METAANALYSE. November Energiewende im Verkehr

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1 Forschungsradar Energiewende METAANALYSE November 2015 Energiewende im Verkehr

2 Bislang keine Spur von Energiewende im Verkehr Der Verkehrssektor ist in der öffentlichen Debatte um die Energiewende bislang stark unterbelichtet. Dabei ist er die Quelle für rund ein Fünftel des Treibhausgasausstoßes in Deutschland und zentral für die Erreichung der klimapolitischen Zielsetzungen. Im Gegensatz zu den bereits erzielten Fortschritten in Energiewirtschaft und Industrie sind die Emissionen des Verkehrs heute sogar etwas höher als vor zehn Jahren. Nicht zuletzt aufgrund des gesunkenen Ölpreises zeigte der Trend zuletzt wieder deutlich nach oben. Der Grund dafür ist die enorm gewachsene Verkehrsleistung, sowohl im Personen- als auch im Güterverkehr. Auch für die Zukunft sehen die Verkehrsprognosen ein weiteres Wachstum der Verkehrsleistung, insbesondere im Güter- und Luftverkehr. Effizienzsteigerungen sind dringend notwendig, werden jedoch bei weitem nicht ausreichen, um die angestrebten Treibhausgasminderungen von mindestens 80 Prozent bis 2050 zu erreichen. Verkehrsvermeidung und verlagerung auf umweltfreundliche Verkehrsmittel müssen stärker in den politischen Fokus rücken. Gleichzeitig gilt es, Alternativen zu den herkömmlichen Kraftstoffen zu entwickeln, denn derzeit bezieht der Verkehr in Deutschland seine Energie zu über 90 Prozent aus Erdöl. In Frage kommen hierfür (teil-)elektrische Antriebe sowie der Einsatz von Kraftstoffen, die aus Biomasse oder Strom gewonnen werden. Wie der Energiebedarf, die Energieversorgung und der damit verbundene Treibhausgasausstoß des Verkehrs in Zukunft aussehen könnten, wird inzwischen von vielen wissenschaftlichen Studien beleuchtet. Die diesbezüglichen Aussagen verschiedener Studien werden im Folgenden gegenübergestellt und verglichen. Dabei wird deutlich, dass der Erfolg vieler Technologien aus heutiger Perspektive noch ungewiss ist und stark vom Fortschritt in Forschung und Entwicklung abhängt. Darüber hinaus zeigt die Metaanalyse, dass die aktuellen politischen Rahmenbedingungen nicht ausreichen und viele weitere Maßnahmen getroffen werden müssen, um die Energiewende im Verkehrssektor voranzubringen. Hinweise zur Einordnung und Bewertung des Studienvergleichs Die vorliegende Metaanalyse vergleicht und erläutert die Aussagen verschiedener Studien zur möglichen Entwicklung der Energieversorgung im Verkehr in Deutschland. Ziel ist es, den Stand der Erkenntnisse knapp und verständlich zusammenzufassen, die Transparenz hinsichtlich wichtiger Annahmen und Ergebnisse zu erhöhen und so eine Grundlage für die öffentliche Debatte zu liefern. Dazu werden quantitative und qualitative Aussagen der untersuchten Studien wiedergegeben, miteinander verglichen und erläutert. Kernpunkte sind dabei die potenzielle Entwicklung des Energiebedarfs, der Energiebereitstellung und des damit verbundenen Treibhausgasausstoßes. Vor dem Hintergrund der politischen Zielsetzungen der Bundesregierung wird ebenfalls betrachtet, wie die Entwicklungen mit Blick auf die Energiewende zu bewerten sind. Die im Rahmen der Metaanalyse betrachteten Studien behandeln ein sehr komplexes Themenfeld und setzen unterschiedliche Schwerpunkte mit entsprechend vielfältigen Fragestellungen. Daher unterscheiden sie sich in der Herangehensweise und den getroffenen Annahmen bzw. der verwendeten Datenbasis. Zu unterscheiden ist in erster Linie zwischen Trend- oder Business-As-Usual-Szenarien sowie Ziel- und Technologieszenarien. Trend- oder Business-as-Usual-Szenarien beschreiben eine als wahrscheinlich erachtete zukünftige Entwicklung, meist unter der Annahme, dass keine weiteren November 2015 Seite 2

