Biomethan als Kraftstoff:

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1 , Biomethan als Kraftstoff: Eine Einordnung ITAS Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse Dr. Gunnar Kappler, Dr. Ludwig Leible, Dipl. Ing. Stefan Kälber KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft Gliederung des Vortrags 1 Einleitung 2 Biomethan/Erdgas als Kraftstoff im Personenverkehr Einsatz im Pkw 3 Biomethan/Erdgas als Kraftstoff im Güterverkehr Einsatz im Lkw 4 Biomethan/Erdgas als Kraftstoff im Güterverkehr Einsatz im Binnenschiff 5 Zusammenfassung + Schlussfolgerungen Folie 2

2 1 Einleitung Darstellung des Energieflusses in Deutschland im Jahr 2012 Angaben in PJ Der Anteil der erneuerbaren Energieträger am Primärenergieverbrauch liegt im Jahr 2012 bei 11,6 %. Abweichungen in den Summen sind rundungsbedingt. Alle Zahlen sind vorläufig/geschätzt. 30,0 % 29,4 % 25,1 % 15,5 % Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen (AGEB) 09/2013 Folie 4

3 Kraftstoffverbrauch in Deutschland 2012: Bedeutung von Erdgas und Biomethan Folie 5 Biokraftstoffe im Vergleich: Effizienzvorteil von Biomethan Folie 6

4 Well-to-Wheel-Treibhausgas-Emissionen (Pkw 2012) Beispiel für WtW-Treibhausgas-Emissionen mittlerer Pkw der deutschen Flotte im Jahr 2012 und typische Pfade der Kraftstoffbereitstellung; LPG aus Erdgas per Schiffstransport (entspricht km) Quelle: BMVBS/ifeu Folie 7 Biogasanlagen zur Biomethan-Produktion in Deutschland Stand 11/2013: 130 Anlagen Quelle: dena 2013 Zur Einordnung: Biogasanlagen in Deutschland Gegenwärtig ca Biogasanlagen (Sättigung erreicht?) Installierte Leistung: ca MW el Ausbau leicht rückläufig ( 3. Novelle EGG, Jan.2012) Quelle: FNR, 2013 Viele Gründe sprechen für die Einspeisung von Biomethan (z.b. Effizienz, Speicherbarkeit, Verteilung,...) Folie 8

5 Biomethan/SNG-Bereitstellung: Technische Beschreibung und Kosten /Mg TM Biomassekosten: Rohgaskosten: /MWh SNG- Kosten: /MWh Biomassekosten: /Mg TM Biogaskosten: /MWh SNG- Kosten: /MWh 93 ct/kwh Folie 9 2 Biomethan/Erdgas als Kraftstoff im Mobilitäts- und Transportsektor Einsatz im Pkw

6 Erdgas im Pkw: Vergleich unterschiedlicher Kraftstoffe anhand der jährlichen Gesamtkosten (am Beispiel eines Allzweckfahrzeugs) Biomethan/SNG als biogener Kraftstoff bietet ökonomische Vorteile Folie 11 Erdgas im Pkw: Vergleich unterschiedlicher Kraftstoffe anhand der jährlichen THG-Emissionen (am Beispiel eines Allzweckfahrzeugs) Fahrzeug: Opel Zafira, 110 kw Einheit SNG 1) Erdgas 1) FT-Diesel 2) Diesel 3) THG-Emissionen Kosten (ohne Steuern) Bezogen auf das Jahr: Pkw-Herstellung, -Wartung und -Entsorgung kg CO2-Äq./Jahr Kraftstoffherstellung und transport, Betankung Nutzungsphase (ohne biogenes CO 2) bezogen auf den gefahrenen g CO2-Äq./km Kilometer ( km/a) bezogen auf das Jahr /Jahr bezogen auf den gefahrenen Kilometer -ct/km 29,5 26,2 29,6 26,9 davon Kraftstoff % ) basierend ecoinvent Datenbasis ) basierend auf ecoinvent, angenommener Verbrauch 7,1 l/100 km 3) basierend auf ecoinvent, angenommener Verbrauch 7,1 l/100 km Biomethan/SNG bietet vergleichsweise gute THG Reduktionspotenziale Folie 12

