The United Nations has proclaimed 2012 as the International Year of Sustainable Energy for All. Added to this, Rio+20 will be taking place in June to mark the 20th anniversary of the Rio Earth Summit, with the focus on a green economy and the institutional framework for sustainable development. For the German Development Institute / Deutsches Institut für Entwicklungspolitik (DIE) this is reason enough to devote The Current Column to energy and climate issues at regular intervals this year.
The Durban Climate Summit did not bring any good news for the world’s climate, because a new climate protection agreement will not enter into force until 2020 at the earliest (see “The Current Column” of 12 December 2011). But can the climate wait that long? According to the internationally recognised budget approach suggested by the German Advisory Council on Global Change (WBGU), the world has a greenhouse gas budget (“global budget“) of 750 gigatonnes of CO2 equivalent left until 2050 to meet the 2°C target agreed in Cancún in 2010. All the more worrying are the statements by the International Energy Agency (IEA) in the current edition of World Energy Outlook: after falling in 2009 as a result of the financial crisis, CO2 emissions reached 30.4 gigatonnes in 2010, the highest level ever.
Yet it is not only the climate diplomats who, through their actions, show they want nothing to do with the necessities dictated by climate policy. The expansion of energy generation capacities is also cause for concern: the first decade of the 21st century saw a renaissance of coal, despite the commitments agreed in Kyoto in 1997 to reduce greenhouse gas emissions. Since 2000 global demand for coal has risen by 55 per cent. Coal still forms the backbone of global electricity generation, With a share of 40 per cent in 2009 coal still forms the backbone of global electricity generation which caused 43 per cent of global CO2 emissions.
Coal will dominate global electricity generation for years to come
As coal-fired power stations remain in operation for up to 40 years, the resulting greenhouse gas emissions are “locked-in” for decades to come. Even more questionable is that three quarters of the coal-fired power stations that exist today have less than 40 per cent efficiency; technically feasible is an efficiency rate of up to 47 per cent for hard coal- and up to 45 per cent for lignite-fired power stations.
Of the 90 gigawatts of coal-fired power stations currently under construction in China, one third have a technically obsolete efficiency of less than 40 per cent. In India things look even worse: almost all its coal-fired power stations are less than 40 per cent efficient. This is all the more serious as the two countries already have the most coal-intensive economies in the world. China alone consumes five times more coal per USD of gross national product than the rest of the world.
Today’s investment decisions determine tomorrow’s emissions
By opting to invest in technically obsolete power stations, the two countries are “locking-in” large quantities of additional emissions into the global budget for many years to come. This makes the obstructive role played by China and India in Durban all the more questionable. The reason they gave, that the industrialised countries had an historical debt to pay when it came to climate protection, was right at the time when the Kyoto Protocol was adopted, and so no reductions were required of developing countries.
But today the situation is different. The driving forces behind the additional demand for coal and the growing greenhouse gas emissions are the non-OECD countries, led by China and India. Both need enormous quantities of energy and have ambitious plans for the expansion of their energy infrastructure. Increasingly, they are also relying on the expansion of renewable energy sources. In 2010, for example, China invested USD 48.5 billion in renewables, more than any other country in the world. As a result, renewables now account for 18 per cent of electricity generation and 9 per cent of primary energy consumption in China.
Technically obsolete coal-fired power stations still being built
Nonetheless, both countries still rely on coal-fired power stations that are not state-of-the-art. Highly efficient coal-fired power stations are, after all, more expensive than obsolete technology, mainly because higher efficiency requires higher temperatures and pressures in the boiler, and that means higher material and construction costs. As long as coal is cheap, that investment does not pay off. The cost of both coking coal and hard coal may have risen steadily since 2005, with a short-term dip due to the financial crisis, but China pays the world’s highest coal consumption subsidies – USD 2 billion in 2010 – to offset the cost. That amount may be small compared to the USD 409 billion paid in subsidies for fossil energies worldwide, but it does mean that technically obsolete coal-fired power stations remain profitable and investment in new technologies is avoided. By comparison, Germany granted subsidies totalling EUR 1.46 billion in 2009 to assist sales by the hard coal-mining industry, which is to close down by 2018.
