Mindestens 145 Milliarden Euro Schäden sind zwischen 2000 und 2021 durch die Folgen des Klimawandels entstanden. Je nachdem, wie der Klimawandel fortschreitet, liegen die zukünftigen Kosten bis 2050 zwischen 280 und 900 Milliarden Euro. Nicht mit eingerechnet sind zahlreiche gesundheitliche Beeinträchtigungen, Todesfälle durch Hitze und Überflutungen, die Belastung von Ökosystemen, der Verlust von Artenvielfalt und eine schlechtere Lebensqualität. Flusshochwasser und Überschwemmungen durch Starkregen sind bisher die teuersten Extremwetterereignisse in Deutschland. Betroffen hiervon waren nicht nur Gebäude und der Verkehr, sondern auch Industrie, Gewerbe und Lieferketten, deren Schäden seit 2000 mindestens 70 Milliarden Euro umfassten. Sogenannte „Jahrhunderthochwasser“ finden zudem immer häufiger statt: 2002 an der Elbe, Donau, und Saale, später im Jahr 2013 in weiten Teilen Süd-, Mittel- und Norddeutschlands, und 2021 in Ahrtal. Die Flut im Ahrtal und der Erft im Juli 2021 war mit 40,5 Milliarden Euro das Extremwetterereignis mit den größten Schäden in der deutschen Geschichte. Laut späteren Berichten machte der Klimawandel die Flut wesentlich wahrscheinlicher und trug zudem zu erhöhtem Niederschlag bei. Des Weiteren kommen die „stillen“ Extremwetter Hitze und Dürre hinzu. Ihre Folgen werden häufig unterschätzt, daher liegen hier weniger Untersuchungen vor. Die Land-, Wald- und Forstwirtschaft leiden unter den Ereignissen besonders: Hier wird der Schaden beispielsweise am Ertragsverlust von Getreide oder an der Qualität und Verfügbarkeit von Wasser gemessen – letzteres ist insbesondere für den Erhalt des Waldes von hoher Bedeutung. Schätzungen für die Jahre 2018 und 2019 kommen auf etwa 35 Milliarden Euro an Schäden. Auch hier ist der Klimawandel maßgeblich dafür verantwortlich, dass diese Phänomene zugenommen haben. Große immaterielle Schäden wie Einbußen in Gesundheit, Lebensqualität und Zufriedenheit lassen sich schwieriger berechnen. Bei Hitze sinkt nicht nur die Erwerbsproduktivität durch Krankheit oder Hitzestress massiv – Hitze ist für 99 Prozent der Extremwettertoten in Deutschland seit 2000 verantwortlich. Auch indirekte Kosten durch Klimawandelfolgen im Ausland haben einen starken Einfluss auf die deutsche Wirtschaft: Lieferketten verzögern sich, weil Infrastruktur in anderen Teilen der Welt überschwemmt wurde, bei Hitze arbeiten Menschen weltweit weniger produktiv. Diese Kosten können durch starke Handelsverflechtungen sogar deutlich größer sein als solche, die direkt in Deutschland anfallen. Welche gesamtwirtschaftlichen Kosten kommen also aufgrund des Klimawandels auf Deutschland zu? Sie liegen, abhängig von der Intensität des Klimawandels, bis 2050 allein monetär zwischen 280 und 900 Milliarden Euro. Rein statistisch gesehen bedeutet dies pro Jahr mindestens eine Katastrophe mit denselben Kosten wie die Ahrtalflut 2021. Wie hoch die Kosten genau ausfallen, hängt vor allem davon ab, wie der Klimawandel voranschreitet – und wie gut wir es schaffen, uns an das veränderte Klima anzupassen und damit unsere Verletzlichkeit reduzieren. Um Schäden gering zu halten oder ganz zu vermeiden, sind neben Klimaschutzmaßnahmen auch wirkungsvolle Anpassungsmaßnahmen dringend erforderlich. Quelle: Die Bundesregierung Ein Merkblatt zur Studie finden Sie hier .
Eine ambitionierte CO2 -Bepreisung über den Emissionshandel ist ein maßgeblicher Hebel zum Erreichen der gesetzlichen Klimaziele im Gebäude- und Verkehrsbereich. Dies macht Klimaschutzmaßnahmen wirtschaftlich, sichert durch eine verbindliche Emissionsobergrenze die Zielerreichung ab und hilft, die volkswirtschaftlichen Kosten des Klimaschutzes niedrig zu halten. Allerdings muss sichergestellt werden, dass dabei keine sozialen Härten entstehen. Wie dies möglich ist, zeigt die vorliegende Studie des Umweltbundesamts ( UBA ). Im Kern schlägt das UBA die Rückverteilung der Einnahmen aus dem nationalen Emissionshandel an die Bürgerinnen und Bürger über eine Klimaprämie und ergänzende Förderprogramme für vulnerabel Haushalte vor. Veröffentlicht in Fact Sheet.
Eine ambitionierte CO2-Bepreisung über den Emissionshandel ist ein maßgeblicher Hebel zum Erreichen der gesetzlichen Klimaziele im Gebäude- und Verkehrsbereich. Dies macht Klimaschutzmaßnahmen wirtschaftlich, sichert durch eine verbindliche Emissionsobergrenze die Zielerreichung ab und hilft, die volkswirtschaftlichen Kosten des Klimaschutzes niedrig zu halten. Allerdings muss sichergestellt werden, dass dabei keine sozialen Härten entstehen. Wie dies möglich ist, zeigt die vorliegende Studie des Umweltbundesamts (UBA). Im Kern schlägt das UBA die Rückverteilung der Einnahmen aus dem nationalen Emissionshandel an die Bürgerinnen und Bürger über eine Klimaprämie und ergänzende Förderprogramme für vulnerabel Haushalte vor.
Eine ambitionierte CO₂-Bepreisung über den Emissionshandel ist ein maßgeblicher Hebel zum Erreichen der gesetzlichen Klimaziele im Gebäude- und Verkehrsbereich. Dies macht Klimaschutzmaßnahmen wirtschaftlich, sichert durch eine verbindliche Emissionsobergrenze die Zielerreichung ab und hilft, die volkswirtschaftlichen Kosten des Klimaschutzes niedrig zu halten. Allerdings muss sichergestellt werden, dass dabei keine sozialen Härten entstehen. Wie dies möglich ist, zeigt die vorliegende Studie des Umweltbundesamts ( UBA ). Im Kern schlägt das UBA die Rückverteilung der Einnahmen aus dem nationalen Emissionshandel an die Bürgerinnen und Bürger über eine Klimaprämie und ergänzende Förderprogramme für vulnerabel Haushalte vor. Veröffentlicht in Climate Change | 47/2022.
