CO2 Monitoring Schweiz

Für ein aussagekräftiges Monitoring ist es nicht ausreichend, nur die Entwicklung der Treibhausgase in ihrer Gesamtheit zu verfolgen. Gerade am Anfang können positive oder auch negative Effekte einzelner Teilbereiche durch kleine Schwankungen der grossen Gesamtheit verdeckt werden. Deshalb werden wichtige Indikatoren, wie z.B. der Umbau auf “erneuerbare Personenwagen”, einzeln untersucht. Zur Veranschaulichung der verwendeten Methodik ein Beispiel:

Soll/Ist-Vergleich: Die blauen Balken stellen die jährlichen Ist-Werte des Bestandes an erneuerbaren Personenwagen dar. Rot-gepunktet die Sollkurve, welche die Zielwerte angibt. Blau-gepunktet eine mathematisch aus den vorhandenen Ist-Werten abgeleitete Trendkurve ^[1]Trendkurven zeigen an, wie es anhand der zurückliegenden Entwicklung weiter gehen könnte. Diese Kurve kann exponentiell, linear, logarithmisch oder polynomisch sein. Welche dieser Optionen ausgewählt wird, ergibt sich aus den Ist-Daten und wird in der Legende mittels der Kürzel exp. , lin., log., pol. festgehalten. Es können bei Bedarf auch mehrere unterschiedliche Trendkurven dargestellt … Weiterlesen.
Falls vorhanden, werden bei den Ist- und den Soll-Zahlen offizielle Daten der Bundesämter BFE (Energie) und BFU (Umwelt) verwendet, in einzelnen Fällen wurde ein eigenes Soll-Modell gerechnet.
Entsprechende Hintergrundinformationen und Datenquellen befinden sich im jeweiligen (ausklappbaren) Kapitel “Hintergründe und Daten”.
Die verwendeten Datensätze (EXEL) für die Grafiken befinden sich hier.

Jährlich ^[2]Während die meisten Daten jeweils Mitte/Ende Jahr vom Bund für das vorhergehende Jahr publiziert werden, werden die Werte für die Klimagase ein Jahr später publiziert. werden Ist-Werte, Soll-Kurve und Trend-Kurve miteinander verglichen und der Fortschritt der Umstellung textuell und graphisch per Ampelanzeige (rot/gelb/grün) bewertet:

Grün: Es läuft nach Plan. Die Ziele wurden erreicht und die Trends stimmen. Die getätigten Anstrengungen könne/müssen weitergeführt werden.
Gelb: Umbaufortschritt teilweise kritisch. Die Ziele wurden nicht erreicht (Differenz kleiner 10%), aber der Trend stimmt grundsätzlich. Anstrengungen verstärken.
Rot: Kritisch. Die Ziele wurden weit verfehlt (grösser 10 %) und/oder die Trends stimmen nicht. Sofortiger Handlungsbedarf.

Soll-Kurve: Anhand der politisch vorgegebenen Eckpunkten (siehe unten) wurde zuerst eine lineare Absenkung und darauf aufbauend eine logistische Absenkung modelliert und als Ziel verwendet ^[5]Umwandlungsprozesse erfolgen meist nach logistischen Modellen, siehe dazu Transformationsmodelle.

Mit dem verwendeten Absenkungspfad bis 2050 kann vermutlich das Ziel einer maximalen Erwärmung des Klimas von 1.5 Grad nicht eingehalten werden, siehe dazu z.B. Zero 2035. Diese Studie zeigt unter anderem auch auf, dass Netto-Null bis 2035 theoretisch möglich wäre, dieses Ziel aber nur extrem schwer erreichbar ist und massive Verhaltensänderungen voraussetzt.
Die hier verwendeten Modelle zur Erfassung der Soll-Ziele basieren nicht auf massiven Verhaltensänderungen, sondern primär auf Effizienz und einem industriellen Umbau zu CO2 freien Technologien. Damit steigen aus meiner Sicht die gesellschaftlichen Umsetzungschancen. Aber auch dieser Weg wird gewisse persönliche Anpassungen z.B. beim Fleischkonsum und der Mobilität (Fliegen) beinhaltet.

