Kohlenstoffwissenschaft | Wie hoch ist der Netzemissionsfaktor in der dualen Kohlenstoffwirtschaft?

Der Netzemissionsfaktor ist für Unternehmen ein wichtiger Parameter zur Berechnung ihrer CO2-Emissionen. Es wird von der zuständigen Regierungsbehörde ausgestellt. Der Netzemissionsfaktor Chinas muss dringend verfeinert werden.

Wenn Sie auf „Dual Carbon“ achten, haben Sie sicherlich schon oft von verschiedenen „Emissionsfaktoren“ gehört.

Der Emissionsfaktor ist der Treibhausgasgehalt pro Einheit einer Ware/Dienstleistung/Konsumaktivität. Zur Berechnung der CO2-Emissionen verschiedener Objekte sind unterschiedliche Emissionsfaktoren erforderlich. Die Emissionsfaktoren verschiedener Branchen variieren, wobei der Emissionsfaktor des Stromnetzes der am häufigsten verwendete und einflussreichste Faktor ist.

Der Wert des Netzemissionsfaktors ergibt sich aus der Division der gesamten Kohlendioxidemissionen der Stromerzeugungsunternehmen innerhalb eines bestimmten Bereichs durch die gesamte netzgekoppelte Elektrizitätsmenge. Dieser Faktor stellt die durchschnittlichen Kohlendioxidemissionen dar, die pro Kilowattstunde Strom im Netz erzeugt werden. Unter denselben Bedingungen gilt: Je höher der Wert des Stromnetzemissionsfaktors, desto höher sind die Kohlenstoffemissionen pro Einheit der von den Unternehmen in der Region hergestellten Produkte.

Der Netzemissionsfaktor ist für Unternehmen der zentrale Parameter zur Berechnung ihrer CO2-Emissionen. Beispielsweise entspricht der gesamte Kohlendioxidausstoß eines Unternehmens, das außer Strom keine Energie verbraucht, dem Stromverbrauch multipliziert mit dem Emissionsfaktor des lokalen Stromnetzes.

Die numerische Bestimmung des Netzemissionsfaktors ist ebenfalls ein wichtiger Teil der CO2-bezogenen Politik. Gehört der Umweltnutzen aus der Erzeugung erneuerbarer Energien beispielsweise dem Erzeuger, dem Käufer oder dem gesamten Stromnetz? Der numerische Wert des Stromnetzemissionsfaktors ist je nach Richtlinie unterschiedlich.

Die Europäische Union hat als erste mit der Verwaltung von Kohlenstoffdaten begonnen. Die Netzemissionsfaktoren werden seit den 1990er Jahren veröffentlicht und jedes Jahr aktualisiert. Die Anforderungen der EU an den CO2-Fußabdruck importierter Produkte werden zunehmend strenger und für in die EU exportierte Produkte werden zur Berechnung der CO2-Emissionen Netzemissionsfaktoren verwendet. Wenn jedoch der Emissionsfaktorwert des Stromnetzes, in dem sich das Produkt befindet, nicht aussagekräftig genug ist, verlangt die EU von den Unternehmen die Verwendung von von ihr anerkannten numerischen Berechnungen.

China veröffentlichte seine nationalen Emissionsfaktoren für das Stromnetz erstmals im Dezember 2017. Nach der Einführung des nationalen Kohlenstoffmarktes wird das Ministerium für Ökologie und Umwelt die Werte der Netzemissionsfaktoren zweimal aktualisieren, nämlich 2022 und 2023. Derzeit gibt es zwei Hauptgruppen chinesischer Unternehmen, die Netzemissionsfaktoren verwenden müssen: zum einen Stromerzeugungsunternehmen, die in die Kontrolle des nationalen Kohlenstoffmarktes einbezogen sind, und zum anderen Unternehmen, die Produkte wie Strombatterien und Photovoltaik exportieren.

Obwohl für andere Unternehmen keine zwingende Anforderung besteht, Netzemissionsfaktoren zu verwenden, haben angesichts des gestiegenen Bewusstseins aller gesellschaftlichen Bereiche für die duale Kohlenstoffproblematik immer mehr Unternehmen damit begonnen, ihre eigenen Kohlenstoffemissionsdaten zu berechnen. Die Frage ist also: Ist der Emissionsfaktor des chinesischen Stromnetzes ausreichend und welche Verbesserungen müssen vorgenommen werden?

