Die Entwicklung der TWh- und CO2e-Stromerzeugung in den USA und China seit 2000 ist erschreckend

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Seit einem Jahrzehnt verfolge ich den exponentiellen Ausbau der Stromerzeugung aus Windkraft, Solarenergie und in geringerem Maße aus Wasserkraft in China, meist im Vergleich zum viel flacheren Wachstumspfad der Kernenergie. In den letzten Jahren habe ich mich mit anderen Aspekten der Generation befasst, teilweise aufgrund des regelmäßigen Refrains von Verzögerern und Leugnern, die „Aber China…!“ verwenden. in jedem anderen Argument.

Dieses Diagramm zeigt den Anstieg der TWh der neuen Erzeugung – nicht der Kapazität, sondern der tatsächlichen Erzeugung, bereinigt um die Kapazitätsfaktoren verschiedener Erzeugungsformen – wie sie in China seit 2010 zu verzeichnen ist. Für diese Serie habe ich 2010 als Startdatum gewählt, weil Wind, Sonne , und die Nuklearprogramme waren so ausgereift, dass Startschwierigkeiten der Vergangenheit angehören sollten. Das Atomprogramm war damals etwa 15 Jahre alt und die Wind- und Solarprogramme waren etwa fünf Jahre alt.

Die Kurve der erneuerbaren Energien zeigt ein beschleunigtes Wachstum, die Kurve der Kernenergie hat sich jedoch in den letzten Jahren abgeflacht, nachdem sie in den Jahren 2016 und 2018 ihren Höhepunkt erreicht hatte. Im Jahr 2023 wurden nur 1,2 GW neue Kernkapazität an das Netz angeschlossen.

Erst in den letzten Jahren habe ich Wasserkraft hinzugefügt, da China auch mehr Staudämme baut als der Rest der Welt zusammen, wobei der mit Abstand größte Staudamm, der Drei-Schluchten-Staudamm, 2012 den kommerziellen Betrieb aufnahm. Er wird von einem Staudamm in den Schatten gestellt Im äußersten Westen des Landes befindet sich ein im Bau befindliches Kraftwerk, das Mitte der 2030er Jahre in Betrieb gehen soll.

Ende letzten Jahres habe ich einige Zeit damit verbracht, über die Berichte über den massiven Bau von Kohlekraftwerken nachzudenken und globale Datensätze zu nutzen, um herauszufinden, dass das zwar tatsächlich stimmte, die Realität jedoch differenzierter war: Drei Viertel der Kohlekapazitäten wurden auf Eis gelegt oder gestrichen, ohne dass der Bau abgeschlossen wurde oder eingemottet oder aus dem Betrieb ausgeschieden.

China nutzt seine Kohlekraftwerke auch auf die gleiche Weise wie die USA Gaskraftwerke, als Spitzenlastkraftwerke und als nahezu letztes Mittel zur Stromerzeugung. Wenn Wind-, Wasser-, Sonnen- und Kernelektronen verfügbar sind, werden diese im Allgemeinen gekauft, bevor in den USA Gaselektronen gekauft werden. In China steht Kohle in der Rangfolge an letzter Stelle. Dies spiegelt sich in den Auslastungszahlen wider, wobei Gas in den USA und Kohle in China etwa 50 % der Kapazität ausmachen.

Das bedeutet nicht, dass China nicht viel Strom aus der Kohleerzeugung erzeugt, aber die Geschichte rund um die Kohle ist in dreierlei Hinsicht nuancierter. Erstens baute China zwar viel Kohleenergie, aber viel mehr erneuerbare Energien auf. Zweitens wurde die Kohleerzeugung nicht als Grundlast genutzt, sondern mit viel geringeren Kapazitätsfaktoren. Und drittens wurden viel mehr Kohlekraftwerke stillgelegt, insbesondere Kohlekraftwerke mit geringerer Effizienz, als den meisten Menschen bewusst war.

Das zeigt sich in der CO2-Intensität des chinesischen Stroms. Im Jahr 2023 lag die Kohlenstoffintensität in China unter 550 Gramm CO2 pro kWh. Natürlich fragte jemand, wie die Flugbahn verlaufen sei und wie sie im Vergleich zu den USA sei.

Ich habe dieses Diagramm aus US-amerikanischen EIA-, Statista- und anderen Datensätzen zusammengestellt und dabei die Einheiten normalisiert, da die US-Daten in den Datensätzen, auf die ich Zugriff hatte, nicht sauber in metrischen Einheiten angegeben wurden.

Das Diagramm enthält zwei Trends und Datensätze. Die rechte Achse und die Linien China TWh und USA TWh zeigen, wie viel Strom die Länder erzeugt haben. Seit dem Jahr 2000 erzeugt China nicht mehr nur etwa ein Drittel des Stroms wie die USA, sondern erzeugt etwa das Doppelte, was einer sechsfachen Veränderung des Verhältnisses entspricht.

Das liegt zum Teil daran, dass die Stromerzeugung in den USA seit Jahren stagniert. Ein Teil davon ist auf einige Effizienzmaßnahmen zurückzuführen, aber bei weitem nicht alles. Die Effizienzkennzahl der USA für Energiedienstleistungen im Vergleich zu zurückgewiesener Energie – fast ausschließlich Abwärme aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe – hat sich seit 2015 nicht wirklich verändert. Die USA elektrifizieren ihre Wirtschaft wirklich nicht und bauen erneuerbare Energien nicht schnell auf.

