Institute for Advanced Sustainability Studies IASS in Potsdam

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1 Institute for Advanced Sustainability Studies IASS in Potsdam CO 2 -Emissionsgrenzwerte für Kraftwerke - Ausgestaltungsansätze und Bewertung einer möglichen Einführung auf nationaler Ebene Dominik Schäuble, Dolores Volkert, David Jacobs, Klaus Töpfer Plattform Energiewende Institute for Advanced Sustainability Studies e.v. CO 2 -Emissionsgrenzwerte für Kraftwerke, 26. Mai

2 Hintergrund Die deutschen Treibhausgasemissionen Das deutsche Emissionsreduktionsziel für 2020 ist ohne zusätzliche Maßnahmen nicht zu erreichen Eigene Darstellung, Quelle: Umweltbundesamt, Institute for Advanced Sustainability Studies e.v. CO 2 -Emissionsgrenzwerte für Kraftwerke, 26. Mai

3 Hintergrund CO 2 -Preis und seine Auswirkungen auf die Stromerzeugung Eigene Berechnungen Quellen: BAFA, 2014, Umweltbundesamt, Bei mittleren Brennstoffpreisen von 2013 hätte der Fuel Switch Steinkohle/Erdgas im Dispatch bei einem CO 2 -Preis von ca. 35 /t eingesetzt Institute for Advanced Sustainability Studies e.v. CO 2 -Emissionsgrenzwerte für Kraftwerke, 26. Mai

4 Hintergrund Anteile der Energieträger an der Bruttostromerzeugung Bilanziell hat der Anstieg der erneuerbaren Energien die Abnahme der Kernenergie vollständig kompensiert Seit 2011 steigt der Anteil der Kohle an der Stromerzeugung, der Erdgasanteil sinkt Eigene Darstellung, Quelle: AG Energiebilanzen, Institute for Advanced Sustainability Studies e.v. CO 2 -Emissionsgrenzwerte für Kraftwerke, 26. Mai

5 Hintergrund Internationale Erfahrungen mit Emissionsgrenzwerten In Kraft seit Umfang Höhe Kalifornien 2006 Grundlastversorgung Neuanlagen Langfristige Stromlieferverträge UK Dez 2013 Neuanlagen Substanzielle Retrofits Kanada 2015 Neuanlagen Altanlagen (>50 Jahre) USA EPA-Entwurf Sept 2013/ im Konsultationsprozess Neuanlagen Alle fossilen Energieträger: 500 g/kwh Alle fossilen Energieträger: 3350 t/(mw Jahr) 450 g/kwh bei 85% Auslastung Kohle: 420 g/kwh Erdgas: 450 g/kwh Kohle: 500 g/kwh Verschiedene Ausgestaltungsformen bereits international implementiert/in Vorbereitung. Der Fokus ist auf Neuanlagen. Institute for Advanced Sustainability Studies e.v. CO 2 -Emissionsgrenzwerte für Kraftwerke, 26. Mai

6 Ziele des Instruments und Fragestellung der Studie 1. Kurz-/mittelfristige und kontinuierliche Verminderung der CO 2 -Emissionen der Stromerzeugung 2. Unterbinden von Investitionen in emissionsintensive Neu- und Bestandsanlagen (Lock-in) Können CO 2 -Emissionsgrenzwerte für Kraftwerke in diesem Sinne zielführend ausgestaltet werden? Sind CO 2 -Emissionsgrenze rechtlich umsetzbar? Institute for Advanced Sustainability Studies e.v. CO 2 -Emissionsgrenzwerte für Kraftwerke, 26. Mai

7 Ausgestaltungsmöglichkeiten Grundlegende Fragen 1. Soll der Grenzwert nur für Neuanlagen gelten oder auch Bestandsanlagen umfassen? 2. Auf welcher Ebene setzen die Emissionsgrenzwerte an? (Kraftwerke, Erzeugungsunternehmen, Vertriebsunternehmen) 3. Soll es einen einheitlichen Emissionsgrenzwert für alle Energieträger oder energieträgerspezifische Grenzwerte geben? 4. Grenzwerte für spezifische Emissionen oder Jahresmengen? 5. Wie hoch soll/sollen der/die CO 2 -Emissionsgrenzwert/e sein? Institute for Advanced Sustainability Studies e.v. CO 2 -Emissionsgrenzwerte für Kraftwerke, 26. Mai

