Umweltbundesamt
Die Entwicklung der Treibhausgasemissionen hängt von vielen Einflussgrößen ab, die sich in ihrer Wirkung summieren oder auch gegenseitig aufheben können. Eine Komponentenzerlegung kann aufzeigen, welche Einflussgrößen steigernd und welche mindernd auf den Treibhausgasausstoß wirken, und erlaubt so einen genaueren Blick auf mögliche strukturelle Verschiebungen innerhalb der Emissionsentwicklung.
Allgemein gesprochen kann eine Komponentenzerlegung, auch Dekompositionsanalyse genannt, verwendet werden, um den Beitrag wichtiger Treiber auf die zeitliche Entwicklung einer Variablen von Interesse zu quantifizieren.
Als Treiber gelten dabei definierte Größen, von denen angenommen wird, dass sie einen relevanten Einfluss auf die jährliche Entwicklung und den langfristigen Trend der betrachteten Variable haben. Die Quantifizierung der Treiber erfolgt in der gleichen Einheit, in der die betrachtete Variable gemessen wird. Das hat einen Mehrwert, denn in der Regel werden die treibenden Kräfte hinter einer Entwicklung in anderen Einheiten gemessen und der Anteil, den sie an der Entwicklung haben, ist daher nicht direkt ersichtlich.
Im Rahmen des Forschungsvorhabens „Komponentenzerlegung energiebedingter Treibhausgasemissionen mit dem Fokus auf den Ausbau erneuerbarer Energien“ hat das UBA den positiven Beitrag erneuerbarer Energien zur Emissionsreduktion im Vergleich zu weiteren Treibern mittels der Methode der Komponentenzerlegung von den Auftragnehmern Öko-Institut Berlin und ifeu Heidelberg untersuchen lassen.
Die Komponentenzerlegung erfolgt in zweifacher Art und Weise: Zum einen werden die jährlichen Beiträge der einzelnen Komponenten jeweils gegenüber einem definierten Ausgangsjahr dargestellt, zum anderen wird die jährliche Entwicklung der einzelnen Treiber jeweils gegenüber dem Vorjahr dargestellt. Dabei werden – entsprechend der Konvention im nationalen Treibhausgasinventar – ausschließlich die direkten, territorialbasierten CO₂-Emissionen betrachtet. Somit sind (anders als etwa bei der Emissionsbilanz erneuerbarer Energieträger) die vorgelagerten, teilweise im Ausland entstehenden Emissionen nicht Teil der Betrachtung. Eine weiterführende Erläuterung zur Methodik und eine mathematische Definition der einzelnen Treiber kann dem 3. Teilbericht des Forschungsvorhabens „Komponentenzerlegung energiebedingter Treibhausgasemissionen mit Fokus auf dem Ausbau erneuerbarer Energien“ entnommen werden.
Die Dekomposition auf der Makroebene dient dazu, die Beiträge wesentlicher Treiber an der Veränderung der Emissionen des Sektors Energie in der Abgrenzung des New Format on Reporting (vereinfachend gesprochen: NFR 1, im Folgenden: energiebedingte CO₂-Emissionen) zu quantifizieren. Um die Quantifizierung zu ermöglichen, werden die potenziellen Treiber identifiziert, die definitionsgemäß mit einer Veränderung der energiebedingten CO₂-Emissionen über die Zeit in Zusammenhang stehen und zueinander ins Verhältnis gesetzt. Die im Folgenden benannten Treiber sind berechnete Terme, die im oben genannten Forschungsbericht definiert und erläutert sind. Die Abbildungen zeigen die Anteile, die die Emissionstreiber Bevölkerung, Wirtschaftsentwicklung, Energieintensität, Einfluss erneuerbarer Energien und CO₂-Emissionen pro nichterneuerbarem Endenergieverbrauch (EEV) an der Entwicklung der deutschen energiebedingten CO₂-Emissionen haben.