3 1 Maßnahmen umgesetzt werden. Sie werden daher häufig als Referenzszenarien eingesetzt. In Zielszenarien wird vorab ein Ziel definiert, zum Beispiel eine Minderung des Treibhausgasausstoßes um 80 Prozent bis Davon ausgehend wird ein Szenario entwickelt, das dieses Ziel erreicht, gleichzeitig wird der zur Zielerreichung notwendige Handlungsbedarf in verschiedenen Bereichen formuliert. Dafür müssen die Effekte bestimmter Maßnahmen abgeschätzt werden (Wirkungsprognosen). Teilweise werden die in der vorliegenden Metaanalyse betrachteten Zielszenarien von den jeweiligen Autoren und Autorinnen als wenig wahrscheinlich hinsichtlich ihrer Umsetzbarkeit eingestuft (z.b. Prognos/EWI/GWS 2014). Technologieszenarien (z.b. DLR/IFEU/LBST/DBFZ 2014) erörtern die Potenziale bestimmter Technologien bzw. beschreiben eine mögliche Entwicklung unter der Voraussetzung eines technologischen Durchbruchs und einer hohen Marktdurchdringung. Die unterschiedlichen Ansätze und Absichten müssen bei der Auswertung der Studien stets berücksichtigt werden. Zudem folgen die Studien teilweise unterschiedlichen Definitionen und Abgrenzungen. So wird beispielsweise die Einbeziehung des von Deutschland ausgehenden internationalen Verkehrs nicht immer einheitlich gehandhabt. Solche Unterschiede, die im folgenden Text jeweils erwähnt werden, vermindern die direkte Vergleichbarkeit der Daten. Gleichwohl lassen sich auch bei im Detail unterschiedlichen Aussagen Tendenzen erkennen. Treibhausgasausstoß des Verkehrssektors Seit dem Jahr 2000 sind die Treibhausgasemissionen des Verkehrs in Deutschland von 181 Millionen Tonnen CO2-Äquivalenten (Mio. t CO2 Äq.) auf 164 Mio. t CO2 Äq. im Jahr 2014 gesunken. Ausschlaggebend hierfür sind vor allem effizientere Motortechnologien sowie die gestiegene Kraftstoffqualität, während die enorm gestiegene Verkehrsleistung eine stärkere Senkung der Emissionen verhindert hat. Im Vergleich zum Jahr 2005, dem Basisjahr für die energiepolitischen Ziele der Bundesregierung, liegt der Treibhausgasausstoßes des Verkehrs jedoch etwas höher, seit 2013 ist sogar ein deutlicher Wiederanstieg zu verzeichnen. Hier machen sich das anhaltende Wirtschaftswachstum sowie die gesunkenen Diesel- und Benzinpreise bemerkbar. Für den Zeitraum bis 2020 gehen gleich mehrere Studien bzw. Szenarien davon aus, dass der 2 Treibhausgasausstoß des Verkehrs weiter ansteigen werde. Hauptgrund ist die erwartete Zunahme des Güter- und Luftverkehrs. Dabei ist der internationale Luft- und Schiffsverkehr in der amtlichen Statistik sowie den meisten Studien nicht enthalten. Dass hierbei relevante und im Zeitverlauf zunehmende Mengen außen vor bleiben, zeigt die Studie Klimaschutzszenario 2050 (Öko-Institut/ISI 2014), die für den internationalen Verkehr je nach betrachtetem Szenario und 3 Jahr einen Ausstoß von 20 bis 50 Mio. t CO2 Äq. ausweist. Dass eine andere Entwicklung prinzipiell denkbar ist, zeigen die betrachteten Zielszenarien. Demnach wäre bis 2050 sogar ein nahezu treibhausgasneutraler Verkehr möglich, wenn weitreichende verkehrs- und energiepolitische Maßnahmen ergriffen und zudem technologische 1 Unter den untersuchten Veröffentlichungen bildet die Referenzprognose bzw. das Trendszenario von Prognos/EWI/GWS (2014) eine Ausnahme, da hier durchaus weitere politische Maßnahmen unterstellt werden. 