Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie (MKS) Jahreskonferenz Themenbereich 2 Verknüpfung von Verkehrs- und Stromsektor

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1 Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie (MKS) Jahreskonferenz 2015 Themenbereich 2 Verknüpfung von Verkehrs- und Stromsektor Dr. Ulrich Bünger (Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH) BMVI,

2 Übersicht Rückblick MKS-Fragestellungen Abgeschlossene Studien Ausgewählte Einsichten Ausblick MKS-Fragestellungen Laufende Studien Hypothesen und Beispiele Folie 2

3 Zentrale MKS-Fragestellungen Welche Rolle können erneuerbare Energien für den Verkehrssektor spielen? Welche Rolle spielen sie für unterschiedliche Verkehrssektoren? Wie vergleichen sich Angebot und Nachfrage? Welche Rolle spielt Power-to-Gas für bzw. aus Sicht der Mobilität? Wie vergleichen sich Technologie, Ressourcenintensität, THG-Emissionen und Kosten von Power-to-Methane und Power-to-Hydrogen? Folie 3

4 MKS-Studien Erneuerbare Energien (EE) im Verkehr Verfügbarkeitspotenziale EE-Strom und Biokraftstoffe Zeitreihen verkehrlicher Energiebedarfsentwicklung Zeitreihen zur EE-Entwicklung Szenarien THG-Emissionen Power-to-Gas (PtG) im Verkehr Vergleich PtH 2 vs. PtCH 4 nach Energiebedarf, THG-Emissionen und spez. Bereitstellungskosten Szenarien für Einführung in Energiesystem Nachfrageentwicklung Regenerativstrom Übersicht laufender Pilotprojekte Folie 4

5 Ausgewählte Einsichten 1/3 Biomasse-Kraftstoffpotenzial auf Basis inländischer Produktion beschränkt (Endenergiebedarf Verkehr 2030: ca PJ/a, mit Pkw/Lkw ca PJ/a, Biomassepotenzial insgesamt 5,6-19,3%* für Verkehrssektor). Anteil Biokraftstoffe am verfügbaren Biomassepotenzial u.a. vom förderpolitischen Rahmen für die stoffliche und energetische Nutzung zus. bestimmt. Potenzial von EE-Strom Deutschland ca TWh/Jahr (für den Verkehr dann ca. 465 TWh/Jahr). Potenziale in 2012 zu ca. 10% genutzt. Ambitionierte E-Mobilität-Szenarien: Straßenverkehr und Binnenschiffe können bedient werden THG-Emissionsziel 2050 (-60%) kann erreicht werden * mit Biogaspotenzial Aktuelle Nutzung und Biokraftstoffpotenzial (inländisch) THG-Emissionen Straßenverkehr/Binnenschifffahrt Folie 5

6 Ausgewählte Einsichten 2/3 Durch Einsatz alternativer Antriebe (insbesondere E-Mobilität) halbiert sich in allen Szenarien der Energiebedarf für Pkw. Abnahme Energiebedarf Straßengüterverkehr bis 2050 nur in E-Mobilitätsszenarien. Luftverkehr nicht untersucht. 40%-Reduktion Endenergiebedarf (lt. Energiekonzept Bundesregierung ggü. 2005) in keinem Szenario erreicht. Sensitive Annahmen sind (a) unterstellte starke Verkehrsleistungszunahme im Straßengüter- und Flugverkehr und (b) Wahl von Kraftstoff-Antriebs-Kombinationen. Endenergiebedarf nach Verkehrsträgern (Stand 2010, Szenarien 2030 / 2050) Schiene, Schiff Flugzeug Sonstige Straße Lkw Pkw Folie 6

7 Ausgewählte Einsichten 3/3 Primärenergiebedarf (2030) [MJ/km] Energiebedarf (und damit spezifische Kilometerkosten) für PtCH 4 deutlich höher als für PtH 2. Für PtH 2 sinkt Energieintensität im Vergleich zu heute. Erdgasinfrastruktur und CNG-Fahrzeuge bereits eingeführt. Stromverbrauch verdoppelt sich bis 2050 bei substanziellem Einsatz von Strom/PtX im Verkehr. Heimische EE-Potenziale können dann überstiegen werden. Perspektivische/systemische Strategien erforderlich, z.b. mit Entwicklung intersektoraler Kraftstoff-/Energieinfrastrukturnutzung. Folie 7