Eine ambitionierte CO₂-Bepreisung über den Emissionshandel ist ein maßgeblicher Hebel zum Erreichen der gesetzlichen Klimaziele im Gebäude- und Verkehrsbereich. Dies macht Klimaschutzmaßnahmen wirtschaftlich, sichert durch eine verbindliche Emissionsobergrenze die Zielerreichung ab und hilft, die volkswirtschaftlichen Kosten des Klimaschutzes niedrig zu halten. Allerdings muss sichergestellt werden, dass dabei keine sozialen Härten entstehen. Wie dies möglich ist, zeigt die vorliegende Studie des Umweltbundesamts (UBA). Im Kern schlägt das UBA die Rückverteilung der Einnahmen aus dem nationalen Emissionshandel an die Bürgerinnen und Bürger über eine Klimaprämie und ergänzende Förderprogramme für vulnerabel Haushalte vor.
Elektromobilität schlägt Wasserstoff bei Energiewende im Verkehr Die kostengünstigste Option für den Umbau des Verkehrs zu einem treibhausgasneutralen Sektor sind laut einer neuen Studie Elektrofahrzeuge. Der teuerste Weg wäre ein Umstieg auf Brennstoffzellenfahrzeuge, die aus erneuerbarem Strom hergestellten Wasserstoff nutzen. Diese Option würde gegenüber einer möglichst direkten Nutzung von Strom im Zeitraum 2020 - 2050 rund 600 Milliarden Euro mehr kosten. Power-to-Liquids- oder Power-to-Gas-Kraftstoffe ( PtL / PtG ) und alternative Antriebe wie Elektroantriebe mit Batterien oder Brennstoffzellen sind zwingend erforderlich, damit Fahrzeuge, Schiffe und Flugzeuge im Jahr 2050 weitgehend treibhausgasneutral unterwegs sind. Schon 2016 hatte das UBA untersuchen lassen, welche volkswirtschaftlichen Kosten die dafür notwendige Energiewende im Verkehr verursacht. Die Studie zeigte: Elektromobilität verursacht im Straßenverkehr die geringsten Kosten und ist damit volkswirtschaftlich klar im Vorteil. In den vergangenen Jahren gab es nun große Fortschritte vor allem in der Batterieherstellung für Elektrofahrzeuge, die sich auch in den prognostizierten Fahrzeugkosten bis zum Jahr 2050 widerspiegeln. Auch bei Brennstoffzellen werden inzwischen niedrigere Herstellungskosten erwartet, vor allem bei Lkw. Allerdings liegen auch die Kosten für mit erneuerbarem Strom hergestellte Kraftstoffe (PtG/PtL) langfristig deutlich geringer, als noch 2016 angenommen. Eine aktuelle Studie im Auftrag des UBA hat nun diese Faktoren mit einberechnet. Auf Basis dieser überprüften Kostensätze zeigt sich, dass die Elektromobilität für Fahrzeuge noch immer die günstigste Option für einen treibhausgasneutralen Straßenverkehr ist. Unter Elektromobilität wird dabei die direkte Nutzung von Strom durch batterie-elektrische Fahrzeuge, Plug-in-Hybride oder netzgebundene Lkw in Form von Oberleitungshybrid-Fahrzeugen verstanden. Bei der Kostenbetrachtung der Elektromobilität wird berücksichtigt, dass strombasierte Kraftstoffe beispielsweise bei Plug-in-Hybriden ergänzend zum Einsatz kommen. Setzt man stattdessen auf die Nutzung von aus erneuerbarem Strom hergestellten Wasserstoff und Brennstoffzellen, fallen bis zum Jahr 2050 die höchsten Kosten an. Sowohl bei der Bereitstellung des Wasserstoffes, beim Aufbau und Betrieb der Infrastruktur zur Wasserstoffversorgung als auch bei der Fahrzeugherstellung treten im Vergleich zu den anderen Optionen tendenziell höhere Kosten auf. Dies gilt für Pkw wie auch für leichte und schwere Nutzfahrzeuge gleichermaßen. Im Zeitraum 2020 bis 2050 betragen die Mehrkosten für Wasserstoff gegenüber der direkten Nutzung von Strom in Elektrofahrzeugen zwischen 540 und 630 Milliarden Euro. Beim internationalem Luft- und Seeverkehr, in denen als treibhausgasneutrale Optionen nur stromgenerierte Kraftstoffe (z.B. PtL oder im Seeverkehr zusätzlich PtG) eingesetzt werden können, fallen die Mehrkosten bis zum Jahr 2050 erheblich geringer aus als bei der Vorgängerstudie 2016 (Luftverkehr: ca. -40 Prozent, Seeverkehr: ca. -50 Prozent). Berücksichtigt wurden in der Studie „ Sensitivitäten zur Bewertung der Kosten verschiedener Energieversorgungsoptionen des Verkehrs bis zum Jahr 2050 “ die Kosten für die Anschaffung der Fahrzeuge, den Aufbau der Tankstellen- und Ladeinfrastruktur sowie die Energiebereitstellung kumuliert für den gesamten Zeitraum von 2020 bis 2050. Es wurden alle Verkehrsmittel untersucht und die Mehrkosten gegenüber der Nutzung von fossilem Benzin, Diesel, Kerosin oder Schweröl ermittelt. Untersucht wurden neben der direkten Stromnutzung in reinen batterie-elektrischen Fahrzeugen, Plug-in-Hybriden bzw. Oberleitungshybrid-Lkw die Nutzung von aus regenerativem Strom hergestellten Kraftstoffen in konventionellen Verbrennungsmotoren (PtL und PtG-Methan) sowie der Einsatz von aus erneuerbarem Strom produzierten Wasserstoff in Brennstoffzellen-Fahrzeugen (PtG-Wasserstoff).