Bevor wir diese Frage beantworten, wollen wir zunächst die Definition und Bedeutung des Netzemissionsfaktors verstehen.

Der Netzemissionsfaktor ist ein zentraler Parameter zur Berechnung der CO2-Emissionen

Der Gitteremissionsfaktor stammt aus der Emissionsfaktormethode, einer vom Zwischenstaatlichen Ausschuss für Klimaänderungen (IPCC) vorgeschlagenen Methode zur Schätzung von Kohlenstoffemissionen. Dies bedeutet, dass die Kohlendioxidemissionen, die durch den von einem Unternehmen gekauften Strom entstehen, berechnet werden können, indem der gekaufte Strom mit dem Netzemissionsfaktor multipliziert wird.

Der Netzemissionsfaktor wird berechnet, indem die gesamten Kohlenstoffemissionen aller Stromerzeugungsunternehmen in einem bestimmten Gebiet durch die gesamte Stromversorgung des lokalen Stromnetzes geteilt werden. Im tatsächlichen Betrieb muss auch darüber nachgedacht werden, wie geografische Grenzen festgelegt werden, wie der Stromfluss in und aus den Stromnetzen gemessen wird und wie die Umweltvorteile der Erzeugung erneuerbarer Energien aufgeteilt werden.

In einem von Xu Shenzhi und anderen vom State Grid Energy Research Institute veröffentlichten Artikel mit dem Titel „Vergleichende Analyse der durchschnittlichen Emissionsfaktoren und Berechnungsmethoden für Elektrizität im In- und Ausland“ heißt es, dass die statistische Berechnungsmethode derzeit die gängige Methode zur Bestimmung des numerischen Werts der Emissionsfaktoren für Stromnetze im In- und Ausland sei. Diese Methode basiert auf den jährlichen Kohlendioxidemissionen und der Stromerzeugung der Energiewirtschaft und die Daten sind relativ einfach zu erhalten. Der Nachteil besteht jedoch darin, dass es schwierig ist, die zeitlichen und räumlichen Unterschiede bei den Kohlendioxidemissionen neuer Energiesysteme vollständig widerzuspiegeln, wenn man Jahre als Zeitskala und Provinzen als kleinste räumliche Skala verwendet.

Eine weitere Möglichkeit, den Wert des Stromnetz-Emissionsfaktors zu bestimmen, ist die Echtzeit-Berechnungsmethode, die auf den Echtzeit-Versanddaten des Stromnetzes basiert und die zeitlichen und räumlichen Merkmale der Kohlenstoffemissionen der Elektrizität widerspiegeln kann. Der Nachteil besteht darin, dass die Berechnungsmethode komplex und von Daten zur Stromnetzdisposition abhängig ist und das Anwendungsthema exklusiv ist. Es befindet sich noch in der Sondierungsphase.

Die Bedeutung des Netzemissionsfaktors liegt darin, die direkten Kohlenstoffemissionen von der Stromerzeugungsseite auf die Verbraucherseite, die Strom verbraucht, umzurechnen. Die Logik dahinter ist: Wenn Unternehmen oder Privatpersonen Strom verbrauchen, entstehen keine CO2-Emissionen, aber die CO2-Emissionen, die diesem Strom zu Grunde liegen, sind indirekte CO2-Emissionen der Nutzer.

Wang Zhixuan, stellvertretender Direktor des Expertenausschusses des China Electricity Council und Mitglied des Nationalen Expertenausschusses zum Klimawandel, erklärte gegenüber Caijing Eleven, dass der Wert des Netzemissionsfaktors von den direkten Kohlenstoffemissionen aus dem Stromerzeugungsprozess abhänge. Voraussetzung für die genaue Berechnung dieses Wertes ist daher, dass die direkten Kohlenstoffemissionen auf der Stromerzeugungsseite genau berechnet werden müssen. Die Kohlenstoffemissionen bei der Stromerzeugung lassen sich anhand von Parametern wie dem durchschnittlichen Kohleverbrauch des Energieversorgungsunternehmens für die Stromerzeugung und dem durchschnittlichen Kohlenstoffgehalt der Kohle schätzen, was nicht schwer ist. Wenn Sie jedoch sehr genau rechnen möchten, treten größere technische Schwierigkeiten auf, da es unmöglich ist, die Parameter jedes Links genau zu ermitteln.