Die wesentlichen Treiber der Reduktion der energiebedingten CO₂-Emissionen sind laut Dekompositionsanalyse eine sinkende Energieintensität, sinkende CO₂-Emissionen pro nichterneuerbarem Endenergieverbrauch (EEV) sowie ein zunehmender Anteil erneuerbarer Energien. Der emissionsmindernde Beitrag dieser Treiber übertrifft den emissionstreibenden Effekt der anderen Treiber. Der stärkste emissionssteigernde Treiber der energiebedingten CO₂-Emissionen ist durchgängig die Wirtschaftsentwicklung.
Im Jahr 2022 wirkten neben einem leichten BIP-Wachstum pro Kopf und einem deutlichen Bevölkerungswachstum insbesondere der Anstieg der CO₂-Emissionen pro nichterneuerbarem EEV emissionserhöhend. In Bezug auf die letztgenannte Komponente lässt sich insbesondere auf die Abschaltung von drei Kernkraftwerken (Ende 2021), die verstärkte Kohleverstromung und den gestiegenen Stromexportüberschuss hinweisen. Dagegen wirkten die Erhöhung des Anteils der erneuerbaren Energien am Energieverbrauch sowie die gesunkene Energieintensität emissionsmindernd. In Bezug auf die gesunkene Energieintensität ist insbesondere der starke Rückgang des Produktionsindex und des Energieverbrauchs der energieintensiven Industrie, die gemessen an ihrem Anteil am BIP einen überproportional hohen Anteil des Endenergieverbrauchs auf sich vereint, hervorzuheben. 2023 hatte auf Basis geschätzter Daten auf der einen Seite das leichte Bevölkerungswachstum einen leicht emissionserhöhenden Effekt. Die gesunkenen CO₂-Emissionen pro nichterneuerbarem EEV, die gesunkene Energieintensität, der Einfluss der erneuerbaren Energien sowie die Reduktion des Bruttoinlandsprodukts pro Kopf hatten auf der anderen Seite einen emissionssenkenden Effekt.
Die meisten energiebedingten CO₂-Emissionen werden im Stromsektor freigesetzt. Bei der Komponentenzerlegung im Stromsektor ist es eine besondere Herausforderung, dass der Strommix nicht nur einen fossilen und einen erneuerbaren Anteil enthält, sondern dass zum nicht-fossilen Anteil der Stromerzeugung neben den erneuerbaren Energien auch die Kernenergie zählt. Da hier insbesondere die Wirkungen der erneuerbaren Energien interessieren, werden sie getrennt von der Kernenergie quantifiziert.
Die Ergebnisse der Komponentenzerlegung zeigen, wie sich die definierten Einflussfaktoren auf die Emissionsentwicklung auswirkten. Unter den steigernd oder senkend wirkenden Treibern sind der Rückgang der Kernenergie, die Effizienz der fossilen Erzeugung und der Zubau der erneuerbaren Energien diejenigen mit den größten Effekten im Vergleich zum Jahr 1990. Dabei geht der sinkende Anteil der Kernenergie mit steigenden Emissionen einher, weil diese Mengen teilweise mit fossilen Energieträgern ersetzt werden. Die steigende Effizienz der fossilen Erzeugung und der Zubau der erneuerbaren Energien senken die CO₂-Emissionen hingegen. Während der Einfluss von Effizienz und Energieverlusten im Zeitraum der jüngsten zehn Jahre in etwa konstant geblieben sind, werden die Effekte sowohl des Kernenergierückgangs als auch des Zubaus erneuerbarer Energien mit der Zeit deutlich stärker. Die Emissionsintensität (siehe „Fossiler Brennstoffmix“ in der Abbildung), die auch ein Maß für das Verhältnis von Kohle zu Erdgas bei der Stromerzeugung ist, hat einen kleinen emissionsmindernden Beitrag geleistet. Der Stromaustauschsaldo hat bis 2022 in den meisten Jahren gegenüber 1990 zu einem Anstieg der CO₂-Emissionen geführt, da mehr Strom exportiert als importiert wurde und die damit verbundenen Emissionen definitionsgemäß einbezogen werden. Der emissionssteigernde Effekt des Stromverbrauchs ist in den letzten Jahren rückläufig.