7 Erdgas im Pkw: Bestand an Personenkraftwagen in Deutschland Alternativ insgesamt: Stk. 1,48% Diesel: Stk. 28,96% Flüssiggas (inkl. bivalent): Stk. 1,14% Benzin: Stk. 69,55% Hybrid: Stk. 0,15% Elektro: Stk. 0,02% Erdgas (inkl. bivalent): Stk. 0,18% Quelle: KBA 2014 Pkw-Fahrzeugbestand am 01. Jan. 2013, insgesamt: Pkw-Zulassungen im Jahr 2013: 2,9 Mio., davon (0,27 %) Erdgas-Pkw Bestand der (Bio )Erdgas Pkw derzeit noch relativ gering; eher stagnierende Zulassungszahlen Folie 13 3 Biomethan/Erdgas als Kraftstoff im Mobilitäts- und Transportsektor Einsatz im Lkw

8 Erdgas im Lkw: Techno-ökonomischer Vergleich von Erdgas- und Diesel- Lkw Kennwerte des Iveco Stralis Modell: Fahrzeugtyp: Einsatzgebiet: Motor: Schadstoffklasse: Getriebe: Hubraum: Leistung: Drehmoment: Tankvolumen: Verbrauch (Reichweite): Energieverbrauch: Gewicht Sattelzugmaschine: Zulässiges Gesamtgewicht: Kaufpreis: Iveco Stralis CNG Sattelzugmaschine mit Koffer Verteilerverkehr Cursor 8 CNG Euro 5 16-Gang manuell 7,8 l 243 kw Nm 85 kg CNG 35,66 kg/100 km (200 km) MJ auf 100 km 6,9 t 40 t Iveco Stralis Diesel Sattelzugmaschine mit Koffer Verteilerverkehr Cursor 8 Diesel Euro 5 12-Gang automatisch 7,8 l 265 kw Nm 290 l Diesel 35,16 l /100 km (800 km) MJ auf 100 km 6,4 t 40 t Folie 15 Erdgas im Lkw: Techno-ökonomischer Vergleich von Erdgas- und Diesel- Lkw Jährliche Gesamtkosten des Iveco Stralis Annahmen: Nutzungsdauer: 9 Jahre Laufleistung: km pro Jahr Aufgrund geringerer Energiesteuer ist der Lkw Erdgasantrieb wirtschaftlicher Folie 16

9 Erdgas im Lkw: Umweltrelevanter Vergleich von Erdgas- und Diesel- Lkw Jährliche CO 2 -Emissionen (Tank-to-Wheel) des Iveco Stralis Annahmen: Nutzungsdauer: 9 Jahre Laufleistung: km pro Jahr Aufgrund der Effizienz des Dieselantriebs derzeit kaum CO 2 Emissionenvorteile für den Erdgas Antrieb Folie 17 Erdgas im Lkw: Bestand an Lastkraftwagen in Deutschland Quelle: KBA 2014 Alternativ, insgesamt: Stk. 1,48% Stk. 1,14% Diesel: Stk. 93,98% Flüssiggas (inkl. bivalent): Stk. 0,38% Hybrid: 148 Stk. 0,01% Elektro: Stk. 0,09% Benzin: Stk. 4,88% Erdgas (inkl. bivalent): Stk. 0,66% Lkw-Fahrzeugbestand am 01. Jan. 2013, insgesamt: Bestand der Erdgas Lkw derzeit noch relativ gering, Erdgaseinsatz vor allem bei den Kraftomnibussen Kraftomnibusse-Fahrzeugbestand am 01. Januar 2013, insgesamt: , davon (1,9 %) Erdgas Folie 18

10 Erdgas im Lkw: Kernaussagen Erdgas-Nutzfahrzeuge haben deutliche Reichweiten-Nachteile gegenüber Dieselnutzfahrzeugen Tankstellennetz Erdgas-Nutzfahrzeuge haben deutlich geringere Lärmemissionen als Diesel-Nutzfahrzeuge urbaner Verteilerverkehr oder kommunalen Dienstleistungen (z.b. Müllsammelfahrzeuge) Erste LNG-Nutzfahrzeuge in Nordeuropa im Einsatz Folie 19 4 Biomethan/Erdgas als Kraftstoff im Mobilitäts- und Transportsektor Einsatz im Binnenschiff

