Merge pull request #435 from GermanZero-de/readthedocs-industry

Update industry.rst

docs/sectors/industry.rst

@@ -1,62 +1,64 @@
 6. Industrie
 ============
-| **Autor: Hauke Schmülling**
-| **Stand: 24.02.22**
+| **Autor: Hauke Schmülling, Jan Kühlem**
+| **Stand: 13.01.25**
 
 Dieses Dokument gibt einen Überblick über die wesentlichen Prinzipien, die den Berechnungen für den Sektor Industrie in LocalZero, der Klimavision von GermanZero, zugrunde liegen.
 
 6.1 Eingabedaten
 ----------------
-Im Gegensatz zu den anderen Sektoren, die in allen Kommunen eine Rolle spielen, sind die industriellen Betriebe sehr ungleichmäßig über Deutschland verteilt. Da eine automatische ortsspezifische Zuordnung aller Industriebetriebe (bisher) nicht möglich ist, werden der Endenergieverbrauch und die Emissionen basierend auf dem deutschen Durchschnitt und der kommunalen Industrie- und Gewerbefläche abgeschätzt. Falls die industrielle Zusammensetzung vor Ort bekannt ist, können die deutschen Standardwerte des Endenergieverbrauchs der vier Subsektoren Mineralische Industrie (11,0%), Chemische Industrie (23,7%), Metallherstellende Industrie (26,4%), Sonstige Industrie (38,9%) online anders umverteilt werden.
+Im Gegensatz zu den anderen Sektoren, die in allen Kommunen eine Rolle spielen, sind die industriellen Betriebe sehr ungleichmäßig über Deutschland verteilt. Um eine Zuordnung der größeren Emittenten sinnvoll den Kommunen zuzuordnen wird seit dem Software-Update "Kommunenfeine Industrie" in 2023 die Anlagenliste der Deutschen Emissionshandelsstelle [DEHST2018] verwendet. Mit dem Datenupdate 2021 wurde die Anlagenliste auf das Referenzjahr 2021 [DEHST2021] geupdatet. Mit Hilfe dieser Liste, die alle berichtspflichtigen Industrieanlagen in Deutschland enthält, können die Werte der vier Subsektoren mineralische Industrie, chemische Industrie, metallherstellende Industrie, sonstige Industrie verteilt werden. Dabei werden die Emissionen der Emissionshandelsstelle mit Hilfe von Faktoren korrigiert, um in Summe die nach der untenstehenden Bilanzierung errechneten Emissionen für Deutschland zu erhalten. Anschließend werden die Produktionsmengen und Endenergieverbräuche über die zuvor bestimmten Formeln aus den Treibhausgasemissionen errechnet.
 