Ziel des vorliegenden Berichts ist es, das Potenzial und die Auswirkungen der Integration erneuerbarer Energien im Gasnetz durch die Elektrifizierung von Betriebsmitteln vor dem Hintergrund der Erreichung der langfristigen Klimaschutzziele und der Energiewende zu betrachten. Betriebsmittel im Gasnetz sind technische Komponenten, die dem Gastransport und der Gasspeicherung dienen. Diese Betriebsmittel werden bislang unabhängig vom Stromnetz mit dem zu transportierenden Erdgas betrieben. Diese Untersuchung wurde im Rahmen der Studie "Integration erneuerbarer Energien durch Sektorenkopplung, Teilvorhaben 2: Analyse zu technischen Sektorkopplungsoptionen" durchgeführt, die die Subsituierung fossiler Energieträger durch Einsatz sog. Sektorkopplungsoptionen (SKO) für Deutschland bis 2050 in verschiedenen Anwendungsbereichen identifiziert und den möglichen Beitrag zu den energie- und klimapolitischen Zielen analysiert (Wietschel 2017). Die Möglichkeiten des Gasnetzes werden in dem vorliegenden Bericht untersucht. Zur Beurteilung der zukünftige Entwicklung der Sektorkopplungsoptionen bis 2050 wurden zwei Szenarien AMS und KS95 (Beschreibung s. Wietschel 2017) betrachtet: Im Aktuelle-Maßnahmen-Szenario (AMS) schreibt den aktuellen Stand der energie- und klimaschutzpolitischen Rahmenbedingungen bis zum Jahre 2050 fort. Die energie- und klimaschutzpolitischen Ziele der Bundesregierung werden in diesem Szenario weitgehend verfehlt. Im Klimaschutzszenario 95 (KS95) werden bis zum Jahr 2050 die Treibhausgasemissionen um 95 % gegenüber 1990 gemindert durch Erreichen von ambitionierten Zielen für Treibhausgasemissionen, Energieeffizienz und erneuerbare Energien. Für die vorliegenden Betrachtungen zum Gastransport wurden die Szenarien erweitert und die Funktion Deutschlands als Transitland von Gas im europäischen Kontext berücksichtigt. Grundlegend ist jedoch festzuhalten, dass die Szenarien zur langfristigen Entwicklung eine deutliche Reduzierung des Primärenergieverbrauchs von Gas in Deutschland bis 2050 aufzeigen. Die durchgeführte Studie betrachtet die Elektrifizierung der technischen Komponenten des deutschen Gasferntransportnetzes inklusive der dort angeschlossenen Untertageerdgasspeicher sowie deren flexiblen Betrieb in einem fluktuierenden erneuerbaren Energiesystem. Die Transportverdichter in den ca. 70 Stationen des Fernleitungsnetzes, die Druckverluste durch Reibung ausgleichen, sowie die Verdichter zum Einspeichern von Gasmengen in die Untertageerdgasspeicher eignen sich im Rahmen der Sektorenkopplung zu Elektrifizieren, da ihr Antrieb grundsätzlich gasbasiert und strombasiert erfolgen kann. Ebenso kann die Vorwärmung des Gases vor dem Entspannen des Gases aus den Speichern oder dem Ferntransportnetz in ein nachgelagertes Netz mit erneuerbarem Strom realisiert werden (Power to Heat). Die infrastrukturellen Auswirkungen der zusätzlichen Stromnachfrage aus dem Gasnetz für das Stromnetz wurden nicht mitbetrachtet. Für die Elektrifizierung der Betriebsmittel im Gasnetz lassen sich folgende Schlussfolgerungen ziehen: - Technisches Potential im Gasnetz vorhanden. - Für die Verdichtung und Vorwärmung von Gas im Gastransport (Fernleitungsnetz) und im Speicherbetrieb ergibt sich momentan ein technisches Potential zur Integration von Strom von ca. 3,8 TWh im Jahr. Durch den erwarteten Rückgang der transportierten Gasmenge und damit Verringerung der benötigten Verdichterleistung und Energieaufwendungen für die Vorwärmung verringert sich dieses Potential bis 2050 signifikant (ca. 2,5 TWh im AMS und ca. 1,6 TWh im KS95). - Bivalente Systeme sind Vorteilhaft, jedoch kostenintensiver. - Die Anwendungen im Gasnetz sind relativ unflexibel und können nur begrenzt in einem fluktuierenden Energiesystem agieren. Ein höherer Flexibilitätsbeitrag kann bei bivalenter Auslegung der technischen Kom-ponenten geleistet werden. Eine bivalente Anlage hält zwei unterschiedlichen Anlagentechnologien vor (sowohl gasbasierter als auch elektrischer Betrieb möglich), was zunächst höhere Investitionen verursacht als nur eine Anlage. Gleichfalls sind auch in der Wartung höhere Kosten zu erwarten, aufgrund z.B. der zusätzlichen Belastungen durch häufiges An- und Abfahren der Anlagen. Deshalb ist diese Anlagenkonfiguration betriebswirtschaftlich momentan häufig nicht darstellbar und zukünftig nur bei entsprechend hohen Flexibilitätsanreizen im Strommarkt. - Die Elektrifizierung der Betriebsmittel führt zu geringen Treibhausgasemissionen, kann jedoch nur einen geringen Beitrag zu den Minderungszielen insgesamt leisten. - Die Treibhausgas (THG) -Emissionen der Sektorkopplungsoptionen hängen vor allem von dem Mix der eingesetzten Kraftwerkstypen zur Stromproduktion ab. Wird der stündliche Eintrag von erneuerbarem Strom in Strommix des Aktuelle-Maßname-Szenario (AMS) unterstellt, kann bis ins Jahr 2050 durch die SKO im Gasnetz im Vergleich zu anderen Maßnahmen kaum CO2 eingespart werden. Durch die inflexible Fahrweise des Gasnetzes wird auch in Zeiten mit hohem Anteil an fossil erzeugtem Strom bezogen. Eine vollständig auf erneuerbarer Energie basierende Stromversorgung, aber auch eine Umstellung des Brenngases auf regenerative Gase würde eine deutlichere THG-Minderung bewirken. - Der Primär- und Endenergiebedarf sinkt beim Einsatz von Elektromotoren zur Gasver-dichtung. - Die Einsparungen