Für das Jahr 2022 zeigt sich im Einzelnen insbesondere der emissionssteigernde Effekt der Abschaltung von drei Kernkraftwerken Ende 2021. Aber auch der gestiegene Stromexportüberschuss und der kohleintensivere fossile Brennstoffmix hatten eine emissionserhöhende Wirkung. Emissionsmindernd wirkten sich dagegen der gesunkene Stromverbrauch und die gestiegene Bruttostromerzeugung aus erneuerbaren Energien aus. Wesentliche Treiber hinter der insgesamt rückläufigen Emissionsentwicklung im Jahr 2023 waren auf Basis geschätzter Daten der emissionssenkende Einfluss der erneuerbaren Energien, der emissionserhöhende Effekt der Abschaltung der drei verbliebenen Kernkraftwerke und damit einhergehend die entsprechend entfallene CO₂-Vermeidung, die emissionssenkende Entwicklung von einem Stromexportüberschuss zu einem Stromimportüberschuss, dessen Emissionen nach dem Territorialprinzip im Ausland verbucht werden, und der geringere Stromverbrauch (emissionssenkend).
Die Industrie ist nach der Stromerzeugung und dem Straßenverkehr die drittwichtigste Quelle von Treibhausgasemissionen in Deutschland. Eine besondere Bedeutung haben hierbei die Emissionen aus der Wärmeerzeugung. Um eine Komponentenzerlegung der CO₂-Emissionen der Industriewärme durchzuführen, werden zunächst die wesentlichen Treiber identifiziert, die mit einer Veränderung der CO₂-Emissionen der Industriewärme über die Zeit in Zusammenhang stehen, und dann zueinander in Beziehung gesetzt. Industrie umfasst dabei das Verarbeitende Gewerbe, Raffinerien sowie Kokereien und die sonstige Herstellung von Brennstoffen. Ebenfalls enthalten sind die Emissionen aus der Wärmeerzeugung in industriellen Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen (KWK).
Die folgenden Abbildungen zeigen die Anteile, die die Emissionstreiber Wirtschaftsentwicklung, Industrieanteil am Bruttoinlandsprodukt (BIP), Wärmeintensität, erneuerbarer Anteil am Wärmebedarf und fossiler Brennstoffmix zur Veränderung der energiebedingten CO₂-Emissionen der Industriewärme gegenüber 1990 und gegenüber dem Vorjahr haben.
Der mit Abstand stärkste Treiber ist die gesunkene Wärmeintensität. Die Wärmeintensität bildet ab, wieviel Wärme in der Industrie benötigt wird, um eine Einheit Bruttoproduktionswert zu generieren. Wird weniger Wärme benötigt, um den gleichen Wert zu erzielen, ist die Wärmeintensität niedriger und dementsprechend auch die CO₂-Emissionen. Zu Beginn der 1990er-Jahre hatte hierbei insbesondere der wirtschaftliche Niedergang der in Teilen sehr ineffizienten ostdeutschen Wirtschaftsbereiche einen wichtigen Einfluss.
Der sinkende Industrieanteil am BIP führte in den 1990er- und den frühen 2000er-Jahren zu leicht sinkenden Emissionen: Auch in den jüngsten Jahren ist der Industrieanteil am BIP tendenziell zurückgegangen und trug insofern zur Emissionsreduktion bei. Es zeigt sich darüber hinaus, dass im Bereich der Energieträger der Brennstoffwechsel zu Gas bisher eine deutlich größere Emissionsminderungswirkung hat als der Einsatz erneuerbarer Energien. In der Veränderung des fossilen Brennstoffmixes ist allerdings auch die erweiterte Nutzung von Fernwärme enthalten, deren Emissionen nicht direkt bei den privaten Haushalten, sondern in der Energiewirtschaft erfasst werden. Insofern ist die Fernwärmenutzung eine Verlagerung von Emissionen.