Unlike Europe, where the EU Emissions Trading System existed since 2005, China and India do not put a price on greenhouse gas emissions. But if, on the one hand, the emission of greenhouse gases is restricted and, on the other hand, a price is put on the “right to pollute” at the stock exchange (“cap and trade”), a completely new starting position emerges for the calculation of the cost of new power stations: it is then worth changing energy sources or building a highly efficient power station.
Also seen as a technical option for reducing greenhouse gas emissions from coal-fired power stations is carbon capture and storage (CCS). Not only the fossil-fuel industry but many politicians, too, were banking on this technology, which was initially expected to be available in 2020. There is no talk of that any more: the technical and political challenges are too great. As CCS would, for example, reduce the efficiency of a power station by as much as 15 per cent, electricity generated from coal would be more expensive than that generated from renewables.
The inconvenient truth
Although half of new energy generation capacities in 2010 were already renewables-based, they contribute only 16 per cent of final energy. When taking away the traditional biomass used in developing countries renewables as a whole account for 6 per cent of final energy consumption. The inconvenient truth is therefore that for the time being it will not be possible for all electricity to come from renewables. Fossil energies will continue to dominate for many years to come, primarily in the non-OECD countries. If, then, conventional power stations are built, whether natural-gas- or coal-based, they must achieve the highest conceivable level of technical efficiency. But as long as the price of fossil energy sources is artificially reduced, investment in obsolete technology will continue.
As decided at the G20 summit in Pittsburgh, governments must therefore reduce subsidies on fossil energy sources, with the aim of abolishing them altogether. The cost of greenhouse gas emissions must be internalised through the introduction of an emissions-trading system or through taxation. This will make the microeconomic calculation worse for coal-based electricity, whereas the calculation in the case of capital-intensive renewable energy sources will be simpler, which makes economic sense. Until the external costs associated with fossil and nuclear fuels are internalised, renewable energy sources will need clear political conditions, so that they become more widely used. Only then can they replace fossil and nuclear energies in the medium to long term. Without such political conditions, the climate protection targets and a sustainable energy supply will fade into the distant future. Politicians must take action, not only in the industrialised nations, but also in non-OECD countries, principal among the large emerging economies, such as China, India, South Africa and Brazil.
By Matthias Ruchser, German Development Institute / Deutsches Institut für Entwicklungspolitik (DIE)
ColumnDie Vereinten Nationen haben das Jahr 2012 zum „International Year of Sustainable Energy for All“ (Internationales Jahr der nachhaltigen Energien für alle) ausgerufen. Des Weiteren findet im Juni der „Rio+20“-Gipfel anlässlich des 20. Jubiläums des Erdgipfels von Rio de Janeiro statt, bei dem es um die „grüne“ Weltwirtschaft und eine nachhaltige Entwicklung geht. Dies ist für das Deutsche Institut für Entwicklungspolitik (DIE) Anlass, sich dieses Jahr in der „Aktuellen Kolumne“ regelmäßig mit Energie- und Klimathemen zu befassen.
Der Klimagipfel von Durban brachte keine guten Nachrichten für das Weltklima, denn frühestens 2020 soll ein neues Klimaschutzabkommen in Kraft treten (siehe hierzu „Die aktuelle Kolumne“ vom 12.12.2011. Doch kann das Klima so lange warten? Nach dem international anerkannten Budgetansatz des Wissenschaftlichen Beirats der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (WBGU) verbleibt bis zum Jahr 2050 ein globales Treibhausgasbudget („Globalbudget“) von 750 Gigatonnen CO2-Äquivalent, um das 2010 in Cancún vereinbarte 2-Grad-Ziel einzuhalten. Umso beunruhigender sind die Aussagen der Internationalen Energieagentur (IEA) in ihrem aktuellen „World Energy Outlook“: Nachdem die CO2-Emissionen 2009 als Folge der Finanzkrise absanken, erreichten sie im Jahr 2010 mit 30,4 Gigatonnen den bisher höchsten Wert in der Geschichte.
