Energie- und Verkehrswende braucht chemische Energieträger wie Wasserstoff

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Maria Sternberg
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1 Energie- und Verkehrswende braucht chemische Energieträger wie Wasserstoff Beitrag zur Diskussionsrunde Wasserstoffverbrennungsmotor 20. Februar 2019

2 Frontier ist eine sektorübergreifende ökonomische Beratung Regulierung Strategie Wettbewerb Dispute services Politikberatung Energie Transport Finanzdienstleistungen Gesundheit Einzelhandel Medien Telekommuni -kation Wasser Frontier hat über 200 Berater in Berlin, Brüssel, Dublin, Köln, London, Madrid und Paris Energie ist die wichtigste Sektorexpertise, zudem Expertise in anderen Infrastruktursektoren Der Schwerpunkt unserer Energiearbeit liegt in Nordwesteuropa Regelmäßige Arbeit zu Due Diligence, Investitionsbewertung, Strommarktdesign, Energiekosten und Erneuerbaren Energien Internationale Erfahrung mit Unterstützung von privaten Unternehmen sowie Energiewirtschafts- und Industrieverbänden Globale, europäische und österreichische Energieexpertise Projekte in allen bedeutenden EU-Ländern Mehr als ein Drittel unserer Energieprojekte beziehen sich auf den deutschen und österreichischen Markt Energie ist unsere wichtigste Sektorexpertise. 2

Alternative Kraftstoffe sind seit mehreren Jahren ein Arbeitsschwerpunkt von Frontier Metastudie zu Technologien zur Kopplung der Dekarbonisierung der Sektoren Strom, Wärme und Verkehr (2017-2018).

3 Alternative Kraftstoffe sind seit mehreren Jahren ein Arbeitsschwerpunkt von Frontier Metastudie zu Technologien zur Kopplung der Dekarbonisierung der Sektoren Strom, Wärme und Verkehr ( ). Analyse der Kosten von (importierten) synthetischen Kraftstoffen und synthetischen Gasen ( ). Analyse möglicher Szenarien für die Perspektiven der Gasinfrastruktur Insbesondere Vergleich der Kosten eines All-Electric Scenario mit einem Power-to-Gas-Szenario (2017). Studie über die zukünftige Rolle der Gasinfrastruktur unter Nutzung von grünem Gas, insbes. PtG (2018). Analyse der Vorteile des internationalen Handels mit synthetischen Kraftstoffen auf Basis erneuerbarer Energien (2018). Erstellung einer nternationalen Roadmap von PtX (Power-to-Gas oder Power-to-Liquid) in Bezug auf Nachfrage und Export, inklusive Länderbeispiele (2018). Eur. Energieunternehmen Analyse potentieller Business Cases für Wasserstoff Elektrolyse in verschiedenen Sektoren Ermittlung regulatorischer Hemmnisse bei der Entwicklung umweltfreundlicher Gastechnologien zur Unterstützung der Dekarbonisierung Europas im Jahr 2050 inklusive Empfehlungen zu deren Überwindung (2018). Automobilzulieferer Beratung zur Wirtschaftlichkeit synthetischer Kraftstoffe zur Unterstützung des internen Strategieprozesses (2018). 3

These: Die Verkehrswende wird überwiegend durch

1000TWh domestic Ziel 2050: -80-95% non-energy

4 These: Die Verkehrswende wird überwiegend durch den Energiesektor vorbestimmt CO2-Ziele EU Energiefluss DE 2015 (in TWh) 2015 (TWh) Ca TWh imported (>70%!) Ca. 1000TWh domestic Ziel 2050: % non-energy use losses Transport / Conversion / Storage

5 PtX Technologien inkl. Wasserstoff sind dabei ein notwendiger Bestandteil in der Energiekette Power-to-X / H2 Kosten Versorgungssicherheit Technologie Akzeptanz da nur so Vielzahl von Herausforderungen zu bewältigen! 5

6 Systemkosten zählen! Fuel-chains (Well-to-Wheel) müssen zusammen mit dem gesamten Energiesystem geplant und bewertet werden! Kosten Primärenergiequelle Natural Gas Coal Nuclear Renewable Crude Oil PtG PtL Transport Lagerung Gas (Natural Gas/ Hydrogen) Power Grid Liquid Fuels (Diesel / Petrol / MeOH / ) Vertrieb CHP Nachfrage Heat Electric Appliances Mobility Electric-path PtH2-path PtL-path 6