8 Soll der Grenzwert nur für Neuanlagen gelten oder auch Bestandsanlagen umfassen? Eigene Darstellung, Quelle: Bundesnetzagentur, Durch die lange Nutzungsdauer von Kraftwerken muss der Grenzwert für neue Anlagen gelten Im Mittel gilt: je älter das Kraftwerk desto höher die spezifischen Emissionen Eingriffe in den Betrieb von alten/amortisierten Anlagen minimieren wirtschaftliche Härten Die Altersstruktur des deutschen Kraftwerksparks bietet Potenzial zur Emissionsminderung durch Emissionsgrenzwerte für amortisierte Kraftwerke Institute for Advanced Sustainability Studies e.v. CO 2 -Emissionsgrenzwerte für Kraftwerke, 26. Mai

9 Auf welcher Ebene setzen die Emissionsgrenzwerte an? (Kraftwerke, Erzeugungsunternehmen, Vertriebsunternehmen) Anlagenebene Klare und verständliche Regelung, die relativ einfach zu kontrollieren ist Flexibilität durch Reduktion der Kraftwerksauslastung (bei Jahresgrenzwerten) Flottenregelung, z.b. für Erzeugungsunternehmen Höhere Flexibilität durch Ausgleichsmöglichkeiten innerhalb großer Unternehmen Benachteiligung kleiner Unternehmen Monitoring aufwändiger Institute for Advanced Sustainability Studies e.v. CO 2 -Emissionsgrenzwerte für Kraftwerke, 26. Mai

10 Einheitlicher Grenzwert oder energieträgerspezifische Grenzwerte? Brennstoff Mittlerer Wirkungsgrad im Jahr 2010 Mittlerer CO2- Emissionsfaktor im Jahr 2010 (g/kwh) Braunkohle 35 % 1161 Mittlerer CO2- Emissionsfaktor im Jahr 2010 (g/kwh) CO2- Emissionsfaktor, Stand der Technik 2009 (g/kwh) 940 Steinkohle 38 % Erdgas 49 % Quelle: Umweltbundesamt, 2009, Moderne Kraftwerke haben signifikant niedrigere Emissionsfaktoren als alte Kraftwerke (für einen bestimmten Brennstoff) Die mittleren Emissionsfaktoren der unterschiedlichen Brennstoffe unterscheiden sich stark Institute for Advanced Sustainability Studies e.v. CO 2 -Emissionsgrenzwerte für Kraftwerke, 26. Mai

11 Einheitlicher Grenzwert oder energieträgerspezifische Grenzwerte? Eigene Darstellung, Quelle: Umweltbundesamt, Der Anteil der Kohle an der Stromerzeugung bestimmt den mittleren Emissionsfaktor des deutschen Kraftwerksparks Eine Reduktion der Kohleverstromung bietet im Vergleich zu Modernisierungsmaßnahmen ein erheblich größeres Potenzial zur Emissionsminderung Institute for Advanced Sustainability Studies e.v. CO 2 -Emissionsgrenzwerte für Kraftwerke, 26. Mai

12 Grenzwerte für spezifische Emissionen oder Jahresmengen? Eigene Darstellung. Jahresgrenzwerte ermöglichen ein Ausgleichen von höheren spezifischen Emissionen eines Kraftwerks durch eine geringere Auslastung Eine fließende Verminderung der Stromerzeugung aus Kohle ist dadurch möglich Institute for Advanced Sustainability Studies e.v. CO 2 -Emissionsgrenzwerte für Kraftwerke, 26. Mai

13 Wie hoch soll/sollen der/die CO 2 -Emissionsgrenzwert/e sein? Bottom-up-Ansatz (Anlagenebene) Welche Alternativen mit ähnlichen technischen Eigenschaften gibt es? Neuanlagen: Gas- und Dampfkraftwerk (Stand der Technik) Altanlagen: Durchschnittlich effiziente Bestands-GuDs Top-down-Ansatz (Flottenregelung) Angestrebte Emissionsminderung in Deutschland -> Emissionsminderung in der gesamten Stromerzeugung -> Minderung durch fossil befeuerte Kraftwerke Institute for Advanced Sustainability Studies e.v. CO 2 -Emissionsgrenzwerte für Kraftwerke, 26. Mai

14 Mögliche Ansätze für Deutschland Altersstufenmodell 1. Grenzwert für spezifische Emissionen neuer Kraftwerke Referenz: Moderne Gas- und Dampfkraftwerke (~350 g/kwh) 2. Grenzwert für Jahresemissionen von alten Kraftwerken (> 40 Jahre) Referenz Durchschnittlich effiziente GuD-Bestandsanlagen (~ g/kwh) Auslastung: 80-90% 3160 t CO 2 / (MW x Jahr) 3. Mögliche Erweiterung: Grenzwerte für Jahresemissionen von Kraftwerken mit mehreren Altersstufen > 40 Jahre: 75 % GuD-Auslastung mit g/kwh > 35 Jahre: 80 % Auslastung > 30 Jahre: 85 % Auslastung Institute for Advanced Sustainability Studies e.v. CO 2 -Emissionsgrenzwerte für Kraftwerke, 26. Mai