Wang Zhixuan sagte, dass es keine praktische Bedeutung habe, den Gitteremissionsfaktor sehr genau zu berechnen, genauso wie man nicht genau wissen müsse, wie viele Bakterien sich auf den Händen befänden, bevor man entscheide, wie man seine Hände wäscht. Die Genauigkeit des Netzemissionsfaktors hängt von der politischen Ausrichtung ab. Beispielsweise geht im Stromnetz während des Übertragungsvorgangs Strom verloren. Für wen sollen die CO2-Emissionen dieses Stroms berechnet werden? Sie kann den Verbrauchern zugeteilt, den Stromnetzbetreibern berechnet oder ignoriert werden. Es hängt alles davon ab, wie die politischen Entscheidungsträger die Regeln festlegen möchten.

Derzeit veröffentlichen Länder wie die USA, Australien, Kanada, das Vereinigte Königreich und Neuseeland regelmäßig durchschnittliche Emissionsfaktoren für ihre Stromnetze. Das Vereinigte Königreich und Neuseeland veröffentlichen nationale Durchschnittsemissionsfaktoren für ihre Stromnetze. Australien berücksichtigt den Stromaustausch zwischen Stromnetzen und Großbritannien berücksichtigt den Stromimport, die meisten Länder berücksichtigen den Stromaustausch jedoch nicht. Seit 1990 erfasst und aktualisiert die Europäische Umweltagentur (EUA) jährlich die Kohlenstoffemissionsintensität der Elektrizität für europäische Länder sowie den europäischen Durchschnitt.

Die Berechnungsmethode der EEA ist grundsätzlich dieselbe wie die der Netzemissionsfaktoren Chinas. Dieser Wert ist von 0,524 Tonnen CO2/MWh zu Beginn der Veröffentlichung auf etwa 0,289 Tonnen CO2/MWh im Jahr 2021 gesunken, was einem Rückgang von 45 % gegenüber 1990 entspricht.

Die Emissionsfaktoren des nationalen Stromnetzes Chinas wurden bisher dreimal veröffentlicht:

Der erste wurde im Dezember 2017 von der Nationalen Entwicklungs- und Reformkommission veröffentlicht und wies einen Wert von 0,6101 Tonnen Kohlendioxid pro Megawattstunde auf;

Der zweite wurde im März 2022 vom Ministerium für Ökologie und Umwelt veröffentlicht, wobei der Wert auf 0,5810 Tonnen Kohlendioxid pro Megawattstunde angepasst wurde;

Das dritte Mal war im Februar 2023, als das Ministerium für Ökologie und Umwelt den Wert auf 0,5703 Tonnen Kohlendioxid pro Megawattstunde anpasste. Das Ministerium für Ökologie und Umwelt gab außerdem bekannt, dass der jährliche durchschnittliche Emissionsfaktor des nationalen Stromnetzes, sofern aktualisiert, am Ende jedes Jahres veröffentlicht wird.

Tang Jin, Direktor des China Carbon Investment Research Institute, eines Dienstleisters für Kohlenstoffneutralität, erklärte gegenüber Caixin Eleven, dass in verschiedenen Ländern unterschiedliche Systeme zur Messung und Veröffentlichung der Netzemissionsfaktoren existierten. Dies stelle Fragen wie etwa, ob die grünen Vorteile von Ökostrom wiederholt berücksichtigt würden und wie der Stromaustausch zwischen den Netzen berechnet werde. Die derzeit von verschiedenen Ländern veröffentlichten Informationen zum Emissionsfaktor des Stromnetzes müssen noch gegenseitig kommuniziert und anerkannt werden.

Der Netzemissionsfaktor ist ein zentraler Parameter bei der Berechnung der CO2-Emissionen eines Unternehmens.

Bei der Berechnung der Treibhausgasemissionen eines Unternehmens werden sowohl direkte als auch indirekte Emissionen berücksichtigt. Direkte Emissionen werden als Scope-1-Emissionen bezeichnet und sind Emissionen, die von Quellen erzeugt werden, die direkt vom Unternehmen kontrolliert werden oder sich in dessen Besitz befinden. Indirekte Emissionen sind Emissionen, die aus den Aktivitäten eines Unternehmens resultieren, aber an Quellen entstehen, die anderen Unternehmen gehören oder von ihnen kontrolliert werden.

