Synthetisches Erdgas Potential der Dekarbonisierung des Verkehrssektors in der EMN

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1 Energiekonferenz TH Nürnberg & N-Ergie Synthetisches Erdgas Potential der Dekarbonisierung des Verkehrssektors in der EMN Referent: Kontakt: Markus Kuczmann

2 Gliederung 1. Einführung a. Motivation 2. Power-to-Gas a. Prozess b. Rechtliche Rahmenbedingungen c. Wirtschaftlichkeit und Geschäftsmodelle 3. Bertachtung des Verkehrssektors a. Modell EMN b. Potential zur Reduzierung 4. Power-to-Gas in der EMN a. Substitutionspotential b. Fazit Markus Kuczmann 1

3 Motivation Der Verkehrssektor stagniert seit Jahren auf gleichbleibendem Niveau! Fragestellung: Kann die Power-to-Gas Technologie helfen eine CO 2 Reduzierung in der EMN zu erreichen? Handlungsfeld 1990 (in Mio. Tonnen CO 2 -Äq.) 2014 (in Mio. Tonnen CO 2 -Äq.) 2030 (in Mio. Tonnen CO 2 -Äq.) 2030 (Minderung in % gegenüber 2030) Energiewirtschaft % Gebäude Quelle - Quellenangabe % Verkehr % Industrie % Landwirtschaft % Sonstige % Gesamtsumme % Quelle: Klimaschutzplan 2050 der Bundesregierung, 2

4 Power-to-Gas Prozess Zielsetzung: - Sektorenkopplung zur Vermeidung von CO 2 Emissionen durch Substitution Voraussetzungen: - Biogene CO 2 Quellen (Vermeidung der Tank-Teller Diskussion) - Strom aus erneuerbaren Energien 3

5 Rechtliche Rahmenbedingungen Strompreiszusammensetzung 2018 in Deutschland in [ct/kwh] 0,76 1,66 6,79 7,27 4,70 2,05 6,18 Kosten [ct/kwh] Netznutzungsentgelt befreit EEG Umlage 6,792 Stromsteuer 2,05 Konzessionsabgabe 0,11 Offshore-Haftungsumlage 0,049 ablav Umlage 0,011 KWK Umlage 0, StromNEV 0,05 Gesamt 9,407 Umsatzsteuer Stromerzeugung Konzessionsabgabe EEG - Umlage Stromsteuer Netznutzungsentgelte Offshore, Abla, KWKG, 19 NEV Quelle: Bundesnetzagentur, 4

6 Gasgestehungskosten [ct/kwh] Produktentstehungskosten [ct/kwh] Wirtschaftlichkeit Szenarien für die wirtschaftliche Betrachtung: Zusammensetzung Kosten SNG Investitionskosten Zins [%] Volllaststunden [h] Lebensdauer [a] Szenario 1 niedrig Szenario 2 mittel Szenario 3 hoch ,940 9,407 15,347 10,23 25,58 0,60 Gesamte Gasgestehungskosten 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0, Wirkungsgrad [%] Szenario 1 Szenario 2 Szenario 3 5

7 Produktentstehungskosten [ct/kwh] Wirtschaftlichkeit 30 Zusammensetzung Kosten SNG , ,407 15,347 25, ,940 Arbeitspreis [ct/kwh] Umlagen [ct/kwh] Abgaben Gesamt [ct/kwh] Wirkungsgrad PtG [ct/kwh] Produktentstehungskosten [ct/kwh] 6

8 Gasgestehungskosten [ct/kwh] Wirtschaftlichkeit Gesamte Gasgestehungskosten 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0, Wirkungsgrad [%] Szenario 1 Szenario 2 Szenario 3 7

9 Gasgestehungskosten [ct/kwh] Produktentstehungskosten [ct/kwh] Wirtschaftlichkeit Szenarien für die wirtschaftliche Betrachtung: Zusammensetzung Kosten SNG Investitionskosten Zins [%] Volllaststunden [h] Lebensdauer [a] Szenario 1 niedrig Szenario 2 mittel Szenario 3 hoch ,940 9,407 15,347 10,23 25,58 Fazit: - Derzeit keine wirtschaftliche Betriebsweise möglich - Erlöse durch zusätzliche Geschäftsmodell nötig - Mobilitätssektor - Wärmesektor (KWK) - Einsparung von C0 2 Zertifikatskosten - Teilnahme am Regelenergiemarkt 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 Gesamte Gasgestehungskosten 0, Wirkungsgrad [%] Szenario 1 Szenario 2 Szenario 3 8

10 Verkehrsbetrachtung in der EMN Emissionsbilanz des Verkehrssektors nach Verkehrsmittel 2014 in Deutschland Kraftstoffherstellung (Bindung von CO 2 ) Betankung des Fahrzeuges 29% 65% Möglichkeit durch PtG Straßenpersonenverkehr Schienenpersonenverkehr Personenflugverkehr Straßengüterverkehr Schienengüterverkehr Rohstoffgewinnung von CO 2 Fahrzeugnutzung (Ausstoß des gebundenen CO 2 ) Betrachtung des Straßenpersonenverkehr in der EMN Fahrzeuge in der EMN: Vorteil eines geschlossenen CO 2 Kreislaufes Quelle: Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v., 9