Was die USA seit langem tun, ist der Ersatz von Kohlekraftwerken durch Gaskraftwerke. Dies zeigt sich in den Trends der linken vertikalen Achse und den Linien China Carbon und USA Carbon. Diese werden in Gramm CO2 pro kWh angegeben.

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Die Emissionsverbesserungen in den USA sind fast ausschließlich auf die Umstellung auf Gas zurückzuführen, das bei der Verbrennung tatsächlich geringere Kohlendioxidemissionen verursacht, etwa die Hälfte der besten überkritischen Kohlekraftwerke, die hochwertige Kohle verbrennen. Aber in den letzten Jahren hat sich herausgestellt, dass das US-amerikanische Erdgas eine unangenehme Methan-Eigenschaft hat, die pro kWh etwa 300 Gramm CO2e hinzufügt, und das ist in diesen Zahlen nicht erfasst. Ja, die Reduzierung der CO2-Emissionen in den USA bei der Stromerzeugung wird derzeit in offiziellen Zahlen überbewertet.

Das bedeutet nicht, dass Chinas besser sind. Auch aus Kohleflözen wird viel Methan freigesetzt, und es gibt nur wenige gute, normalisierte Datensätze zu Kohleflözmethan im Vergleich zu Erdgasmethan. Ich habe noch keins gesehen oder selbst eins entwickelt, wenn also jemand ein gutes hat, lasst es mich bitte wissen.

Dies bedeutet jedoch, dass beide CO2-Kurven die tatsächliche Kohlenstoffintensität der Stromerzeugungssysteme der Länder unterbilden. Angesichts der Verlagerung der chinesischen Stromerzeugung hin zu erneuerbaren Energien und in geringerem Maße zur Kernenergie statt zu Gas ist es wahrscheinlich, dass die Kurven zumindest etwas mehr zu Chinas tatsächlichen Gunsten ausfallen, aber anhand der Daten, die ich heute zusammengestellt habe, ist dies unklar.

Beide Abwärtstrends sind gut, und um es klarzustellen, die USA wären auch dann noch im Abwärtstrend, wenn die oberflächennahen Methanemissionen mitgezählt würden. Unter der Annahme, dass sie einigermaßen korrekt sind, lagen Chinas Netzemissionen pro kWh im Jahr 2022 unter der Netzkohlenstoffintensität der USA aus dem Jahr 2011. Das ist keine Kohlenstoffintensität, die irgendjemand in den USA oder wahrscheinlich im entwickelten Westen erwartet, wenn man die Narrative der letzten Jahre berücksichtigt. Ich bin mir sicher, dass es an verschiedenen Stellen Kommentare darüber geben wird, dass Chinas Daten korrupt oder falsch seien. Bitte beachten Sie die fehlenden Methanemissionen in den Daten der USA, bevor Sie es versuchen.

Aber China elektrifiziert seine Wirtschaft viel schneller als auch die USA. China verfügt über 44.000 km elektrifizierte Hochgeschwindigkeitsschienen für den Personen- und Güterverkehr, während die USA über etwa 140 km elektrifizierte Hochgeschwindigkeitsschienen für den Personenverkehr und keine elektrifizierte schwere Schiene verfügen. China verfügt in allen seinen Städten über umfangreiche elektrifizierte Verkehrssysteme, darunter rund 700.000 Elektrobusse, während die meisten US-Städte über deutlich schwächere Verkehrssysteme und nur wenige Nicht-Diesel-Busse verfügen. In China sind über 500.000 Elektro-Lkw auf den Straßen unterwegs, während die USA gerade erst am Anfang stehen. Natürlich ist China mit Abstand der weltweit größte Markt für Elektrofahrzeuge aller Größen, von persönlichen Mobilitätsgeräten wie Skateboards und Rollern über E-Bikes bis hin zu Autos. China verfügt über ein Paar Containerschiffe mit je 700 Einheiten, die mit austauschbaren Batterien 1.000 Kilometer auf dem Jangtse zurücklegen.

Angesichts der viel größeren Effizienz der Energiepfade, die von erneuerbaren Energien zu Elektrizität führen, steuert China auf einen Wendepunkt zu, an dem die CO2-Emissionen seiner Wirtschaft rapide sinken werden. Busse und Autos, die mit Chinas aktuellem Strom betrieben werden, sind weitaus kohlenstoffärmer als Benzin- und Dieselfahrzeuge und werden mit jedem Rückgang der Kohlenstoffintensität des Stroms besser.

Da 2023 laut Sinopec der Spitzenwert bei Benzin in China und 2024 laut Sinopec der Spitzenwert bei der Erdölnachfrage ist, 2024 laut Latham Group der Höhepunkt bei der Kohlenachfrage, eine geringe Erdgasdurchdringung auf dem chinesischen Markt und mehrere andere sich überschneidende Faktoren, steuern Chinas Emissionen auf einen Abgrund zu. Die USA steuern auf einen flachen Abwärtstrend zu.