11 Erdgas im Binnenschiff: aktueller Stand in Deutschland Zur Einordnung: Binnenschifffahrt ca. 10 % des gesamten Güterverkehrsaufkommens, ca Schiffe, Kraftstoff >95 % Diesel, Emissionen teilweise problematisch (lange Nutzungsdauer der Motoren). Einsatz von Erdgas als Kraftstoff vor allem in LNG-Tankern Erdgas-Antriebe derzeit nur in Norwegen (Fjordbetrieb) und den Niederlanden (TMS Argonon; Kraftstoff: 80 % LNG, 20 % Diesel) Bis dato kein Erdgas betriebenes Binnenschiff in Deutschland! deshalb: Betrachtung anhand eines LNG-Umrüstungsmodells Quelle: Folie 21 Erdgas im Binnenschiff: Vergleich von Erdgas- vs. Dieselantrieb anhand eines Referenz-Schiffes Referenz-Schiff: TMS CALCIT 8 der Reederei Schepers Technische Daten: - Tankschiff (Flüssigkreide) - Großes Rheinschiff (Länge 100 m, Tiefgang 3,91 m - Tragfähigkeit: t - Maximale Dauerleistung: kw LNG-Tank Quelle: TM (2010) Folie 22

12 Erdgas im Binnenschiff: Gesamtkosten unterschiedlicher Antriebskonzepte (für eine Referenzstrecke) Referenzstrecke: Walsum (D) nach Moerdijk (NL), 197 km Dauerleistung: 990 kw Betriebsstunden: 17 h DF = Dual-Fuel Bedingt durch geringe Kraftstoffkosten ist der Gas Ottomotor im Vergleich am wirtschaftlichsten Folie 23 Erdgas im Binnenschiff: Treibstoffverbrauch und CO 2 -Emissionen unterschiedlicher Antriebskonzepte (für die Referenzstrecke) Treibstoffverbrauch CO₂-Emissionen Gas Ottomotor zeigt im Vergleich den geringsten Treibstoffverbrauch und die geringsten CO 2 Emissionen Folie 24

13 Erdgas im Binnenschiff: Generelle Kernaussagen Durch die aufwändige Umrüstung (LNG-Tanks, Zuleitung, Motor) verringert sich das max. Zuladungsgewicht am Beispiel der Calcit rund 70 t ( k.o.-kriterium) Potenzial von Erdgas ist erkannt verschärfende Emissionsrichtlinien; Green-Award zunehmend Pilotprojekte Aufbau einer LNG-Tankstelleninfrastruktur Diesel wird Hauptantrieb in der Schifffahrt bleiben Folie 25 5 Zusammenfassung + Schlussfolgerungen

14 Zusammenfassung und einige Schlussfolgerungen Die Produktion von Biomethan als Erdgas-Substitut ist technisch aufwändig aber vielfältig erprobt bzw. realisiert (über 130 Anlagen in Deutschland) Produktion über Vergasung muss noch demonstriert werden Biomethan ist wie Erdgas vielseitig einsetzbar Speicher- und Verteilmöglichkeit Über Biomethan kann Biomasse an Orte effizienter Nutzung gebracht werden Die Kosten von Biomethan sind deutlich höher als die von fossilem Erdgas Im Vergleich zu anderen biogenen Kraftstoffen ist eine effizientere Nutzung der Biomasse möglich Erdgas-/Biomethan-Einsatz im Verkehr eher unbedeutend trotz wirtschaftlicher Vorteile relativ dichtes Tankstellennetz (ca. 900 Erdgastankstellen) 320 Tankstellen mit Mischungen (5-100 %); davon rd. 180 Tankstellen mit 100 % Biomethan Sicherheitsbedenken und Informationsdefizite Einsatz im Gütertransport mit Einschränkungen möglich Biomethan kann Erdgas als Brückentechnologie (noch) grüner machen Folie 27 ITAS-Publikationen: Eine Auswahl zum Thema Biogene Kraftstoffe Folie 28

15 Kontakt: Folie 29