Städtevergleich Schweiz-Deutschland zu Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen

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1 Städtevergleich Schweiz-Deutschland zu Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen pro Person erstellt für die Stadt Zürich Zürich, 15. Mai 2012 ECOSPEED AG, Drahtzugstrasse 18, CH-8008 Zürich T , F , info@ecospeed.ch

2 Inhalt 1 ZUSAMMENFASSUNG EINFÜHRUNG AUSGANGSLAGE VORGEHEN DATENQUALITÄT & BERECHNUNG DER INDIKATOREN RÜCKMELDUNG DER STÄDTE DATENVERFÜGBARKEIT UND DATENQUALITÄT BERECHNUNGSMETHODIK GRENZEN BEI DER INTERPRETATION RESULTATE FÜR DAS VERGLEICHSJAHR CHARAKTERISIERUNG DER STÄDTE ENDENERGIEVERBRAUCH PRIMÄRENERGIEVERBRAUCH CO 2E -EMISSIONEN SENSITIVITÄTSANALYSE STROMBEWERTUNG FAZIT UND EMPFEHLUNGEN GLOSSAR REFERENZEN ANHANG PRIMÄRENERGIEFAKTOREN IN MJ PRIMÄRENERGIE /MJ ENDENERGIE CO 2E -EMISSIONSFAKTOREN IN GCO 2E /KWH GEGENÜBERSTELLUNG ECOREGION SMART UND ECOREGION PRO ENERGIETRÄGERZUORDNUNG ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 2/32

3 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Datenverfügbarkeit und Datenqualität... 7 Abbildung 2: Übersicht Berechnungsansatz... 8 Abbildung 3: Einwohnenden- und Beschäftigtenstruktur Abbildung 4: Endenergieverbrauch in kwh pro Person nach Bereichen Abbildung 5: Endenergieverbrauch in kwh pro Person nach Energieträger Abbildung 6: Primärenergieverbrauch in Watt pro Person nach Bereichen Abbildung 7: Primärenergieverbrauch in Watt pro Person nach Energieträger Abbildung 8: CO 2e -Emissionen in Tonnen CO 2e pro Person nach Bereichen Abbildung 9: CO 2e -Emissionen in Tonnen CO 2e pro Person nach Energieträger Abbildung 10: Strommixe für die Sensitivitätsanalyse der Strombewertung Abbildung 11: Primärenergieverbrauch des Stroms in Watt pro Person nach Strommixvarianten Abbildung 12: CO 2e -Emissionen des Stroms in Tonnen CO 2e pro Person nach Strommixvarianten Abbildung 13: Primärenergieverbrauch in Watt pro Person nach Bereichen und Strommixvarianten Abbildung 14: CO 2e -Emissionen in Tonnen CO 2e pro Person nach Bereichen und Strommixvarianten Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Unsicherheit der verwendeten Faktoren Tabelle 2: Industrielastigkeit Tabelle 3: Endenergieverbrauchsanteile pro Bereich Auftraggeber Stadt Zürich Umwelt- und Gesundheitsschutz Zürich Abteilung Energie und Nachhaltigkeit Autor Fabian Scherer Consultant ECOSPEED scherer@ecospeed.ch Tel ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 3/32

4 1 Zusammenfassung Von 14 angefragten Städten aus der Schweiz und aus Deutschland nahmen insgesamt 9 Städte an diesem Vergleich teil. Die überdurchschnittlich gute Teilnahmequote zeigt das hohe Interesse der Städte an einem internationalen Städtevergleich. Die nachfolgenden Grafiken zeigen ausgewählte Resultate des Vergleichs. Primärenergiebedarf pro Einwohner Treibhausgasemissionen pro Einwohner Trotz aller Schwierigkeiten bei einem solchen Städtevergleich und aller methodisch notwendigen Erklärungen für diese Zahlen, zeigen sich zwei wesentliche Treiber für die Differenzen zwischen den Städten: 1) Strukturelle Unterschiede Die Differenzen beim Energieverbrauch stammen hauptsächlich vom Verhältnis Arbeitsplatz pro Einwohner sowie vom Anteil der Beschäftigten in den Sektoren Industrie und Dienstleistung. 2) Unterschiede im Strommix Es gibt beim Strommix große Unterschiede zwischen Deutschland und der Schweiz. Da der Strom eine wichtige Rolle bei den Bilanzen einnimmt, zeigen sich die Unterschiede zwischen den deutschen und Schweizer Städten hier sehr deutlich. ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 4/32

5 2 Einführung 2.1 Ausgangslage Im Rahmen des Nachhaltigkeitsmonitoring 2012 der Stadt Zürich sollen mit anderen europäischen Städten folgende Indikatoren verglichen werden: Primärenergieverbrauch (mittlere Primärenergie-Dauerleistung in Watt/Person) Treibhausgasemissionen (tco 2e /Person/Jahr) Der Nachhaltigkeitsbericht wird alle 4 Jahre veröffentlicht und die Stadt Zürich möchte in der aktuellen Ausgabe die Möglichkeit von Städtevergleichen ausloten. Die Stadt Zürich zieht in Betracht, den Städtevergleich im Bereich Energie und Treibhausgasemissionen über die Jahre hinweg fortzuführen und zu erweitern. Es geht aber vorerst vor allem darum den Dialog zwischen den sich vergleichenden Städten zu eröffnen. Da die Stadt Zürich die Software ECORegion PRO von ECOSPEED nutzt, bietet es sich an, den Vergleich über die in ECORegion eingegebenen Daten vorzunehmen. Damit ist eine ähnliche Datenstruktur und gute Datenverfügbarkeit beim Vergleich sichergestellt. Deshalb wurden für den Vergleich nur solche Städte angefragt, welche ebenfalls ECORegion nutzen. Die angefragten Städte weisen dabei in ECORegion einen guten Stand bei der Dateneingabe auf. Dies ist momentan primär bei Städten aus der Schweiz und Deutschland der Fall. In den Folgejahren kann dieser Vergleich zunehmend auch mit Städten aus anderen europäischen Ländern (Italien, Frankreich, Österreich, England, etc.) erweitert werden. 2.2 Vorgehen Für die Berechnung der Indikatoren des Städtevergleichs werden folgende Schritte durchlaufen: 1. Datenanfrage In einem ersten Schritt werden ECORegion-Kunden angefragt, ob in ECORegion eingegebenen Daten zur Endenergiebilanz für einen Städtevergleich mit der Stadt Zürich genutzt werden können (siehe Kapitel 3.1). 2. Datenanalyse Die erhaltenen Daten analysiert ECOSPEED auf Qualität und Vergleichbarkeit (siehe Kapitel 3.2 und Kapitel 3.4). Für die Berechnung der Indikatoren wird eine einfache und transparente Berechnungsmethodik entwickelt und präsentiert (Kapitel 3.3). 3. Berechnung der Indikatoren Nach einer Charakterisierung der Städte über ihre Einwohner- und Beschäftigten- bzw. Erwerbstätigenprofile folgt die Präsentation der Vergleichsresultate (siehe Kapitel 4). 4. Feedbackrunden Jede Stadt hatte die Möglichkeit ihre Daten zu überprüfen und Verbesserungen in den Berechnungen einzubringen, was eine gute Qualität des Vergleiches garantiert. 5. Veröffentlichung Nach einer Feedbackrunde bei den beteiligen Städten werden die Daten im Nachhaltigkeitsbericht der Stadt Zürich veröffentlicht. Der Vergleich wird im Einverständnis mit den Städten ebenfalls als Bericht veröffentlicht. Die Daten stehen den beteiligten Städten zur Verfügung. ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 5/32