2 Leichte Abweichungen zwischen den dargestellten Werten bestehen aufgrund der Berücksichtigung verschiedener Treibhausgase. Während DLR/IWES/IfnE (2012) und Nitsch (2015) lediglich Kohlendioxid (CO2) betrachten, rechnen die anderen untersuchten Studien mit CO2-Äquivalenten und berücksichtigen damit die Klimawirksamkeit weiterer Gase wie Methan. 3 Aus Gründen der Vergleichbarkeit sind in der verwendeten Abbildung jedoch nur die Werte für den nationalen Verkehr dargestellt. November 2015 Seite 3

4 Durchbrüche erzielt würden. Der Schlüssel zum Klimaschutz liegt in der drastischen Reduktion der Nutzung fossiler Kraftstoffe wie Benzin, Diesel und Kerosin. Das wird in einigen Szenarien unter anderem durch eine Stärkung des öffentlichen Personenverkehrs und die Verlagerung des Güterverkehrs auf die Schiene erreicht (z.b. Öko-Institut 2013). Auch ökonomische Instrumente wie die Einführung oder Ausweitung von Mautsystemen, die Erhöhung von Kraftstoffsteuern und der Abbau umweltschädlicher Subventionen im Verkehr werden als notwendig betrachtet (z.b. Öko-Institut/Fraunhofer ISI 2014). Während manche Studien hauptsächlich Effizienzsteigerungen bei konventionellen Antrieben, neue Biokraftstoffe und mehr Elektromobilität unterstellen (z.b. Prognos/EWI/GWS 2014), gehen andere davon aus, dass in Zukunft auch in größerem Umfang strombasierte Kraftstoffe genutzt werden können (z.b. Öko-Institut 2013; WWF et al. 2014; 4 DLR/IFEU/LBST/DBFZ 2014). 4 Der sehr hohe Wert für den Treibhausgasausstoß bei Öko-Institut (2013) erklärt sich durch die Berücksichtigung indirekter Emissionen aus den vorgelagerten Prozessen. Das ist der THG-Ausstoß, der zum Beispiel bei der Öl- und Gasförderung oder bei der Herstellung von Anlagen zur Stromerzeugung entsteht, also nicht direkt im Verkehr anfällt. November 2015 Seite 4

5 Entwicklung des Endenergiebedarfs im Verkehr Ziel der Bundesregierung ist es, den Endenergieverbrauch des Verkehrs bis 2020 um 10 Prozent und bis 2050 um 40 Prozent gegenüber 2005 zu reduzieren. Im Jahr 2014 lag der Endenergie5 verbrauch im Verkehr jedoch bei 730 Terawattstunden (TWh) und damit rund 1,7 Prozent über dem Wert des Jahres 2005 (718 TWh). Das Wachstum der Verkehrsleistung überkompensierte die durch Effizienzsteigerungen erzielten Energieeinsparungen. Der wachsende Energiebedarf des internationalen See- und Luftverkehrs ist dabei in der nationalen Energie- und Klimabilanz nicht einmal berücksichtigt. Nitsch (2015) und Öko-Institut (2013) sehen zumindest für den Zeitraum bis 2020 keine Trendwende beim Endenergieverbrauch im Verkehr. Größere Verbrauchsreduktionen werden von Prognos/EWI/GWS (2014) angenommen sowie in manchen ambitionierten Klimaschutzszenarien (z.b. WWF et al. 2014) unterstellt. Letztere setzen jedoch tiefgreifende politische Maßnahmen und technologische Fortschritte voraus. Mit einem großen Energieeinsparpotenzial rechnen die meisten Studien im motorisierten Individualverkehr (MIV). Chancen bestünden hier vor allem durch die Elektromobilität, Verkehrsvermeidung und -verlagerung. Im Straßengüter-, Schiffs- und Luftverkehr werden die Möglichkeiten zur Senkung des Endenergieverbrauchs dagegen deutlich geringer eingeschätzt. Vor allem aufgrund des erwarteten weiteren Wachstums der Verkehrsleistung könnte es hier trotz unterstellter Effizienzsteigerungen zu einem weiteren absoluten Anstieg des Energiebedarfs kommen. 5 Das entspricht Petajoule (PJ). Beide Einheiten sind in Energiestatistiken geläufig. In der vorliegenden Metaanalyse erfolgen die Größenangaben durchgängig in Terawattstunden, um die Vergleichbarkeit der Werte im Hinblick auf die Stromstatistik und die Erneuerbare-Energien-Statistik zu erleichtern. November 2015 Seite 5

