Strom- und Verkehrswende verbinden: Technische Möglichkeiten der Sektorenkopplung

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1 Strom- und Verkehrswende verbinden: Technische Möglichkeiten der Sektorenkopplung Fachgespräch am der Bündnis 90/Die Grünen Bundestagsfraktion: Strom- und Verkehrswende zusammendenken - Sektorenkopplung auf den Weg bringen Udo Lambrecht

2 Fragestellungen des Vortrages Verkehrs- und Energiewende warum? Welche technischen Optionen bestehen im Verkehrssektor, um ihn mit dem Energieerzeugungssektor zu koppeln? Welche Unterschiede gibt es bei den verschiedenen Optionen und Verkehrsträgern? vor allem hinsichtlich Effizienz und Kosten der Techniken? Welche Potenziale und Risiken sind mit den verschiedenen Techniken verknüpft? 2

3 Anspruchsvolle Ziele 3 Quelle: BMUB(2016), UBA(2016)

4 Anspruchsvolle Ziele insbesondere für den Verkehr 4 Quelle: BMUB(2016), UBA(2016)

5 Stellschrauben für einen klimafreundlichen Verkehr Endenergiebedarf (Menge, Energieträger) Potenzial erneuerbarer Energien 5 Quelle: ifeu 2015

6 Anspruchsvolle Ziele erfordern Verkehrswende und Energiewende im Verkehr Verkehrsvermeidung, Verkehrsverlagerung Verbesserung Effizienz Verkehrswende -40% bis -60% - 95% Energiewende Alternative Kraftstoffe und Antriebe 6

7 Viele Erneuerbare Energieträger und Einsatzmöglichkeiten stehen zur Verfügung Primärenergie Energieträger Antrieb IFEU 2015 endlich Erdöl Erdgas Kohle Uran erneuerbar Wind Wasser Sonne Erdwärme Biomasse Kraftstoffe Diesel Benzin CTL/GTL CH2/LH2 BTL CNG/LNG Biogas Bioethanol Biodiesel P2X Strom Verbrennungsmotor Brennstoffzelle Oberleitung Batterie Elektromotor 7 Quelle: ifeu

8 Antrieb am Rad Antriebe und Kraftstoffe für einen treibhausgasneutralen Verkehr EE-Strom Elektrofahrzeug 100% Batterie 90% Elektromotor 75% 72 % Elektrolyse Wasserstoff Brennstoffzellenfahrzeug H 2 Batterie 34% Brennstoffzelle 72% 36% Elektromotor 29% 58 % Fischer-Tropsch Synthese, Methanolsynthese Methan, Flüssigkraftstoffe Verbrenner 58% Verbrennungsmotor 14% Getriebe 13% %-Angaben dienen zur Einordnung der Größenordnung; Quelle: ifeu 8

9 Wie weit kommt man dann mit dem Pkw 9 km-angaben dienen zur Einordnung der Größenordnung; nach INFRAS 2015

10 Reichweiten verschiedener EE-Kraftstoffanwendungen mit Strom aus einer 3 MW-Windkraftanlage 10 Quelle: DLR/ifeu/LBST/DBFZ 2015

11 Strombasierte Erneuerbare Energien im Verkehr Aussichtsreiche Optionen und Herausforderungen Energieträger Strom Wasserstoff Synthetischer Kraftstoff Übertragung/Speicher Batterie Oberleitung Brennstoffzelle Tank Motor Elektromotor Elektromotor VM/Turbine Straße (Pkw)kurz a Ladeinfrastruktur a a a a mittel a weit a a a Straße (Lkw) Nahverkehr a a a Fernverkehr a a a Bus Stadt a a a a Überland Oberleitungen a a Schiene a a a Wasser Binnenschiff a a Kurzstrecke a a Herstellung Hochseeschiffahrt Wasserstoff; a Herstellung/ Luftverkehr international Brennstoffzelle Kosten PtX; a 11 Quelle: ifeu

12 Benzin Diesel REEV PHEV BEV FCEV ICE-CNG PHEV-CNG Benzin Diesel REEV PHEV BEV FCEV ICE-CNG PHEV-CNG Benzin Diesel REEV PHEV BEV FCEV ICE-CNG PHEV-CNG Pkw Anschaffungskosten (Bsp. Kompaktklasse) Gastank Brennstoffzelle Batterie Basiskomponenten Wird Technologie Massenmarkt, gleichen sich die Anschaffungskosten der Antriebskonzepte langfristig an 12 Quelle: IWES/IBP/ifeu/Stiftung Umweltenergierecht (2015)

13 Benzin Diesel PTL - ICEV BEV 200 km BEV 500 km Kosten Pkw pro Fahrzeug-km Quelle: INFRAS 2015; ergänzt

14 Diesel FCEV PHEV-D 50 CNG HO-E 100 HO-D LNG DualFuel BEV 200 Diesel_hd FCEV PHEV-D 50 CNG_hd HO-E 100 HO-D LNG_hd DualFuel_hd BEV 200 Diesel_hd FCEV PHEV-D 50 CNG_hd HO-E 100 HO-D LNG_hd DualFuel_hd BEV 200 Lkw Anschaffungskosten (Bsp. SZ/LZ 40 t) Brennstoffzelle Batterie/LE/Pant Tanksystem Motor/Abgas Body Wird Technologie Massenmarkt, gleichen sich die Anschaffungskosten der Antriebskonzepte langfristig an 14 Quelle: Quelle: IWES/IBP/ifeu/Stiftung Umweltenergierecht (2015)

