Universität Trier

Fachbereich VI

Angewandte Umweltwissenschaften

Das europäische

Emissionshandelssystem und

sein Beitrag zu langfristigen

Klimaschutzzielen

Diplomarbeit zur Erlangung des akademischen Grades Diplom-

Umweltwissenschaftlerin

Eingereicht am 30. Mai 2005 von

Judith Hübner

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Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis 4

Tabellenverzeichnis 8

Abkürzungsverzeichnis 9

1

Einleitung 12

2

Der anthropogene Einfluss auf das Klimasystem 15

2.1

Das Klimasystem der Erde 15

2.2

Kohlenstoffkreislauf 18

2.2.1

Atmosphäre 21

2.2.2

Biosphäre 22

2.2.3

Hydrosphäre 25

2.2.4

Lithosphäre 27

2.3

Das Klimasystem unter anthropogenem Einfluss 29

2.3.1

Der anthropogene Treibhauseffekt 29

2.3.2

Auswirkungen des anthropogenen Einflusses auf das Klimasystem 31

2.4

Stabilisierung der CO2-Konzentration 32

2.4.1

Anthropogene Kohlenstoff-Flüsse 32

2.4.2

Erste verpflichtende Schritte in der globalen Klimapolitik - Die
Klimarahmenkonvention 34

2.4.3

Szenarien 35

2.5

Zusammenfassung 39

3

Emissionsentwicklung, Klimaschutzziele und Emissionshandel 40

3.1

Klimaschutzziele 40

3.1.1

Kurzfristige Klimaschutzziele (bis 2012) 40

3.1.2

Zwischenbilanz: Emissionsentwicklungen der EU und Deutschlands im
Zeitraum 1990 bis 2000/02 43

3.1.3

Langfristige Klimaschutzziele (nach 2012) 49

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3.2

Emissionshandel in der EU und in Deutschland vor dem Hintergrund des Kyoto-

Protokolls 55

3.2.1

Theorie des Emissionshandels und der projektbezogenen Mechanismen
Joint Implementation und Clean Development Mechanism 55

3.2.2

Rahmenbedingungen des globalen Emissionshandels 57

3.2.3

Rahmenbedingungen des europäischen Emissionshandels 64

3.2.4

Rahmenbedingungen des Emissionshandels in Deutschland 75

3.3

Zusammenfassung 90

4

Rahmendaten der Klimaschutzziele und des Emissionshandels 92

4.1

Bewertung der Ziele hinsichtlich ihrer Wirkung auf den Klimaschutz 92

4.1.1

Beschreibung der Szenariendaten 92

4.1.2

Bewertung der Ziele 96

4.2

Abdeckungsrate des Emissionshandels 101

4.3

Pro-Kopf-Emissionen 105

4.4

Emissionsintensitäten 109

4.5

Anteil des CO2 an den Gesamtemissionen 114

4.6

Zusammenfassung 118

5

Entwicklungen der Klimaschutzziele und des europäischen Emissionshandels

119

5.1

Langfristige Klimaschutzziele 119

5.2

Folgen der EU-Osterweiterung 2004 122

5.3

Einbezug weiterer Sektoren: Verkehr und private Haushalte 125

5.4

Einbezug weiterer Treibhausgase 127

6

Folgen für die praktische Ausgestaltung des Emissionshandels 129

6.1

(Primär-)Allokation 129

6.2

Sonderregelungen 132

6.3

Banking

und

Borrowing

134

6.4

Einbezug weiterer Treibhausgase 135

6.5

Teilnehmer 135

6.6

Kontroll- und Sanktionsmechanismen 136

2

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6.7

Joint Implementation

und

Clean Development Mechanism

137

6.8

Zusammenfassung 138

7

Schlußfolgerungen 139

Literaturverzeichnis 142

Anhang 157

3

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Abbildungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Aufbau der Arbeit 14

Abbildung 2: Das Klimasystem und seine Subsysteme, aus DLR (2004) 16

Abbildung 3: Der globale Kohlenstoffkreislauf: Schema der Kohlenstoffvorräte und -flüsse

im globalen Maßstab, nach WBGU (2003a) 20

Abbildung 4: Schematische Darstellung der SRES-Szenarien, aus IPCC (2001b). 35

Abbildung 5: Globale Energie- und Industrie-CO2-Emissionen in der historischen

Entwicklung von 1900 bis 1990 und der Verlauf der 40 SRES-Szenarien von 1990 bis

2100, aus IPCC (2001b). 37

Abbildung 6:Die 76 Post-SRES-Stabilisierungsszenarien der globalen CO2-Emissionen,

welche aus dem Verbrauch fossiler Energieträger entstehen, aus IPCC (2001b) 38

Abbildung 7: Die Lastenverteilung der EU-Mitgliedsstaaten, Datenquelle: EEA (2004a). 42