6 3 Datenqualität & Berechnung der Indikatoren 3.1 Rückmeldung der Städte Von 14 angeschriebenen Städten haben 9 zugesagt, am Vergleich teilzunehmen. Eine Stadt konnte aufgrund fehlender Daten nicht berücksichtigt werden. Zusammen mit Zürich werden schließlich die folgenden 10 Städte verglichen (Einwohnerzahlen für das Jahr 2008, außer bei St. Gallen für 2010): 1. Bottrop Einwohner 2. Darmstadt Einwohner 3. Dortmund Einwohner 4. Frankfurt Einwohner 5. Lausanne Einwohner 6. Luzern Einwohner 7. Schaffhausen Einwohner 8. St. Gallen Einwohner 9. Winterthur Einwohner 10. Zürich Einwohner 3.2 Datenverfügbarkeit und Datenqualität Datenquellen Alle 10 Städte, die am Vergleich teilnehmen, nutzen ECORegion. Es sind dabei verschiedene Versionen von ECORegion im Einsatz: Bei den deutschen Städten ECORegion SMART und bei den Schweizer Städten ECORegion PRO. Während ECORegion SMART erlaubt eine komplette Endenergiebilanz zu erstellen, ermöglicht ECORegion PRO darüber hinaus das Erfassen von nichtenergetischen Emissionen und das direkte Abbilden von Großverbrauchern (siehe Anhang 9.3 für eine umfassende Gegenüberstellung von ECORegion PRO und ECORegion SMART ). Da nicht alle Städte ECORegion PRO nutzen, wird der Vergleich auf Endenergiedaten abgestützt. Ein Vergleich auf Basis der Endenergiebilanz und deren Bewertung mit Ökobilanz-Faktoren entspricht auch der Bilanzierungsmethodik, wie sie von der 2000-Watt-Geselltschaft empfohlen wird und wie sie die Stadt Zürich schon länger in ihrer Berichterstattung einsetzt [1, 2]. Dadurch dass die Schweizer Städte ECORegion PRO und die deutschen Städte ECORegion SMART nutzen, ergeben sich aber im Umfang der Endenergiebilanz kleine Unterschiede. Dies betrifft in erster Linie die Energieverbrauchsschätzungen im Bereich Verkehr. In ECORegion PRO sind die Berechnungen und Schätzungen generell auf einem höheren Detailgrad möglich (z.b. nach Straßenkategorien) und schließen mehr Verkehrskategorien ein. Für den Flugverkehr werden außerdem unterschiedliche Bilanzierungsprinzipien angewandt: ECORegion PRO verteilt die Verbräuche auf Basis der Verbräuche im nationale Treibhausgasinventar, während ECORegion SMART mit seiner Schätzmethode näher beim Verursacherprinzip liegt und auf Basis von nationalen Verkehrsstatistiken schätzt. Deshalb wird im Städtevergleich der Flugverkehr bzw. Verbrauch an Flugtreibstoffen nicht berücksichtigt. Weitere kleine Unterschiede bei der Bilanzierung des Verkehrs haben auf die Gesamtbilanz einen vernachlässigbaren Einfluss. ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 6/32

7 Datenqualität Abbildung 1 zeigt eine Übersicht über die in diesem Bericht verfügbaren Datenquellen der verschiedenen Städte. Als am verlässlichsten sind diejenigen Daten einzustufen, welche direkt aus eigenen Erhebungen der Städte stammen (bottom-up Daten) und so in ECORegion eingegeben wurden (dunkelblaue Felder) oder Daten, die von den Städten erstellten Studien zur Verfügung gestellt worden sind (hellblaue Felder). Mit generell höherer Unsicherheit sind Daten aus Schätzungen behaftet (dunkelrote und hellrote Felder). In ECORegion wird eine Top-Down-Schätzung über nationale Energiebilanzen, Einwohnende und Beschäftigte bzw. Erwerbstätige pro Wirtschaftszweig angeboten: Im Schweizer ECORegion wird über die Beschäftigten und im deutschen ECORegion über Erwerbstätige geschätzt. Werte aus dieser Startbilanz (dunkelrote Felder) sind nicht repräsentativ für eine bestimmte Stadt, sie schätzen den Energieverbrauch lediglich in der richtigen Größenordnung. Im Verkehrsbereich wird in ECORegion außerdem eine Schätzung über die in der Stadt zugelassenen Fahrzeuge angeboten (hellrote Felder). Dieses Vorgehen ermöglicht eine Schätzung, die mit einer etwas geringeren Unsicherheit behaftet ist als die Top-Down-Schätzung über Einwohner und Beschäftigte bzw. Erwerbstätige. Die Datenverfügbarkeit und Datenqualität ist, wie Abbildung 1 zeigt, insbesondere für die Sektoren Haushalte und Wirtschaft als gut bis sehr gut einzustufen (der Energieverbrauch der Wirtschaft ergibt sich aus der Differenz der Gesamtbilanz und des Anteils der Haushalte). Die Vergleichbarkeit im Verkehrssektor hingegen ist generell schlechter. Abhängig von dem im städtischen Verkehrsmodel gewählten Bilanzierungsansatz können systematische Unterschiede entstehen. Die meisten Städte haben dabei für die in der Treibhausgasbilanz wichtigsten Bereiche Personenverkehr Straße, Personenverkehr Schiene und Güterverkehr Straße Daten aus ihren Verkehrsmodellen zur Verfügung stellen können. Die Kategorien Güterverkehr Schiene und Weitere Transporte, welche Schifffahrt, Offroad-Fahrzeuge etc. abdeckt, wurden bei den meisten Städten top-down geschätzt. Dies fällt jedoch nicht allzu sehr ins Gewicht, da der Energieverbrauch dieser Kategorien verhältnismäßig klein ist. Abbildung 1: Datenverfügbarkeit und Datenqualität Energieverbrauch Gebäude, Infrastruktur & Prozesswärme Verkehr Gesamt Haushalte Personenverker Strasse Personenverker Schiene Gütertverkehr Strasse Gütertverkehr Schiene Weitere Transporte Legende Bottrop Eingegebene bottom-up Daten Darmstadt Schätzung über zugleassene Fahrzuege Dortmund Top-down Schätzung Frankfurt Externe Studien Lausanne keine Daten Luzern Schaffhausen St. Gallen Winterthur Zürich ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 7/32

