Wirtschaftliche Bewertung unterschiedlicher Maßnahmen zur Reduktion von CO2-Emissionen in der Modellregion Großschönau

Abstract

Auf dem Weg zu einer CO2-neutralen Gemeinde gibt es eine Vielzahl von möglichen Pfaden, die eingeschlagen werden können. Da dies einen essentiellen Teilschritt zur Stabilisierung der Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre unseres Planeten darstellt, ist es besonders wichtig kosteneffiziente CO2-Vermeidungsmaßnahmen zu identifizieren, um so die finanziellen Hürden zu senken.<br />Das zentrale Ziel dieser Arbeit ist es daher anhand einer Kosten-Nutzen-Analyse unterschiedliche CO2-Vermeidungsstrategien für eine Modellregion zu bewerten und miteinander zu vergleichen. Durch diese Untersuchung können somit die ökonomisch und ökologisch günstigsten Maßnahmen für die betrachtete Gemeinde bestimmt werden.<br />Die Bewertung wurde für Photovoltaik-Anlagen, solarthermische Anlagen, Elektro-PKW und thermische Gebäudesanierungen durchgeführt. Für die ersten beiden genannten Maßnahmen wurden unterschiedliche Ausbauraten berücksichtigt und im Falle von Gebäudesanierungen wurden zwei Umsetzungsausmaße betrachtet, welche sich durch den Grad der Sanierung und somit dem Zielwert für den Wärmeenergiebedarf unterscheiden.<br />Folglich wurden unterschiedliche Dämmstärken, Fensterisolierklassen und Wohnraumlüftungsanlagen für das jeweilige Subszenario der thermischen Gebäudesanierung angesetzt. Die Bestimmung der Kosten der unterschiedlichen Szenarien wurde mit Hilfe der Barwertmethode anhand erhobener Parameter, deren Einfluss separat untersucht wurde, umgesetzt.<br />Der Nutzen wurde anhand der Menge an vermiedenem CO2 bestimmt.<br />Die so berechneten CO2-Vermeidungskosten (Da diese Kosten auf Basis der Barwerte über den gesamten Betrachtungszeitraum berechnet wurden, spiegeln diese nicht die aktuelle Situation wieder, sondern repräsentieren die gesamte Zeitspanne bis 2050 unter den getroffenen Annahmen) betragen für Photovoltaik-Anlagen 9 EUR2012/tCO2. Für Elektro-PKW ergeben sich Kosten in der Höhe von 21 EUR2012/tCO2. Im Falle der moderaten thermischen Gebäudesanierung, bei welcher ein Energiebedarf für die Wärmebereitstellung von unter 100 kWh/m²*a erreicht wird, kommt es zu Ausgaben im Ausmaß von 266 EUR2012/tCO2.<br />Diese belaufen sich für die ambitionierte Sanierung, bei einer Senkung des Wärmebedarfs auf unter 50 kWh/m²*a, auf 346 EUR2012/tCO2. Als ökonomisch am ungünstigsten stellen sich solarthermische Anlagen mit CO2-Emissionsreduktionskosten in der Höhe von 802 EUR2012/tCO2 heraus.<br />Der hohe Kostensprung zwischen den ersten beiden CO2-Vermeidungsoptionen und den Letzteren lässt sich auf die bereits erneuerbar orientierte Wärmebereitstellung in der Modellregion zurückführen, da demzufolge eine Energiebedarfsreduktion im Sektor Wärme nur einen geringen Nutzen durch Minderung der Emissionen bewirkt.<br />Anhand dieser Maßnahmen wurden zwei Entwicklungspfade, auf Basis der unterschiedlichen Ausbauraten bzw. Umsetzungsausmaße, definiert, deren Einfluss auf die Emissionen der betrachteten Modellregion untersucht wurde. In Form einer Gap-Analyse wurden die Kosten für eine komplette Kompensierung der, durch die Gemeinde verursachten, CO2-Emissionen ab 2012 durch einen dieser Pfade und eine zusätzliche externe CO2-Vermeidung durch die Umsetzung von Projekten der Kategorie "Clean Development Mechanism" oder "Joint Implementation" bestimmt.<br />Es zeigt sich, dass eine komplette Kompensierung mittels externer Projekte zu den aktuellen Preisen die kostengünstigste Variante für den Betrachtungszeitraum darstellt. Allerdings kommt es in diesem Fall weder zu einer regionalen Wertschöpfung, noch können diese Projektkosten als stabil angesehen werden.<br />Im Gegensatz dazu kann durch den ambitionierten Entwicklungspfad, bei welchem die höchsten betrachteten Ausbauraten und Sanierungsausmaße betrachtet werden, eine komplette Kompensierung ohne zusätzliche externe Projekte ab 2033 erzielt werden. Dieser Pfad stellt somit eine der möglichen nachhaltigen Lösungen zur Erreichung des Nullemissionsziels dar und bietet zudem die Möglichkeit der regionalen Wertschöpfung.<br />Bezüglich der Übertragbarkeit auf andere Gemeinden lässt sich festhalten, dass die Ergebnisse dieser Arbeit nicht direkt übernommen werden können, sondern eine separate Analyse mit den beschriebenen Verfahren auf Basis der für die jeweilige Region zutreffenden Parametern und Zielen durchgeführt werden muss.<br />