Trotz aller Unsicherheiten scheint es mir wichtig, dass wir nun alle gemeinsam ambitionierte aber auch realistische Ziele ins Augen fassen und diese schnellstmöglich umsetzen. Wir sollten uns aber auch bewusst sein, dass es laufend Anpassungen an neue Entwicklungen geben wird.

Ist-Daten:
Die Ist-Daten basieren auf dem BAFU Treibhausgasinventar. Siehe dort unter “Weiterführende Informationen / Daten” das EXCEL -File “Entwicklung THG Emissionen seit 1990”, Zeile “Total(3)”.
ACHTUNG: Zwischen dem Download Okt21 und Juni22 wurden vom BAFU ältere Werte in den Tabellen scheinbar rückwirkend angepasst (kleine Abweichungen). Diese “Nachträge” wurden nicht übernommen.

Bemerkung betr. Flugemissionen: Verwendet wird im Monitoring das Total des Treibhausinventars, welches übereinstimmend mit den Richtlinien der UNO-Klimakonvention in der Emissionsstatistik die Emissionen des internationalen Flug- und Schiffsverkehr nicht enthält (die inländische Emissionen unterliegen den Reduktionszielen des Pariser Abkommens, während die Emissionen des internationalen Luftverkehrs dem Klimaschutzinstrument CORSIA unterliegt). Dasselbe gilt für die Treibhausgasbilanz der Landnutzung, also die Treibhausgasemissionen und Kohlenstofffixierung durch Böden und Vegetation. Das Treibhausgasinventar berücksichtigt zudem keine Emissionen, die bei der Produktion von Importgütern (inklusive Importstrom) entstehen.

Wie schädlich die Flugemissionen wirklich sind, zeigt eine Antwort des Bundesrates auf eine Interpellation:

Auszüge aus einer Antwort des Bundesrates (2019) auf eine Anfrage von Jürg Grossen:

• Die Berechnung der Treibhausgasemissionen des Luftverkehrs wird bisher und zukünftig entsprechend den international anerkannten Regeln für die Erstellung der nationalen Treibhausgasinventare gemäss Klimakonvention der Vereinten Nationen (UNFCCC) erfolgen. Für den internationalen Luftverkehr werden die CO2-Emissionen ausgewiesen und umfassen die ganzen Flugstrecken bis zur Destination. Die Emissionen des internationalen Flugverkehrs sind im Reduktionsziel gemäss Kyoto-Protokoll und CO2-Gesetz nicht eingeschlossen.
• Die Emissionen pro Einwohner und Jahr, welche alleine durch Flugreisen entstehen, werden nicht separat erhoben. Unter den Annahmen, welche der Antwort auf Frage 2 zugrunde liegen, kann man von rund 0,8 Tonnen CO2 pro Einwohner und Jahr ausgehen. Dem gegenüber stehen 4,5 Tonnen CO2 pro Einwohner und Jahr.

Eigene Abschätzungen anhand obiger Angaben: Da die Gesamtmenge 4.5 + 0.8 Tonnen = 5.3 Tonnen beträgt, verursacht der Flugverkehr ca. 15 % der Treibhausgasemissionen.

Der WWF kommt zu einer noch höheren Anteil, nämlich 27 %: https://www.wwf.ch/de/unsere-ziele/flugverkehr Diese Differenz lässt sich dadurch erklären, dass der Flugverkehr neben den bekannten Klimagasen auch andere Effekte erzeugt (z.B. Kondensstreifen), welche ebenfalls klimawirksam sind. Die Berechnung dieser Effekte sind sehr aufwändig und befinden sich aktuell (2021) in Diskussion. Siehe dazu “Die Auswirkungen der Flugverkehrsemissionen auf das Klima, Swiss Academies Communications”.