liegen bei etwa 3,5 TWh in beiden Szenarien. - Aus volkswirtschaftlicher Sicht ist im Jahr 2050 die strombasierte Verdichtung der gasbasierten vorzuziehen. - Eine volkswirtschaftliche Betrachtung zeigt, dass strombasierten Verdichter leicht günstigere Faktorkosten (Investition, Energiekosten incl. Zertifikatspreise, Betriebskosten) aufweisen als die gasbetriebene Referenztechnik. Dabei handelt es sich jedoch um mittlere Werte, die je nach Standort variieren können. Beispielsweise kann die Lage einer Verdichterstation zur nächsten geeigneten Transformator-Station des Stromnetzes Einfluss auf die Investitionen haben. Außerdem werden in dem vorliegenden Bilanzraum mögliche Mehrkosten für eine zusätzliche Infrastruktur auf Stromseite nicht berücksichtigt. - Die Elektrifizierung der Betriebsmittel führt zu geringeren Umweltkosten. - Die Umweltkosten reduzieren sich beim Einsatz der strombasierten Verdichter im Wesentlichen aufgrund des geringeren Primärenergieeinsatzes beim Gastransport. Hier sind Einsparungen bis zu 255 Mio. âą im Jahr 2050 möglich (KS95). Bei der Gasvorwärmung sind die Beiträge zu energie- und klimapolitischen Zielen wesentlich geringer. Die Elektrifizierung der Betriebsmittel im Gasnetz ist unter der Annahme einer "Kupferplatte" im Stromnetz langfristig sinnvoll, um die Primärenergieeinsparpotentiale und Treibhausgasminderungspotentiale verbunden mit den volkswirtschaftlichen Minderkosten sowie den geringeren Umweltkosten gegenüber der heutigen Nutzung von Gas als Betriebsmittel zu heben. Der Ersatz von Erdgas durch regenerative Gase würde zwar zu ähnlichen Treibhausgasminderungspotentiale führen, aber höhere volkswirtschaftliche Kosten verursachen. Auch in der Übergangszeit und vor dem Hintergrund der Integration der erneuerbaren fluktuierenden Erzeugung sowie der Gewährleistung der Versorgungssicherheit im Gasnetz erscheint der bivalente Betrieb von Betriebseinheiten im Gasnetz aus energetischer Sicht zweckmäßig. Eine relativ rasche Marktdurchdringung bei den elektrisch betriebenen Verdichtern sollte mit einem entsprechenden Anreizprogramm für Energieunternehmen möglich sein. Quelle: Forschungsbericht
Regelungen und Strategien Die Luftreinhaltung hat ein klares Ziel, das im sechsten Umweltaktionsprogramm der Europäischen Gemeinschaft folgendermaßen formuliert wurde: „Erreichung einer Luftqualität, die keine erheblichen negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt hat und keine entsprechenden Gefahren verursacht.” Luftreinhaltestrategien Die Lösung dieses Problems ist nicht einfach, da fast alle menschlichen Aktivitäten nennenswerte Emissionen von Luftverunreinigungen verursachen und damit Luftreinhaltung zu einer komplexen und schwierigen Aufgabe machen. Einige Gründe dafür sind der gesellschaftliche Bedarf an Aktivitäten, die Emissionen in die Luft freisetzen (z. B. Güterversorgung, Energieverbrauch, Verkehr), die Vielfalt und Unterschiede der emissionsrelevanten Quellen, die Vielfalt der emittierten Luftverunreinigungen und der technische Aufwand und die Kosten der Emissionsminderungsmaßnahmen. In der Luftreinhaltung ist es schwer, das Verursacherprinzip anzuwenden. Zwischen einzelnen Emissionsquellen und der Luftqualität in ihrer Umgebung besteht oft kein eindeutiger Zusammenhang, denn Luftverunreinigungen werden in der Atmosphäre weit transportiert und chemisch umgewandelt. So tragen andere als die ursprünglich emittierten Verunreinigungen fern der Quelle zur Luftverschmutzung bei. Dieses Problem zeigt sich zum Beispiel beim Entwurf von Luftreinhalteplänen . Historische Entwicklung Luftreinhaltung als Gegenstand der Politik manifestierte sich erstmalig umfassend im 1. Umweltprogramm der Bundesregierung von 1971 durch Festlegung von Grundprinzipien der Umweltpolitik. Im Bundes-Immissionsschutzgesetz von 1974 kam es dann erstmalig zu einer systematischen Regelung, insbesondere der Emissionsbegrenzung nach dem Stand der Technik für Neuanlagen und für bestehende Anlagen in Belastungsgebieten. Die 80er Jahre waren gekennzeichnet durch umfassende Sanierungsprogramme für alle Kraftwerke und größere Industrieanlagen. In den 90er Jahre wurden die Emissionsquellen in den neuen Ländern saniert bzw. stillgelegt und durch neue Anlagen mit Emissionsminderungseinrichtungen nach dem Stand der Technik ersetzt. Darüber hinaus wurden die Instrumente des Luftqualitätsmanagements und des integrierten Umweltschutzes entwickelt. Wesentlich für die gegenwärtige Luftreinhaltepolitik ist auch, dass mit Klimaschutz und Energieeffizienzinitiativen erhebliche Beträge auch zur Luftreinhaltung geleistet werden. Im Laufe der Zeit wechselten auch die relevanten Schadstoffe. In den 1960er Jahren waren es Ruß und grober Staub (Ziel: „Blauer Himmel über der Ruhr”), in den 1970er Jahren Schwefeldioxid (Problem: saurer Regen), später sommerlicher Photosmog mit der Leitsubstanz Ozon und ab Mitte der 1990er Jahre zunehmend der Feinstaub. Aktueller Stand Heute basiert Luftreinhaltung in Deutschland im Wesentlichen auf drei Strategien: Festlegung von Luftqualitätsstandards vor allem zum Schutz und der Gefahrenabwehr, deren Einhaltung durch geeignete Instrumente (Luftreinhaltepläne, immissionsschutzrechtliche Anlagengenehmigung) sicherzustellen ist. Emissionsbegrenzende Anforderungen (für emissionsrelevante Quellen nach dem Stand der Technik bzw. bestverfügbarer