-6.2 Bilanzierung 2018
+Zur Vereinfachung der Berechnung werden die Emissionen der Subsektoren ausschließlich auf Kommunen umgelegt, welche Anlagen in der DEHST Anlagenliste besitzen. Hierdurch erhalten Kommunen, welche eine Industrieanlage besitzen, die nicht in der DEHST Anlagenliste ist, enthalten keine Emissionen zugeordnet. Da die Priorität auf den großen Anlagen liegt, wird an dieser Stelle aber darauf verzichtet, eventuelle Differenzen der in 6.2 beschriebenen Treibhausgasemissionen zur DEHST Anlagenliste auf alle Kommunen zu verteilen.
+
+6.2 Bilanzierung Referenzjahr 2018 / 2021
 ---------------------
-Die vier Subsektoren Mineralische Industrie (CRF 2.A + 1.A.2.f, AG EB 52+53, WZ 23), Chemische Industrie (CRF 2.B + Teil von 1.A.2.g, AG 49+50, WZ 20+21), Metallherstellende Industrie (CRF 2.C + 1.A.2.a-b, AG EB 54+55, WZ 24.1+4-5), Sonstige Industrie (CRF 2.D-H + 1.A.2.d-e und Teil von 1.A.2.g, AG EB 46-48+51+56-59, WZ alle anderen ohne 5.1, 5.2, 6, 9, 19.1, 19.2) orientieren sich am CRF (common reporting format) im NIR (National Inventory Report) 2018 von 2020 (https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2020-04-15-climate-change_22-2020_nir_2020_de.pdf), den Zeilen in der deutschen Energiebilanz 2018 der AG Energiebilanzen (AG EB) von 2021 (https://ag-energiebilanzen.de/7-0-Bilanzen-1990-2019.html) und der dazugehörigen Klassifikation der Wirtschaftszweigen (WZ) von 2008 des Statistischen Bundesamtes (https://www.destatis.de/static/DE/dokumente/klassifikation-wz-2008-3100100089004.pdf). Eine ähnliche Einteilung mit Fokus auf die ersten drei Subsektoren nimmt auch die Agora-Studie „Klimaneutrale Industrie“ (https://static.agora-energiewende.de/fileadmin/Projekte/2018/Dekarbonisierung_Industrie/164_A-EW_Klimaneutrale-Industrie_Studie_WEB.pdf) vor.
+Die vier Subsektoren Mineralische Industrie (CRF 2.A + 1.A.2.f, AG EB 52+53, WZ 23), Chemische Industrie (CRF 2.B + Teil von 1.A.2.g, AG 49+50, WZ 20+21), Metallherstellende Industrie (CRF 2.C + 1.A.2.a-b, AG EB 54+55, WZ 24.1+4-5), Sonstige Industrie (CRF 2.D-H + 1.A.2.d-e und Teil von 1.A.2.g, AG EB 46-48+51+56-59, WZ alle anderen ohne 5.1, 5.2, 6, 9, 19.1, 19.2) orientieren sich am CRF (common reporting format) im NIR (National Inventory Report) 2018 von 2020 [NIR2020], den Zeilen in der deutschen Energiebilanz 2018 der AG Energiebilanzen (AG EB) von 2021 [AGEB2021] und der dazugehörigen Klassifikation der Wirtschaftszweigen (WZ) von 2008 des Statistischen Bundesamtes [DESTATISWZ2008]. Eine ähnliche Einteilung mit Fokus auf die ersten drei Subsektoren nimmt auch die Agora-Studie „Klimaneutrale Industrie“ [AGORA2018] vor.
 
 Die größte Schwierigkeit bestand darin, die Daten kongruent mit den drei Klassifizierungssysteme zu verbinden. Die Endenergiebedarfe (EEV) stammen von AG EB, die prozessbedingten (process-based = pb) CO2e-Emissionen aus CRF 2 des NIR, die Produktionsmengen aus unterschiedlichen Quellen, meist den Branchen selbst, die jedoch nicht immer ausdrücklich nach WZ klassifizieren.
 
+Kommunenfein zugeordnet werden die Industrie-Anlagen gemäß DEHSt, wo wiederum neue Branchenklassifikationen hinzukommen: Während die europäische "Nomenclature statistique des activités économiques dans la Communauté européenne (NACE) quasi identisch ist mit den deutschen WZ, nutzt das deutsche Treibhausgasemissionshandelgesetz (TEHG) neue Kategorien.
 
-
-Die energiebedingten (combustion-based = cb) CO2e-Emissionen (CRF 1) mussten aus NIR, Daten der Branchensteckbriefe Industrie des BMWI 2019 (https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Artikel/Energie/energiewende-in-der-industrie.html) und eigenen Berechnungen basierend auf AG EB zurechtgepuzzelt werden. Von den 77,7 Mt CO2e in CRF 1.A.2.g (Zitat NIR S.199: "Diese Subkategorie ist wegen ihrer Eigenschaft als Auffangposition für nicht branchenscharf disaggregierbare Brennstoffeinsätze besonders bedeutsam und trägt substanziell zu den CO2-Emissionen des gesamten Energiesektors bei.") werden die Emissionen der Industriekraftwerke im Sektor Strom ausgewiesen, da diese Teil der deutschen Bruttostromerzeugung sind, deren Emissionen wir gesammelt unter Strom ausweisen. Dafür wurden alle Energieträger in AG EB Zeile 12 Industriekraftwerke (nur für Strom) mit den verbrennungsbedingten Emissionsfaktoren des UBA multipliziert und zu 39,2 Mt CO2e aufsummiert (Biomasse mit 0,028 t/ MWh für non-CO2-THG).
+Die energiebedingten (combustion-based = cb) CO2e-Emissionen (CRF 1) mussten aus NIR, Daten der Branchensteckbriefe Industrie des BMWI 2019 [BMWI2019] und eigenen Berechnungen basierend auf AG EB zurechtgepuzzelt werden. Von den 77,7 Mt CO2e in CRF 1.A.2.g (Zitat NIR S.199: "Diese Subkategorie ist wegen ihrer Eigenschaft als Auffangposition für nicht branchenscharf disaggregierbare Brennstoffeinsätze besonders bedeutsam und trägt substanziell zu den CO2-Emissionen des gesamten Energiesektors bei.") werden die Emissionen der Industriekraftwerke im Sektor Strom ausgewiesen, da diese Teil der deutschen Bruttostromerzeugung sind, deren Emissionen wir gesammelt unter Strom ausweisen. Dafür wurden alle Energieträger in AG EB Zeile 12 Industriekraftwerke (nur für Strom) mit den verbrennungsbedingten Emissionsfaktoren des UBA multipliziert und zu 39,2 Mt CO2e aufsummiert (Biomasse mit 0,028 t/ MWh für non-CO2-THG).
 
