Verkehrs- und Energiewende verbinden: Potenziale und Herausforderungen der Sektorenkopplung

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Viktor Möller
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1 Verkehrs- und Energiewende verbinden: Potenziale und Herausforderungen der Sektorenkopplung Input für Workshop: Sektorenkopplung Energie & Verkehr Agendakonferenz: Wege zur Mobilitätswende; Berlin 22./ Anforderungen an umsetzungsorientierte Forschung für eine nachhaltige urbane Mobilität Udo Lambrecht

2 Fragestellungen des Vortrages Verkehrs- und Energiewende warum? Wie wird der Verkehrssektor zukünftig mit dem Stromerzeugungssektor gekoppelt werden? Unterschiede bei Energieträgern und Verkehrsträgern? Welche Potenziale und Risiken sind mit den verschiedenen Technologien verknüpft? Welche Pfade kann der Verkehr gehen? 2

3 Anspruchsvolle Ziele insbesondere für den Verkehr 3 Quelle: BMUB(2016), UBA(2016)

4 Anspruchsvolle Ziele erfordern Verkehrswende und Energiewende im Verkehr Verkehrsvermeidung, Verkehrsverlagerung Verbesserung Effizienz Verkehrswende -40% bis -60% FOKUS VORTRAG - 95% Energiewende Alternative Kraftstoffe und Antriebe 4

Benzin CTL/GTL CH2/LH2 BTL CNG/LNG Biogas Bioethanol Biodiesel P2X Strom Verbrennungsmotor

5 Viele Erneuerbare Energieträger und Einsatzmöglichkeiten stehen zur Verfügung Primärenergie Energieträger Antrieb 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 IFEU 2015 Erneuerbarer Strom Primärenergie der Zukunft 5 Quelle: ifeu

6 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 6

7 Wie weit kommt man dann mit dem Pkw 7 km-angaben dienen zur Einordnung der Größenordnung; nach INFRAS 2015

8 Mrd. Kilowattstunden EE-Strombedarf für einen treibhausgasneutralen Verkehr Hoher Strombedarf, wenn hauptsächlich Verbrennungsmotoren und PTX eingesetzt Reduktion durch Verlagerung und mehr Elektromobilität Stromerzeugung erneuerbar 800 Stromerzeugung konventionell 600 Strombedarf für PtL/PtG Schiene/Schiff/Flug - national 400 Strombedarf für PtL/PtG Straße 200 Strombedarf direkt Schiene 0 Stromerzeugung national 2014 Verkehr 2050 Fokus Kraftstoffe (Referenz+PtX) Verkehr 2050 Fokus Verlagerung + Elektromob Strombedarf direkt Straße Nur nationaler Verkehr 8 Quelle: ifeu IFEU 2016, 2015 Bruttostromerzeugung in 2014:

9 Auf dem Weg zum treibhausgasneutralen Verkehr: Strombedarf Verkehr steigt rapide an 6 Mio. Elektro-Pkw in 2030: 12 Mio. E-Pkw statt 6 Mio. >> Zielerreichung 40%- THG-Minderung ohne PTL möglich 9 Quelle: ifeu(2016), UBA(2017)

10 Sektorenkopplung - Treiber: Dekarbonisierung, Elektrifizierung, Synergien bei Nutzung Erneuerbarer Energie 10 Quelle: Interaktion Strom, Wärme, Verkehr (2015)

11 Gegenläufiger Zusammenhang zwischen Effizienz und Systemdienlichkeit verschiedener Kraftstoffe/Antriebe 11 Quelle: BMVI 2016

12 Hohe Bedeutung von flexiblen Verbrauchern Verkehr hilft Stromerzeugungsspitzen aufzunehmen 12 Berechnungen Fraunhofer-IWES

Systemische Anschlussfähigkeit der postfossilen Energieversorgungsarten nach Art des Verkehrsmittels Gibt es bereits heute Entwicklungen, die der Umsetzung

13 Systemische Anschlussfähigkeit der postfossilen Energieversorgungsarten nach Art des Verkehrsmittels Gibt es bereits heute Entwicklungen, die der Umsetzung der postfossilen Energieversorgungsoption behilflich sein können? Gibt es Umsetzungshemmnisse auf europäischer oder internationaler Ebene? 13 Quelle: Infras 2015

14 Herausforderungen und Lösungsoptionen bei der Integration von Verkehrs- und Stromsektor Voraussetzung: Elektro-Kfz Ladestationen/ Oberleitung Kostenreduktion Akzeptanz 14 Quelle: BMVI 2016; Darstellung indikativ

15 Herausforderungen urbane Elektromobilität Schnittstelle Verkehr zur Stromerzeugung Wo? (Zuhause, Arbeitgeber, öffentliche Ladepunkte, spezielle Infrastruktur) Wann? (tagsüber, nachts, zwischendurch, kontinuierlich..) Wie? (schnell, langsam, flexibel, unflexibel, Rückspeisung, ) Daraus abgeleitet 15

16 Fazit und Anmerkungen 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. 16

17 Fazit und Anmerkungen 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. Alle Antriebssysteme werden sich weiterentwickeln. Elementar ist eine optimale Integration der Sektoren. Technologien haben verschiedene Integrationspotenziale. Synthetische Kraftstoffe können in anderen Regionen deutlich günstiger produziert werden und werden deshalb eingeführt werden. 17

18 Fahrplan Energiewende 18 Quelle: ifeu(2013)

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 BMUB(2016): Klimaschutzplan 2050, Kabinettsbeschluss vom , BMVI(2016): LBST, ifeu, IWES Analyse von Herausforderungen und Synergiepotenzialen beim Zusammenspiel von Verkehrs- und Stromsektor; im Rahmen der MKS; April 2016; DLR/ifeu/LBST/DBFZ (2015): Erneuerbare Energien im Verkehr. Potenziale und Entwicklungsperspektiven verschiedener erneuerbarer Energieträger und Energieverbrauch der Verkehrsträger; im Auftrag des BMVI, 2015 Fahrplan Energiewende (2013): Technische und gesellschaftliche Stationen auf dem Weg zu einem nachhaltigen Energiesystem ein Diskussionsimpuls; ifeu 2016: Fabian Bergk et al; Klimaschutzbeitrag des Verkehrs bis 2050; in Zusammenarbeit mit LBST und INFRAS; im Auftrag des Umweltbundesamtes Infras (2015): Postfossile Energieversorgungsoptionen für einen treibhausgasneutralen Verkehr im Jahr 2050: Eine verkehrsträger-übergreifende Bewertung; UBA-Texte 30/2015; 2015 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; UBA (2016): UBA Daten Klimawandel: UBA(2017): Klimaschutz im Verkehr: Neuer Handlungsbedarf nach dem Pariser Klimaschutzabkommen; 20

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