«E-Fuels» Bottleneck oder Lösung für die Verkehrswende?

Transkript

1 Jahreskonferenz Power to Gas 2017 F.A.Z. Atrium Berlin 20. Juni 2017 «E-Fuels» Bottleneck oder Lösung für die Verkehrswende? Patrick R. Schmidt LBST Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH München/Ottobrunn FINAL

2 Agenda 1. Taxonomie 2. Nachhaltigkeit 3. Energie 4. Fazit 2

3 Power-to-X Taxonomie 3 Quelle: Bünger et al. (LBST), Wasserstoff Schlüsselelement von Power-to-X, in: Wasserstoff und Brennstoffzelle, Springer Vieweg, 2017

4 Neue Ansätze im Umfeld synthetischer Kraftstoffe Kraftstofflandschaft E-Fuels TÜV SÜD AG Folie 4 4

5 Agenda 1. Taxonomie 2. Nachhaltigkeit 3. Energie 4. Fazit 5

6 Nachhaltigkeit Schlüsselelemente für Nachhaltigkeit synthetischer Kraftstoffe: => Umweltperformance (THG, Land, Wasser) am Beispiel von PtL-Jetfuel 6

7 PtL greenhouse gas emissions well-to-wake (g CO2eq /MJ) => Near net-zero greenhouse gas emissions when using electricity and CO 2 from renewable sources (non-co 2 climate impacts not included here; synthetic fuels reduce particulate emissions) 7 Source: LBST and BHL, Power-to-Liquids Potentials and Perspectives for the Future Supply of Renewable Aviation Fuel, UBA (ed.), 2016

8 PtL land demand Energy supply per area significantly higher with RES electricity. Land coverage of wind <1% of gross land demand. Source: LBST and BHL, Power-to-Liquids Potentials and Perspectives for the Future Supply of Renewable Aviation Fuel, UBA (ed.),

9 PtL water demand Water is a critical resource in many parts of the world. Water demand for PtX production negligible compared to alternative fuels. 9 Source: LBST and BHL, Power-to-Liquids Potentials and Perspectives for the Future Supply of Renewable Aviation Fuel, UBA (ed.), 2016

10 Agenda 1. Taxonomie 2. Nachhaltigkeit 3. Energie 4. Fazit 10

11 Final energy use (TWh/yr) Final energy use (TWh/yr) Transport fuel demand (incl. electricity) DE FVV Future transport fuel demand is highly sensitive towards future transportation demand. Passenger car efficiency is important to reduce fuel consumption in transport. Without efficiency increase, DE fuel demand would grow in the HIGH transport demand. If considering an evolutionary change of the vehicle mix: 50% of DE fuel demand in 2050 could still be PtL This is equivalent to 1/4 th of today s fuel demand If PtCH 4 and PtL was imported, the import share would still decrease. Transport fuel demand DE (FVV + LOW) Past Past Future Future Methanol H2 Aviation Ships (freight) Trucks Rail (freight) Rail (passenger) Buses Passenger vehicles Electricity (train) Electricity (0.4 kv) Methane Diesel/Kerosene Gasoline 11 Graphics: LBST, Renewables in Transport 2050, FVV (ed.), 2016

12 LBST, Electricity demand (TWh e /a) DE Today + transportation TWh/a TWh e /a technical renewable electricity potential (this study) PTL + HIGH PTL + LOW FVV + HIGH FVV + LOW emob + LOW TWh e net electricity consumption 2014 non-transport PtX (heat, chemicals) non-transport efficiency targets Transportation demand is the key driver for energy use across all scenarios. Truck freight and aviation push transportation demand in the HIGH scenarios. Total electricity demand in 2050 may be a factor 2 to 4 of today s electricity demand. All scenarios would likely require renewable energy imports. Source: LBST, Renewables in Transport 2050, FVV (ed.),

13 LBST, Cumulated investments until 2050 Germany billion PTL FVV emob 6200 H2 refuelling stations 4600 CH4 refueling stations PtX production plants GW RES power plants BEV: Home charging PTL+HIGH PTL+LOW FVV+HIGH FVV+LOW emob+low For comparison 2014 in Germany: Gross domestic product (GDP) = 2900 billion /a >70 GW renewable power (38 GW wind onshore, 3 GW wind offshore, 39 GW PV) Source: LBST, Renewables in Transport 2050, FVV (ed.),