6 Für die Höhe des Endenergieverbrauchs im Verkehr spielen die unterstellen Antriebstechnologien eine erhebliche Rolle, denn der Wirkungsgrad von Elektromotoren ist sehr viel höher als bei Verbrennungsmotoren. Daher fällt der Endenergieverbrauch in Szenarien, die einen Durchbruch der Elektromobilität modellieren, deutlich geringer aus als in Szenarien, die eine stärkere Entwicklung anderer Technologien erwarten, zum Beispiel den Einsatz strombasierter Kraftstoffe. Bei der Interpretation der Werte ist zudem zu beachten, dass beim Endenergieverbrauch die Energieverluste in der Herstellung strombasierter Kraftstoffe oder aufwändigerer Biokraftstoffe (z.b. Biokerosin) nicht berücksichtigt werden. Der durch den Verkehr verursachte Primärenergieverbrauch fällt bei einem hohen Anteil dieser Technologien also deutlich größer aus als bei einem hohen Anteil an Elektrofahrzeugen. Auf die Potenziale und den möglichen Strombedarf durch unterschiedliche Antriebstechnologien und Kraftstoffe gehen zum Beispiel die Studien Erneuerbare Energien im Verkehr (DLR/IFEU/LBST/DBFZ 2015) sowie Power-to-Gas im Verkehr (DLR/IFEU/LBST/DBFZ 2014) detailliert ein. Die Entwicklung und Umsetzung von Strategien zur Verkehrsvermeidung und -verlagerung werden in vielen der untersuchten Studien und Szenarien nicht modelliert. Beispielsweise unterstellen Ziel- und Trendszenario der Energiereferenzprognose von Prognos/EWI/GWS 2014 jeweils die gleiche Personen- und Güterverkehrsleistung und den gleichen PKW-Bestand. Die in den Szenarien erzielte Reduktion des Endenergieverbrauchs erfolgt hier vor allem durch die Annahme von Effizienzsteigerungen konventioneller Antriebe und den verstärkten Einsatz der Elektromobilität. Stattdessen modellieren beispielsweise die Studien Treibhausgasneutraler Verkehr (Öko-Institut 2013) und Klimafreundlicher Verkehr in Deutschland (WWF et al. 2014) erhebliche politische Maßnahmen wie die Verteuerung des motorisierten Individualverkehrs durch Energiesteuern, eine stärkere Förderung des öffentlichen Verkehrs und des Schienenverkehrs oder eine Einführung von Tempolimits auf Autobahnen. Damit würden entsprechende Veränderungen in der Verkehrsnachfrage und der Verkehrsmittelwahl einhergehen und deutlich größere Reduktionen des Endenergieverbrauchs erreicht als in anderen Studien. Um die gewünschte Klimaneutralität zu erreichen, müsste darüber hinaus die konsequente Abkehr von fossilen Kraftstoffen durch Umstellung auf alternative Antriebe erfolgen. Energiebereitstellung aus Biokraftstoffen Mit rund 32 TWh haben Biokraftstoffe im Jahr 2014 gut 5 % des Endenergieverbrauchs im Verkehr gedeckt. Wie die folgende Abbildung zeigt, ist das Nutzungspotenzial von Biokraftstoffen für die Zukunft umstritten. Hintergrund ist die sehr kontrovers geführte Debatte um Flächenkonkurrenzen gegenüber dem Anbau von Nahrungsmitteln und andere Fragen der Nachhaltigkeit. Die Bandbreite der Zukunftsszenarien für die Energiebereitstellung aus Biokraftstoffen reicht langfristig von einer völligen Aufgabe der Biokraftstoffnutzung im Hauptszenario der Studie Treibhausgasneutraler Verkehr (Öko-Institut 2013) bis zu Extremwerten von mehr als 180 TWh im Zielszenario der Energiereferenzprognose 2014 (Prognos/EWI/GWS 2014) sowie in den Szenarien KS80 und KS 90 von Öko-Institut/Fraunhofer ISI (2014). Dabei ist in den dargestellten Werten der letztgenannten Studie auch der Einsatz von Biokraftstoffen im internationalen Luftund Schiffsverkehr berücksichtigt. Gleichzeitig haben die Autoren in der Studie angekündigt, dass das zugrundegelegte Biomassepotenzial im bisher noch unveröffentlichten Update des Klimaschutzszenarios geringer ausfallen werde. November 2015 Seite 6