 Wird Strom mithilfe von EEV (also in AG EB Zeile 46-59) auf Industriegelände erzeugt und gleich wieder verbraucht, taucht diese Eigenstromerzeugung nicht in der deutschen Bruttostromerzeugung auf, sodass der EEV und die cb CO2e der Industrie zugeschrieben werden.
 
-Die Bilanzierung der Emissionen erfolgt in der Industrie über einen Sonderweg, nämlich die jährlichen Produktionsmengen in t/a. Diese werden zunächst mit einem festen Faktor vom EEV in MWh abgeleitet. Da sich bei der Umstellung der industriellen Produktion insbesondere der Energieeinsatz und die cb CO2e reduzieren lassen, die pb CO2e aber teilweise prozessimmanent sind, ist es sinnvoll, die Emissionen getrennt nach cb und pb von den Produktionsmengen abzuleiten. Auch hier wurden für die festen Emissionsfaktoren die deutschlandweiten Emissionen durch die deutschlandweiten Produktionsmengen geteilt.
+Die Bilanzierung der Emissionen erfolgt in der Industrie über einen Sonderweg: Für jedes Industriewerk in allen Branchen (bis auf Weitere Branchen und F-Gase) stehen pb+cb Emissionen aggregiert und kommunenfein durch die DEHSt zur Verfügung. Davon werden über feste Faktoren die jährlichen Produktionsmengen in t/a und der EEV in MWh abgeleitet. Da sich bei der Umstellung der industriellen Produktion insbesondere der Energieeinsatz und die cb CO2e reduzieren lassen, die pb CO2e aber teilweise prozessimmanent sind, ist es sinnvoll, die Emissionen getrennt nach cb und pb auszuweisen. Auch hier wurden für die festen Emissionsfaktoren die deutschlandweiten Emissionen durch die deutschlandweiten Produktionsmengen geteilt. Die deutschlandweiten Emissionen aus Weiteren Branchen und F-Gase werden über die kommunenfeine Industriefläche zugeteilt, sodass jede Kommune mit Industriefläche mindestens über diese beiden Posten verfügt. 
 
 EEV in MWh/a à Produktionsmenge in t/a à cb und pb CO2e in t/a
 
 Die Subsektoren wurden vor allem basierend auf den Kategorien in CRF 2 noch mal unterteilt in Subsubsektoren:
 
-| **Mineralische Industrie (CRF 2.A + 1.A.2.f, AG EB 52+53, WZ 23)**
+| **Mineralische Industrie (CRF 2.A + 1.A.2.f, AG EB 52+53, WZ 23, TEHG 14-19)**
 
-#. Zement (CRF 2.A.1 + 1.A.2.f Zement, AG EB 53, WZ 23.51)
+#. Zement (CRF 2.A.1 + 1.A.2.f Zement, AG EB 53, WZ 23.51, TEHG 14)
 
-#. Kalk (CRF 2.A.2 + 1.A.2.f Kalk, AG EB 53, WZ 23.52)
+#. Kalk (CRF 2.A.2 + 1.A.2.f Kalk, AG EB 53, WZ 23.52, TEHG 15+19)
 
-#. Glas (CRF 2.A.3 + 1.A.2.f Glas, AG EB 52, WZ 23.1)
+#. Glas (CRF 2.A.3 + 1.A.2.f Glas, AG EB 52, WZ 23.1, TEHG 16+18)
 
-#. Keramik (CRF 2.A.4 + 1.A.2.f Keramik, AG EB 52, WZ 23.2+23.31+23.4)
+#. Keramik (CRF 2.A.4 + 1.A.2.f Keramik, AG EB 52, WZ 23.2+23.31+23.4, TEHG 17)
 