8 Wahl des Vergleichsjahres Aufgrund der Datenverfügbarkeit bei den Städten und des Veröffentlichungs-Rhythmus des Nachhaltigkeitsberichts der Stadt Zürich, hat sich das Jahr 2008 als am besten für den Vergleich herausgestellt. Die in diesem Bericht präsentierten Vergleichsdaten beziehen sich folglich alle auf das Jahr Eine Ausnahme bilden die Zahlen der Stadt St. Gallen, welche Daten für das Jahr 2010 zur Verfügung gestellt hat. 3.3 Berechnungsmethodik Berechnungsansatz ECORegion erlaubt eine detaillierte und exakte Berechnung von Primärenergieverbrauch und CO 2 - Äquivalent-Emissionen (CO 2e -Emissionen) unter anderem nach den Vorgaben des Methodikpapiers der 2000-Watt-Gesellschaft [1]. Um eine maximale Transparenz im Städtevergleich zu erreichen, wird in diesem Bericht eine an die 2000-Watt-Methodik angelehnte und nochmals vereinfachte Berechnung der Indikatoren durchgeführt. Wie Abbildung 2 zeigt, wird die Endenergiebilanz der Städte jeweils mit zwei Faktorensets multipliziert, um den Primärenergieverbrauch und die daraus resultierenden CO 2e -Emissionen zu berechnen. Abbildung 2: Übersicht Berechnungsansatz Wahl der Primärenergie- und CO 2e -Emissionsfaktoren Die in Abbildung 2 aufgeführten Primärenergie- und CO 2e -Emissionsfaktoren haben einen entscheidenden Einfluss auf die Resultate. Dies gilt insbesondere für die Bewertung von Strom und Fernwärme, wo sich auch kleine Unterschiede in den Faktoren stark auswirken können. Es wurden die folgenden Quellen für die Faktoren verwendet: 1. Die auf Ecoinvent 2.2 basierenden Primärenergiefaktoren von Energiesystemen von ESUservices für die Schweizer Städte [3] 2. Faktoren aus der Ergebnisdatei von GEMIS 4.6 und einer Studie des Umweltbundesamtes für die deutschen Städte [4, 5] 3. Eigene Faktoren der Städte (insbesondere für Fernwärme). In der Studie des Umweltbundesamtes sind ebenfalls Faktoren aus GEMIS und Ecoinvent in die Berechnung der Faktoren eingeflossen d.h. schließlich sind die Primärquellen der Faktoren immer ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 8/32

9 GEMIS oder Ecoinvent. Alle Faktoren, mit Ausnahmen von Spezialfaktoren für Abfall, welche teilweise von den Städten geliefert bzw. selber erhoben wurden, sind im Anhang aufgelistet (Anhang 9.1 und 9.2.). Die verwendeten Faktoren stammen meistens aus neueren Versionen von GEMIS (Version 4.6 und 4.2) und ecoinvent (Version 2.2 und 2.0) und sind deshalb zum Teil numerisch leicht unterschiedlich zu denen, die in ECORegion angeboten werden. Die zu erwartenden Unterschiede wirken sich jedoch nur marginal aus und sollten unter 5% liegen. Die in diesem Bericht erstellten Bilanzen sind ohnehin nicht 1:1 mit Bilanzen in ECORegion zu vergleichen, weil der Flugverkehr nicht berücksichtigt und die Strombilanzierung auf Basis nationaler Durchschnitte berechnet wird. Damit der Vergleich der Städte möglichst transparent bleibt, sind die meisten Faktoren nicht städtespezifisch mit wenigen Ausnahmen beim Abfall. Eine generelle Ausnahme bilden die Fernwärmefaktoren. Diese wurden auf Basis der effektiven Fernwärmeproduktion, falls Informationen dazu vorhanden waren, für jede Stadt einzeln berechnet und können ebenfalls im Anhang eingesehen werden. Die Faktoren, die sich numerisch am stärksten auf das Resultat auswirken, sind die Faktoren für die Umweltbewertung der Elektrizität. Um den Einfluss dieser Faktoren auf die Resultate klein zu halten, wurde für die Bewertung jeweils mit dem Landesdurchschnitt gerechnet. Entscheidend ist dabei der für die Berechnung der Faktoren zu Grunde gelegte Strommix. Die Schweiz, als Stromhandelsdrehscheibe Europas, importiert einen relativ großen Anteil des verbrauchten Stroms und exportiert entsprechend einen relativen großen Anteil des produzierten Stroms. Der Unterschied zwischen dem Stromemissionsfaktor, welcher nur die Inlandproduktion berücksichtigt ( Produktionsmix ) und demjenigen welcher auch den Stromhandel mit einbezieht ( Verbrauchermix ) ist dabei sehr groß. Für Deutschland sind diese beiden Faktoren praktisch identisch [6]. Entsprechend werden für die Bewertung des Schweizer Stroms Faktoren verwendet, welche auf Basis des Verbrauchermix berechnet wurden. Die Bewertung des deutschen Stroms hingegen, wird über Faktoren vorgenommen die mit dem Produktionsmix berechnet wurden. Außerdem zu beachten ist, dass die Primärenergiefaktoren für die Schweiz und Deutschland mit unterschiedlichen Methoden berechnet wurden. ESU Services berechnete die Primärenergiefaktoren nach der Methode des kumulierten Energieaufwandes (KEA), während in der Ergebnisdatei von GEMIS die Faktoren als kumulierter Energieverbrauch (KEV) zur Verfügung gestellt werden. Die wesentlichen Unterschiede zwischen KEV und KEA sind wie folgt begründet (siehe auch Glossar): - Beim KEA werden auch die stofflich genutzten Energieträger mitbilanziert (graue Energie). Das heißt, dass beispielsweise bei der Bilanzierung des Heizölverbrauchs, das für die Produktion des Heizöl-Transportlastkraftwagens verwendete Plastik mit seinem Energiewert in die Bilanz mit einfließt. Beim KEV hingegen, wird nur das vom Transportlastkraftwagen verbrauchte Diesel bilanziert. - Für die erneuerbaren Energien, welche direkt Strom oder Wärme produzieren (Photovoltaik, Solarthermie etc.), wird beim KEA ein Wirkungsgrad angenommen ("Primärenergieumwandlungsgrad") und beim KEV nicht. Deshalb ist der KEA für erneuerbare Energien und die Elektrizität in der Regel höher als der KEV. Ansonsten sind die Unterschiede numerisch eher klein [5]. Trotz dieser methodischen Unterschiede in der Berechnung, wurden für eine bessere geographische Repräsentativität bei deutschen Städten in der Regel Faktoren aus GEMIS und bei Schweizer Städten Faktoren aus Ecoinvent verwendet. Die Faktoren können generell nach ihrer Unsicherheit bewertet werden. Tabelle 1 zeigt dabei eine zusammenfassende Einschätzung der Unsicherheiten der verwendeten Faktorensets. Diese ist vor allem für die Faktoren der erneuerbaren Energien generell höher einzustufen. Gründe dafür sind z.b. bei Biomasse die hohe Variation bei Herkunft und Eigenschaft. Außerdem steht hinter jedem Energieträger ein Technologiemix, welcher nicht für jede Stadt bekannt ist, die Faktoren aber beeinflusst [4]. Die Sammelkategorie Umweltwärme steht beispielsweis für eine Reihe von verschieden ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 9/32