Technik und in einzelnen Fällen auch Produktverbote) Festlegung von Emissionshöchstmengen (durch Begrenzungen der nationalen Emissionsfrachten für relevante Massenschadstoffe (nationale Deckelung der Emissionen aller Quellen). Da ein wesentlicher Anteil der Schadstoffbelastung durch weiträumige Transporte mit der Luft aus Nachbarländern verursacht wird, ist die Gestaltung der grenzüberschreitenden Luftreinhaltepolitik von strategischer Bedeutung für die Luftqualität in Deutschland. Luftreinhaltung berücksichtigt alle relevanten Quellen und Schadstoffe und bekämpft Luftverschmutzung von vielen Seiten, einige wichtige Instrumente sind: Qualität von Brennstoffen (z. B. Schwefelgehalt von Benzin und Heizöl) und Einsatzstoffen (z. B. lösemittelarme Lacke) Emissionsgrenzwerte nach dem Stand der Technik für einzelne Quellen (vom Motorrad bis zum Kraftwerk) Typprüfungen für kleine Quellen (PKW), Genehmigungsverfahren für große Anlagen und Straßenbauprojekte, regelmäßige Überwachung der Emissionen Flächendeckende, kontinuierliche Überwachung der Luftqualität (Immissionskonzentrationen) durch Messnetze und zunehmend durch Modellrechnungen und Satellitenbeobachtung Immissionsgrenzwerte und Regulationsmechanismen, falls die Grenzwerte überschritten werden (Luftreinhaltepläne, Aktionspläne) Thematische Strategie Clean Air for Europe (CAFE) Die thematische Strategie „Saubere Luft für Europa” der Europäischen Kommission hat es zum Programm erhoben, alle für das Thema Luftqualität relevanten Aspekte koordiniert anzugehen. Denn die oben aufgeführten einzelnen Instrumente müssen national und international aufeinander abgestimmt werden, da die Luftqualität nur durch die Summe dieser Maßnahmen deutlich verbessert werden kann. Diese Abstimmung ist ein komplexes wissenschaftliches und politisches Problem. Daher werden Simulationsmodelle verwendet, um Szenarien der künftigen Entwicklung zu untersuchen. Clean Air for Europe – Saubere Luft für Europa nennt die Europäische Kommission ihre thematische Strategie zur Bekämpfung der Luftverschmutzung. CAFE ist eine von sieben vorgesehenen thematischen Strategien des sechsten Umweltaktionsprogramms. Die anderen sechs Strategien betreffen die Bereiche Meeresumwelt, Abfallvermeidung und -recycling, nachhaltige Nutzung der Ressourcen, Böden, Pestizide und städtische Umwelt. Im Gegensatz zu bisherigen Programmen ist die Strategie Clean Air for Europe eine thematische Strategie. Während sich frühere Ansätze auf Teilaspekte wie einzelne Schadstoffe oder spezielle Arten von Emissionsquellen beschränkten, sollen in diesem Programm alle für die Erhaltung und Verbesserung der Luftqualität relevanten Faktoren berücksichtigt werden. Im März 2001 leitete die Kommission das Programm CAFE ein, in dem die bisherige Luftreinhaltepolitik der Europäischen Union auf den Prüfstand gestellt wurde. Dazu wurde eine Lenkungsgruppe eingerichtet, der Vertreter der EU-Mitgliedsstaaten, der Weltgesundheitsorganisation, verschiedener Industrieverbände und Nichtregierungsorganisationen angehören. Begleitend wurden Forschungsvorhaben in Auftrag gegeben. Im Dezember 2004 und im Januar 2005 fand auf den Internetseiten der Kommission eine Befragung der Öffentlichkeit zu Zielen und Inhalten der Strategie statt. Als Ergebnis dieser ersten Phase stellte die Kommission der Öffentlichkeit am 21. September 2005 ihre thematische Strategie zur Bekämpfung der Luftverschmutzung vor. Mit der Vorstellung der thematischen Strategie CAFE begann die Phase der Durchführung, für die ein Zeitraum von mehreren Jahren vorgesehen ist. Die Strategie wird regelmäßig überprüft, erstmals 2010. Wie die anderen thematischen Strategien des sechsten Umweltaktionsprogramms soll die Strategie zur Bekämpfung der Luftverschmutzung bis etwa 2020 umgesetzt sein. Das sechste Umweltaktionsprogramm hatte für die thematische Strategie CAFE bis zum Zeithorizont 2020 ein ambitioniertes Ziel formuliert: „Erreichung einer Luftqualität, die keine erheblichen negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt hat und keine entsprechenden Gefahren verursacht.” Bei der Bestandsaufnahme im Rahmen des CAFE Programms wurde festgestellt, dass in der EU gegenwärtig etwa 370.000 Menschen pro Jahr vorzeitig an den Folgen der Luftverschmutzung durch Feinstaub und Ozon sterben. Szenarienrechnungen ergaben, dass sich diese Zahl ohne zusätzliche Maßnahmen im Jahr 2020 auf 290.000 verringern würde. Die dadurch verursachten volkswirtschaftlichen Kosten wurden auf 427-790 Mrd. € heute bzw. 189-609 Mrd. € im Jahr 2020 berechnet. Die Modellrechnungen zeigten jedoch auch, dass das für CAFE formulierte Ziel nicht erreicht werden kann, selbst wenn alle technisch möglichen Maßnahmen zur Verbesserung der Luftqualität durchgeführt werden. Schließlich wurde eine Strategie entworfen, mit der nach Modellrechnungen im Jahr 2020 weitere 63.000 vorzeitige Todesfälle pro Jahr vermieden und somit weitere Schadenskosten von 42-135 Mrd. € pro Jahr eingespart werden. Die Kosten für die erforderlichen Maßnahmen wurden auf 7,1 Mrd. € pro Jahr berechnet. Neben der menschlichen Gesundheit werden die vorgesehenen Maßnahmen auch der Umwelt nützen und nach Modellrechnungen die von Versauerung und Eutrophierung betroffenen Flächen im Jahr 2020 um 50 % bzw. um 27% verringern im Vergleich mit dem Szenario , dass keine zusätzlichen