7 Im Zielszenario von Prognos/EWI/GWS (2014) liegt der Biokraftstoffverbrauch im Jahr 2050 doppelt so hoch wie im Trendszenario der Studie. Dabei gehen die Autoren davon aus, dass Biogas verstärkt als Kraftstoff zum Einsatz komme und mittel- bis langfristig sogenannte Biokraftstoffe der zweiten oder dritten Generation zur Verfügung stünden. Das Szenario unterstellt also technologische Durchbrüche, deren Umsetzung derzeit noch mit Unsicherheiten behaftet ist. Vor dem Hintergrund der Nachhaltigkeitsrestriktionen sowie der Unsicherheit technologischer Weiterentwicklungen rechnen die meisten Studien maximal mit etwa dem 2,5-fachen der aktuellen Energiebereitstellung aus Biokraftstoffen. Im Vergleich zu bisherigen Entwicklung wäre das bereits ein großer Zuwachs, gemessen am gesamten Energiebedarf des Verkehrs wird jedoch deutlich, dass es anderer Antriebstechnologien und Kraftstoffe bedarf, um hohe Anteile Erneuerbarer Energien zu erreichen. November 2015 Seite 7

8 Elektromobilität Der Stromverbrauch im Verkehrssektor entfällt bisher im Wesentlichen auf den Schienenverkehr. Er zeigt seit Jahren eine leicht rückläufige Tendenz und belief sich im Jahr 2014 auf 12 TWh bzw. weniger als 2 % des gesamten Endenergieverbrauchs im Verkehr. Um den Anteil Erneuerbarer Energien im Verkehr zu erhöhen, gilt die verstärkte Nutzung von Strom jedoch als zentrale Stellschraube. Strom kann direkt genutzt werden durch die Verlagerung von Verkehr auf die Schiene sowie durch Elektromobilität auf der Straße. Fast alle betrachteten Szenarien rechnen mit einer breiten Elektrifizierung des Straßenverkehrs. In Frage kommen dafür zum Beispiel reine Elektroautos, Plug-in-Hybride und Pedelecs. Für den Güterverkehr werden auch Oberleitungs-LKW diskutiert, wobei hierfür eine neue Infrastruktur aufgebaut werden müsste, deren Realisierbarkeit noch kontrovers beurteilt wird. Aus der Abbildung wird deutlich, dass aktuelle Studien im Zeitraum bis 2020 nur eine geringe Nutzung von Strom im Verkehr annehmen. Im Gegensatz dazu sahen die Anfang 2012 veröffentlichten Langfristszenarien von DLR/IWES/IfnE bereits für diesen Zeitraum einen deutlichen Zuwachs der Elektromobilität vor, genauso wie WWF et al. (2014). Hohe Werte für die Elektrifizierung des Verkehrs finden sich also vor allem in Klimaschutz-Zielszenarien, was die Bedeutung der effizienten Antriebstechnologie für mehr Klimaschutz im Verkehr illustriert. Im Szenario grenzenlos emobil des Öko-Instituts (2014) wird langfristig sogar eine vollständige Elektrifizierung des Straßenverkehrs, inklusive des Straßengüterverkehrs skizziert. Zu beachten ist, dass hiermit keine Aussage über die Eintrittswahrscheinlichkeit eines solchen Szenarios einhergeht, sondern die damit verbunden Implikationen erörtert werden. Voraussetzung für eine November 2015 Seite 8