Einen merklichen Effekt haben die erneuerbaren Energien erst seit 2003. Dies ist teilweise ein statistisches Artefakt, denn mit der Novelle des Energiestatistikgesetzes 2003 sind die erneuerbaren Energien besser erfasst worden. Im Vergleich des Jahres 2023 mit 1990 sind die emissionssenkenden Treiber (Wärmeintensität, fossiler Brennstoffmix, Industrieanteil am BIP und erneuerbarer Anteil am Wärmebedarf) in Summe größer als der emissionssteigernde Treiber (Wirtschaftsentwicklung), so dass es im gesamten Betrachtungszeitraum zu einer Senkung der CO₂-Emissionen der Industriewärme kommt.
Im aktuellen Wohnbestand wird der größte Teil der Energie für Raumwärme, also die Beheizung der Wohnflächen, aufgewendet. Eine Komponentenzerlegung für die Raumwärme in privaten Haushalten berücksichtigt – entsprechend der Konvention der Methodik des nationalen Treibhausgasinventars – ausschließlich die direkten CO₂-Emissionen. Zur Betrachtung des Witterungseffekts wurde eine Temperaturbereinigung des Endenergieverbrauchs durchgeführt. Die folgenden Abbildungen zeigen die Anteile, die die Emissionstreiber Bevölkerung, Wohnfläche pro Person, Gebäudeeffizienz, Witterung, Anteil erneuerbarer Energien und fossiler Brennstoffmix zur Veränderung der direkten CO₂-Emissionen der Raumwärme privater Haushalte gegenüber 1990 und gegenüber dem Vorjahr beitrugen.
Die stärksten Treiber in der jährlichen Betrachtung der Emissionsentwicklung im Bereich der Raumwärme sind die Witterung und die Gebäudeeffizienz. Zu Letzterem tragen u.a. schärfere energetische Standards bei neuen Wohngebäuden und energetische Sanierungen (zum Beispiel durch Dämmung) von bestehenden Wohngebäuden bei.
Zu den Treibern mit emissionssteigernder Wirkung, die in der Betrachtung im Vergleich zum Jahr 1990 am bedeutendsten waren, gehört die deutlich gestiegene Wohnfläche pro Person: Im Jahr 1990 standen im Schnitt noch 34,8 m²/Person zur Verfügung, dies stieg aber auf 47,6 m²/Person im Jahr 2023 an. Zusätzlich führte das leichte Wachstum der Bevölkerung zu einer weiteren Emissionssteigerung.
Im Bereich der Energiebereitstellung sorgten der gestiegene Anteil erneuerbarer Energien und die Emissionsreduktion im fossilen Brennstoffmix zu einer Abnahme der direkten CO₂-Emissionen der Raumwärme. In der Veränderung des fossilen Brennstoffmix ist allerdings auch die erweiterte Nutzung von Fernwärme enthalten, deren Emissionen nicht direkt bei den privaten Haushalten, sondern in der Energiewirtschaft erfasst werden.
Fernwärme wird in allen stationären Endverbrauchssektoren, also der Industrie, privaten Haushalten und im Sektor Gewerbe, Handel und Dienstleistungen (GHD), genutzt. Die Emissionen der Fernwärmeerzeugung werden im Treibhausgasinventar nicht in den jeweiligen Endverbrauchssektoren, sondern in der Energiewirtschaft bilanziert. Zusätzlich zu der Komponentenzerlegung für die Industriewärme und die Raumwärme wurde daher eine Komponentenzerlegung für die Fernwärme durchgeführt. Die folgenden Abbildungen zeigen die Anteile, die die Emissionstreiber Fernwärmeverbrauch, Netzverluste, Umwandlungseffizienz, Anteil erneuerbarer Energien und der fossile Brennstoffmix zur Veränderung der direkten CO₂-Emissionen der Fernwärmeerzeugung gegenüber 2003 und gegenüber dem Vorjahr beitrugen.