Kurzüberblick der wichtigsten Klima-Abkommen und Gesetze (Stand Ende 2020):
Die Schweiz trat den zwei zentralen internationalen Klima-Abkommen bei:
2003: Ratifizierung des Kyoto-Protokolls
2017: Ratifizierung des Übereinkommens von Paris
Zur Umsetzung des Kyoto-Protokolls in der Schweiz wurde 2011 das CO2-Gesetz revidiert und das Ziel einer Emissionsminderung um 20 Prozent unter das Niveau von 1990 im “Bundesgesetz über die Reduktion der CO2 Emissionen” verankert.
Für die Zeit nach 2021 erfolgte eine Totalrevision, die den nationalen Minderungsbeitrag berücksichtigt, den die Schweiz mit dem Übereinkommen von Paris zugesagt hat. Bis 2030 ist eine Minderung um mindestens 50 % gegenüber 1990 geplant, wobei ein Teil der Minderungen im Ausland erbracht werden kann. Das Netto-Null-Ziel soll bis 2050 erreicht werden, siehe dazu eine Medienmitteilung des BAFU.

Die Datensätze (EXEL) für die Grafiken befinden sich hier.

Für das regelmässige Monitoring wird das Wachstum der Personenwagen mit erneuerbaren Antrieben verfolgt, wobei die Hybriden nicht mitgerechnet werden (da nicht CO2 neutral). Dargestellt wird jeweils der Gesamtbestand der Fahrzeuge.

Ist-Werte:
Die Daten Daten über den Bestand der Personenwagen bis 2019 (basierend auf BfS Daten wurden 2021 heruntergeladen von https://www.swissinfo.ch/ger/co2-emissionen_weniger-kuehe–aber-mehr-fahrzeuge–die-schweiz-verfehlt-ihr-klimaziel/45868012.

Die jährliches Updates erfolgen über diesen BfS Link (dort nur Jahresweise abrufbar). Aktuell werden beim BfS nur elektrischen Personenwagen als nachhaltig gezählt. Die Anzahl anderer nachhaltiger Antriebe (Wasserstoff- und andere synthetische Gase) sind sicher aktuell sicher noch gering, werden aber hoffentlich bald in der BfS-Statistik ebenfalls separat aufgeführt.

Soll-Werte:
Für die Ermittlung der Soll-Werte wird ein Modell des Umbaus benötigt. Leider war kein entsprechendes, breit abgestütztes Modell vorhanden. Ich habe daher ein eigenes Modell errechnet. Dieses berücksichtig insbesondere, dass keine konventionellen Fahrzeuge vorzeitig ausgemustert werden. Details dazu siehe unter Szenario Personenwagen.

Das Resultat dieses Szenarios wird in der nachfolgenden Figur dargestellt, wobei jeweils die aktiven Bestände (Anzahl Personenwagen) dargestellt werden.

Es wurde davon ausgegangen, dass der Individualverkehr nicht weiter wächst (d.h. “Erneuerbare Ist” plus “Fossile Ist” bleibt stabil). In einer ersten Phase wird der Umbau primär über Elektro-Autos erfolgen, später werden wohl auch Wasserstoffantrieb und andere synthetische Treibstoffe dazu kommen.

Für die Berechnung dieses Soll-Szenarios wurden in den nächsten paar Jahren die aktuellen Wachstumswerte der Elektro-Autos (ca. 40%) fortgeschrieben, nach ca. 5 Jahren wird dann das weitere Wachstum durch die “natürliche Ersatzrate” von fossilen Personenwagen beschränkt (d.h. alte Wagen werden aus dem Verkehr gezogen, d.h. es wird keine unnötigen “vorzeitigen Verschrottungen” geben).

Aus dem zugrundeliegenden Modell können zeitliche Entwicklungen interessanter Aspekte, wie z.B. der Anteil der Erneuerbaren bei den Neuwagen, errechnet werden. Einige Aspekte sind in der nachfolgenden Grafik festgehalten. Daraus wird ersichtlich, dass in diesem Szenario ab 2030 in der Schweiz keine neuen fossilen Personenwagen mehr in den Verkehr kommen, d.h. die Erneuerbaren decken dann 100% der Neuwagen ab. Ab etwa 2045 kann so der Umbau abgeschlossen sein (dies als “Kompensation”, da das Zwischenziel der 50%-Absenkung bis 2030 nicht erreicht wird).