9 solch ambitionierte Marktentwicklung wären demnach optimale Rahmenbedingungen in Bezug auf die technologische Entwicklung, die Ladeinfrastruktur, Nutzerakzeptanz und politische Weichenstellungen zugunsten der Elektromobilität. Obwohl die Studie auch erhebliche Veränderungen des Verkehrsverhaltens und Verkehrsverlagerungen unterstellt, würde sich in diesem Szenario im Jahr 2050 ein Stromverbrauch von 144 TWh ergeben. Die Autoren weisen darauf hin, dass ein solcher Strombedarf des Verkehrs eine deutlich höhere Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien erfordern würde, als sie zum Beispiel im Szenario 2011 A der Studie von DLR/IWES/IfnE (2012) vorgesehen ist. Strombasierte Kraftstoffe (Power-to-Gas/Power-to-Liquid) Für die Luft- und Schifffahrt wird der breite Einsatz der Elektromobilität wegen höherer technischer Anforderungen derzeit als unwahrscheinlich angesehen. Viele Studien betrachten auch die direkte Stromnutzung im Straßengüterverkehr mit Skepsis, vor allem auf langen Strecken. Oberleitungssysteme auf Autobahnen könnten hier eine Perspektive sein. Ob sich diese Idee durchsetzen kann, ist heute jedoch noch fraglich. Für die Anwendungsfälle, bei denen ein elektrischer Direktantrieb nicht möglich ist, zeichnet sich in Form von strombasierten Kraftstoffen eine Möglichkeit ab, Strom zu nutzen. Dabei werden mithilfe von Strom chemische Energieträger gewonnen. Mittels Elektrolyse kann Strom in Wasserstoff und beispielsweise weiter in Methan umgewandelt werden. Dieses Verfahren bezeichnet man auch als Power-to-Gas (PtG). Wird statt eines Gases flüssiger Kraftstoff erzeugt, spricht man von Power-to-Liquid (PtL). Die Herstellungsverfahren für strombasierte November 2015 Seite 9

10 Kraftstoffe befinden sich aktuell noch in einer frühen Phase der Erforschung und Entwicklung. Sie sind mit einem hohen technischen Aufwand, einem erheblichen Energieeinsatz und hohen Kosten verbunden. Wie die folgende Abbildung zeigt, rechnen die ersten Studien daher erst ab etwa 2030 mit relevanten Endenergiebeiträgen strombasierter Kraftstoffe. Während manche Autoren auch in der langen Frist skeptisch sind gegenüber den Nutzungspotenzialen von strombasierten Kraftstoffen (z.b. Prognos/EWI/GWS 2014), sehen einzelne Technologie- und Klimaschutzszenarien (z.b. DLR/IFEU/LBST/DBFZ 2014; Öko-Institut 2013) hier erhebliche Möglichkeiten zur Dekarbonisierung des Verkehrssektors. Manche setzen dabei vorrangig auf Wasserstoff (z.b. Nitsch 2015; Fraunhofer ISE 2013), andere auch auf Methan (DLR/IFEU/LBST/DBFZ 2014) oder Flüssigkraftstoff (Öko-Institut 2013). Wechselwirkungen zwischen Strom- und Verkehrssektor Während sich die direkte Stromnutzung in Form der Elektromobilität durch eine hohe Energieeffizienz auszeichnet, geht die Herstellung strombasierter Kraftstoffe mit großen Umwandlungsverlusten einher. In Szenarien, die relevante Beiträge strombasierter Kraftstoffe unterstellen, ergibt sich daher auch ein hoher Strombedarf zur Produktion derselben. Der dadurch induzierte Stromverbrauch wird nur in einem Teil der Studien ausgewiesen und dem Verkehr zugerechnet. Die folgende Abbildung gibt einen Eindruck vom möglichen Strombedarf des Verkehrs unter Berücksichtigung der Produktion strombasierter Kraftstoffe: November 2015 Seite 10

