele Grüße
Simon
Ich nehme mal an, die Lebensdauer von PV-Modulen wurde mit der aktuellen Förderdauer für die Einspeisevergütung (20 Jahre) angenommen. Nachhaltiger wäre, solch eine Anlage länger zu betreiben. Die CO2-Last der Herstellung verteilt sich dann auf einen längeren Zeitraum oder eine größere Strom-Menge.
Übrigens sollte man CO2 nicht zum alleinigen Maßstab machen. Ist ja erst in Mode gekommen, seit wir „kaum noch“ Probleme mit Ruß und Smog haben. Von Kernschmelzen ganz zu schweigen.
Lieber Michael,
du hast Recht! Der CO2-Ausstoß ist nur ein Aspekt von vielen. Allerdings im Hinblick auf den Klimawandel ein sehr wichtiger Aspekt, deshalb habe ich dem Thema hier einen eigenen Text gewidmet. Dass sich daraus sehr viele weitere Gedanken über Stromerzeugung ergeben, ist genau richtig.
Die durchschnittliche Lebensdauer einer Photovoltaik-Anlage beträgt 30 Jahre. Also 10 Jahre länger, als die Förderung durch das EEG. Dieser Wert liegt auch den Studien zugrunde, die ich für diesen Beitrag gelesen habe.
Ob sich eine PV-Anlage auch nach Auslauf der -bzw. mit geringer- EEG-Vergütung lohnt, erfährst du hier: https://www.naturenergie.de/solar/posteeg/
Nur so viel sei verraten: In der Regel ja! Und aus ökologischer Sicht sowieso!
Viele Grüße
Simon