11 Verkehrsbetrachtung in der EMN Modellbildung: Durchschnittskilometer: km Verbrauch Referenzfahrzeug: 3,3 kg/100 km Reduzierung der CO 2 Emissionen um 40 % bis 2030 Aktuell: 5,92 Mio. t pro Jahr Ziel: 3,55 Mio. t pro Jahr Emissionsbilanz nach Kraftstoffen 2014 in Deutschland 35% 60% Dieselkraftstoffe Ottokraftstoffe Strom Kerosin Potentiale nach Kraftstoffart: CNG zu Benzin: minus 1,64 t CO 2 /a (93,71 %) CNG zu Diesel: minus 1,49 t CO 2 /a (92,60 %) Quelle: Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v., WK_Beitrag.pdf Kraftstoffart CO 2eq Emission wtw [g/km] Benzin 125 Zu ersetzende Fahrzeuge: Dieselfahrzeuge Benzinfahrzeuge t CNG Diesel 107 Vorteil eines geschlossenen CO 2 Kreislaufes CNG aus EE 8 E Mobilität (EU Strommix) 57 E Mobilität (100 % Windstrom) 0 Quelle: 3. Zwischenbericht der Initiative Erdgasmobilität 10

12 Verkehrsbetrachtung in der EMN Modellbildung: Durchschnittskilometer: km Verbrauch Referenzfahrzeug: 3,3 kg/100 km Reduzierung der CO 2 Emissionen um 40 % bis 2030 Aktuell: 5,92 Mio. t pro Jahr Ziel: 3,55 Mio. t pro Jahr Emissionsbilanz nach Kraftstoffen 2014 in Deutschland 35% 60% Dieselkraftstoffe Ottokraftstoffe Strom Kerosin Potentiale nach Kraftstoffart: CNG zu Benzin: minus 1,64 t CO 2 /a (93,71 %) CNG zu Diesel: minus 1,49 t CO 2 /a (92,60 %) Quelle: Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v., WK_Beitrag.pdf Kraftstoffart CO 2eq Emission wtw [g/km] Benzin 125 Zu ersetzende Fahrzeuge: Dieselfahrzeuge Benzinfahrzeuge t CNG Diesel 107 Vorteil eines geschlossenen CO 2 Kreislaufes CNG aus EE 8 E Mobilität (EU Strommix) 57 E Mobilität (100 % Windstrom) 0 Quelle: 3. Zwischenbericht der Initiative Erdgasmobilität 11

13 Jahresenergiebedarf [TWh] Anzahl der benötigten Anlagen PtG in der EMN Rahmenbedingungen: Stromverbrauch EMN: 19,8 TWh Wirkungsgrad PtG: - Methanisierung 80 % - Elektrolyse 72 % Überschüsse aus abschaltbaren Lasten der BRD: BRD: 3,743 TWh EMN: 0,153 TWh Szenario 1 Szenario 2 Szenario 3 Volllaststunden [h] Wirkungsgrad gesamt [-] Elektrolyseleistung [MW] Anzahl der PtG - Anlagen Elektrolyseleistung [MW] Jahresenergiebedarf Ergebnisse: Gesamte Methanmenge Abschaltbare Lasten Anlagen 10 Anlagen 585 Anlagen 5 Anlagen 390 Anlagen 3 Anlagen Wirkungsgrad Elektrolyse [%] Energiebedarf Elektrolyse 12

14 Jahresenergiebedarf [TWh] Verkehrsbetrachtung in der EMN Jahresenergiebedarf Vorteil eines 76 geschlossenen 78 CO 2 Kreislaufes Wirkungsgrad Elektrolyse [%] Energiebedarf Elektrolyse 13

15 Jahresenergiebedarf [TWh] Anzahl der benötigten Anlagen PtG in der EMN Rahmenbedingungen: Stromverbrauch EMN: 19,8 TWh Wirkungsgrad PtG: - Methanisierung 80 % - Elektrolyse 72 % Überschüsse aus abschaltbaren Lasten der BRD: BRD: 3,743 TWh EMN: 0,153 TWh Szenario 1 Szenario 2 Szenario 3 Volllaststunden [h] Wirkungsgrad gesamt [-] Elektrolyseleistung [MW] Anzahl der PtG - Anlagen Elektrolyseleistung [MW] Jahresenergiebedarf Ergebnisse: Gesamten Methanmenge Abschaltbare Lasten Anlagen 10 Anlagen 585 Anlagen 5 Anlagen 390 Anlagen 3 Anlagen Wirkungsgrad Elektrolyse [%] Energiebedarf Elektrolyse 14

16 PtG in der EMN Szenario 1 Szenario 2 Szenario 3 Anzahl der Anlagen Betrachtung Verkehrssektor Erzeugbares Methan [t] Anzahl Fahrzeuge CO 2 Einsparung zu Benzin [t] CO 2 Einsparung zu Diesel [t] Beitrag zum Klimaziel [%] 0,92 0,92 0,83 15

17 Fazit Kopplung mit dem Straßenpersonenverkehr ist nicht die beste Wahl in der EMN Güterverkehr Binnenschifffahrt Andere Sektoren sollten bevorzugt gekoppelt werden Wärme Strom (Rückverstromung) Markt Roll-out in einer Modellregion sollte angestrebt werden um die Technologie zu entwickeln und in Serienreife zu bringen 16

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 17

19

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