8 Zentrale MKS-Fragestellungen Welche Bedeutung hat eine Kopplung der Energieinfrastrukturen von Verkehrs- und Stromsektor aus Mobilitätssicht? Welche Nachfrageprofile und Rückwirkungen ergeben sich durch verkehrliche Stromnachfrager? Welchen Hebel bieten verkehrliche Stromnachfrager für die Integration von fluktuierendem erneuerbaren Strom im Gesamtsystem? Welche zusätzliche EE-Nachfrage ist damit verbunden? Welche Energiespeicherbedarfe lassen sich daraus ableiten? Welchen Beitrag können Hybrid-Oberleitungsbusse zur Einführung erneuerbarer Energien im ÖPNV leisten? Folie 8

9 MKS-Studien (laufend) Synergiepotenziale Strom/Verkehr Nachfrageprofile und Herausforderungen (Batterieladen, EE-Wasserstoff, EE-Methan, PtL) Verkehrliche Stromnachfrage und Systemdienstleistungen Synergien, z.b. Speicherbedarf, Technologiekosten Hybrid-Oberleitungsbusse (HO-Bus) Fokus auf effiziente Stromnutzung im ÖPNV Einbettung in das verkehrliche und elektrische städtische Versorgungssystem Wirtschaftlichkeitsbetrachtung im Vergleich mit anderen Konzepten und für verschiedene Einsatzbedingungen Folie 9

10 Arbeitshypothesen zu «Synergien» und «HO-Bus» Der Verkehrssektor wird bereits mittelfristig ein energiewirtschaftlich bedeutender Akteur im Stromsektor. Elektromobilität via Oberleitung reduziert den direkten verkehrlichen Strombedarf (Effizienz). Elektrolyseure zur Herstellung strombasierter Kraftstoffe sind große steuerbare Lasten Integration und Speicherung von fluktuierendem erneuerbarem Strom. Leistungselektronik sowie Stationärbatterien für verkehrliche Stromnachfrage können in allen Netzebenen systemdienlich sein. Folie 10

11 Batterieladezustand in % Beispiel: Gelegenheitsladen BEV-Bus Elektrische Leistung in kw el :00:00 07:10:00 07:20:00 07:30:00 07:40:00 07:50:00 08:00:00 08:10:00 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Leistungsabgabe an den Bus Leistungsaufnahme aus dem Netz Ladezustand SOC Batt. Stationärbatterie mit/ohne stationäre Pufferbatterie Stationärer Puffer-Batteriespeicher am Haltepunkt ermöglicht netzverträgliche und systemdienliche Stromaufnahme und -abgabe zur Batterieschnellladung (Stromspitzen kappen, lokale Netzentlastung) Folie 11

12 Beispiel: Stromverbrauchsentwicklung Die Stromnachfrage steigt, je nach Szenario, um 50% bis ca. 100% gegenüber heute Technisches EE-Strompotenzial Deutschland Partner: Folie 12

13 Kontakte LBST Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH» Daimlerstr. 15, München/Ottobrunn» Dr. Ulrich Bünger E: T: » Patrick Schmidt E: T: ifeu Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg GmbH» Wilckenstr. 3, Heidelberg» Udo Lambrecht E: T: DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.v.» Institut für Verkehrsforschung, Rutherfordstr. 2, Berlin» Prof. Dr. Barbara Lenz E: T: » Andreas Lischke E: T: DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum ggmbh» Torgauer Str. 116, Leipzig» Dr. Franziska Müller-Langer E: T: Folie 13

14 Kontakte Erneuerbare Energien (EE) im Verkehr» Danny Kreyenberg DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.v.» E: T: Power-to-Gas (PtG) im Verkehr» Dr. Ulrich Bünger LBST Ludwig-Bölkow Systemtechnik GmbH» E: T: Synergiepotenziale Strom/Verkehr» Patrick Schmidt LBST Ludwig-Bölkow Systemtechnik GmbH» E: T: Hybrid-Oberleitungsbusse (HO-Bus)» Fabian Bergk ifeu Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg GmbH» E: T: Folie 14