Bewertung:

Die oben formulierten notwendigen Schritte für einen CO2-freien Verkehr bis spätestens 2050 sind ambitiös, aber nicht unrealistisch. Die im Szenario verwendeten anfänglichen jährlichen Wachstumsraten der Erneuerbaren von gegen 40 % in den nächsten Jahren liegen durchaus im Bereich des Möglichen (d.h. im Schnitt des Wachstums der letzten 5 Jahre).

Im 2021 hat die EU ihren neuen Plan “EU Fit for 55” publiziert, und dieser ist 2022 auf gutem Wege. Darin werden für den Personenverkehr folgende Ziele formuliert: “Ab 2035 dürfen neu in der EU verkaufte Autos keine Emissionen mehr verursachen. Das bedeutet letztlich ein Verbot des herkömmlichen Verbrennungsmotors. Von der Leyen erklärte in Brüssel, dass viele Autohersteller weltweit bereits Pläne hätten, freiwillig auf derartige Antriebe zu verzichten, und zwar in einem Zeitraum zwischen 2028 und 2035.” ^[7]NZZ 15.7.2021- Dies passt zum obigen Szenario!

Volvo_2030_Elektrisch zeigt, dass die Firma Volvo plant, bis ins Jahr 2030 nur noch elektrische Fahrzeuge zu produzieren.

Auch die aktuelle Studie Net Zero by 2050 der International Energy Agency kommt zu vergleichbaren Resultaten, dass insbesondere in entwickelten Ökonomien die meisten neuen Personenwagen anfangs 2030 erneuerbar sein werden.

Also alles ganz einfach? – Ein kritisches Element dieser Transformation auf Seiten der Produzenten dürfte die Batterieproduktion sein, die sehr materialintensiv ist und spezielle Materialien braucht. Sicher sind dabei noch technologische Verbesserungen möglich (Materialien, Recycling). Es kann aber auch sein, dass andere erneuerbare Antriebe (Wasserstoff, Methan etc.) mit der Zeit zulegen werden. Auf jeden Fall muss aber die Stromproduktion und Autoproduktion ebenfalls CO2 frei werden! Und damit das aktuelle Wachstum nicht vorzeitig abgewürgt wird, muss unbedingt die Ladeinfrastruktur zügig ausgebaut wird.

Alternative Ansätze? Wäre es nicht ökologisch sinnvoller diese Transformation durch eine Verlagerung des Verkehrs auf den öffentlichen Verkehr oder auf Velos zu erreichen? Zum einen glaube ich nicht, dass sich unsere Gesellschaft massenhaft vom Auto wegbewegen wird und zum anderen kann ich mir im Moment leider (!) nicht vorstellen, dass ein entsprechender Kapazitätsausbau des öffentlichen Verkehrs in der gegebenen Zeit denkbar wäre. Nur ein kleines Beispiel: der neue Durchgangsbahnhof soll in Luzern ca. 2040 in Betrieb gehen. Bis dahin müsste der grösste Teil der Transformation bereits abgeschlossen sein! Trotzdem scheint mir wichtig, was im “Vernehmlassungsbericht zur Klima und Energiepolitik 2021 des Kantons Luzern” steht: “Ebenso wichtig wie die technologische Transformation ist eine konsequente Verkehrspolitik, welche die Chancen der Effizienzsteigerung des Verkehrssystems durch Verlagerung auf effiziente Verkehrsformen (z.B. ÖV sowie Fuss- und Veloverkehr) sowie die Vermeidung von Verkehr verfolgt”.
Wir brauchen eine entsprechende Umverlagerung von Verkehrs, um ein allfälliges Verkehrswachstum aufzufangen!

Die Datensätze (EXEL) für die Grafiken befinden sich hier.