Maßnahmen ergriffen würden. Maßnahmen Zur Erreichung der Ziele plant die Kommission u.a. folgende Maßnahmen Die bisherige Luftqualitäts-Rahmenrichtlinie und ihre vier Tochterrichtlinien sollen durch eine neue zusammenfassende Richtlinie über die Luftqualität und saubere Luft für Europa zu ersetzt werden. Diese neue Richtlinie soll neue Anforderungen an die Beurteilung und Kontrolle des Feinstaubs mit einem aerodynamischen Durchmesser bis zu 2,5 µm (PM 2,5 ) enthalten. Die Richtlinie über nationale Emissionshöchstmengen soll revidiert werden. Für Kleinfeuerungsanlagen und deren Brennstoffe sollen europaweite Regelungen eingeführt werden. Die Emissionsgrenzwerte für Kraftfahrzeuge sollen verschärft werden. Weitere Maßnahmen sind geplant bezüglich der VOC -Emissionen an Tankstellen, der Emissionen des Flug- und des Schiffsverkehrs sowie der Landwirtschaft. Nationale Emissionshöchstmengen - NEC-Richtlinie Die Richtlinie 2001/81/E G vom 23.10.2001 ( NEC-Richtlinie ) legt nationale Emissionshöchstmengen für die Luftschadstoffe Schwefeldioxid (SO 2 ), Stickstoffoxide (NO X ), Ammoniak (NH 3 ) und flüchtige organische Verbindungen (ohne Methan, NMVOC ) fest, die nach dem Jahre 2010 nicht mehr überschritten werden dürfen. Die NEC-Richtlinie erweitert die bisherigen Konzepte im Kampf um saubere Luft (Luftqualitätsrichtlinien und Richtlinien mit Anforderungen zur Emissionsbegrenzung bei stationären und mobilen Quellen sowie Produkten) um einen dritten Weg der Gesamtbegrenzung der nationalen Emissionsfrachten, wobei den Staaten die Wahl der Maßnahmen zur Einhaltung der NECs überlassen bleibt. Dadurch sind auf nationaler Ebene klare emissionsseitige Mindestanforderungen für eine gute Qualität der Luft vorgegeben, die in der Folge mit Hilfe eines so genannten „nationalen Programms” in geeignete Anforderungen an einzelne Quellen umgesetzt werden müssen. Die EU-Kommission wird voraussichtlich Mitte des Jahres 2010 eine Fortschreibung der NEC-Richtlinie bis zum Jahr 2020 vorschlagen. Neben neuen nationalen Emissionsobergrenzen für die bisher geregelten Stoffe wird erwogen, auch für Feinstaub (PM 2,5 ) nationale Emissionsobergrenzen festzulegen. Für die erforderlichen Emissionsberechnungen und Analysen bis 2020 hat das UBA ein deutsches Energiereferenzszenario vorgelegt. Nach der NEC-Richtlinie muss jeder Mitgliedstaat ein nationales Programm zur Verminderung der Schadstoffemissionen erarbeiten. Darin muss die Einhaltung der Emissionshöchstmengen mit zusätzlichen Maßnahmen zur Emissionsminderung dargestellt werden. Ferner muss die Öffentlichkeit sowie die Europäische Kommission hierüber unterrichtet werden. Für Deutschland ergibt sich nach den neuesten Emissionsprognosen des Umweltbundesamtes folgende Ausgangssituation: Emissionshöchstmengen der NEC-Richtlinie 2010, kt SO 2 : 520 NO x : 1051 NH 3 : 550 NMVOC: 995 Referenzprognose Emissionen im Jahre 2010, kt SO 2 : 459 NO x : 1112 NH 3 : 610 NMVOC: 987 Prognosewert minus Emissionshöchstmenge Deckungslücke + SO 2 : -61 NO x : +61 NH 3 : +60 Das Nationale Programm war erstmalig im Jahr 2002 zu erstellen und 2006 fortzuschreiben (siehe unten). Das Programm informiert über die Entwicklung der Emissionen in Deutschland bis zum Jahr 2010 und die zur Einhaltung der NECs noch zur Minderung der Emissionen zu ergreifenden Maßnahmen. Beigelegt ist ferner die Dokumentation der dem Nationalen Programm unterliegenden Maßnahmenanalysen und die Emissionsprognosen (FE-Vorhaben: Maßnahmen zur Einhaltung der Emissionshöchstmengen der NEC-Richtlinie). Emissionen und Maßnahmenanalyse Feinstaub 2000 - 2020 Nationales Programm 2010 (Bericht 2006) Energiereferenzszenario für Emissionsberechnungen Maßnahmen zur weiteren Verminderung der Emissionen in Deutschland Informationen der EU zu nationalen Emissionshöchstmengen Nationales Programm Luftreinhaltung 2010 (Bericht 2002) Nationales Programm Luftreinhaltung 2010 (Bericht 2002)
Ziel des vorliegenden Berichts ist es, das Potenzial und die Auswirkungen der Integration erneuerbarer Energien im Gasnetz durch die Elektrifizierung von Betriebsmitteln vor dem Hintergrund der Erreichung der langfristigen Klimaschutzziele und der Energiewende zu betrachten. Betriebsmittel im Gasnetz sind technische Komponenten, die dem Gastransport und der Gasspeicherung dienen. Diese Betriebsmittel werden bislang unabhängig vom Stromnetz mit dem zu transportierenden Erdgas betrieben. Diese Untersuchung wurde im Rahmen der Studie "Integration erneuerbarer Energien durch Sektorenkopplung, Teilvorhaben 2: Analyse zu technischen Sektorkopplungsoptionen" durchgeführt, die die Subsituierung fossiler Energieträger durch Einsatz sog. Sektorkopplungsoptionen (SKO) für Deutschland bis 2050 in verschiedenen Anwendungsbereichen identifiziert und den möglichen Beitrag zu den energie- und klimapolitischen Zielen analysiert (Wietschel 2017). Die Möglichkeiten des Gasnetzes werden in dem vorliegenden Bericht untersucht. Zur Beurteilung der zukünftige Entwicklung der Sektorkopplungsoptionen bis 2050 wurden zwei Szenarien AMS und KS95 (Beschreibung s. Wietschel 2017) betrachtet: Im Aktuelle-Maßnahmen-Szenario (AMS) schreibt den aktuellen Stand der energie- und klimaschutzpolitischen Rahmenbedingungen bis zum Jahre 2050 fort. Die energie- und klimaschutzpolitischen Ziele der Bundesregierung werden in diesem Szenario weitgehend