10 Wärmepumpen, darunter Luft/Wasser-, Sole/Wasser-, Wasser/Wasser- und Luft/Luft- Wärmepumpen. Diese Wärmepumpen haben alle unterschiedlichen Ökobilanzen und der Anteil der verschiedenen Wärmepumpen-Technologien, welche effektiv im Einsatz sind, kann sich von Stadt zu Stadt stark unterscheiden. Bei den fossilen Energieträgern ist die Unsicherheit generell geringer. Dies obwohl die Faktoren nicht nach Sektoren unterschieden werden; in der Wirtschaft wird z.b. Öl aus anderen Quellen verwendet als für die Beheizung von Wohnbauten. Da die fossilen Energieträger den Großteil der Energiebilanz ausmachen, ist die gesamte Unsicherheit in der Berechnung der Indikatoren durch die verwendeten Faktoren als gering bis mittel einzustufen. Tabelle 1: Unsicherheit der verwendeten Faktoren Energieträger Unsicherheit Heizöl EL niedrig Benzin niedrig Diesel niedrig Kerosin niedrig Erdgas niedrig Holz (Biomasse) sehr groß Umweltwärme groß Sonnenkollektoren groß Biogase groß Abfall sehr groß Flüssiggas niedrig Pflanzenöl groß Biodiesel groß Braunkohle niedrig Steinkohle niedrig Strom mittel Fernwärme mittel Quelle: Einschätzung ECOSPEED AG. 3.4 Grenzen bei der Interpretation Vergleiche von Energiebilanzen und CO 2 -Bilanzen zwischen verschiedenen Städten und Regionen sind Grenzen gesetzt. Es gibt eine Vielzahl von systematischen Unterschieden, welche zu falschen Interpretationen von Resultaten führen können. Die Energieeffizienz einer Stadt wird durch eine Reihe von Umständen beeinflusst, welche die numerischen Unterschiede stark relativieren können. Dazu gehören z.b. die geographische und verkehrstechnische Lage, das lokale Klima, der Anteil der Mehrfamilienhäuser, die historische Bausubstanz, den Industrieanteil bei der Wirtschaft usw. Die Interpretation von Unterschieden zwischen den Städten ist deshalb mit Vorsicht vorzunehmen und sollte, wenn möglich, solche Umstände mit berücksichtigen. Im Rahmen des vorliegenden Vergleichs ist dies nur beschränkt möglich. Trotzdem zeigt das Gegenüberstellen der Indikatoren interessante Nuancen zwischen den Städten auf, die aber mit dem Bewusstsein der potentiell systematischen Unterschiede interpretiert werden sollten. Hervorzuheben sind insbesondere die folgenden Grenzen bei der Interpretation der Vergleichsresultate: ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 10/32

11 Die bei den meisten Städten fehlende Witterungskorrektur (Standards von Heizgradtag resp. Gradtagzahl) Unterschiede im betrachteten Datenumfang (erneuerbare Energien sind nicht in allen Bilanzen gleich bilanziert worden) Unterschiede in der Datenqualität (z.b. dass verschiedene Verkehrsmodelle den Verkehrsdaten zugrunde liegen) Unsicherheit der verwendeten Faktoren (betrifft vor allem erneuerbare Energien, Fernwärme und Strom) Der generell große Einfluss der Bewertung von Strom- und Fernwärmeverbrauch bei der Primärenergie- und CO 2e -Bilanz ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 11/32

12 4 Resultate für das Vergleichsjahr 2008 In diesem Kapitel werden die Resultate des Vergleichs vorgestellt und diskutiert. Alle Resultate werden für das Vergleichsjahr 2008 präsentiert. Die Ausnahme bilden die Werte der Stadt St. Gallen, welche sich in sämtlichen Resultaten auf das Jahr 2010 beziehen. Im Gegensatz zum Nachhaltigkeitsbericht der Stadt Zürich gibt es hier auch die Möglichkeit, neben dem Primärenergieverbrauch und den CO 2e -Emissionen den Endenergieverbrauch pro Person aufzuführen. Außerdem werden die Städte durch ihre Einwohnenden- und Beschäftigten- oder Erwerbstätigen-Zahlen charakterisiert. 4.1 Charakterisierung der Städte Die grundlegenden Charakteristiken der verglichenen Städte variiert beträchtlich. Nebst den beiden Finanzmetropolen Zürich und Frankfurt sind auch stark von der Industrie geprägte Städte wie Winterthur und Bottrop Teil des Vergleichs. Einige der Unterschiede in den Energieverbrauchsprofilen der verschiedenen Städte lassen sich über Unterschiede in Einwohner- und Arbeitsplatzstruktur erklären. Abbildung 3 zeigt sowohl Einwohnende und Beschäftigte (Schweizer Städte) respektive Erwerbstätige (deutsche Städte) und deren Verhältnis. Es ist zu erwarten, dass Städte mit einem tiefen Verhältnis von Arbeitsplätzen pro Einwohnende einen tieferen Energieverbrauch der Wirtschaft pro Einwohnende aufweisen. Abbildung 3: Einwohnenden- und Beschäftigtenstruktur Quelle: Berechnungen ECOSPEED AG auf Basis von Daten aus ECORegion Neben dem Verhältnis zwischen Arbeitsplätzen und Einwohnenden spielt die Energieintensität der Arbeitsplätze eine Rolle. Ein grober Indikator für die Energieintensität der Arbeitsplätze in einer Stadt ist der Anteil der Beschäftigten bzw. Erwerbstätigen im Industriesektor. Die Aussagekraft dieses Indikators ist insofern beschränkt, da die Energieintensität pro Arbeitsplatz innerhalb des Industriesektors stark variieren kann. ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 12/32

13 Tabelle 2 zeigt eine Übersicht über den prozentualen Anteil der Beschäftigten bzw. Erwerbstätigen im Industriesektor. Städte mit hohem Industrieanteil und kleinem Anteil von Arbeitsplätzen im Verhältnis zu den Einwohnenden dürften deshalb einen relativen hohen Energieverbrauch pro Person aufweisen. Städte mit einem großen Dienstleistungssektor hingegen dürften eine eher tiefere Energieintensität pro Person aufweisen. Tabelle 2: Industrielastigkeit Stadt Anteil Beschäftigte, Erwerbstätige im Industriesektor Bottrop 36,8% Darmstadt 19,4% Dortmund 19,5% Frankfurt 10,5% Lausanne 8,8% Luzern 11,4% Schaffhausen 29,6% St. Gallen 17,8% Winterthur 21,9% Zürich 9,7% Quelle: Berechnungen ECOSPEED AG auf Basis Daten aus ECORegion ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 13/32

14 4.2 Endenergieverbrauch Der Endenergieverbrauch pro Person ist der unmittelbarste Indikator für die Energieeffizienz einer Stadt, weil er ohne zusätzliche Umweltbewertung der Energieträger zeigt, was direkt vor Ort an Energie verbraucht wird. Die Vergleichsresultate werden einerseits nach Bereichen (Abbildung 4) und anderseits nach Energieträgern differenziert dargestellt (Abbildung 5). Für eine klarere Bildsprache werden die Energieträger in Abbildung 5 in Sammelkategorien dargestellt. Eine Übersicht zur Zuordnung der Energieträger in diese Sammelkategorien findet sich in Anhang 9.4. Abbildung 4: Endenergieverbrauch in kwh pro Person nach Bereichen Abbildung 5: Endenergieverbrauch in kwh pro Person nach Energieträger ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 14/32