Abbildung 8: Emissionsentwicklungen zwischen dem Basisjahr und 2001 in den EU-15-

Staaten im Vergleich zu ihren Verpflichtungen nach der Lastenteilungsvereinbarung,

Datenquelle: EU-KOMMISSION (2003b) 44

Abbildung 9: Prozentuale Änderungen der Treibhausgasemissionen der EU-15 nach

Sektoren zwischen 1990 und 2000, nach EEA (2004b) 45

Abbildung 10: Verursacher von Treibhausgasemissionen nach Sekrtoren für das Jahr

2002 in Prozent, nach EEA (2004b) 46

Abbildung 11:Prozentuale Änderungen der CO2-Emissionen Deutschlands nach Sektoren

zwischen 1990 und 2002, Datenquelle: ZIESING (2001), ZIESING (2003) 48

Abbildung 12: Energiebedingte CO2-Emissionen in Deutschland aufgeteilt in Sektoren von

1990 bis 2000 in Prozent, Datenquelle: ZIESING (2001). 49

Abbildung 13: Die "flexiblen Mechanismen" nach der Klimarahmenkonvention und dem

Kyoto-Protokoll, nach SCHAFHAUSEN (2003). 64

Abbildung 14: Preise und Handelsvolumen der EU-Emissionsrechte im April 2005, aus

EEX (2005a). 73

Abbildung 15: Preise und Handelsvolumen der EU-Emissionsrechte Anfang Mai 2005, aus

EEX (2005a). 74

Abbildung 16: Schematische Darstellung der Aufteilung des nationalen Emissionsbudgets

im Rahmen des Makroplans, nach BMU (2004a) 79

4

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Abbildungsverzeichnis

Abbildung 17: Zuteilung der Emissionsbudgets nach dem deutschen NAP, Datenquelle:

BMU (2004a). 82

Abbildung 18: Zuteilungsmenge nach Tätigkeiten (in Mio. Emissionsberechtigungen), aus

UBA und DEHST (2004) 88

Abbildung 19: Emissionspfade für das A1-, A1/S450-, B1-, B1/S450-Szenraio,

Datenquelle: GHG EMISISONS SCENARIOS DATABASE (2005) 94

Abbildung 20: Emissionen der Referenz- und Stabilisierungsszenarien und deren

Differenzen a) A1 und A1/S450-Szenarien, b) B1 und B1/S450-Szenarien,

Datenquelle: GHG EMISSIONS SCENARIOS DATABASE (2005) 95

Abbildung 21: Emissionsreduktionen durch Erreichen kurz- und langfristiger

Klimaschutzziele für EU-15 und EU-25 im Vergleich, Datenquelle: GHG EMISSIONS

SCENARIOS DATABASE (2005), EEA (2004c), GOVERNMENT UK (2005), BLAIR und

PERSSON (2004), SPD und BÜNDNIS 90/DIE GRÜNEN (2002). 97

Abbildung 22: Emissionen aller "Kyoto-Gase" der EU-15- und EU-25-Staaten im Vergleich

zu den weltweiten Emissionen im Jahr 2000, Datenquelle: WRI (2005). 98

Abbildung 23: Vorschläge für Emissionsreduktionsziele der EU-25 von Großbritannien,

Großbritannien und Schweden sowie Deutschland verglichen mit den Reduktionen,

die für ein Erreichen des 450 ppmv-Stabilisierungsniveaus für die Szenarien A1 und

B1 vonnöten wären, Datenquelle: GHG EMISSIONS SCENARIOS DATABASE (2005).

99

Abbildung 24: Vorschläge zur globalen Emissionsreduktion des WBGU und Frankreichs

verglichen mit für das 450 ppmv-Stabilisierungsziel zu erbringenden Reduktionen,

Datenquelle: GHG EMISSIONS SCENARIOS DATABASE (2005) 100

Abbildung 25: Emissionen des Jahres 2002 der EU-25 und EUU-15-15 verglichen mit

verschiedenen Annahmen bezüglich der prozentualen Erfassung von Emissionen

durch ein Emissionshandelssystem, Datenquelle: EEA (2004c) 102

Abbildung 26: Anteil der CO2-Emissionen der vom Emissionshandel erfassten Anlagen an

den Gesamt-CO2-Emissionen des Landes, Datenquelle: GILBERT et al. (2004). ... 103

Abbildung 27: Im NAP festgeschriebene CO2-Emissionsbudgets für die Sektoren Energie

und Industrie, andere Sektoren (Gewerbe, Handel Dienstleistungen, Verkehr und

Haushalte) und vom Emissionshandel erfasste Anlagen, Datenquelle: BMU (2004a).