verfehlt. Im Klimaschutzszenario 95 (KS95) werden bis zum Jahr 2050 die Treibhausgasemissionen um 95 % gegenüber 1990 gemindert durch Erreichen von ambitionierten Zielen für Treibhausgasemissionen, Energieeffizienz und erneuerbare Energien. Für die vorliegenden Betrachtungen zum Gastransport wurden die Szenarien erweitert und die Funktion Deutschlands als Transitland von Gas im europäischen Kontext berücksichtigt. Grundlegend ist jedoch festzuhalten, dass die Szenarien zur langfristigen Entwicklung eine deutliche Reduzierung des Primärenergieverbrauchs von Gas in Deutschland bis 2050 aufzeigen. Die durchgeführte Studie betrachtet die Elektrifizierung der technischen Komponenten des deutschen Gasferntransportnetzes inklusive der dort angeschlossenen Untertageerdgasspeicher sowie deren flexiblen Betrieb in einem fluktuierenden erneuerbaren Energiesystem. Die Transportverdichter in den ca. 70 Stationen des Fernleitungsnetzes, die Druckverluste durch Reibung ausgleichen, sowie die Verdichter zum Einspeichern von Gasmengen in die Untertageerdgasspeicher eignen sich im Rahmen der Sektorenkopplung zu Elektrifizieren, da ihr Antrieb grundsätzlich gasbasiert und strombasiert erfolgen kann. Ebenso kann die Vorwärmung des Gases vor dem Entspannen des Gases aus den Speichern oder dem Ferntransportnetz in ein nachgelagertes Netz mit erneuerbarem Strom realisiert werden (Power to Heat). Die infrastrukturellen Auswirkungen der zusätzlichen Stromnachfrage aus dem Gasnetz für das Stromnetz wurden nicht mitbetrachtet. Für die Elektrifizierung der Betriebsmittel im Gasnetz lassen sich folgende Schlussfolgerungen ziehen: - Technisches Potential im Gasnetz vorhanden. - Für die Verdichtung und Vorwärmung von Gas im Gastransport (Fernleitungsnetz) und im Speicherbetrieb ergibt sich momentan ein technisches Potential zur Integration von Strom von ca. 3,8 TWh im Jahr. Durch den erwarteten Rückgang der transportierten Gasmenge und damit Verringerung der benötigten Verdichterleistung und Energieaufwendungen für die Vorwärmung verringert sich dieses Potential bis 2050 signifikant (ca. 2,5 TWh im AMS und ca. 1,6 TWh im KS95). - Bivalente Systeme sind Vorteilhaft, jedoch kostenintensiver. - Die Anwendungen im Gasnetz sind relativ unflexibel und können nur begrenzt in einem fluktuierenden Energiesystem agieren. Ein höherer Flexibilitätsbeitrag kann bei bivalenter Auslegung der technischen Kom-ponenten geleistet werden. Eine bivalente Anlage hält zwei unterschiedlichen Anlagentechnologien vor (sowohl gasbasierter als auch elektrischer Betrieb möglich), was zunächst höhere Investitionen verursacht als nur eine Anlage. Gleichfalls sind auch in der Wartung höhere Kosten zu erwarten, aufgrund z.B. der zusätzlichen Belastungen durch häufiges An- und Abfahren der Anlagen. Deshalb ist diese Anlagenkonfiguration betriebswirtschaftlich momentan häufig nicht darstellbar und zukünftig nur bei entsprechend hohen Flexibilitätsanreizen im Strommarkt. - Die Elektrifizierung der Betriebsmittel führt zu geringen Treibhausgasemissionen, kann jedoch nur einen geringen Beitrag zu den Minderungszielen insgesamt leisten. - Die Treibhausgas (THG) -Emissionen der Sektorkopplungsoptionen hängen vor allem von dem Mix der eingesetzten Kraftwerkstypen zur Stromproduktion ab. Wird der stündliche Eintrag von erneuerbarem Strom in Strommix des Aktuelle-Maßname-Szenario (AMS) unterstellt, kann bis ins Jahr 2050 durch die SKO im Gasnetz im Vergleich zu anderen Maßnahmen kaum CO2 eingespart werden. Durch die inflexible Fahrweise des Gasnetzes wird auch in Zeiten mit hohem Anteil an fossil erzeugtem Strom bezogen. Eine vollständig auf erneuerbarer Energie basierende Stromversorgung, aber auch eine Umstellung des Brenngases auf regenerative Gase würde eine deutlichere THG-Minderung bewirken. - Der Primär- und Endenergiebedarf sinkt beim Einsatz von Elektromotoren zur Gasver-dichtung. - Die Einsparungen liegen bei etwa 3,5 TWh in beiden Szenarien. - Aus volkswirtschaftlicher Sicht ist im Jahr 2050 die strombasierte Verdichtung der gasbasierten vorzuziehen. - Eine volkswirtschaftliche Betrachtung zeigt, dass strombasierten Verdichter leicht günstigere Faktorkosten (Investition, Energiekosten incl. Zertifikatspreise, Betriebskosten) aufweisen als die gasbetriebene Referenztechnik. Dabei handelt es sich jedoch um mittlere Werte, die je nach Standort variieren können. Beispielsweise kann die Lage einer Verdichterstation zur nächsten geeigneten Transformator-Station des Stromnetzes Einfluss auf die Investitionen haben. Außerdem werden in dem vorliegenden Bilanzraum mögliche Mehrkosten für eine zusätzliche Infrastruktur auf Stromseite nicht berücksichtigt. - Die Elektrifizierung der Betriebsmittel führt zu geringeren Umweltkosten. - Die Umweltkosten reduzieren sich beim Einsatz der strombasierten Verdichter im Wesentlichen aufgrund des geringeren Primärenergieeinsatzes beim Gastransport. Hier sind Einsparungen bis zu 255 Mio. âą im Jahr 2050 möglich (KS95). Bei der Gasvorwärmung sind die Beiträge zu energie- und klimapolitischen Zielen wesentlich geringer. Die Elektrifizierung der Betriebsmittel im Gasnetz ist unter der Annahme einer "Kupferplatte" im Stromnetz langfristig sinnvoll, um die Primärenergieeinsparpotentiale und Treibhausgasminderungspotentiale verbunden mit den volkswirtschaftlichen Minderkosten sowie den geringeren Umweltkosten gegenüber der heutigen Nutzung von Gas als Betriebsmittel zu heben. Der Ersatz von Erdgas durch regenerative Gase würde zwar zu ähnlichen Treibhausgasminderungspotentiale führen, aber höhere volkswirtschaftliche Kosten verursachen. Auch in der Übergangszeit und vor dem Hintergrund der Integration der erneuerbaren fluktuierenden Erzeugung sowie der Gewährleistung der Versorgungssicherheit im Gasnetz erscheint der bivalente Betrieb von Betriebseinheiten im Gasnetz aus energetischer Sicht zweckmäßig. Eine relativ rasche Marktdurchdringung bei den elektrisch betriebenen Verdichtern sollte mit einem entsprechenden Anreizprogramm für Energieunternehmen möglich sein. Quelle: Forschungsbericht