Wir betrachten hier den tatsächlich produzierten Strom und nicht die instalierte Leistung. D.h. die Verfügbarkeiten der eingesetzten Technologien fliessen ebenfalls in die Betrachtung mit ein (mit allen Vor- und Nachteilen).
Die Angaben erfolgen damit in TWh (Terawattstunden) ^[8]Energie [Wh] = Leistung [W] x Zeit [h].

Soll-Werte: Das BFE hat mit den “Energieperspektiven 2050+” ein nützliches Instrument für den Energieumbau bis 2050 geschaffen. Im Bereich Stromproduktion setzt das betreffende Szenario “ZERO Basis” stark auf Auslandimporte im Winter. Da der Stromproduktion bei der Transformation zu CO2 Netto-Null eine zentrale Rolle zukommt, wurden weitere Modelle evaluiert.
Die Firma AXPO hat dazu mit dem “Powerswitcher” ein interessantes Werkzeug zum Vergleich unterschiedlicher Szenarien im Bereich Stromproduktion bereitgestellt. Dort können die Energieperspektiven 2050+ mit Szenarien mehrerer Energieexperten verglichen werden. Für die Ermittlung der Soll-Werte der Indikatoren “nachhaltigen Stromproduktion” und “Windenergie”, wurde auf das dortige Szenario “AXPO” gesetzt. Es stellt bezüglich PV einen “Mittelweg” zwischen den Energieperspektiven 2050+ und den anderen Szenarien dar.

Bemerkungen:
– Das Szenario “AXPO” basiert auf Effizienzsteigerungen im Strom-Verbrauch (vergleiche “Nachfrage” der verschiedenen Szenarien) und Winter-Importen, stellt also eine Art Minimal-Szenario dar. Sollen Winter-Importe weitgehend vermieden werden, müsste z.B. das Szenario “Grossen” verwendet werden.
Wieviel Winterstrom-Importe sinnvoll sind, wird kontrovers diskutiert. Betrachtet man die Auslandabhängigkeit ist gerade bei der Energieform “Gas-to-Power” zu unterscheiden, wo dieses produziert wird.
Es kann durchaus sein, dass es diesbezüglich in einigen Jahren weitere Anpassungen bei den detaillierten Zielen geben wird. Wir müssen mit solchen Unsicherheiten leben, möglichst realistische Ziele setzen und diese mit aller Kraft umsetzen.
– Zwischen den Zahlen auf der AXPO Plattform für “Energieperspektiven 2050+” und den Originaldaten des BFE- Berichtes gibt es leichte Differenzen. Wie die AXPO mitteilte, hat dies mit der von der verwendeten Methodik zu tun, welche die installierte Leistung als Basis nimmt. Bei der Umrechnung auf reale Stromproduktion kann es leichte Abweichungen geben.

Die Ist-Werte wurden aus der “BFE Gesamtenergiestatistik” übernommen (Siehe insb. unter Tabellen). Verwendet wurde die dortige Tabelle “T24: Elektrizitätserzeugung”. Dazu müssen die Erneuerbaren “herausgerechnet” werden. Für die erneuerbare Stromproduktion wurden “Erneuerbarer Anteil Konventionelle-thermische Kraft- und Fernheizwerke” plus die Summe “Diverse erneuerbare Energien” verwendet.
Zeitlich etwas vorgezogen, werden dort unter “Schätzung und Überblick/Überblick über den Energieverbrauch” auch die Tabelle “Elektrizität” publiziert. Es kann aber sein, dass diese Daten später noch leicht angepasst werden.

Speicher: Neben den geforderten Ausbaumengen müssen auch die Herausforderungen bezüglich benötigter Speichersystemen zum Ausgleich der jahreszeitlichen, täglichen und kurzfristigen Schwankungen bei PV und Wind beachtet werden. Technische Lösungen sind vorhanden, bei der Umsetzung muss aber noch zugelegt werden.

Die Datensätze (EXEL) für die Grafiken befinden sich hier.