Monitoring erneuerbarer Energien im Verkehr
Der DBFZ-Report Nr. 44 beschäftigt sich mit dem Monitoring zur Anwendung von erneuerbaren Energien im Verkehr.
Im Fokus des Reports stehen erneuerbare biomassebasierte und strombasierte Kraftstoffe sowie Strom im Kontext sich ändernder Rahmenbedingungen. Er ist eine Fortsetzung und Erweiterung des bisherigen DBFZ-Reports Nr. 11 „Monitoring Biokraftstoffsektor", 4. Auflage.
Aufgrund der umfassenden Überarbeitung und inhaltlichen Erweiterung erfolgte die Änderung des Titels und damit die Veröffentlichung dieser ersten Auflage.
Die Struktur dieser Webseite orientiert sich am DBFZ-Report Nr. 44.
Sie versteht sich als Ergänzung und bietet neben ausgewählten zentralen Inhalten teilweise auch darüberhinausgehende Informationen, vor allem in Form von detaillierteren Grafiken und Schaubildern. Über die QR-Codes im PDF-Dokument können ebenfalls die entsprechenden Unterseiten erreicht werden.
Der politische und rechtliche Rahmen hat einen wesentlichen Einfluss auf alle Einzelaspekte der Bereitstellungs- und Anwendungskette von erneuerbaren Energien im Verkehr, deren Marktentwicklung und Wettbewerbsfähigkeit. Beispielsweise können die Kraftstofferzeugung aus ausgewählten Ressourcen gefördert oder beschränkt, chemische und physikalische Stoffeigenschaften mittels Kraftstoffnormen vorgegeben oder die gezielte Anwendung in einzelnen Sektoren gesteuert werden.
Der Verkehr ist laut nationalem Inventarbericht für ca. 20 % der THG-Emissionen in Deutschland verantwortlich. Mit etwa 59 Mio. Fahrzeugen von weltweit über 2 Mrd. Fahrzeugen hat Deutschland weltweit eine der größten Fahrzeugdichten von 580 pro 1.000 Einwohner. Die Elektrifizierung neuer Fahrzeuge und die Verwendung erneuerbarer Kraftstoffe im Fahrzeugbestand und in nicht elektrifizierbaren Bereichen sind neben der Vermeidung als wichtigste Maßnahme und Verlagerung von Verkehr von zentraler Bedeutung für das Erreichen der Klimaziele.
Bedeutende marktverfügbare Mengen an erneuerbaren Kraftstoffen werden über biomassebasierte Produktionstechnologien bereitgestellt: Bioethanol, Biomethan, Biodiesel und HVO/HEFA (Hydrotreated Vegetable Oils bzw. Hydrotreated Esters and Fatty Acids) sind weltweit weiterhin die wichtigsten Biokraftstoffe. Diese ausgereiften und etablierten Verfahren ermöglichen eine verlässliche, stabile Versorgung mit erneuerbaren Energieträgern. Überdies ist die Produktion von Biokraftstoffen bereits Teil von Bioraffinerien als Multi-Produkt-Anlagen.
Die Nutzung von Rest- und Abfallstoffen resultiert in vielfältigen Herausforderungen für die Technologien zur Produktion dieser fortschrittlichen erneuerbaren Kraftstoffe.
Strombasierte Kraftstoffe beschreiben gasförmige und flüssige Energieträger, die durch erneuerbare Energien bereitgestellt werden. Im Falle von kohlenwasserstoffhaltigen Produkten ist zudem eine Kohlenstoffquelle notwendig. Einen besonderen Anspruch an die Technologien stellt hierbei die lastflexible Fahrweise.