UBA-Studie weist Weg für treibhausgasneutrales Deutschland Die Treibhausgasemissionen müssen deutlich und zeitnah sinken. Dies zeigt der aktuelle Bericht des Weltklimarats, der heute veröffentlicht wurde. Dies ist aber nur mit sehr ambitionierten Klimaschutzmaßnahmen möglich, die rasch greifen. Käme es in den kommenden zehn Jahren dagegen zu keinen deutlichen Minderungsmaßnahmen, ließen sich die negativen Risiken des Klimawandels kaum abwehren. Notwendig ist ein tiefgreifender technologischer, ökonomischer und institutioneller Wandel hin zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft. Wie dieser erfolgen könnte, zeigt die neue Studie „Treibhausgasneutrales Deutschland im Jahr 2050“ des Umweltbundesamtes. Thomas Holzmann, amtierender Präsident des UBA: „Ein treibhausgasneutrales Deutschland mit einem jährlichen Pro-Kopf-Ausstoß von einer Tonne CO2-Äquivalenten im Jahr 2050, also eine Minderung um 95 Prozent gegenüber 1990, ist nach allen was wir derzeit wissen, möglich.“ Wird die vom Menschen hervorgerufene Erderwärmung auf unter zwei Grad Celsius begrenzt, werden die potenziellen Folgen und Risiken des Klimawandels zwar nicht abzuwenden sein, lassen sich aber einfacher kontrollieren. Bereits eine Anstieg um ein Grad Celsius hat vermutlich kritische Auswirkungen, besonders für die ärmsten Länder der Erde. Je schneller der Ausstoß an Treibhausgasen aber sinkt, desto niedriger sind die gesellschaftlichen Kosten, die durch die möglichen gravierenden Veränderungen des Klimas entstehen können. Dieses Szenario bestätigt der heute veröffentlichte dritten Teil des fünften Weltklimaberichtes zu Vermeidungsstrategien. Eine umfassende und schnelle Emissionsminderung in allen gesellschaftlich relevanten Wirtschafts- und Lebensbereichen hat das UBA für den Industriestandort Deutschland ausführlich in seiner Studie „Treibhausgasneutrales Deutschland im Jahr 2050“ untersucht. Thomas Holzmann: „Wir wissen, dass weltweit eine Transformationen der Energie- und Produktionssysteme notwendig ist. Mit dieser Studie zeigen wir, dass es prinzipiell technisch machbar ist, auch als Industriestaat wie Deutschland fast treibhausgasneutral zu werden. Wir können im Jahr 2050 mit einer regenerativen Energieversorgung weiter ein leistungsstarker, energieeffizienter Industriesstandort sein.“ Die Energieversorgung – einschließlich Verkehr – ist in Deutschland derzeit für mehr als 80 Prozent der Treibhausgasemissionen verantwortlich. In seinem Szenario für das Jahr 2050 setzt das UBA vor allem auf Wind- und Solarenergie. Keine Zukunft hat dagegen die so genannte Anbaubiomasse. Das UBA empfiehlt stattdessen Biomassen aus Abfall und Reststoffen. Diese stehen nicht in Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion. „Neben der Integration erneuerbarer Energien und der Förderung von Technikinnovationen, kommt es kurz- und mittelfristig darauf an, mehr Anreize zur Gebäudesanierung zu schaffen und die Emissionszertifikate zu begrenzen“, so Thomas Holzmann. Das UBA legt in seiner Studie Kriterien für eine dauerhaft umweltfreundliche und sozial gerechte Entwicklung der Energieversorgung zu Grunde. Hierdurch werden Konflikte mit anderen gesellschaftlichen Bereichen vermieden, die Umsetzung und der Dialog mit gesellschaftlichen Gruppen erleichtert. So müssen alle Effekte der Energieversorgung umwelt-, klima- und gesundheitsverträglich sein – Voraussetzungen, die die dauerhafte Speicherung von Kohlendioxid unter der Erde und die Kohle- und Atomenergie nicht erfüllen können. Alle Energiedienstleistungen müssen zudem zu vertretbaren volkswirtschaftlichen Kosten, für jeden bezahlbar und leicht zugänglich zur Verfügung stehen. Dies bedeutet auch, externe Kosten, die bislang die Allgemeinheit trägt, mit in die Berechnung einzubeziehen. Ein prominentes Beispiel sind die Klimawirkungen, die nicht durch die Nutzungskosten der fossilen Rohstoffe abgedeckt sind. Auch der Abbau klimaschädlicher Subventionen für fossile Energieträger sollte daher in Deutschland und international konsequent angegangen werden. Zu einem umfassenden Klimaschutz gehört neben der Minderung von Klimagasen auch die Anpassung an den Klimawandel , um dessen Risiken effektiv zu reduzieren. Darauf wies der Ende März 2014 veröffentlichte zweite Teil des Weltklimaberichtes erneut hin. Das UBA empfiehlt, anspruchsvolle Minderungsziele zu verfolgen und sich gleichzeitig auf die nicht mehr vermeidbaren Klimaänderungen einzustellen. Bund und Länder haben bereits Anpassungsstrategien und Aktionspläne entwickelt und mit der Umsetzung von Anpassungsmaßnahmen begonnen.
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