11 Wenn sich strombasierte Energieträger im Verkehr etablieren, hätte das also weitreichende Folgen. Der Verkehr würde zu einem großen Stromverbraucher, der die Bereitstellung erheblicher zusätzlicher Strommengen aus Erneuerbaren Energien erfordern würde. Allerdings würde die stärkere Verflechtung von Verkehrs- und Stromsektor auch große Chancen für die Integration der fluktuierenden Erzeugung aus Solar- und Windenergie bergen. Sowohl die Elektromobilität mit ihren Batteriespeichern, als auch die Elektrolyseanlagen der Power-to-X-Produktion und die Infrastruktur zur Speicherung von Gas und Öl könnten ein erhebliches Lastmanagementpotenzial, Speicherkapazitäten und Systemdienstleistungen für den Stromsektor bereitstellen. Fundamental für das Gelingen der Energiewende bzw. des Klimaschutzes wäre, dass die zusätzlich benötigten Strommengen aus Erneuerbaren Energien stammen. Würde stattdessen auf Kohle gesetzt, wäre für den Klimaschutz nichts gewonnen gegenüber einer auf Erdöl basierenden Energieversorgung im Verkehr. Fazit Die Metaanalyse verdeutlicht, dass Klimaschutz und Energiewende im Verkehr bisher vernachlässigt sind. Die kurzfristigen Ziele der Bundesregierung zu Einsparungen beim Energieverbrauch und den Treibhausgasemissionen im Verkehrssektor erscheinen aus heutiger Sicht kaum noch erreichbar. Für eine Trendwende sind umfangreiche verkehrs- und energiepolitische Maßnahmen sowie technologische Veränderungen erforderlich. Wie Verkehr vermieden bzw. auf umweltfreundliche Verkehrsträger verlagert werden kann, muss stärker in den Blickpunkt gelangen, ebenso wie die Frage nach alternativen Antrieben und Kraftstoffen. November 2015 Seite 11

12 Die in den verschiedenen Studien betrachteten alternativen Antriebstechnologien und Kraftstoffe können wichtige Lösungsbestandteile für einen klimafreundlichen Verkehr sein, ihr tatsächliches Potenzial hängt jedoch von der weiteren technischen Entwicklung ab. Die Elektromobilität gilt dabei als äußerst energieeffizient und unter Einsatz Erneuerbarer Energien als besonders klimafreundlich. Sie kann aus heutiger Sicht jedoch nicht alle Verkehrsbereiche abdecken. Vor allem bei der Luft- und Schifffahrt gilt ihr Einsatz derzeit als unwahrscheinlich, aber auch im Straßengüterverkehr bestehen noch Fragezeichen. Insbesondere auf langen Strecken wären Oberleitungssysteme eine potenzielle Lösung, deren Umsetzung jedoch noch nicht absehbar ist. Biokraftstoffe können auch in Luft- und Schifffahrt sowie im Güterverkehr eingesetzt werden, aus Gründen der Nachhaltigkeit jedoch nur in einem sehr begrenzten Umfang. Eine Alternative wären strombasierte Kraftstoffe (Power-to-Gas, Power-to-Liquid). Bei Nutzung von Strom aus Erneuerbaren Energien wären sie ebenfalls klimafreundlich, jedoch benötigt ihre Herstellung aufgrund hoher Umwandlungsverluste derzeit noch sehr viel Energie, was ihre Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit von technologischen Fortschritten abhängig macht. Die für den Verkehr potenziell benötigten Strommengen werden den Stromsektor vor zusätzliche Herausforderungen stellen, bieten aber gleichzeitig große Chancen für die optimale Nutzung von Wind- und Solarenergie. Ausgewertete Literatur und Erläuterungen Die folgenden 14 Veröffentlichungen wurden auf Aussagen zur Energieversorgung des Verkehrs im Kontext der Energiewende ausgewertet: Entwicklung der Deutsches Biomasseforschungszentrum ggmbh (DBFZ) et al. (2015): Meilensteine Elemente und Meilensteine für die Entwicklung einer tragfähigen und nachhaltigen Bioenergiestrategie Die im Rahmen des Förderprogramms "Energetische Biomassenutzung" erstellte Studie zeigt Elemente und Meilensteine für die Entwicklung einer tragfähigen und nachhaltigen Bioenergiestrategie. Ziel des Vorhabens ist es, die zukünftige Relevanz verschiedener Technologieoptionen und deren ökologischen und ökonomischen Gesamteffekte abzuschätzen, um daraus Maßnahmen und Strategien abzuleiten. In vier Extremszenarien mit