-| **Chemische Industrie (CRF 2.B + Teil von 1.A.2.g, AG EB 49+50, WZ 20+21)**
+| **Chemische Industrie (CRF 2.B + Teil von 1.A.2.g, AG EB 49+50, WZ 20+21, TEHG 2 (teilweise)+3+22-27+29)**
 
-#. Grundstoffchemie ohne Ammoniak (CRF 2.B.2-8 + Teil von 1.A.2.g, AG EB 49, WZ 20.1)
+#. Grundstoffchemie ohne Ammoniak (CRF 2.B.2-8 + Teil von 1.A.2.g, AG EB 49, WZ 20.1, TEHG 22-25+27+29)
 
-#. Ammoniak Produktion (CRF 2.B.1 + Teil von 1.A.2.g, AG EB 49, WZ 20.15)
+#. Ammoniak Produktion (CRF 2.B.1 + Teil von 1.A.2.g, AG EB 49, WZ 20.15, TEHG 26)
 
-#. Sonstige Chemieindustrie (Teil von CRF 1.A.2.g, AG EB 50, WZ 20, 21 ohne 20.1)
+#. Sonstige Chemieindustrie (Teil von CRF 1.A.2.g, AG EB 50, WZ 20, 21 ohne 20.1, TEHG 2 (teilweise)+3)
 
-| **Metallherstellende Industrie (CRF 2.C + 1.A.2.a-b, AG EB 54+55, WZ 24.1+4-5)**
+| **Metallherstellende Industrie (CRF 2.C + 1.A.2.a-b, AG EB 54+55, WZ 24.1+4-5, TEHG 9-13)**
 
-#. Eisen+Stahl (CRF 2.C.1 + 1.A.2.a, AG EB 54, WZ 24.1)
+#. Eisen+Stahl (CRF 2.C.1 + 1.A.2.a, AG EB 54, WZ 24.1, TEHG 9+10+11)
     #. Davon Primärroute
     #. Davon Sekundärroute
-#. Nichteisenmetalle (hauptsächlich Al, Cu) + Gießereien (CRF 2.C.2-7 + 1.A.2.b, AG EB  55, WZ 24.4+5)
+#. Nichteisenmetalle (hauptsächlich Al, Cu) + Gießereien (CRF 2.C.2-7 + 1.A.2.b, AG EB  55, WZ 24.4+5, TEHG 12+13)
 
-| **Sonstige Industrie (CRF 2.D-H + 1.A.2.d-e und Teil von 1.A.2.g, AG EB 46-48+51+56-59, WZ alle anderen ohne 5.1, 5.2, 6, 9, 19.1, 19.2)**
+| **Sonstige Industrie (CRF 2.D-H + 1.A.2.d-e und Teil von 1.A.2.g, AG EB 46-48+51+56-59, WZ alle anderen ohne 5.1, 5.2, 6, 9, 19.1, 19.2, TEHG 1-4 (teilweise)+15+20+21)**
 
-#. Papierindustrie (CRF 1.A.2.d, AG EB 48, WZ17)
-#. Ernährungsindustrie (CRF 1.A.2.e + Teil von 1.A.2g, AG EB 47, WZ 10-12)
-#. Weitere Branchen (Textil, Möbel, Pharma, Automobil…) (CRF 2.D + Teil von 1.A.2.g, AG EB 46+51+56-59, WZ alle anderen ohne 5.1, 5.2, 6, 9, 19.1, 19.2)
+#. Papierindustrie (CRF 1.A.2.d, AG EB 48, WZ17, TEHG 20+21)
+#. Ernährungsindustrie (CRF 1.A.2.e + Teil von 1.A.2g, AG EB 47, WZ 10-12, TEHG 2 (teilweise)+3+15)
+#. Weitere Branchen (Textil, Möbel, Pharma, Automobil…) (CRF 2.D + Teil von 1.A.2.g, AG EB 46+51+56-59, WZ alle anderen ohne 5.1, 5.2, 6, 9, 19.1, 19.2, TEHG 1-4 (teilweise))
     #. …dazu pb F-Gas-Emissionen (CRF 2.E-H, über alle AG EB und WZ hinweg)
 
 
@@ -68,29 +70,24 @@ Allen Maßnahmen nachgelagert sind die Investitionskosten: Grundsätzlich wurde
 
 Hier gibt es so gut wie keine Standardwerte, sodass versucht wurde, Berichte über beispielhafte Investitionen zu finden.
 
