Vermeidung von CO2 durch den Einsatz von KWK in München

Zuletzt aktualisiert am 05.02.2017

Abstract

Im Rahmen dieser Studie wurde die Energieerzeugung der Stadtwerke München hinsichtlich ihrer CO2-Emissionen bewertet. Mit Hilfe detaillierter Erzeugungsdaten und eines Vergleichs mit Referenzsystemen konnte insbesondere der Einsatz der Kraft-Wärme-Kopplung quantifiziert werden. Es wurde gezeigt, dass von 1998 bis 2005 die jährlichen CO2-Einsparungen von 1,9 Mio Tonnen auf 2,5 Mio. Tonnen erhöht wurden. Dies konnte vor allem durch den Ausbau der KWK erreicht werden.

Allgemeiner Kontext und Zielsetzung

Die Liberalisierung der Elektrizitätsmärkte führte dazu, dass die Stadtwerke München seit 1998 ihre Strom- und Wärmeerzeugung neu strukturiert haben. Besondere Beachtung fand hierbei der Ausbau der KWK, der durch einen Effizienzvorteil gegenüber einer getrennten Erzeugung von Strom und Wärme einen Beitrag zu den CO2-Reduktionszielen der Stadt München leisten soll. Ziel dieser Studie war es, die Energieerzeugung und insbesondere die sich durch den Ausbau ergebenden Veränderungen der CO2-Emissionen zu bewerten.

Vorgehensweise

Basis der Untersuchung war eine durchgehende Methodik bei der Berechnung von CO2-Emissionen. Für die Stadtwerke München (SWM) wurden hierfür detaillierte Erzeugungsdaten erhoben. Wesentliche Parameter waren hierbei Brennstoffeinsatz (Art und Menge), eingespeiste Fernwärme und Stromerzeugung für jeden Kraftwerksblock. Hierbei musste jeweils nach ungekoppelter und gekoppelter Erzeugung unterschieden werden. Als Basis der Betrachtung wurde das Jahr 1998 gewählt, da sich ab diesem Zeitpunkt im Rahmen der Liberalisierung die Rahmenbedingungen grundsätzlich verändert haben. Des Weiteren wurde die Erzeugung des Jahres 2003 analysiert, da hierfür die aktuellsten Daten verfügbar waren. Um eine Aussage über die weitere Entwicklung in der Erzeugungsstruktur der SWM treffen zu können, wurde zudem auf die Planungsdaten für 2005 zurückgegriffen. Alle erhobenen Daten wurden anhand von Umweltberichten sowie mit Hilfe des durch die Stadt München durchgeführten CO2-Monitoring plausibilisiert. Mit einer Datenbank der FfE zur ganzheitlichen Bilanzierung von Energiewandlungsprozessen wurden die CO2-Emissionen der SWM für die jeweiligen Jahre ermittelt. Als Bilanzraum wurden hierbei alle Erzeugungsanlagen der SWM gewählt. Dies schließt auch eine Beteiligung an dem Kernkraftwerk Isar II mit ein. Für die quantitative Bewertung der CO2-Emissionen musste der Strom- und Wärmeerzeugung eine alternative Bereitstellung gegenübergestellt werden. Hierzu wurden Referenzsysteme zur ungekoppelten Strom und Wärmeerzeugung definiert. Aus der Differenz der tatsächlichen CO2-Emissionen durch die SWM und den theoretischen CO2-Emissionen der Referenzsysteme ergab sich die CO2-Einsparung für das jeweils betrachtete Jahr.

Ergebnisse

Die Analyse der Energieerzeugung der SWM in 1998, 2003 und 2005 zeigt, dass auf der Seite des Energieträgereinsatzes die Kernkraft durch die Beteiligung am KKW Isar II den Brennstoffmix dominiert. Durch die Ausweitung der Erzeugung in den Kraftwerken der SWM wird jedoch der Anteil an Steinkohle und Erdgas deutlich erhöht. Auf der Seite der bereitgestellten Energie wird die Wärmeerzeugung nur geringfügig vergrößert, wohingegen die Stromerzeugung um 62 % ausgeweitet wird. Die Wärme wurde 1998 mit 74 % in KWK erzeugt, in 2005 wird dieser Anteil 87 % betragen. Trotz einer Ausweitung der ungekoppelten Stromerzeugung um 35 % wird der KWK-Anteil an der gesamten Stromerzeugung von 21 % in 1998 auf 34 % in 2005 gesteigert (vgl. Abbildung ?1). Dies wird vor allem durch den Einsatz von Anlagen mit einer höheren Stromkennzahl erreicht.

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Abbildung 1: Wärme- und Stromerzeugung der SWM im zeitlichen Verlauf

Die ganzheitliche Bilanzierung der CO2-Emissionen der Strom- und Wärmeerzeugung ergibt, dass die CO2-Emissionen aufgrund der erhöhten Erzeugung von 2,7 Mio. Tonnen CO2 in 1998 auf 4,0 Mio. Tonnen CO2 in 2005 ansteigen. Für die Bewertung der CO2-Intensität der Erzeugung werden die CO2-Emissonen der SWM mit denjenigen CO2-Emissionen verglichen, die bei einer alternativen Bereitstellung der gleichen Strom- und Wärmemengen entstanden wären. Der Vergleich mit der Stromerzeugung in Deutschland und der dezentralen Wärmeerzeugung in Gas- und Ölkesseln ergibt eine Erhöhung der CO2-Einsparungen von 1,9 Mio. Tonnen CO2 in 1998 auf 2,5 Mio. Tonnen in 2005 (vgl. Abbildung ?2).

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Abbildung 2: CO2-Einsparungen durch die Strom- und Wärmeerzeugung der SWM im zeitlichen Verlauf

Die Aufschlüsselung der gesamten Einsparungen auf die ungekoppelte und gekoppelte Erzeugung zeigt, dass der größte Anteil der Einsparungen gegenüber den Referenzsystemen der ungekoppelten Stromerzeugung zuzurechnen ist. Diese Einsparungen basieren auf dem unterschiedlichen Brennstoffmix und den hieraus resultierenden brennstoffspezifischen Emissionsfaktoren für die SWM und den Strommix Deutschland. Dieser Brennstoffeffekt ist bei den Einsparungen durch die KWK-Stromerzeugung negativ, da für den KWK-Prozess ausschließlich fossile Brennstoffe eingesetzt werden und der Strommix Deutschland mit etwa einem Drittel Kernenergie geringe brennstoffspezifische CO2-Emissionen aufweist. Die Einsparungen durch die KWK-Erzeugung aufgrund des erhöhten Nutzungsgrades im Vergleich zur ungekoppelten Erzeugung betragen in 1998 400.000 Tonnen CO2 und erhöhen sich in 2005 auf 840.000 Tonnen CO2. Abzüglich des negativen Brennstoffeffekts ergeben sich somit 660.000 Tonnen CO2-Einsparungen durch die Nutzung der KWK in 2005 (vgl. Tabelle ?1).

Tabelle 1: Einsparungen durch Effizienz- und Brennstoffeffekt

Die spezifischen Emissionsfaktoren der SWM sind für die Wärmeerzeugung in etwa so hoch, wie bei den betrachteten Referenzsystemen. Die Stromerzeugung heute mit 340 g/kWhel ist jedoch im Vergleich zu der durchschnittlichen Stromerzeugung in Deutschland mit 654 g/kWhel nur in etwa halb so CO2-intensiv.

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