15 Der gesamte Endenergieverbrauch variiert zwischen ca. 21 und 31 MWh pro Person. Einige der Unterschiede, welche in Kapitel 4.1 (Charakterisierung der Städte) vermutet wurden, können bestätigt werden. Dortmund und Bottrop mit ihren tiefen Arbeitsplatzquoten pro Einwohner und die vom Dienstleistungssektor am stärksten geprägten Städte Lausanne und Zürich weisen den tiefsten Endenergieverbrauch pro Person aus. Der Energieverbrauch des Verkehrssektors ist in der Stadt Zürich auffällig niedrig. Sowohl im Vergleich mit allen anderen Städten, wie auch im Vergleich zu den Bereichen Haushalte und Wirtschaft (siehe Abbildung 4 und Tabelle 3). Dies lässt sich mit dem sehr guten öffentlichen Verkehr und der S-Bahn-Abdeckung in Zürich erklären. Der prozentual tiefe Anteil der Haushalte in Frankfurt ist einerseits durch den effektiv tiefsten Verbrauch pro Einwohner, aber auch durch den sehr großen Verbrauch der Wirtschaft bedingt. Ansonsten variieren die relativen Anteile der drei Bereiche pro Stadt insbesondere bei der Wirtschaft recht stark. Die Haushalte verbrauchen dabei über die 10 Städte gesehen im Mittel 35%, der Verkehr 25% und die Wirtschaft 40% der Endenergie. Bei dieser Gegenüberstellung gilt es zu berücksichtigen, dass der Luftverkehr aus der Bilanz ausgeschlossen wurde. Tabelle 3: Endenergieverbrauchsanteile pro Bereich Stadt Haushalte Verkehr Wirtschaft Bottrop 40% 33% 27% Darmstadt 28% 23% 49% Dortmund 40% 29% 31% Frankfurt 22% 21% 57% Lausanne 35% 24% 41% Luzern 33% 24% 44% Schaffhausen 41% 23% 37% St. Gallen 36% 26% 38% Winterthur 35% 31% 34% Zürich 39% 19% 43% Ein absoluter Vergleich der Energieintensität ist am ehesten für den Bereich Haushalte möglich (siehe Abbildung 4). Die teilweise fehlende Heizgradtag- resp. Gradtagzahl-Standardisierung für den Großteil der Städte limitiert dabei die Interpretation der Zahlen. St. Gallen (liegt ca. 700 Meter über Meer) weist beispielsweise im langjährigen Mittel ca. 20% Heizgradtage mehr als Lausanne aus. Die Energieintensität des Haushaltsektors variiert zwischen 6,8-11,5 MWh pro Einwohner, wobei die meisten Werte zwischen 8.5 und 9.5 MWh pro Einwohner liegen. Beim Vergleich muss berücksichtigt werden, dass für zwei Städte die Werte aus der Top-down-Schätzung von ECORegion stammen. Trotzdem macht dieses Resultat einen plausiblen Eindruck und unterstreicht die gute Datenlage bei den am Vergleich beteiligten Städten. Ursachen für Unterschiede sind in der Energiebezugsfläche respektive in der beheizten Gebäudenutzfläche pro Person sowie im Alter und in der Qualität der Bausubstanz zu suchen. Bei der Darstellung nach Energieträgern fällt grundsätzlich auf, dass Heizöl in Deutschland eine kleinere Rolle spielt als in der Schweiz (siehe Abbildung 5). Heizöl ist in Deutschland häufig durch Erdgas oder Fernwärme substituiert. ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 15/32

16 4.3 Primärenergieverbrauch Der Primärenergieverbrauch pro Person ist ein Indikator, welcher den Energieverbrauch der Energieträger über den ganzen Bereitstellungsweg aggregiert darstellt. Damit lässt sich die Energieeffizienz des Energieverbrauchs in der ganzen Wertschöpfungskette auch über die Landesgrenzen hinaus beurteilen (siehe auch Glossar für KEA und KEV). Der kumulierte Primärenergieverbrauch ist der zentrale Indikator in der Vision der 2000-Watt-Gesellschaft, welche eine gesamtheitliche Reduktion der Umweltbelastung anstrebt [2]. Die Vergleichsresultate werden wieder einerseits nach Bereichen (Abbildung 6) und anderseits nach Energieträger differenziert dargestellt (Abbildung 7). Den größten zusätzlichen Energieverbrauch in der Wertschöpfungskette weist dabei die Elektrizität aus. Insbesondere bei den Schweizer Städten macht der Strom über 50% des totalen Primärenergieverbrauchs aus. Der Primärenergiefaktor für den Schweizer Verbrauchermix ist mit 3.05 MJ/MJ (basierend auf Ecoinvent 2.2) etwas höher als der für den deutschen Produktionsmix verwendeten Faktor von 2.87 MJ/MJ (basierend auf GEMIS 4.6). Beim Primärenergiefaktor für den Energieträger Strom haben die methodischen Unterschiede zwischen KEA und KEV den größten Einfluss (siehe auch Kapitel 3.3, Glossar und Anhang 9.1). Abbildung 6 zeigt, dass die Energieintensität im Bereich Haushalte zwischen der Primärenergiebetrachtung und der Endenergiebetrachtung stark verschieben kann. Städte, die beim Stromverbrauch der Haushalte einen relativ geringen Endenergieverbrauch pro Person aufweisen, weisen bei den Haushalten auch einen geringeren Primärenergieverbrauch pro Person auf und umgekehrt. Abbildung 6: Primärenergieverbrauch in Watt pro Person nach Bereichen ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 16/32

17 Abbildung 7: Primärenergieverbrauch in Watt pro Person nach Energieträger ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 17/32

18 4.4 CO 2e -Emissionen Als dritter Indikator dienen die Treibhausgasemissionen bzw. CO 2 -Äquivalent-Emissionen (CO 2e - Emissionen) pro Person. Die verwendeten Emissionsfaktoren schließen sowohl die wesentlichen Treibhausgase wie auch Emissionen ein, die über die gesamte Produktionsvorkette (bzw. Lebenszyklus) der verbrauchten Endenergie anfallen (siehe auch Glossar). Auch hier werden die Vergleichsresultate einerseits nach Bereichen (Abbildung 8) und andererseits nach Energieträgern (Abbildung 9) dargestellt. Die erhaltenden Resultate variieren von unter 6 bis zu über 11 Tonnen CO 2e pro Person. Vor allem die durch den Stromverbrauch versursachten Emissionen führen zu markanten Unterschieden in der Emissionsintensität der Städte. Die Unterschiede zwischen den CO 2e -Emissionfaktoren entstehen hier aber nicht hauptsächlich durch Unterschiede in der Methode der Faktorenberechnung, wie teilweise bei der Primärenergiebetrachtung, sondern durch den erheblich CO 2e -intensiveren Strommix in Deutschland. Der Emissionsfaktor für Deutschland ist mit 644 gco 2e /kwh viermal so hoch wie der Schweizer Emissionsfaktor, welcher mit 148 gco 2e /kwh auch im internationalen Vergleich tief liegt [6]. Dies führt zu einem klaren Bruch in der Emissionsintensität zwischen den Schweizer und deutschen Städten. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, findet sich in Kapitel 5 eine ausführliche Sensitivitätsanalyse der Strombewertung. Für den Haushalts-Bereich zeigt sich ein ähnliches Bild wie beim Vergleich der Primärenergie. Deutsche Städte, bei denen die Haushalte verhältnismäßig viel Strom einsetzen, schneiden vergleichsweise schlechter ab als beim Endenergievergleich und solche, die wenig Strom einsetzen und von guten Fernwärmenetzen profitieren, schneiden gut ab. Bei den Schweizer Städten ist die Situation eher umgekehrt, weil Strom weniger CO 2e intensiv ist als Heizöl. Abbildung 8: CO 2e -Emissionen in Tonnen CO 2e pro Person nach Bereichen ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 18/32

19 Abbildung 9: CO 2e -Emissionen in Tonnen CO 2e pro Person nach Energieträger ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 19/32