104

5

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Abbildungsverzeichnis

Abbildung 28: Vergleich der (a) Emissionen, (b) des Bevölkerungswachstums und der (c)

Pro-Kopf-Emissionen für die Regionen EU-25, EU-15 und EU-10 im Zeitraum 1990

bis 2000, Datenquelle: EEA (2004c), EUROSTAT (2005b). 106

Abbildung 29: :a) CO2-Emissionsentwicklung der EU-25, EU-15 und EU-10 zwischen 1990

und 2000 in Prozent, b) Bevölkerungsentwicklung der EU-25, EU-15 und EU-10 von

1990 bis 2000 in Prozent, c) Entwicklung der Pro-Kopf-Emissionen der EU-25, EU-15

und EU-10 zwischen 1990 und 2000 in Prozent, Datenquelle: EEA 2004c, EUROSTAT

(2005b). 108

Abbildung 30: Vergleich der (a) Emissionen, (b) der Bruttoinlandsproduktsdaten und (c)

der Emissionsintensitäten für die Regionen EU-25, EU-15 und EU-10 im Zeitraum

1995 bis 2002, Datenquelle: EEA (2004c), EUROSTAT (2005) 111

Abbildung 31: a) CO2-Emissionsentwicklung in den EU-25, EU-15 und EU-10 im Zeitraum

1995 bis 2002 in Prozent, b) Entwicklung des BIP innerhalb der EU-25, EU-15 und

EU-10 für den Zeitraum 1995 bis 2002 in Prozent, c) Entwicklung der CO2-

Emissionsintensitäten für die EU-25, EU-15 und EU-10 von 1990 bis 2002 in Prozent,

Datenquelle: EEA (2004c), EUROSTAT (2005). 113

Abbildung 32: a) Absolute Emissionsmengen an CO2, CH4, N2O und Gesamt-THG der EU-

15, b) Prozentualer Anteil der CO2-Emissionen an den Gesamt-THG-Emissionen der

EU-15, Datenquelle: EEA (2004c). 114

Abbildung 33: a) Absolute Emissionsmengen an CO2, CH4, N2O und Gesamt-THG der EU-

10, b) Prozentualer Anzahl der CO2-Emissionen an den Gesamt-THG-Emissionen der

EU-10, Datenquelle: EEA (2004c). 115

Abbildung 34: Emissionen von CO2, CH4, N2O und deren Summen in absoluten Werten für

das a) A1-Szenario, b) A1/S450-Szenario, c) B1-Szenario und d) B1/S450-Szenario,

Datenquelle: GHG EMISSIONS SCENARIOS DATABASE (2005) 116

Abbildung 35: Prozentualer Anteil der CO2-Emissionen an den Gesamt-THG-Emissionen

für das a) A1-Szenario, b) A1/S450-Szenario, c) B1-Szenario und d) B1/S450-

Szenario, Datenquelle: GHG EMISSIONS SCENARIO DATABASE (2005) 117

Abbildung 36: Pro-Kopf-Emissionen der EU-10 im Jahr 2000, Datenquelle: OECD (2005).

122

Abbildung 37: Pro-Kopf-Emissionen der EU-15 in den Jahren 1985, 1990 und 1994 im

Vergleich, Datenquelle: EEA (1999). 124

6

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Abbildungsverzeichnis

Abbildung A-1: Pro-Kopf-Emissionen von China, Indien, Deutschland, USA, Australien,

Brasilien und Zimbabwe im Vergleich, Datenquelle: UN

(2005b) 163

Abbildung A-2: a) Emissionen Deutschlands, b) Bevölkerung Deutschlands, c) Emissionen

pro Kopf Deutschlands, d) Pro-Kopf-Emissionen der EU-25, EU-15 und Deutschlands

im Vergleich, Datenquelle: EEA (2004c), DESTATIS (2005a), EUROSTAT

(2005b) 164

Abbildung A-3:

:

a) Emissionen Deutschland, b) Bruttoinlandsprodukt Deutschlands, c)

Emissionsintensitäten, d) Emissionsintensitäten der EU-25, EU-15 und Deutschlands

im Vergleich, Datenquelle: EEA (2004c), DESTATIS (2005b), EUROSTAT

(2005b) 165

Abbildung A-4:

a) Absolute Emissionsmengen an CO2, CH4, N2O und Gesamt-THG

Deutschlands, b) Prozentualer Anteil der CO2-Emissionen an den Gesamt-THG-

Emissionen Deutschlands, Datenquelle: EEA (2004c) 165

Abbildung A-5: CO2-Emissionen der EU, Deutschlands, Japans, Russlands, der USA, In-

diens und Chinas in Mio. t CO2 im Vergleich, Datenquelle: UNFCCC

(2005b) 166

7

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Tabellenverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Die terrestrische Kohlenstoffspeicherung in Vegetation und Boden,