There are many different possibilities for becoming a neutral city in terms of CO2-emissions. Due to the importance of this step towards stabilizing the concentration of greenhouse gases in the atmosphere of our planet, it is essential to identify the most cost efficient procedures on reducing those emissions.<br />Therefore the main goal of this thesis is to compare different strategies on avoiding emissions in an ecologic and economic way. This was achieved by conducting a cost-benefit-analysis.<br />The assessment was performed for photovoltaic plants, solar thermal energy plants, electric vehicles and thermal rehabilitation of buildings. For the first two measures, different rates of implementation were taken into account. In the case of thermal rehabilitation an ambitious and a moderate sub scenario were analyzed. The distinction between those examinations lies in the achieved thermal insulation in accordance with different insulation thickness, insulation classes of windows and ventilation systems. The total costs of the scenarios were determined using the cash value method with a set of parameters obtained by conducting a literature research. Furthermore the influences of those parameters on the costs were evaluated by performing a sensitivity analysis. The benefit of implementing the considered measures was determined as the amount of avoided CO2-emission.<br />The results showed that the CO2-avoidance costs (Due to the fact, that those results were calculated using the cash value method for the whole considered period, those costs doesn't represent the actual situation but rather the whole timespan until 2050 under the assumed circumstances) amounts to 9 EUR2012/tCO2 for photovoltaic plants.<br />Electric vehicles could be used to reduce the emissions at a price of 21 EUR2012/tCO2. In the case of the moderate thermal building rehabilitation, achieving an energy demand for heating of 100 kWh/m²*a, the expenditures amount to 266 EUR2012/tCO2. Ambitious rehabilitation and reducing energy demand to 50 kWh/m²*a results in increasing costs to 346 EUR2012/tCO2. Solar thermal energy plants are the least economic with avoidance costs of 802 EUR2012/tCO2. This large gap between the first two options and the latter can be attributed to the already renewable oriented heating in the model region. Therefore reducing the energy demand reduces the emissions less than it would do by avoiding fossil energy consumption.<br />Based on the analyzed actions two paths of development were defined, an ambitious and a moderate venture using different sub scenarios for the thermal building rehabilitation and different rates of implementation for the other measures. The resulting change of CO2-emissions was examined. Using a gap-analysis the cost of a complete compensation of emissions of the city going forward from 2012 was determined by using a combination of one of the two defined ventures and external CO2 avoidance programs like "Clean Development Mechanism" or "Joint Implementation".<br />It becomes clear that a complete compensation via external projects is the most cost efficient way, with the current market situation in the projected time span. However external measures won't lead to localized increase in value nor can the cost of those measures be considered stable.<br />Looking at the ambitious venture it is possible to completely compensate emissions without the further need for external projects by 2033. This path is one of the possible sustainable choices if a zero emission policy is desired and also has a great potential for increasing local values.<br />One has to consider that this analysis cannot be used as is on different regions. Every difference of the local parameters and goals requires a new evaluation of the model and can therefore not be used as a global model for similar projects.