15 Mögliche Ansätze für Deutschland Flottenmodel 1. Grenzwert für spezifische Emissionen neuer Kraftwerke Referenz: Moderne Gas- und Dampfkraftwerke (~350 g/kwh) 2. Ein Grenzwert für die mittleren Emissionen der Kraftwerksflotten der Erzeugungsunternehmen Kompletter Bestand an Kraftwerken mit fossilen Brennstoffen Mittlere spezifische Emissionen oder mittlere Jahresemissionen pro MW Ausgangswert: Derzeitiger Emissionsfaktor der Stromerzeugung mit fossilen Brennstoffen -> Degression Institute for Advanced Sustainability Studies e.v. CO 2 -Emissionsgrenzwerte für Kraftwerke, 26. Mai

16 Abschätzung des CO 2 -Emissionsminderungspotenzials Grenzwert nur für Neuanlagen (350 g/kwh) % CO 2 -Emissionen [Mt/Jahr] % -44 % -43 % Steinkohle Braunkohle Berechnungen: TU Berlin Annahme: Kraftwerke gehen nach 50 Jahren vom Netz Emissionsgrenzwerte ausschließlich für Neuanlagen wirken relativ spät und bergen zusätzlich das Risiko der Investitionsverzögerung Institute for Advanced Sustainability Studies e.v. CO 2 -Emissionsgrenzwerte für Kraftwerke, 26. Mai

17 Abschätzung des CO 2 -Emissionsminderungspotenzials Altersstufenmodell CO 2 -Emissionen [Mt/a] % -29 % -52 % -66 % Steinkohle Braunkohle Berechnungen: TU Berlin Emissionsgrenzwerte für Neuanlagen und alte Bestandsanlagen ermöglichen eine zügige kontinuierliche Reduktion der Emissionen durch Kohlekraftwerke Institute for Advanced Sustainability Studies e.v. CO 2 -Emissionsgrenzwerte für Kraftwerke, 26. Mai

18 Rechtliche Umsetzbarkeit Art. 9 Abs. 1 der Industrieemissionsrichtlinie erlaubt Emissionsgrenzwerte nur zur Bekämpfung lokaler Umweltverschmutzung. Anlagengenehmigungen enthalten keine Emissionsgrenzwerte für Treibhausgase. 5 Abs. 2 BImSchG schließt CO 2 -Emissionsgrenzwerte in immissionsschutzrechtlichen Genehmigungen für am Emissionshandel teilnehmende Unternehmen aus. Die Einführung von nationalen Emissionsgrenzwerten könnte über eine dynamische Schutzverstärkung auf europäischer Ebene begründet werden, d.h. durch die deutschen Emissionsgrenzwerte lassen sich strengere Caps im EU-ETS durchsetzen. Einführung einer geeigneten Marktstabilitätsreserve könnte Schutzverstärkung garantieren. Institute for Advanced Sustainability Studies e.v. CO 2 -Emissionsgrenzwerte für Kraftwerke, 26. Mai

19 Fazit Emissionsgrenzwerte schaffen Planungssicherheit Emissionsgrenzwerte können den Neubau emissionsintensiver Kraftwerke verhindern und Retrofitting von Kohlekraftwerken unwirtschaftlich machen Emissionsgrenzwerte für amortisierte Bestandsanlagen ermöglichen eine kontinuierliche Verringerung der CO 2 -Emissionen der deutschen Stromerzeugung v.a. durch Reduktion der Kohleverstromung Flexibilität in der Umsetzung ist für große Unternehmen bei entsprechender Ausgestaltung gegeben Die Einführung von Emissionsgrenzwerten auf nationaler Ebene wäre rechtlich nicht unproblematisch, aber wahrscheinlich möglich 5 Abs. 2 BImSchG ist zu streichen Schutzverstärkung auf europäischer Ebene im Sinne des Art. 193 AEUV ist zu gewährleisten Institute for Advanced Sustainability Studies e.v. CO 2 -Emissionsgrenzwerte für Kraftwerke, 26. Mai

20 Plattform Energiewende am IASS Institute for Advanced Sustainability Studies e.v. Berliner Straße 130 D Potsdam Web: Institute for Advanced Sustainability Studies e.v. CO 2 -Emissionsgrenzwerte für Kraftwerke, 26. Mai