20 5 Sensitivitätsanalyse Strombewertung Die in Kapitel 4 präsentierten Resultate der Umweltbewertung (Primärenergieverbrauch und Treibhausgasemissionen) des Endenergieverbrauchs lassen erkennen wie groß der Einfluss der Umweltbewertung auf die Gesamtresultate ist. Der Umweltbewertung des Stromverbrauchs kommt dabei eine Sonderrolle zu. Eine kleine Änderung im Strommix und in den zu Grunde gelegten Faktoren kann eine Gesamtbilanz stärker verändern als die Summe aller Energieeffizienzmaßnahmen in einem Jahr. Deshalb soll in diesem Kapitel mit einer Sensitivitätsanalyse nochmals die zentrale Rolle der Strombewertung unterstrichen werden. Dazu werden für eine Auswahl der verglichenen Städte die Unterschiede in der Strombewertung unter Verwendung der folgenden Strommixe aufgezeigt: UCTE-Strommix; Strommix des Europäischen Verbundnetzes Nationaler Strommix; für DE Produktionsmix und für CH Verbrauchermix Lokaler Strommix; Strommix des Regionalen Energieversorgers Verglichen wird die Strombewertung für die Städte Dortmund, Frankfurt, Luzern und Zürich. Abbildung 10 zeigt die verschiedenen Strommixe in einer Gegenüberstellung. In Klammern wird jeweils das Bezugsjahr des Strommix angegeben. Als nationale Strommixe werden die für die Faktorenberechnung zu Grunde gelegten Strommixe aus GEMIS und Ecoinvent angegeben (siehe Anhang 9.1 und 9.2 für die Faktoren). Der UCTE-Mix und die zughörigen Faktoren stammen aus Ecoinvent. Der UCTE-Mix weist 31.5% Strom aus Kernkraft, 12.8% aus Wasserkraft, 3.1% aus neuen erneuerbaren, 1.4% aus Abfälle und 51.2% aus Fossilen Energieträgern auf: Es ist keine feinere Aufteilung der Produktion dokumentiert, deshalb ist der UCTE-Mix in Abbildung 10 nicht nach Energieträgern differenziert. Die regionalen Strommix der Städte Zürich, Luzern und Dortmund konnten aus den ECORegion Datentabellen der Städte extrahiert werden und basieren auf den Angaben der lokalen Elektrizitätund Stadtwerke. Für Frankfurt wurde die Stromkennzeichnung des lokalen Stadtwerkes (Mainova) direkt als Quelle verwendet, wobei die Feinverteilung auf Basis des nationalen Strommix geschätzt werden musste. Abbildung 10: Strommixe für die Sensitivitätsanalyse der Strombewertung ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 20/32

21 Auf Basis der regionalen Strommixe sind regionale Primärenergie- und Treibhausgasemissionsfaktoren berechnet worden (siehe Anhang 9.1 und 9.2 für die Faktoren). Die durchschnittlichen Faktoren für die verschiedenen Stromprodukte wurden dabei aus GEMIS und Ecoinvent bezogen. Die verwendete Methode für die Berechnung der lokalen Strombewertungsfaktoren entspricht derjenigen die in ECORegion angeboten wird. Für die Sensitivitätsanalyse wurde in einem ersten Schritt die Strombewertung für den totalen Stromverbrauch in der Region vorgenommen. Die lokalen Mixe von Zürich und Luzern liegen außerdem nochmal deutlich unter dem nationalen Verbrauchsmix, weil sie keine Stromimporte ausweisen. Abbildung 11 zeigt den Primärenergieverbrauch und Abbildung 12 die Treibhausgasemissionen jeweils nach Strommixvariante. Mit dieser Gegenüberstellung wird offensichtlich, wie groß die Auswirkung einer Änderung des Strommix auf die Primärenergie- und Treibhausgasbilanz einer Stadt ist. Die Strombewertung in einer Primärenergie- oder Treibhausgasbilanz kann und muss deshalb immer hinterfragt werden. Bei der Primärenergiebetrachtung ist der Anteil des Atomstroms und der fossilen Energieträger maßgeblich. So beeinflusst beispielsweise der aus dem Ausland importierte Strom (Kohle- und Atomstrom) den Schweizer Verbrauchermix entscheidend. Der regionale Strommix der Stadt Zürich weist einen sehr hohen Wasserkraftanteil aus, damit ist der Primärenergieverbrauch maßgeblich kleiner als beim nationalen Mix. Der lokale Strommix von Frankfurt wiederum enthält mehr Erdgas und Erneuerbare als der nationale Mix und weist ebenfalls einen verhältnismäßig kleineren Primärenergieverbrauch aus. Für Dortmund und Luzern sind die Unterschiede kleiner. Die Unterschiede zwischen den deutschen und Schweizer Strommixen kommen vor allem bei der Treibhausgasbewertung zum Ausdruck. Die lokalen Mixe von Zürich und Luzern liegen außerdem nochmal deutlich unter dem nationalen Verbrauchsmix, weil sie keine Stromimporte ausweisen. Abbildung 11: Primärenergieverbrauch des Stroms in Watt pro Person nach Strommixvarianten ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 21/32

22 Abbildung 12: CO 2e -Emissionen des Stroms in Tonnen CO 2e pro Person nach Strommixvarianten In Abbildung 13 und Abbildung 14 wird die Auswirkung der verschiedenen Strommixe auf die gesamten Primärenergie- und Treibhausgasintensitäten der Städte aufgezeigt. In der Variante UCTE- Mix fällt der Vergleich zwischen den deutschen und Schweizer Städten gänzlich anders aus: Zürich und Luzern liegen hier, wenn man den Wirtschaftssektor ausblendet, mit ihrem Primärenergieverbrauch und ihren Treibhausgasemissionen pro Person gleichauf oder höher als Frankfurt und Dortmund. Die Umweltbewertung mit lokalem Strommix hingegen bringt für alle Städte bessere Resultate als die Bewertung auf Basis der nationalen Mixe. Im Falle der Stadt Zürich verändert sich die Emissionsintensität pro Person zwischen UCTE-Mix und lokalem mix um 4.6 Tonnen CO 2e. Für Frankfurt beläuft sich der Unterschied auf 1.3 Tonnen CO 2e. Dieser Größenordnungen muss man sich bei der Interpretation der Resultate in Kapitel 4 bewusst sein. Es überrascht folglich nicht, dass die Diskussion über die korrekte Anrechnung von Strom aus erneuerbaren Quellen insbesondere in Deutschland intensiv geführt wird. Eine national akzeptierte Methode zur Anrechnung der lokalen Stromproduktion ist aber noch ausstehend [7]. Deshalb werden in dieser Studie die Resultate mit Faktoren bewertet, die auf dem nationalen Strommix basieren. Abbildung 13: Primärenergieverbrauch in Watt pro Person nach Bereichen und Strommixvarianten ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 22/32

23 Abbildung 14: CO 2e -Emissionen in Tonnen CO 2e pro Person nach Bereichen und Strommixvarianten ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 23/32