Doch nicht nur die Klimadiplomaten verweigern sich mit ihrem Handeln den klimapolitischen Notwendigkeiten. Auch der Ausbau von Energieerzeugungskapazitäten gibt Anlass zur Sorge: Das erste Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts sah eine Renaissance der Kohle, trotz der 1997 in Kyoto vereinbarten Verpflichtungen zur Reduzierung von Treibhausgasen. Seit dem Jahr 2000 nahm die weltweite Kohlenachfrage um 55 % zu. Mit einem Anteil von 40 % im Jahr 2009 bleibt die Kohle das Rückgrat der globalen Stromerzeugung und verursacht 43 % der globalen CO2-Emission.
Kohle wird noch über Jahre die globale Stromerzeugung dominieren
Da Kohlekraftwerke bis zu 40 Jahre am Netz bleiben, sind die daraus resultierenden Treibhausgasemissionen auf Jahrzehnte im Globalbudget „eingeloggt“ („locked-in“). Noch bedenklicher ist, dass Dreiviertel der heute existierenden Kohlekraftwerke einen Wirkungsgrad von unter 40 % haben; technisch machbar sind bis zu 47 % Wirkungsgrad bei Steinkohle- und bis zu 45 % bei Braunkohlekraftwerken.
Von den in China in Bau befindlichen 90 Gigawatt an Kohlekraftwerken haben ein Drittel einen technisch veralteten Wirkungsgrad von unter 40 %. In Indien sieht es noch schlechter aus: fast der komplette Kohlekraftwerkspark hat einen Wirkungsgrad von unter 40 %. Dies ist umso gravierender, da die beiden Länder die weltweit kohleintensivsten Ökonomien haben. China alleine verbraucht fünfmal mehr Kohle pro USD Bruttosozialprodukt als der Rest der Welt.
Die heutigen Investitionsentscheidungen bestimmen die Emissionen von morgen
Durch ihre Investitionsentscheidungen für technisch veraltete Kraftwerke emittieren beide Länder über Jahrzehnte große Mengen an vermeidbaren Emissionen, die das Globalbudget zusätzlich belasten. Vor diesem Hintergrund ist die Bremserrolle Chinas und Indiens in Durban umso zweifelhafter. Die Begründung, dass die Industrieländer eine historische Bringschuld beim Klimaschutz haben, war bei der Verabschiedung des Kyoto-Protokolls richtig, und deshalb wurden keine Minderungsmaßnahmen für Entwicklungsländer vereinbart.
Doch heute sehen die Realitäten anders aus. Treibende Kraft der zusätzlichen Kohlenachfrage und der zunehmenden Treibhausgasemissionen sind die Nicht-OECD-Länder, allen voran China und Indien. Beide Länder haben einen enormen Energiebedarf und ambitionierte Pläne für den Ausbau ihrer Energieinfrastruktur. Dabei setzen China und Indien zunehmend auch auf den Ausbau der erneuerbaren Energien. So wurden z. B. in China mit 48,5 Mrd. USD im Jahr 2010 die weltweit höchsten Investitionen in erneuerbare Energien getätigt, so dass sie in China inzw. 18 % der Stromerzeugung und 9 % des Primärenergieverbrauchs abdecken.
Noch immer werden technisch veraltete Kohlekraftwerke gebaut
Dass beide Länder dennoch auf Kohlekraftwerke setzen, die nicht dem Stand heutiger Technik entsprechen, liegt an den Kosten: Moderne, hocheffiziente Kohlekraftwerke sind teurer als veraltete Technik, denn höhere Wirkungsgrade erfordern höhere Temperaturen und Drücke im Kessel, die wiederum zu höheren Material- und Baukosten führen. Solange Kohle billig ist, rentieren sich diese Investitionen nicht. Zwar haben sich sowohl Koks- als auch Kraftwerkskohle seit 2005 – mit einer kurzfristigen finanzkrisenbedingten Delle – stetig verteuert. Um einen Ausgleich zu schaffen, gewährt China jedoch die höchsten verbrauchsorientierten Kohlesubventionen der Welt, immerhin 2 Mrd. USD im Jahr 2010. Dieser Betrag ist vor dem Hintergrund von weltweit 409 Mrd. USD an Subventionen für fossile Energieträger einerseits gering, doch dadurch bleiben andererseits technisch überholte Kohlekraftwerke rentabel und Investitionen in neue Technologien werden gescheut. Im Vergleich, Deutschland gewährte 2009 Subventionen in Höhe von 1,46 Mrd. Euro als Absatzhilfe des bis 2018 auslaufenden Steinkohlebergbaus („Erhaltungssubvention“).