7 bn Die systemweiten Kostenvorteile von Power-to-X sind mittlerweile vielfach nachgewiesen und anerkannt! Kosten in Deutschland aber auch Europaweit! Zahlreiche Studien konnten bereits die Kostenvorteile von PtX-Szenarien gegenüber einer Vollelektrifizierung in Deutschland nachweisen (bis zu 600 Mrd. ) 139 ewi, OGE (Nov. 2017) enervis, DEA (Mar 2017) Frontier, FNB (Oct 2017) ewi, dena (Oct. 2017) und mittlerweile ist die generelle Nutzung von PtX auch bei Szenarien mit 100% Erneuerbaren Energien häufig gesetzt, u.a. jüngst bei 600 dena Leitstudie (2018) Country Author Sponsor (short) Name Professor Brian Ó Gallachóir Various et al. Various et al. et al. Grids for the future Date Oct 2017 Survey 2050 March 2018 Bringing North Sea Energy Ashore Efficiently 2018 A 100%renewable gas mix in 2050? Jan 2018 Développons l Hydrogène Apr 2018 pour l économie française Benefits of the gas system to society in Nov (in Danish) Blog: The future of renewable energy in Ireland Biomethane: A sustainable choice for the economy and the environment The UK Gas Networks role in a 2050 whole energy system Impacts and institutional implications of UK gas grid future scenarios Sep 2015 Feb 2017 Jul 2016 Jun 2016 H21: Leeds City Gate Apr 2017 The Future of Gas: How gas can support a low carbon future Dena lead study Integrated Energy Transition (German) Renewable Gas A System Update of Energy Transition (German) Energy market 2030/2050 Contribution of gas and heat infrastructure (German) Building study Scenarios for Climate Policy in the building sector 2050 (German) PtG potential in ONTRAS grid area (German) Climate protection through sector coupling (German) Importance of Gas Infrastructure for Germany s energy transition Global Energy and Climate Outlook 2017 Mar e) Dec 2017 Nov 2017 Oct 2017 Jun 2017 Mar 2017 Oct E3Mlab Role of renewable gas Jun 2018 Long-term decarbonisation study (TBC) 2018 (forthcoming) 7

GW Chemische Energieträger (und damit H2) in vielen

Energiedichte Technologie Für Energiespeicher und

Deutschland >500 TWh 900 800 700 Fazit: Die Elektrifizierung

vervielfachen (auch der Frachtbereich ist zu berücksichtigen!

000 Pumpen in DE 600 Gas-Speicher in Deutschland >260 TWh

8 GW Chemische Energieträger (und damit H2) in vielen Bereichen technisch alternativlos, vor allem durch hohe Energiedichte Technologie Für Energiespeicher und Tank-/Ladeinfrastruktur Lagerung von Rohöl/Öl-Produkten in Deutschland >500 TWh Fazit: Die Elektrifizierung des Verkehrssektors könnte die Systemlast leicht vervielfachen (auch der Frachtbereich ist zu berücksichtigen!). Ca Tankstellen/ Pumpen in DE 600 Gas-Speicher in Deutschland >260 TWh System Spitzenlast DE (ca.) 26 Mio. Wallboxes (3 kw) Super-Charger (300 kw) Stromspeicher 0.04TWh el =1.3m x GW 80 GW 80 GW 940 GW* * GW thermisch statt GW elektrisch Quelle: ORLEN Deutschland GmbH; CC BY-SA 3.0 de 8

9 Src: Wikipedia CC BY-SA 3.0 de Src: Wikipedia CC BY-SA 3.0 de PtX erlaubt (Weiter-)Nutzung vorhandener Infrastruktur auch für Import! Versorgungssicherheit Technologie 42 GW (OPAL) Crude Oil and Products: 72 GWh/h Gas: 111 GWh/h Power: 5 GW Power: 18 GW Gas: 75 GWh/h Crude Oil: 57 GWh/h 14x 3 GW (2x 380kV) Ca. 326 GWh/h Ca. 343 GWh/h Ca. 21 GW 9

10 Akzeptanz Schlüssel für Energiewende mit Herausforderungen Akzeptanz Stromerzeugungskapazität Deutschland auf der Makro- Ebene z.b. bei der Infrastruktur 100% km P 2035 Electricity Existing grid and Electricity NEP 2035 and gas E Netzausbaubedarf entspricht zusätzlichen Nord-Süd-Trassen 800 GW 700 GW 600 GW 500 GW 400 GW 300 GW 200 GW 100 GW 0 GW 183 GW 721 GW Electricity Überwiegend and gas Elektrifizierung 200 GW Onshore storage entsprächen einem Windrand (3.5MW) alle 2.5km bundesweit aber auch im Mikro- Bereich bei individuellem Verhalten Power-to-X schafft / erhält Wahlfreiheit und Optionalität 10

11 Fazit: PtX Technologien inkl. Wasserstoff sind dabei ein notwendiger Bestandteil in der Energiekette Power-to-X Kosten Versorgungssicherheit Technologie Akzeptanz da nur so Vielzahl von Herausforderungen zu bewältigen! 11

12 Wasserstoff kann dabei auf existierende Technologien an vielen Elementen der Lieferkette aufsetzen H 2 grauer Wasserstoff (Dampfreformation) H 2 Leitungsinfrastruktur Verbrennungsmotor blauer Wasserstoff (DR + CCS / CCU) H 2 Speicher Brennstoffzelle grüner Wasserstoff (Elektrolyse) H 2 Verschiffung und hat daher beste Chancen, das grundsätzliche Dilemma aller neuen Energieträger zu überwinden: 12

13 Vielen Dank! Dr. David Bothe david.bothe@frontier-economics.com 13

14 Frontier Economics Ltd ist Teil des Frontier Economics Netzwerks, welches aus zwei unabhängigen Firmen in Europa (Frontier Economics Ltd) und Australien (Frontier Economics Pty Ltd) besteht. Beide Firmen sind in unabhängigem Besitz und Management, und rechtliche Verpflichtungen einer Firma erlegen keine Verpflichtungen auf die andere Firma des Netzwerks. Alle im hier vorliegenden Dokument geäußerten Meinungen sind die Meinungen von Frontier Economics Ltd.

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