Indirekte Emissionen werden weiter in Scope-2-Emissionen und Scope-3-Emissionen unterteilt. Unter Scope 2-Emissionen versteht man Emissionen, die durch den vom Unternehmen eingekauften Strom, Dampf, Wärme oder Kälte entstehen, während unter Scope 3-Emissionen alle anderen indirekten Emissionen fallen.

Für die überwiegende Mehrheit der Unternehmen mit geringem Energieverbrauch sind indirekte Emissionen die Hauptquelle ihrer Kohlenstoffemissionen. Bei den Scope-2-Emissionen ist der eingekaufte Strom für Unternehmen im Allgemeinen die Hauptquelle indirekter Emissionen. Mit anderen Worten: Der Netzemissionsfaktor ist der Schlüsselparameter zur Berechnung der CO2-Emissionen der meisten Unternehmen.

Für Unternehmen mit hohem Energieverbrauch, die am nationalen Kohlenstoffmarkt beteiligt sind, stellen die direkten Emissionen den größten Teil ihrer Kohlenstoffemissionen dar. Gleichzeitig werden auch die indirekten Emissionen des Unternehmens im Rahmen von Scope 2 in die Kohlenstoffmarktkontrolle einbezogen und die Kohlenstoffemissionen müssen anhand des Stromnetz-Emissionsfaktors berechnet werden. Der EU-Kohlenstoffmarkt verlangt von emissionskontrollierten Unternehmen nicht, die Scope-2-Emissionen einzuhalten, doch der kommende CO2-Grenzausgleichsmechanismus der EU (CBAM, allgemein bekannt als CO2-Zölle) wird entsprechende Produkte zur Berechnung der Scope-2-Kohlenstoffemissionen erfordern.

Zheng Ying, ein Forscher am Sichuan Energy Internet Research Institute der Tsinghua-Universität, erklärte gegenüber Caijing Eleven, dass einige der grünen Handelsregeln der EU und die Anforderungen an den CO2-Fußabdruck der Lieferketten in Übersee die Berechnung indirekter Emissionen aus gekauftem Strom beinhalten, was bedeutet, dass der Netzemissionsfaktor zur Berechnung verwendet werden muss. Daher wird die Wettbewerbsfähigkeit vieler chinesischer Exportunternehmen im verarbeitenden Gewerbe durch Netzemissionsfaktoren beeinflusst. Besonders betroffen sind Branchen, die große Mengen an Gütern exportieren, wie etwa Batterien und Photovoltaik, sowie Branchen wie die Stahl- und Aluminiumindustrie, die möglicherweise erheblichen Beschränkungen durch internationale Regeln für den grünen Handel unterliegen.

Am Beispiel der Photovoltaik macht der europäische Markt fast die Hälfte der gesamten Photovoltaikmodulexporte Chinas aus. Der Emissionsfaktor des chinesischen Stromnetzes ist etwa doppelt so hoch wie der Europas. Das bedeutet, dass der Kohlenstoffgehalt chinesischer Photovoltaikprodukte etwa doppelt so hoch ist wie der europäischer Produkte (unter den gleichen Bedingungen). Die Wettbewerbsfähigkeit chinesischer Produkte in Europa wird dadurch verringert.

So lässt sich der Netzemissionsfaktor verbessern

Ist der Emissionsfaktor des chinesischen Stromnetzes ausreichend? Welche Verbesserungen sind notwendig?

Aus der Wirtschaft ist man der Ansicht, dass es nicht ausreicht, lediglich den Emissionsfaktor des nationalen Stromnetzes zu aktualisieren. Die zuständigen Regierungsabteilungen sollten außerdem die Emissionsfaktoren des regionalen und des provinziellen Stromnetzes aktualisieren und einen festen Aktualisierungszyklus sowie eine Veröffentlichungsplattform bilden.