-So heißt es beispielsweise in einer Pressemitteilung zu Deutschlands bisher einziger DRI-Anlage, dass die Projektkosten für den Demonstrationsmaßstab mit einer Jahresproduktion von 100.000 t Stahl 65 Mio. € betragen. Also wurden durchschnittliche Investitionskosten i.H.v. 650€ pro t/a angesetzt.
-
-https://hamburg.arcelormittal.com/icc/arcelor-hamburg-de/med/1f6/1f640c6c-f454-b961-d4e1-e3050736c0f2,11111111-1111-1111-1111-111111111111.pdf
+So heißt es beispielsweise in einer Pressemitteilung zu Deutschlands bisher einziger DRI-Anlage, dass die Projektkosten für den Demonstrationsmaßstab mit einer Jahresproduktion von 100.000 t Stahl 65 Mio. € betragen. Also wurden durchschnittliche Investitionskosten i.H.v. 650€ pro t/a angesetzt. [ARCELOR2019]
 
 
 
 6.4 Bilanz Zieljahr
 -------------------
-Die Bilanzierung im Zieljahr erfolgt grundsätzlich identisch wie 2018. Als Ausgangsgröße wird dieses Mal jedoch die Produktionsmenge verwendet. In Greensupreme-Szenario sind Produktionsmengen der Sektoren für 2050 hinterlegt. Im Vergleich zu den Produktionsmengen 2018 wird somit eine prozentuale Veränderung ermittelt und in den meisten Sektoren gibt es deutliche Produktionsrückgänge, die mit einem reduzierten Konsum auf Verbraucherseite einhergehen. Greensupreme gibt zumeist auch an, ob es noch cb und pb Emissionen gibt. Die cb Emissionen werden dort durchgängig mit 0 angesetzt, da synthetischen Energieträgern keine Emissionen zugeschrieben werden. In LocalZero haben aber zumindest E-Methan und Biomasse noch positive Emissionen, sodass aus deren Bedarf bei der Produktion individuelle cb Emissionsfaktoren für den Subsektor ermittelt werden. Damit ergibt sich als Rechenschema folgendes Vorgehen:
+Die Bilanzierung im Zieljahr erfolgt grundsätzlich identisch wie im Referenzjahr 2018/2021. Als Ausgangsgröße wird dieses Mal jedoch die Produktionsmenge verwendet. In Greensupreme-Szenario sind Produktionsmengen der Sektoren für 2050 hinterlegt. Im Vergleich zu den Produktionsmengen 2018/2021 wird somit eine prozentuale Veränderung ermittelt und in den meisten Sektoren gibt es deutliche Produktionsrückgänge, die mit einem reduzierten Konsum auf Verbraucherseite einhergehen. Greensupreme gibt zumeist auch an, ob es noch cb und pb Emissionen gibt. Die cb Emissionen werden dort durchgängig mit 0 angesetzt, da synthetischen Energieträgern keine Emissionen zugeschrieben werden. In LocalZero haben aber zumindest E-Methan und Biomasse noch positive Emissionen, sodass aus deren Bedarf bei der Produktion individuelle cb Emissionsfaktoren für den Subsektor ermittelt werden. Damit ergibt sich als Rechenschema folgendes Vorgehen:
 
 Produktionsmenge in t/a à (EEV in MWh/a à cb und) pb CO2e in t/a
 
 Quellen
 -------
 
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+| [DEHST2018] https://www.dehst.de/SharedDocs/downloads/DE/anlagenlisten/2013-2020/2018.pdf
+| [DEHST2021] https://www.dehst.de/SharedDocs/downloads/DE/anlagenlisten/2021-2030/2021.pdf?__blob=publicationFile&v=1
+| [NIR2020] https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2020-04-15-climate-change_22-2020_nir_2020_de.pdf
+| [AGEB2021] https://ag-energiebilanzen.de/7-0-Bilanzen-1990-2019.html
+| [AGORA2018] https://static.agora-energiewende.de/fileadmin/Projekte/2018/Dekarbonisierung_Industrie/164_A-EW_Klimaneutrale-Industrie_Studie_WEB.pdf
+| [DESTATISWZ2008] https://www.destatis.de/static/DE/dokumente/klassifikation-wz-2008-3100100089004.pdf
+| [BMWI2019] https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Artikel/Energie/energiewende-in-der-industrie.html
+| [ARCELOR2019] https://hamburg.arcelormittal.com/icc/arcelor-hamburg-de/med/1f6/1f640c6c-f454-b961-d4e1-e3050736c0f2,11111111-1111-1111-1111-111111111111.pdf