Die Bereitstellung geeigneter Ressourcen ist der erste Teil der Bereitstellungskette erneuerbarer Energieträger für den Verkehrssektor. Die für die Biokraftstoffproduktion geeigneten biogenen Ressourcen lassen sich dabei gemäß dem regulatorischen Kontext sowie ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften klassifizieren. Letzteres betrifft vor allem ihre Eignung für die unterschiedlichen Produktionsverfahren. Die wesentlichen Ausgangsstoffe von erneuerbaren Kraftstoffen nicht biogenen Ursprungs sind neben erneuerbarem Strom vor allem Wasser für die Herstellung von grünem Wasserstoff durch Elektrolyse sowie eine Kohlenstoffquelle (meist CO2) für dessen Weiterverarbeitung zu kohlenstoffhaltigen Kraftstoffen.
Eine Quantifizierung der Potenziale für biogene und sonstige erneuerbare Kraftstoffe auf internationaler Ebene ist unabdingbar, wenngleich derzeit noch mit erheblichen Unsicherheiten und daraus resultierenden Bandbreiten verbunden.
Der Markt für erneuerbare Energien im Verkehrssektor ist national wie international geprägt durch Biokraftstoffe. Die weltweiten Produktionsmengen sind bis 2020 auf ca. 3.800 PJ gestiegen, was lediglich 3,6 % des weltweiten Energiebedarfs im Verkehr ausmacht. Die wesentlichen Energieträger sind aktuell Bioethanol, FAME und HVO-Diesel, die auch international gehandelt werden. Weitere Optionen wie Biomethan, Strom oder synthetische Kraftstoffe spielen noch eine untergeordnete Rolle.
Die ökologische Bewertung erneuerbarer Energieträger ist ein sehr wichtiger Baustein. Biokraftstoffe bedürfen einer Nachhaltigkeitszertifizierung, um auf die nationale THG-Minderungsquote sowie auf den von der EU geforderten Mindestanteil erneuerbarer Energien angerechnet zu werden. Neben einer verpflichtenden THG-Minderung von Biokraftstoffen gegenüber einer fossilen Vergleichsgröße soll mit weiteren Nachhaltigkeitsvorgaben vor allem das Risiko negativer Auswirkungen auf die biologische Vielfalt und auf weitere Ökosystemfunktionen bei der Nutzung der Biomasse minimiert werden. Für den Nachweis der geforderten THG-Minderung ist eine Berechnungsmethode vorgegeben (RED II bzw. Biokraft-NachV).
Neben den Emissionen, die aus der Bereitstellung der Kraftstoffe resultieren, werden auch die Emissionen für den Lebensweg des Fahrzeugs (Herstellung, Nutzung, Entsorgung/Recycling) diskutiert. Während der Nutzung des Fahrzeugs sind die verwendeten Energieträger für das Abgasverhalten der Fahrzeuge maßgeblich.
Das Ziel der ökonomischen Bewertung ist es, Konzepte oder Technologien auf Basis von Referenzkonzepten auf ihre wirtschaftliche Vorteilhaftigkeit zu prüfen. Als Grundlage dafür muss ein einheitlicher Rahmen in Form einer Bilanzgrenze festgelegt werden. Ein direkter Vergleich zwischen Energieträgern im Demonstrationsstadium und solchen, die kommerziell verfügbar sind, ist nur bedingt möglich.
Die Anwendung von erneuerbaren Kraftstoffen und Strom für den Verkehrssektor wird in der 10. Bundes-Immissionsschutzverordnung (10. BImSchV) geregelt. Hier werden mit Ausnahme von Bunker-kraftstoffen der Luftfahrt und der internationalen Schifffahrt die Kraftstoffqualitäten vorgegeben. Die in der Verordnung genannten Normen sind für Verbraucher, Inverkehrbringer, Kraftstoffproduzenten sowie Fahrzeughersteller wichtig, da sich alle mit ihrem jeweiligen Nutzungsbezug daran orientieren müssen. Anhand dieser Vorgaben ergeben sich alle direkten und indirekten Folgen wie Schadstoffemissionen, Materialverträglichkeit, Handling oder Kraftstoffverbrauch für die Anwendung von erneuerbaren Kraftstoffen.
Einen Überblick über die verschiedenen Aspekte des Reports und einen guten Einstieg in die Thematik bietet diese Übersicht.
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