Datenquelle: WBGU (1998) 24

Tabelle 2: Langlebige anthropogene Treibhausgase, nach IPCC (2001a). 30

Tabelle 3: Vergleich globaler CO2-Budgets, nach IPCC (2001a). 33

Tabelle 4: Im Kyoto-Protokoll bis zum Zeitraum 2008 bis 2012 festgelegte

Reduktionsziele in Bezug zum Basisjahr, Datenquelle: GHG EMISSIONS SCENARIOS

DATABASE (2005), EEA (2004c). 43

Tabelle 5: Anteilsmäßige Verteilung der CO2-Emissionen der EU-15 des Jahres 2001

bezogen auf Verursachersektoren und relative Veränderungen gegenüber 1990 in

Prozent, Datenquelle: EEA (2003b). 43

Tabelle 6: Emissionsentwicklung im Deutschland von 1990 bis 2000, Datenquelle:

BUNDESREGIERUNG (2002b) 47

Tabelle 7: Langfristige Klimaschutzziele jeweils bezogen auf das Bausjahr 1990 ­ mit

Ausnahme des britischen Ziels, Datenquelle: WBGU (2003a), GOVERNMENT UK

(2005), BLAIR und PERSSON (2004), GERMANWATCH (2005b), SPD und BÜNDNIS

90/DIE GRÜNEN (2002). 96

Tabelle 8: Anteil an der Erreichung des 450 ppmv-Stabilisierungsziels durch die

langfristigen Klimaschutzziele für die EU-25 in Prozent, Datenquelle: GHG

EMISSIONS SCENARIOS DATABASE (2005). 99

Tabelle 9: Anteil an der Erreichung des 450 ppmv-Stabilisierungsziels durch die

langfristigenglobalen Klimaschutzziele Frankreichs und des WBGU in Prozent,

Datenquelle: GHG EMISSIONS SCENARIOS DATABASE (2005) 101

Tabelle 10: Pro-Kopf-Emissionen der EU-15 und EU-25 bei Erreichen langfristiger

Klimaschutzziele Datenquelle: EEA (2004c), UN (2005a). 109

Tabelle 11: Struktur des Primärenergieverbrauchs der EU-10 und EU-15 im Jahr 2000

(nach DNK 2003) 123

Tabelle 12: Zahlen nach Abschluss der Zuteilung, nach SCHAFHAUSEN (2005) 134

Tabelle A-1: Anteil an der Erreichung des 450 ppmv-Stabilisierungsziels durch die

langfristigen Klimaschutzziele für die EU-15 in Prozent, Datenquelle: GHG

EMISSIONS SCENARIOS DATABASE (2005). 1622

8

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Abkürzungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

AAU

Assigned Amount Units

ABGM

Ad Hoc Group on the Berlin Mandate

AIJ

Activities implemented jointly

Annex-B-Staaten/

Annex-I-Staaten

Industrieländer

BImSchG

Bundesimmissionsschutzgesetz

BIP

Bruttoinlandsprodukt

BMU

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsi-

cherheit

C

Kohlenstoff

CAN

Climate Action Network

C2F6

Hexaflourethan

C3F8

Octaflourpropan

Ca2+

Calcium-Ion

CaCO3

Calciumkarbonat, Kalk

Caps

Emissionsbudgets, Emissionsobergrenze

CaSiO3

Calciumsilikat, Mineral: Wollastonit

CDM

Clean Development Mechanism

CER

Certified emission reductions

, Zertifikate aus CDM-Projekten

CF4

Tetrafluoromethan

CH4

Methan

CO

Kohlenmonoxid

CO2

Kohlendioxid

CO2-Äquiv.

CO2-Äquivalente

COP

Conference of the Parties

, Vertragsstaatenkonferenz

DEHSt

Deutsche

Emissionshandelsstelle

DESTATIS

Deutsches Statistisches Bundesamt

DLR

Deutsches

Luft-

und

Raumfahrtzentrum

DMG

Deutsche

Meteorologische Gesellschaft e. V.

DNK

Deutsches

Nationales

Komitee des Weltenergierates

EEA

European Environment Agency

EEX

European Energy Exchange

EGV

EG-Vertrag, Vertrag zur Gründung der Europäischen Gemein-

schaft

9

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