Heizen und Kochen: Klimabilanz von Erdgas oft schlechter als bisher angenommen
Neuberechnung bezieht Gaslecks und unvollständige Gasverbrennung mit
ein.
- Elektrizität kann klimafreundlichere Alternative zum Kochen und Heizen
sein.
- Anteil der Erneuerbaren Energien im Strommix ist entscheidend.
Das Heizen und Kochen mit Erdgas ist oft klimaschädlicher als bisher
gedacht. Dies ergibt ein neues Berechnungsmodell, das Forschende der
Technischen Universität München (TUM) entwickelt haben. Das Besondere: Es
bezieht auch die gewaltigen Gasmengen mit ein, die ungenutzt in die
Atmosphäre entweichen.
„Wir wollten wissen, ob es – auch unter Berücksichtigung der Gasleckagen –
klimafreundlicher ist, Gas für das Heizen und Kochen zu nutzen oder
Elektrizität“, erläutert Dr. Florian Dietrich, Wissenschaftler im Bereich
für Umweltsensorik und Modellierung an der TUM. Gemeinsam mit Forschenden
der ETH Zürich, der Universität Utrecht und der Niederländischen
Organisation für Angewandte Naturwissenschaftliche Forschung TNO hat das
internationale Team eine Hightech-Messstation für die Erfassung von
Kohlendioxid, Methan und Kohlenmonoxid sowie Laserspektrometer für Vor-
Ort-Messungen von Methan genutzt und alle Variablen in dem eigens
entwickelten Berechnungsmodell zusammengeführt. Die Ergebnisse wurden in
einem Peer-Review-Verfahren publiziert und bestätigt.
Unvollständig verbranntes Erdgas wichtig für die Klimabilanz
Auf dem Oktoberfest 2019 beispielsweise, so fanden die Forschenden heraus,
ging 1,4 Prozent des damals eingesetzten Gases verloren. Bei einer
Gasmenge von über 185.000 Kubikmetern entwichen also 2.500 Kubikmeter Gas
in die Umgebung. „Das entwickelte Berechnungsmodell bezieht diese Mengen
an entwichenem Erdgas mit ein und liefert einen umfassenden
Emissionsfaktor für die Verwendung von Erdgas zum Kochen und Heizen“,
erläutert Wissenschaftler Dietrich.
Erneuerbare Energien im Strommix senken den Emissionsfaktor
Um entscheiden zu können, ob Erdgas oder Elektrizität die
klimafreundlicher ist, muss man jedoch auch auf den verwendeten Strommix
schauen: „Ein hoher Anteil erneuerbarer Energien senkt den Emissionsfaktor
für Elektrizität erheblich, während z.B. die Verwendung von Kohlestrom den
gegenteiligen Effekt hat“, so Dietrich. Die Forschenden haben all diese
Faktoren in ihr Berechnungsmodell miteinfließen lassen und können so
quantitative Rückschlüsse ziehen, für welche Nationen Strom bereits heute
die klimafreundlichere Alternative zu Erdgas ist und welche Anstrengungen
die anderen Nationen noch unternehmen müssen, um diesen Punkt zu
erreichen.
Für alle 25 untersuchten Nationen wird dabei deutlich: „Durch die
Einbeziehung der Leckagen und unvollständigen Verbrennungen wird insgesamt
ein geringerer Anteil an erneuerbaren Energiequellen im Strommix benötigt,
als bisher angenommen“, fasst die Professorin für Umweltsensorik und
Modellierung Jia Chen zusammen, die zudem Leiterin des Innovationsbereichs
Umwelt im Robotik- und KI-Institut MIRMI der TUM ist. Es ist also für die
meisten Nationen bereits deutlich früher möglich, aus Aspekten des
Klimaschutzes auf Elektrizität anstelle von Gas zu setzen.