Stärkster emissionsmindernder Treiber ist der gestiegene Anteil erneuerbarer Energien. 2022 und 2023 gab es nach vorläufigen Daten einen Rückgang des Fernwärmeverbrauchs mit einer entsprechenden emissionsmindernden Wirkung. Allerdings ist hierbei zu beachten, dass die Fernwärmenachfrage stark witterungsabhängig ist. Von eher untergeordneter Bedeutung und in der Zeitreihe teilweise schwankend sind die Auswirkungen der Veränderung des fossilen Brennstoffmix, der Netzverluste und der Umwandlungseffizienz.
Die Emissionen des Personenverkehrs werden vom motorisierten Individualverkehr (MIV) dominiert. Dies liegt im Wesentlichen daran, dass ca. drei Viertel der in Deutschland zurückgelegten Personenkilometer dem PKW- und Motorradverkehr zugeordnet werden können. Hinzu kommt, dass der MIV einen hohen Energieverbrauch im Vergleich zum öffentlichen Verkehr hat und die Emissionen der Stromerzeugung für den Bahnverkehr nach der Logik des Treibhausgasinventars dem Stromsektor zugeordnet werden. Die folgenden Abbildungen zeigen den Einfluss der einzelnen Treiber zur Entwicklung der Emissionen des MIV.
Die langfristig (abgesehen von einem ausgeprägten Einbruch während der Corona-Pandemie) gestiegene Beförderungsintensität, also die pro Person und Jahr zurückgelegte Strecke über alle Verkehrsträger, ist im Vergleich zu 1994 der größte emissionssteigernde Treiber, gefolgt von der Bevölkerungsentwicklung. Die Energieeffizienz des motorisierten Individualverkehrs hat seit 1994 nahezu kontinuierlich zugenommen. Neben der technischen Verbesserung der Motoren wirken sich hier auch die verstärkte Nachfrage nach schwereren PKW, die die möglichen Effizienzgewinne vermindert, sowie etwaige Änderungen in der Auslastung aus.
Die Einführung der sogenannten Ökosteuer kann am Tankverhalten gut nachvollzogen werden. Bis zum Ende des Jahrtausends wurde in Deutschland ungefähr so viel Kraftstoff abgesetzt wie verbraucht, d.h. es hat sich nicht gelohnt, zum Tanken ins Ausland zu fahren. Nach der Einführung der Ökosteuer ab dem Jahr 2000 kam es zu einer klaren Wende: Obwohl der Energieverbrauch des MIV gestiegen ist, wurde weniger Treibstoff in Deutschland verkauft und somit die Emissionen ins Ausland verlagert.
Die Bevölkerungsentwicklung, der fossile Kraftstoffmix und der öffentliche Verkehr spielen nur eine untergeordnete Rolle bei der Emissionsentwicklung. Bei der Rolle des öffentlichen Verkehrs fällt auf, dass der Anteil am gesamten Mobilitätsverhalten nach Zuwächsen bis 2008 zunächst stagniert und im weiteren Verlauf von 2015-19 leicht steigt.
Besonders deutlich sind die Auswirkungen der Corona-Pandemie im Ausnahmejahr 2020 ersichtlich. So kam es durch die verschiedenen pandemiebedingten Maßnahmen zu einer deutlichen Reduktion der Beförderungsintensität und zu einer ebenfalls deutlich geringeren Nutzung des öffentlichen Verkehrs. Im Gegensatz zu den vorher beobachteten Trends fielen beide Quoten sogar im Vergleich zum Ausgangsjahr 1994 geringer aus. Insbesondere im Jahr 2022 zeigten sich gegenläufige Entwicklungen.
