Zur fairen Bewertung der klimaschädlichen Emissionen verschiedener Energieträger, muss eine Betrachtung über den gesamten Lebenszyklus der Energieerzeugungsanlagen erfolgen. Auch erneuerbare Energien bleiben dabei nicht frei von Emissionen.
Bei energetischen Vergleichen verschiedener Anlagen oder auch Fahrzeugen sollte man immer auf die Wahl eines passenden Rahmens (der Bilanzhülle) achten. Wo beginnt die Betrachtung? Wo endet die Betrachtung? Insbesondere bei Anlagen zur Erzeugung elektrischen Stroms aus erneuerbaren Quellen wie Photovoltaik-Zellen (PV-Zellen), Wasserkraftwerken und Windenergieanlagen (WEA) oder auch bei Verbrauchern wie Elektrofahrzeugen ist diese Wahl wichtig, da diese neuen Technologien - im Gegensatz zu den herkömmlichen Kraftwerken und Fahrzeugen - lokal während des Betriebs keine Schadstoffe emittieren.
Dennoch sollte bei einem Vergleich der verschiedenen Kraftwerke eine faire Berechnungsgrundlage gewählt werden. So ist beispielsweise die Herstellung der Silizium-Platten für PV-Zellen äußerst energieintensiv. Diese Energie stammt derzeit aus dem aktuellen deutschen oder eher dem chinesischen Kraftwerkspark (vgl. deutscher Strommix) mit entsprechenden Emissionen. Somit muss den den PV-Zellen der CO2-Ausstoß, welcher während der Herstellung durch zusätzlich benötigten Strom entsteht, zugerechnet werden.
Diese Betrachtungsweise entspricht einer Lebenszyklusanalyse (Life Cycle Assessment (LCA) oder auch Ökobilanzierung), also einer Bilanzierung der Emissionen über den gesamten Lebensweg einer Anlage. Dazu gehört:
Genauso wird natürlich auch der Bau und Abriss konventioneller Kraftwerke in deren CO2-Ausstoß mit einberechnet (vgl. CO2-Ausstoß verschiedener Kraftwerke). Im Vergleich zu den bei der Verbrennung der fossilen Kraftstoffe entstehenden Emissionen ist der Anteil jedoch relativ gering.
Bei der Herstellung bzw. dem Bau von EE-Anlagen entsteht der Großteil der zugehörigen CO2-Emissionen ihres Lebenszyklus'. So verursacht der Stromverbrauch bei der Herstellung multikristalliner Photovoltaik-Module ca. 62% der CO2-Emissionen. Desto länger die Anlagen halten, desto geringer wäre der CO2-Ausstoß je erzeugter kWh.
Bei Windenergieanlagen kommt der spezifische CO2-Ausstoß in Gramm pro erzeugter kWh sehr stark auf die erzeugte Energiemenge der Anlage und somit den Standort an. Dabei spielen verschieden Faktoren wie die mittlere Windgeschwindigkeit und die jährlichen Volllaststunden eine große Rolle.
Um das Stromnetz stabil zu halten (Erzeugung und Verbrauch müssen immer im Gleichgewicht sein um eine Netzfrequenz von 50 Hertz zu halten), muss für jede installierte EE-Anlage ein bestimmter Anteil an konventionellen Kraftwerken auf Standby als sogenannte Backup-Leistung bereitgehalten werden. Diese Anlagen müssen unter anderem die sogenannte Residuallast abdecken.
Die Residuallast ist die Differenz aus der stark volatilen Vorrangeinspeisung der EEG-Anlagen und der aktuellen Last (dem Stromverbrauch). Also der Teil, welcher durch konventionelle Kraftwerke abgedeckt werden muss. Aufgrund der schwankenden Einspeisung aus Wind und Sonne müssen konventionelle Kraftwerke heutzutage wesentlich flexibler reagieren und häufiger an- und abgefahren werden als früher. In Zukunft soll dies insbesondere durch moderne und emissionsarme Gaskraftwerke geschehen, aktuell werden jedoch häufig noch Kohlekraftwerke verwendet und überschüssiger Strom wird günstig ins Ausland exportiert. Neben der Abdeckung der Residualllast müssen auch in einem fast ausschließlich erneuerbaren Energiesystem konventionelle Anlagen z.B. in Form von Gaskraftwerken (oder mehr Wasserkraftwerken) weiterhin vorgehalten werden, um den Strombedarf auch in Zeiten von wenig Sonne und Wind abdecken zu können. Aus diesem Grund spielen auch Großspeicher wie Pumpspeicherkraftwerke eine immer wichtigere Rolle bei der Energiewende.
Aufgrund der geforderten Flexibilität und der nötigen Vorhaltung arbeiten konventionelle Kraftwerke dann häufig nicht mehr in ihrem optimalen Wirkungsgradbereich und benötigen mehr Brennstoff. Dieser zusätzliche CO2-Ausstoß wird verursachergerecht anteilig den Emissionen der EE-Anlagen zugerechnet.
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