24 6 Fazit und Empfehlungen Viele Städte sind prinzipiell an einem Vergleich ihrer Energie- und CO 2e -Bilanzen interessiert. Dies bestätigt die hohe Teilnahmequote mit 9 von 14 angefragten Städten in dieser Studie. ECORegion- Kunden sind dabei besonders gut für einen Vergleich geeignet, da ihre Daten meist in ähnlicher Struktur und Qualität vorliegen und ein schneller und effizienter Vergleich auf detailliertem Niveau möglich ist. Für die Berechnung der Indikatoren hat sich die an die 2000-Watt-Methodik angelehnte einfache und transparente Vergleichsrechnung bewährt. Die Vergleichsresultate der 10 deutschen und Schweizer Städte scheinen plausibel und halten einer ersten Prüfung stand. Insbesondere für den Haushalt- und Verkehrssektor variieren die Resultate nur wenig und innerhalb erklärbaren Größenordnungen. Die Variation im gesamten Endenergieverbrauch entsteht hauptsächlich durch Unterschiede im Wirtschaftssektor. Die Umweltbewertung des Energieverbrauchs mit Primärenergie- und Treibhausgasemissionsfaktoren erlaubt die Umweltauswirkung des Endenergieverbrauchs abzuschätzen. Die Schweizer Städte weisen dabei tendenziell höhere Primärenergieverbräuche und die deutschen Städte klar höhere Treibhausgasemissionen aus. Die Resultate werden dabei maßgeblich durch die Umweltbewertung des Stroms und durch den dabei hinterlegten Strommix beeinflusst. Die Sensitivitätsanalyse der Strombewertung hilft deshalb Unterschied in den Umweltbilanzen richtig einzuordnen und die Unterschiede, die durch systematische Eigenheiten der Faktoren entstehen können, von weiteren Unterschieden im Umweltprofil der Städte zu differenzieren. Generell muss festgehalten werden, dass die Umweltbewertung mit Hilfe von Ökobilanz-Faktoren immer mit erhöhter Unsicherheit behaftet ist und deshalb kritisch hinterfragt werden muss. Die Interpretation der Resultate und die daraus abgeleiteten Schlüsse hinsichtlich der Unterschiede in der Energieeffizienz und in den Umweltbilanzen hängen stark vom Wissenstand zu den Charakteristiken der einzelnen Städte ab. Schon mit einfachen Analysen zu Einwohnenden- und Beschäftigten- bzw. Erwerbstätigenzahlen lassen sich viele der Unterschiede zwischen den Städten erklären. Auch für den Energieverbrauch der Haushalte gilt eine begrenzte Interpretierbarkeit, weil Unterschiede bei der Energiebezugsfläche pro Person, in der Bausubstanz und bei den Heizgradtagen resp. Gradtagzahlen nicht bekannt sind. Trotzdem bietet dieser Städtevergleich ideale Voraussetzungen für einen vertieften Dialog zwischen den Städten, weil Unterschiede klar zu Tage treten. In einem nächsten Schritt kann der Vergleich auf weitere Städte und Länder ausgedehnt werden. Um einerseits die Interpretierbarkeit zu verbessern und andererseits den Vergleich zu erweitern, schlagen wir für einen nächsten Vergleich die folgenden Schritte vor: Heizgradtag- resp. Gradtagzahl-Standardisierung abklären Weitere Harmonisierung der Primärenergie- und CO 2e -Faktoren anstreben Vertiefte Überlegungen zur Referenzgröße Einwohnende Dialog zwischen den Städten zur Harmonisierung der Datengrundlage Lokale Energieproduktion besser aufzeigen. ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 24/32

25 7 Glossar Endenergie Primärenergie Treibhausgase Watt, 2000-Watt- Methodik Lebenszyklusanalyse (Ökobilanz) Kumulierter Energieaufwand (KEA) Kumulierter Energieverbrauch (KEV) Endenergie ist die Energie, die von Endverbrauchern in Form von Energieträgern bezogen wird. Zu den Endverbrauchern gehören die Haushalte, die Industrie, die Dienstleistungsunternehmen und der Verkehr. Zur Endenergie zählt auch die Energie, welche von den Endverbrauchern selbst aus erneuerbarer Energie, z. B. mit Sonnenkollektoren, Solarzellen oder Erdsonden erzeugt wird. Primärenergie ist Energie in ihrer Rohform, bevor sie transportiert oder umgeformt wird: Rohöl, Erdgas, Kohle und Uran in geologischen Lagerstätten, Holz im Wald, die potenzielle Energie des Wassers, die Solarstrahlung sowie die kinetische Energie des Windes. Um die Primärenergie in nutzbare Endenergie umzuwandeln, braucht es Energie für Gewinnung, Umformung und Transport. Treibhausgase sind neben dem CO 2 vor allem Methan (Erdgas), Stickoxide und Fluorkohlenwasserstoffe. Diese Gase sind unterschiedlich klimawirksam. Um die Angaben zu vereinheitlichen, werden sie relativ zur Wirksamkeit in äquivalente Mengen von CO 2 umgerechnet. Man spricht dann von CO 2e-Emissionen (e steht für Englisch equivalent ). Über die in dieser Studie verwendeten Faktoren sind die wesentlichen Treibhausgase abgedeckt. Watt (W) ist die Einheit für eine energetische Leistung. Die energetische Leistung ist zwar zeitlich variabel. Für die 2000-Watt-Gesellschaft zählt aber die durchschnittliche Leistung über ein Jahr: So ergibt die Durchschnittsleistung von 2000 W über Stunden eine Energie von kwh; die 2000-Watt-Gesellschaft ist auch eine kWh- Gesellschaft. Primärenergie ist dabei nach 2000-Watt-Methodik als die im Primärenergieträger enthaltene Energie zuzüglich der grauen Energie bis zur Verwendung als Endenergie definiert. Eine Lebenszyklusanalyse (englisch Life Cycle Assessment, LCA), auch bekannt als Ökobilanz, ist eine systematische Analyse der Umweltwirkungen von Produkten während des gesamten Lebensweges ( von der Wiege bis zur Bahre ) oder bis zu einem bestimmten Zeitpunkt der Verarbeitung ( von der Wiege bis zum Fabriktor ). Die in dieser Studie verwendeten Primärenergie- und CO 2e-Emissionsfaktoren wurden nach dieser Ökobilanzmethode erhoben und beinhalten alle Prozesse von der Wiege bis zum Endverbraucher. Als kumulierten Energieaufwand wird die (Primär-)Energiemenge bezeichnet, die für Herstellung, Transport, Lagerung, Verkauf und Entsorgung eines Produktes benötigt wird (Ökobilanzansatz). Dabei werden auch alle Vorprodukte bis zur Rohstoffgewinnung berücksichtigt und der Energieeinsatz aller angewandten Produktionsprozesse addiert. Wenn zur Herstellung Maschinen oder Infrastruktur-Einrichtungen notwendig sind, wird auch der Energiebedarf für deren Herstellung und Instandhaltung anteilig in die graue Energie des Endprodukts einbezogen. Der KEA rechnet also auch die stofflich genutzten Energiemengen mit ein, da diese - ungeachtet ihrer energetischen oder stofflichen Nutzung - gefördert bzw. bereitgestellt ("aufgewendet") werden müssen, und durch ihren Heizwert die gesamten Primärenergieaufwendungen erhöhen. Bei der Stromherstellung wird außerdem auch bei Atomenergie und gewissen erneuerbaren Energien ein Wirkungsgrad angenommen (z.b. Effizienz in der Verwertung des Energiegehaltes von Uran und Effizienz in der Verwertung von Sonnenenergie). Der kumulierte Energieverbrauch ist die Summe aller Primärenergien zur Herstellung und Nutzung eines Produkts oder einer Dienstleistung inklusive aller Vorketten, jedoch ohne die stofflich genutzten Energieträger wie z.b. Holz für Bauzwecke oder Erdöl für Kunststoffe. Diese stofflichen Aufwendungen werden im KEV nicht verbucht, sondern ihre Masse ist in einer Rohstoffbilanz extra zu erfassen. Ebenso werden Aufwendungen zur Entsorgung nicht in den KEV einbezogen. Der KEV unterscheidet sich damit vom KEA vor allem dadurch, dass nur die Energiemengen einbezogen sind, die energetisch genutzt ("verbraucht") wurden. Der KEV bilanziert Wirkungsgrad von Umwandlungsprozess bei erneuerbaren Energien die direkt Strom oder Wärme bereitstellen per Definition mit 100%. ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 25/32