Kanada mit klarer Empfehlung für Elektrizität
Auf einzelne Staaten geblickt heißt das, dass beispielsweise Kanada mit
seinem hohen Anteil an Wasserkraft aus reinen Klimaschutzgründen bereits
heute fürs Heizen und Kochen komplett auf Elektrizität setzen könnte. In
China sieht es anders aus: Denn die Kohleverbrennung dominiert dort im
Strommix, so dass durch die Verwendung von Elektrizität bei identischer
Energiemenge mehr Kohlenstoff ausgestoßen wird als bei der Verbrennung von
Erdgas.
Für Deutschland gibt es derzeit trotz des stark zunehmenden Anteils an
Wind- und Solarenergie noch keine klare Empfehlung für Elektrizität. Damit
befindet sich Deutschland noch in breiter „Gesellschaft“: Für 18 von 25
betrachteten Staaten ist Elektrizität im Vergleich mit Gas aktuell noch
nicht klimafreundlicher, darunter Staaten wie Spanien, Italien, die
Niederlande, Japan und Australien. Ein Blick auf die Diagramme der TUM-
Forschenden zeigt jedoch deutlich, dass für viele der untersuchten
Nationen Elektrizität schon bald die klimafreundlichere Alternative sein
wird, da kontinuierlich in den Ausbau erneuerbarer Energien investiert
wird.
Weitere Informationen
• In einem Presserundgang am 27. Juni 2023 auf der Messe Automatica
in München, von 11:30 bis 12:30, Halle 4/329 bekommen Vertreter von Medien
neu entwickelte Demos aus den Bereichen Gesundheit, Mobilität, Umwelt und
Arbeit zu sehen – unter anderem auch eine Demo von Prof. Jia Chen.
Akkreditierung über
• Auf der Messe Automatica vom 27. bis 30. Juni 2023 finden Sie
zudem über 30 Demonstrationen von Forschungsarbeiten zum Thema Robotik und
KI in Halle B4 im Bereich AI-Society. Hier geht es zur Übersicht
• Für diese Forschungsarbeit kamen unter anderem folgende
Technologien aus dem Bereich für Umweltsensorik und Modellierung von Prof.
Jia Chen sowie der Universität Utrecht und TNO und der Bioscience-Firma
LI-COR zum Einsatz:
o MUCCnet-Stationen: Die Hightech-Messstation auf dem Dach des TUM-
Forschungsbereiches zeigten zu Zeiten des Oktoberfests einen starken
Anstieg der Methankonzentrationen. Dies war für die Wissenschaftler der
Auslöser dafür, die Methanemissionen bei Verbrennungsprozessen mit Erdgas
näher zu untersuchen.
o Laserspektroskopie: Zusätzlich zu diesen Messungen schickten Prof.
Chen und Dr. Dietrich Studierende mit einem Laserspektrometer im Rucksack
auf das Oktoberfestgelände. Diese präzisen Gasmessungen vor Ort
bestätigten den Verdacht, dass ein Event wie das Oktoberfest, auf dem eine
große Menge der Energie durch Erdgas bereitgestellt wird, eine starke
Methanquelle darstellt.
o Durch zusätzlich durchgeführte Messungen des Isotopen- sowie des
Ethan-Methan-Verhältnisses ließ sich auch ermitteln, welche Mengen an
Methan durch Lecks und unvollständige Verbrennung entweichen.
• Prof. Jia Chen ist Professorin für Umweltsensorik und Modellierung
an der TUM und Leiterin des Innovationsbereiches Umwelt im Munich
Institute of Robotics and Machine Intelligence (MIRMI). Mit dem von
Executive Director Prof. Sami Haddadin geführten MIRMI hat die TUM ein
integratives Forschungszentrum geschaffen, in dem inzwischen über 70
Professor:innen der TUM und ihre Teams mithilfe von Robotik und
künstlicher Intelligenz neue Lösungsansätze etwa in der Medizin, in
Fabriken und in der Pflege erforschen. Weitere Informationen finden Sie
unter https://www.mirmi.tum.de/.