15 Diesel - ICEV PTL - ICEV FCEV - LH2 OH-Lkw Kosten 40-t-Lkw (Fernverkehr) pro Fzg-km Quelle: INFRAS 2015; ergänzt

16 Diesel - ICEV PTL - ICEV FCEV - LH2 OH-Lkw Kosten 40-t-Lkw (Fernverkehr) pro Fzg-km Quelle: INFRAS 2015; ergänzt

17 Fazit aus heutiger Sicht (1) Der Verkehrssektor muss erhebliche Anstrengungen unternehmen, um seinen Energieverbrauch zu vermindern. Vermeiden verlagern verbessern = Verkehrswende. Nur mit dem zusätzlichen Einsatz von erneuerbaren Energieträgern im Verkehr können die Klimaschutzziele erreicht werden. Zukünftige Primärenergie wird erneuerbarer Strom sein. Damit wird eine effiziente Verknüpfung von Verkehrs- und Energieerzeugungssektor notwendig. Eine besonders effiziente Schlüsseltechnologie ist dabei die direkte Stromnutzung (BEV, Oberleitungs-Lkw) Weitere potenzielle Technologien (Brennstoffzelle; Power-to-X) führen zu erheblich höheren Stromverbräuchen und auch Systemkosten. 17

18 Fazit aus heutiger Sicht (2) Langfristig gleichen sich die Kosten für die Antriebstechnologien an die Kosten für die Energiebereitstellung sind dann relevant. Beim Straßenverkehr ist hier die direkte Elektrifizierung optimal. Beim Flugverkehr müssen langfristig mit erneuerbarem Strom erzeugte synthetische Kraftstoffe eingesetzt werden, um eine Dekarbonisierung des Verkehrs zu erreichen. Alle Antriebssysteme werden sich weiterentwickeln. Die technologische sowie die Kostenentwicklung aller Antriebssysteme muss intensiv beobachtet werden, um robuste Pfade für die zukünftige Entwicklung zu identifizieren. Elementar ist eine optimale Integration der Sektoren. Technologien haben verschiedene Integrationspotenziale. >> Nächster Vortrag! 18

19 Vielen Dank fürs Zuhören Udo Lambrecht Fachbereichsleiter Verkehr u. Umwelt ifeu - Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg GmbH Wilckensstraße 3 D Heidelberg Fon: +49 (0) 6221 / Fax: +49 (0) 6221 / Udo.Lambrecht@ifeu.de 19

20 Quellen zum Thema IWES/IBP/ifeu/Stiftung Umweltenergierecht (2015): INTERAKTION EE-STROM, WÄRME UND VERKEHR; Ableitung von optimalen strukturellen Entwicklungspfaden für den Verkehrs- und Wärmesektor. Gefördert von BMWi; DLR/ifeu/LBST/DBFZ (2015): Erneuerbare Energien im Verkehr. Potenziale und Entwicklungsperspektiven verschiedener erneuerbarer Energieträger und Energieverbrauch der Verkehrsträger; im Auftrag des BMVI, 2015 Infras (2015): Postfossile Energieversorgungsoptionen für einen treibhausgasneutralen Verkehr im Jahr 2050: Eine verkehrsträger-übergreifende Bewertung; UBA-Texte 30/2015; 2015 BMUB2016: BMUB: Klimaschutzplan 2050, Kabinettsbeschluss vom , df UBA 2016: UBA Daten Klimawandel: Fahrplan Energiewende (2013): Technische und gesellschaftliche Stationen auf dem Weg zu einem nachhaltigen Energiesystem ein Diskussionsimpuls; 20

21 Fahrplan Energiewende Alles verknüpft 21 Quelle: Fahrplan Energiewende 2013

22 Technische EE-Strom- und EE-strombasierte Kraftstoffpotenziale in Deutschland Kraftstoffpotenzial 'ceteris paribus' Anzahl Pkw 'ceteris paribus' Kraftstoff / Energieträger Wirkungsgrad EE-Kraftstoff a Antrieb Verbrauch b Anzahl Pkw c EE-Strom 89% 415 TWh/a BEV 0,13 kwh/km 216 Mio Wasserstoff 58% 268 TWh/a FCEV 0,18 kwh/km 99 Mio EE-Methan d 41% 191 TWh/a ICE-CNG 0,38 kwh/km 34 Mio EE-Benzin d 35% 163 TWh/a ICE-G 0,37 kwh/km 29 Mio EE-Diesel d 35% 163 TWh/a ICE-D 0,35 kwh/km 31 Mio a Auf Basis des technisch-nachhaltig vorhandenen Stromerzeugungspotenzials von TWh/a abzüglich der Stromnachfrage im Jahr 2012 von 535 TWh/a => 465 TWh/a EE-Strom für Kraftstoffproduktion verfügbar. b [JEC 2013] "2020+" mit Realverbrauchsfaktor entsprechend [MKS-PtG 2014] c Pkw Laufleistung: km/a d CO 2 aus Luft (konservative Annahme) 22 Quelle. DLR/ifeu/LBST/DBFZ (2015): Erneuerbare Energien im Verkehr

23 Endenergieverbrauch des Verkehrs (PJ) Abgrenzung nach Energiebilanz 23 Quelle: ifeu