26 8 Referenzen Watt-Gesellschaft, Grundlagen für ein Umsetzungskonzept der 2000-Watt-Gesellschaft am Beispiel der Stadt Zürich, Watt-Gesellschaft, 2000-Watt-Gesellschaft - Kurzfassung des Bilanzierungskonzepts, R. Frischknecht, M. Tuchschmid, and R. Itten, Primärenergiefaktoren von Energiesystemen (auf Basis ecoinvent 2.2), 2011, ESU Services. 4. UBA, Emissionsbilanz erneuerbarer Energieträger - Durch Einsatz erneuerbarer Energien vermiedene Emissionen im Jahr 2007, 2009, Umweltbundesamt. 5. GEMIS, Ergebnisse aus GEMIS 4.6, 2010, Ökoinstitut (Hrsg.). 6. Soimakallio, S. and L. Saikku, CO2 emissions attributed to annual average electricity consumption in OECD (the Organisation for Economic Co-operation and Development) countries. Energy, (1): p IFEU, et al., Umweltnutzen von Ökostrom Vorschlag zur Berücksichtigung in Klimaschutzkonzepten, ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 26/32

27 9 Anhang 9.1 Primärenergiefaktoren in MJ Primärenergie /MJ Endenergie Deutschland GEMIS berechnet Primärenergiefaktoren nach KEV-Methode (Kumuliertem Energieverbrauch) Energieträger Wert Quelle Kommentar Heizöl EL 1,19 GEMIS 4.6 Benzin 1,21 GEMIS 4.6 Diesel 1,15 GEMIS 4.6 Kerosin 1,19 ecoinvent 2.2 Erdgas 1,16 GEMIS 4.6 Holz 1,10 GEMIS 4.6 Umweltwärme 0,85 GEMIS 4.6 Sonnenkollektoren 1,16 GEMIS 4.6 Biogase 1,48 GEMIS 4.6 Abfall 0,81 ecoinvent 2.2 Annahme: Wie Wärme aus KVA Flüssiggas 1,16 GEMIS 4.6 Pflanzenöl 1,16 GEMIS 4.6 Biodiesel 1,89 GEMIS 4.6 Braunkohle 1,25 GEMIS 4.6 Steinkohle 1,73 GEMIS 4.6 Schweiz ecoinvent rechnet Primärenergiefaktoren nach KEA-Methode (Kumuliertem Energieaufwand) Energieträger Wert Quelle Kommentar Heizöl EL 1,24 ecoinvent 2.2 Benzin 1,29 ecoinvent 2.2 Diesel 1,22 ecoinvent 2.2 Kerosin 1,19 ecoinvent 2.2 Erdgas 1,12 ecoinvent 2.2 Holz 1,06 ecoinvent 2.2 Umweltwärme 2,15 ecoinvent 2.2 Sonnenkollektoren 1,74 ecoinvent 2.2 Biogase 0,40 ecoinvent 2.2 Abfall 0,81 ecoinvent 2.2 Annahme: Wie Wärme aus KVA Flüssiggas 1,18 ecoinvent 2.2 Pflanzenöl 1,16 GEMIS 4.6 Biodiesel 1,89 GEMIS 4.6 Braunkohle Steinkohle 1,69 ecoinvent 2.2 Wird in der Schweiz nicht gebraucht ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 27/32

28 Strom Mix Wert Quelle Durchschnitt Schweiz Verbrauchsmix 3,05 ecoinvent 2.2 Durchschnitt Schweiz Produktionsmix 2,41 ecoinvent 2.2 Durchschnitt Deutschland 2,87 GEMIS 4.6 UTCE Mix 3,54 ecoinvent 2.2 Dortmund 2,58 Lokaler Strommix & GEMIS-Faktoren Frankfurt 2,59 Lokaler Strommix Mainova & GEMIS-Faktoren Luzern 3,00 Lokaler Strommix & ecoinvent-faktoren Zürich 2,01 Lokaler Strommix & ecoinvent-faktoren Fernwärme Mix Wert Quelle Kommentar Bottrop 1,34 Lokaler Produktionsmix & GEMIS-Faktoren Darmstadt 1,18 Lokaler Produktionsmix & GEMIS-Faktoren Dortmund 1,20 Lokaler Produktionsmix & GEMIS-Faktoren Frankfurt 0,54 Berechnung Mainova Berchnung des Stadtwerks Lausanne 0,75 ECORegion & ecoinvent-faktoren Luzern 0,85 ecoinvent 2.2 Durchschnitt CH Schaffhausen - - keine Fernwärme St. Gallen 0,80 ECORegion & ecoinvent-faktoren Winterthur 0,85 ecoinvent 2.2 Durchschnitt CH Zürich 0,79 Lokaler Produktionsmix & ecoinvent-faktoren Durchschnitt Deutschland 1,13 GEMIS 4.6 Durchschnitt CH 0,85 ecoinvent 2.2 ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 28/32

29 9.2 CO 2e -Emissionsfaktoren in gco 2e /kwh Deutschland Energieträger Wert Quelle Kommentar Heizöl EL 320,81 GEMIS 4.6 Benzin 301,68 UBA (2009) Diesel 301,68 UBA (2009) Kerosin 291,60 ecoinvent 2.2 Erdgas 252,53 GEMIS 4.6 Holz 26,16 GEMIS 4.6 Umweltwärme 192,49 GEMIS 4.6 Sonnenkollektoren 70,96 UBA (2009) Biogase 116,53 ecoinvent 2.2 Abfall 250,00 GEMIS 4.2 Flüssiggas 277,66 GEMIS 4.6 Pflanzenöl 162,61 UBA (2009) Biodiesel 128,66 UBA (2009) Braunkohle 459,42 GEMIS 4.6 Steinkohle 427,59 GEMIS 4.6 Schweiz Energieträger Wert Quelle Kommentar Heizöl EL 298,80 ecoinvent 2.2 Benzin 320,40 ecoinvent 2.2 Diesel 302,40 ecoinvent 2.2 Kerosin 291,60 ecoinvent 2.2 Erdgas 237,60 ecoinvent 2.2 Holz 36,00 ecoinvent 2.2 Umweltwärme 61,20 ecoinvent 2.2 Sonnenkollektoren 39,60 ecoinvent 2.2 Biogase 135,10 ecoinvent 2.2 Abfall 162,00 ecoinvent 2.2 Annahme: Wie Wärme aus KVA Flüssiggas 241,83 ecoinvent 2.2 Pflanzenöl 162,61 UBA (2009) Biodiesel 128,66 UBA (2009) Braunkohle Wird in der Schweiz nicht gebraucht Steinkohle 432,00 ecoinvent 2.2 ECOSPEED Städtevergleich Energieverbrauch und Treibhausgasemissionen Seite 29/32