Die Emissionen des Güterverkehrs werden vom Güterkraftverkehr, also dem Transport mit schweren und leichten LKW, dominiert. Dies liegt im Wesentlichen daran, dass ca. drei Viertel der in Deutschland zurückgelegten Tonnenkilometer dem LKW zugeordnet werden können. Hinzu kommt, dass der Straßengüterverkehr einen relativ hohen Energieverbrauch im Vergleich zum Transport per Bahn oder Binnenschiff hat. Außerdem werden die Emissionen der Stromerzeugung für den Bahnverkehr nach der Logik des Treibhausgasinventars dem Stromsektor zugeordnet. Die folgenden Abbildungen zeigen den Einfluss der einzelnen Treiber zur Entwicklung der Emissionen des Straßengüterverkehrs gegenüber 1991 und gegenüber dem Vorjahr.
Von allen untersuchten Sektoren ist dies der einzige, in dem die CO₂-Emissionen im Vergleich zu 1991 gestiegen sind. Dieses Emissionswachstum steht insbesondere mit den folgenden drei Treibern in Zusammenhang: mit dem BIP-Wachstum, mit der gestiegenen Transportintensität und mit einer Verlagerung vom Schienen- und Schiffsverkehr zum Straßengüterverkehr. Die Transportintensität, also die Änderung der Nachfrage nach Transportdienstleistungen im Vergleich zum Wirtschaftswachstum, ist sowohl gegenüber 1991 als auch gegenüber 2000 gestiegen. Neben der gestiegenen Nachfrage nach Transportdienstleistungen insgesamt (zwischen 1991 und 2022 ein Anstieg um gut drei Viertel) hat auch der Straßengüterverkehr eine immer wichtigere Rolle am Gesamttransportvolumen bekommen. Die verbesserte Effizienz der LKW sowie die Einführung von Biokraftstoffen und ersten elektrischen Lieferfahrzeugen konnten die emissionssteigernden Treiber lediglich teilweise ausgleichen.
Die Einführung der sogenannten Ökosteuer und die Verteuerung des Diesels zwischen 1999 und 2003 zeigt sich klar im Tankverhalten: Nach 1999 wurde im Vergleich zu den Vorjahren deutlich mehr Kraftstoff in Deutschland verbraucht als getankt. Im Corona-Jahr 2020 weist die Komponentenzerlegung auf einen deutlichen emissionssteigernden Effekt des Tankverhaltens hin. Im Folgejahr hat das Tankverhalten eine deutliche emissionssenkende Wirkung.
Betrachtet man die Entwicklung der Treibhausgasemissionen von der Wirtschafts- und Finanzkrise 2008 bis zum Jahr 2017, so lässt sich feststellen, dass die Emissionen zwischen etwa 890 Millionen Tonnen CO₂-Äquivalente und etwa 970 Millionen Tonnen CO₂-Äquivalente schwankten. Im gleichen Zeitraum stieg jedoch der Anteil erneuerbarer Energien am Primärenergieverbrauch über alle Sektoren hinweg von etwa 8 % auf etwa 13 %.
Dieses Beispiel zeigt, dass der steigende Anteil erneuerbarer Energieträger nicht immer mit einem entsprechenden Rückgang der Emissionen einhergeht. Neben der Emissionsvermeidung durch erneuerbare Energieträger müssen für ein Verständnis der Entwicklung der Gesamtemissionen, wie in den oben dargestellten Komponentenzerlegungen gezeigt, weitere relevante Einflussgrößen betrachtet werden, unter denen auch emissionssteigernde Treiber sein können.
„Für Mensch und Umwelt“ ist der Leitspruch des UBA und bringt auf den Punkt, wofür wir da sind. In diesem Video geben wir Einblick in unsere Arbeit.