14 LBST, Inland/Import Welche E-Fuels könnten perspektivisch wo produziert werden? Was sind resultierende Beiträge von E-Fuels zur EE-Integration in DE? Transportleistung (Trasse/Pipeline, GW) EE-Strom PtG Wasserstoff (H 2 ) PtG Methan (CH 4 ) PtL Benzin, Diesel, Speicherbarkeit (Energiedichte, kwh/l) 0,5 2,5 2, Annahme: Distanz Produktion Verbrauch in Deutschland nah fern Konsequenz: Beitrag zur Lastflexibilität in Deutschland Verfügbarkeit probabilistisch* Verfügbarkeit deterministisch** * Potenzial für positive/negative Regelleistung abhängig von Konnektivität, Batterieladestand, aktuellem Kundenwunsch. ** Flexible Nachfrage planbar durch Fahrplanerstellung am Vortag. Quelle: LBST/IFEU/IWES, Synergien; Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie der Bundesregierung (MKS), April

15 Agenda 1. Taxonomie 2. Nachhaltigkeit 3. Energie 4. Fazit 15

16 «E-Fuels» Bottleneck oder Lösung für die Verkehrswende? E-Fuels sind der Schlüssel zur Nutzung der großen EE-Strompotenziale. Synthetische Kraftstoffe Methadonprogramm für den motor. Verkehr? Spannungsfeld zwischen Wachstum, Umwelt und Soziales (Verkehr) Diskussionsebenen: Vermeiden, Verlagern, Effizienz, Erneuerbare Power-to-H 2 einziger chemischer Energieträger mit hoher Effizienz bei Erzeugung UND Nutzung als Langzeitspeicher UND für Elektromobilität Robuste Entwicklung mit Doppelstrategie aus synthetischen Kraftstoffen für Bestandsflotten und zunehmender Elektrifizierung der Antriebe. Selbst bei Import von PtCH 4 /PtL steigt lokale Wertschöpfung ggü. heute. 16

17 Literature P. Schmidt, W. Zittel, W. Weindorf, T. Raksha (LBST) Renewables in Transport 2050 Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity Europe and Germany Research Association for Combustion Engines e.v. (ed.) FVV-Report 1086 / 2016 Download 17

18 Literature Commissioned by German Environment Agency (UBA) Joint expertise of LBST and Bauhaus Luftfahrt e.v. Topics: Technology readiness and development potentials Techno-economics Environmental performance (efficiency, greenhouse gases, land and water demand) Publications: flyer, background paper, presentation Link: Recommended citation: Schmidt, P.; Weindorf, W. (Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH LBST); Roth, A.; Batteiger, V.; Riegel, F. (Bauhaus Luftfahrt e.v.): Power-to-Liquids Potentials and Perspectives for the Future Supply of Renewable Aviation Fuel; German Environment Agency (ed.), Background // September 2016, ISSN: X 18

19 Literature Wasserstoff und Brennstoffzelle Technologien und Marktperspektiven Herausgeber: Johannes Töpler, Jochen Lehmann Springer Vieweg, 2017 Hardcover ISBN: Das Buch gibt einen aktuellen Überblick über den Stand der Technik Es zeigt das Entwicklungs- und Marktpotential von Wasserstoff auf Behandelt werden stationäre und mobile Anwendungen LBST-Fachbeitrag: Wasserstoff Schlüsselelement von Power-to-X Ulrich Bünger, Jan Michalski, Patrick Schmidt, Werner Weindorf (LBST) 19

20 LBST Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH Unabhängige Experten seit über 30 Jahren für nachhaltige Energieversorgung und Mobilität Brücke zwischen Technologie, Wirtschaft und Politik Erneuerbare Energien, Kraftstoffe, Infrastruktur Machbarkeitsstudien, Nachhaltigkeitsanalysen, technologiebasierte Strategieberatung, Energiekonzepte Globale und langfristige Perspektive Konsequenter Systemansatz Denken über Bereichsgrenzen hinweg Internationale Kunden in Industrie, Politik und Verbänden Ausgewählte Referenzen: FVV Renewables in Transport 2050 BMVI Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie (MKS) UBA Power-to-Liquids for Aviation JRC/EUCAR/CONCAWE (JEC) Well-to-Tank Analysen 20