Je niedriger der Netzemissionsfaktorwert ist, desto günstiger ist der Produktexport. Im Vergleich zum Emissionsfaktor des nationalen Stromnetzes sind die Emissionsfaktoren einiger regionaler und provinzieller Stromnetze in China niedriger. Das Team von Zheng Ying hat die Veränderungen der Emissionsfaktoren des Stromnetzes in der Provinz Qinghai verfolgt und berechnet. Aufgrund des hohen Anteils erneuerbarer Energien an Strom in Qinghai und seiner schnellen Entwicklung war der Emissionsfaktorwert des Qinghai-Stromnetzes immer deutlich niedriger als der Emissionsfaktor des nationalen Stromnetzes, und die Abnahmerate ist relativ schnell. Von 2017 bis 2021 sank der Stromnetzfaktor der Provinz Qinghai um mehr als 30 %. Schätzungen zufolge wird der Emissionsfaktor des Stromnetzes von Qinghai bis 2025 im Vergleich zu 2019 um etwa 30 % sinken.

Die regionalen und provinziellen Netzemissionsfaktoren Chinas wurden seit mehr als acht Jahren nicht mehr aktualisiert. Im Oktober 2013 veröffentlichte die Nationale Entwicklungs- und Reformkommission erstmals die durchschnittlichen Emissionsfaktoren der regionalen und provinziellen Stromnetze im Jahr 2010. Im September 2014 veröffentlichte die Nationale Entwicklungs- und Reformkommission die regionalen Stromnetzemissionsfaktoren für die Jahre 2011 und 2012. Im Jahr 2018, nachdem die Zuständigkeiten für den Klimawandel von der Nationalen Entwicklungs- und Reformkommission auf das Ministerium für Ökologie und Umwelt übertragen worden waren, ging auch die Zuständigkeit für die Bestimmung und Veröffentlichung der numerischen Werte der Stromnetzemissionsfaktoren auf das Ministerium für Ökologie und Umwelt über.

Auf der fünften Tagung des 13. Nationalen Volkskongresses unterbreitete der Abgeordnete des Nationalen Volkskongresses Bai Xuefeng „Vorschläge zur regelmäßigen Aktualisierung und öffentlichen Veröffentlichung der durchschnittlichen Kohlendioxid-Emissionsfaktoren des regionalen Stromnetzes Chinas“. Das Ministerium für Ökologie und Umwelt antwortete im September 2022: „Wir werden die Meinungen und Vorschläge der Abgeordneten aktiv in unsere Arbeit einbeziehen, die Forschung zu Aktualisierungsfaktoren intensivieren und mit den zuständigen Abteilungen zusammenarbeiten, um die Einrichtung eines einheitlichen und standardisierten Systems zur Erfassung von Kohlenstoffemissionen zu beschleunigen, das eine solide Datengrundlage für das Erreichen der Ziele des CO2-Peaks und der CO2-Neutralität bietet.“

Werden die regionalen und provinziellen Netzemissionsfaktoren künftig regelmäßig aktualisiert? Derzeit liegt keine Antwort vor. Allerdings erkundet jeder Ort die Entwicklung auf der Grundlage seiner eigenen Situation. Nehmen wir Shanghai als Beispiel. Gemäß den Daten aus der Energiebilanz und dem Treibhausgasinventar von Shanghai für das Jahr 2010 betrug der Netzemissionsfaktor bei der Berechnung der indirekten Emissionen für emissionskontrollierte Unternehmen, die am Pilotkohlenstoffmarkt von Shanghai teilnehmen, stets 0,788 Tonnen Kohlendioxid/MWh. Erst im Februar 2022 passte das Shanghaier Ökologie- und Umweltbüro den Netzemissionsfaktor auf 0,42 Tonnen Kohlendioxid pro Megawattstunde an.

Wie wird die Verfeinerung der Netzemissionsfaktoren die Kohlenstoffbelastung exportierender Unternehmen verringern? Wu Bixuan, Seniorpartner der Anwaltskanzlei Hiways, erklärte gegenüber Caijing Eleven, dass gemäß dem Gesetzentwurf der EU zum „Kohlenstoffzoll“ bei der Berechnung der indirekten Emissionen von Exportprodukten standardmäßig der Emissionsfaktor des nationalen Stromnetzes verwendet werde. Dem Gesetzestext zufolge ist es jedoch nicht völlig ausgeschlossen, den standardmäßigen nationalen Netzemissionsfaktor durch einen kleineren und aktuelleren Netzemissionsfaktor zu ersetzen. Die Prämisse besteht darin, dass die EU detailliertere Netzemissionsfaktoren anerkennt und das Problem der „Doppelzählung“ der Umwelteigenschaften von Ökostrom gelöst wird. Dies bedeutet, dass in bestimmten emissionsarmen „Sonderstromzonen“ die emissionsmindernde Wirkung der Nutzung von Ökostrom durch die Unternehmen der Zone von der EU anerkannt werden kann und sie dadurch im Rahmen der „Kohlenstoffabgaben“ eine geringere indirekte Emissionsbelastung tragen.