Anders als in Europa, wo seit 2005 ein Emissionshandelssystem besteht, werden in China und Indien Treibhausgasemissionen nicht mit einem Preis versehen. Wird jedoch der Ausstoß von Treibhausgasen einerseits begrenzt und andererseits das „Verschmutzungsrecht“ an der Börse mit einem Preis versehen, entsteht eine komplett neue Ausgangslage für die Kalkulation von Kraftwerksneubauten: ein Energieträgerwechsel bzw. der Bau eines hocheffizienten Kraftwerks rentieren sich.
Als technische Option für die Verringerung der Treibhausgasemissionen bei Kohlekraftwerken gilt auch die CO2-Abscheidung und -Speicherung (Carbon Capture and Storage – CCS). Die fossile Kraftwerksindustrie aber auch viele Politiker setzen auf diese Technologie, von der es zunächst hieß, dass sie 2020 zur Verfügung stehen wird. Davon ist heute keine Rede mehr. Zu groß sind die technischen und politischen Herausforderungen. So senkt die CCS-Technik den Wirkungsgrad eines Kraftwerkes um bis zu 15 %, so dass die Erzeugungskosten für Kohlestrom höher sein werden als für erneuerbare Energien.
Die unbequeme Wahrheit
Obwohl im Jahr 2010 bereits die Hälfte der neuen Energieerzeugungskapazitäten auf erneuerbaren Energien basierte, tragen sie erst 16 % der Endenergie bei. Zieht man davon die Nutzung der traditionellen Biomasse in Entwicklungsländern ab, decken die erneuerbaren Energien erst 6 % der weltweiten Energienachfrage. Die unbequeme Wahrheit lautet deshalb: Die Vollversorgung durch erneuerbare Energien wird vorerst nicht möglich sein. Die fossilen Energien werden noch über Jahrzehnte dominieren, vor allem in den Nicht-OECD-Ländern. Wenn also schon konventionelle Kraftwerke gebaut werden, ob auf Erdgas- oder Kohlebasis, so müssen diese den höchstmöglichen technischen Effizienzgrad erreichen. Solange aber fossile Energieträger künstlich verbilligt werden, setzen Investoren auch in Zukunft auf veraltete Technik.
Deshalb muss die Politik – wie auf dem G-20-Gipfel von Pittsburgh beschlossen – Subventionen auf fossile Energieträger reduzieren mit dem Ziel, sie ganz abzuschaffen. Treibhausgasemissionen müssen durch die Einführung eines Emissionshandelssystems oder durch Besteuerung eingepreist werden. Die betriebswirtschaftliche Kalkulation beim Kohlestrom verschlechtert sich dadurch, die Kalkulation der kapitalintensiven erneuerbaren Energien wird im Umkehrschluss einfacher. Volkswirtschaftlich ist dies sinnvoll.
Solange also die externen Kosten der fossilen und nuklearen Energien nicht internalisiert werden, brauchen die erneuerbaren Energien klare politische Rahmenbedingungen, damit ihr Ausbau forciert werden kann. Nur so können sie mittel- bis langfristig fossile und nukleare Energien ersetzen. Ohne diese politischen Rahmenbedingungen rücken die Klimaschutzziele und eine nachhaltige Energieversorgung in weite Ferne. Die Politik muss hier aktiv werden, nicht nur in den Industrienationen, sondern auch in Nicht-OECD-Länder und hier vor allem in den großen Schwellenländern wie China, Indien, Südafrika und Brasilien.
Von Matthias Ruchser, Deutsches Institut für Entwicklungspolitik (DIE)