Die Lösung des Problems der „Doppelberechnung“ der Umwelteigenschaften von Ökostrom ist eine Schlüsselaufgabe bei der Optimierung der Emissionsfaktoren des chinesischen Stromnetzes.

Wang Jun, ein führender Forscher im Bereich Kohlenstoffmanagement und Autor des Buches „The Era of Carbon Neutrality“, erklärte gegenüber „Financial Eleven“, dass mit der Erhöhung des Anteils erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung die durchschnittlichen Kohlenstoffemissionen des gesamten Stromnetzes sinken und der Emissionsfaktor des nationalen Stromnetzes entsprechend nach unten angepasst werden werde. Dadurch können alle Stromverbraucher ohne eigenes Zutun ihre Emissionen reduzieren. Wenn jedoch der aus erneuerbaren Energien erzeugte Strom an einen bestimmten Verbraucher verkauft wurde und die CO2-Emissionen dieses Verbrauchers entsprechend ausgeglichen wurden, und dieser Strom anschließend in das Netz eingespeist wird, werden die Umweltvorteile des Ökostroms doppelt angerechnet.

Das Ministerium für Ökologie und Umwelt hat die Berechnungsdetails der Emissionsfaktoren des nationalen Stromnetzes nicht bekannt gegeben. Öffentlichen Informationen zufolge gehen viele Branchenkenner davon aus, dass bei der aktuellen numerischen Berechnung der Emissionsfaktoren des nationalen Stromnetzes der Handel mit Ökostrom nicht berücksichtigt wird.

Wang Jun sagte, dass der derzeitige Anteil von Ökostrom im nationalen Stromnetz noch relativ gering sei und der Anteil des Stromhandels, der Umweltattribute nutzt, sogar noch geringer sei, sodass das Problem der Doppelzählung vorerst nicht in Betracht gezogen werden müsse. Doch sollten schon jetzt neue Rechenmethoden für die Zukunft erforscht werden.

Zheng Ying schlug vor, dass wir uns auf ausländische Erfahrungen stützen und das Problem der wiederholten Berechnung der Umwelteigenschaften von Ökostrom lösen könnten, indem wir die Klassifizierung der Emissionsfaktoren des Stromnetzes verfeinern. Japan beispielsweise hat zwei Arten von Emissionsfaktoren für Elektrizität veröffentlicht, je nachdem, ob sie den Umweltwert erneuerbarer Energien enthalten: Basisemissionsfaktoren (Emissionsfaktoren mit Umweltwert, berechnet auf die gleiche Weise wie die Emissionsfaktoren für Elektrizität in China) und angepasste Emissionsfaktoren (ohne Umweltwert).

Die chinesische Regierung hat strategische Vorkehrungen für das Datenerfassungssystem für Kohlendioxidemissionen getroffen. Im April 2022 veröffentlichten die Nationale Entwicklungs- und Reformkommission, das Nationale Statistikamt und das Ministerium für Ökologie und Umwelt den „Umsetzungsplan zur Beschleunigung der Einrichtung eines einheitlichen und standardisierten statistischen Erfassungssystems für Kohlenstoffemissionen“. Der Plan weist darauf hin, dass es notwendig sei, eine nationale Datenbank für Treibhausgasemissionsfaktoren einzurichten, die Berechnung der Emissionsfaktoren zu koordinieren, die Genauigkeit zu verbessern, den Erfassungsbereich zu erweitern, einen regelmäßigen und standardisierten Datenbankaktualisierungsmechanismus einzurichten und schrittweise ein System zur Zusammenstellung und Aktualisierung von Emissionsfaktoren mit breiter Abdeckung, starker Anwendbarkeit und hoher Glaubwürdigkeit aufzubauen.