unterschiedlichen Versorgungsprioritäten werden verschiedene Entwicklungspfade der Bioenergie in Deutschland bis zum Jahr 2050 simuliert. Biomasse wird dabei einmal vorrangig zur Kraftstoffbereitstellung und einmal zur Strom-Wärme-Bereitstellung genutzt. Zusätzlich werden unterschiedliche Anforderungen im Hinblick auf Flächenverbrauch, Einfluss auf Biodiversität, Treibhausgase etc. modelliert. Die vorliegende Metaanalyse zeigt das Ergebnis des aus den Einzelszenarien entwickelten Syntheseszenarios für die Biokraftstoffnutzung. Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) / Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) / Ingenieurbüro für neue Energien (IfnE) (2012): Langfristszenarien und Strategien für den Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland bei Berücksichtigung der Entwicklung in Europa und global Die Studie stellt Ergebnisse von systemanalytischen Untersuchungen der Transformation in der Strom-, Wärme- und Kraftstofferzeugung dar, die im Rahmen eines dreijährigen Forschungsvorhabens für das Bundesumweltministerium erarbeitet wurden. Dabei bauen die Arbeiten auf den in den vorangegangenen Jahren durchgeführten Projekten auf. In vier Zielszenarien, die von einer Reduzierung der Treibhausgasemissionen von 80 % bis 2050 bzw. 95 % bis 2060 ausgehen, werden mögliche Entwicklungspfade des langfristigen Ausbaus der Erneuerbaren Energien und November 2015 Seite 12

13 die strukturellen und ökonomischen Wirkungen aufgezeigt. Die Entwicklungspfade stellen keine Prognose dar, sondern sind als in sich konsistente Wege zur Erreichung der Energie- und Klimaschutzziele zu verstehen. Vorrangig orientieren sich die Szenarien am 80 %-Treibhausgasminderungsziel bis 2050, erfüllen dabei aber auch weitgehend die Unterziele in Bezug auf den Ausbau der Erneuerbaren Energien, die Steigerung der Energieeffizienz sowie des KWK-Anteils bis Das Szenario 2011 THG95 gibt zudem einen Ausblick auf die Maßnahmen, die erforderlich wären, um die obere Grenze der Treibhausgasminderungsziele (-95 %) zu erreichen. Demnach wäre in allen Nutzungsbereichen die annähernde Vollversorgung mit Erneuerbaren Energien erforderlich. DLR/ifeu/Ludwig-Bölkow-Systemtechnik (LBST)/DBFZ (2014): Power-to-Gas (PtG) im Verkehr. Aktueller Stand und Entwicklungsperspektiven Die Kurzstudie dient der Beratung des Bundesverkehrsministeriums und ist Teil eines größeren Forschungsauftrags mit Fokus auf Kraftstoffen und Antriebstechnologien. Sie modelliert drei Szenarien zur Entwicklung des Straßenverkehrs und der Binnenschifffahrt bis zum Jahr 2050, in denen sie den möglichen Einsatz von Power-to-Gas im Verkehr untersucht. Betrachtet werden das potenzielle Ausmaß der Kraftstofferzeugung mithilfe von elektrischem Strom, die Auswirkungen auf die Stromerzeugung sowie die Klima- und Umweltwirkungen. Auf Basis aktueller Verkehrsprognosen trifft die Studie unter anderem Aussagen zur Aufteilung der Fahrleistung auf die verschiedenen Verkehrsträger, zum Endenergieverbrauch, zum Strombedarf für die Kraftstoffproduktion und den damit verbundenen Treibhausgasemissionen. DLR/ifeu/LBST/DBFZ (2015): Erneuerbare Energien im Verkehr. Potenziale und Entwicklungsperspektiven verschiedener erneuerbarer Energieträger und Energieverbrauch der Verkehrsträger Die Studie untersucht im Auftrag des Bundesverkehrsministeriums technische Potenziale verschiedener erneuerbarer Energieträger (Biokraftstoffe, verschiedene strombasierte Kraftstoffe und Elektromobilität auf Basis von Erneuerbaren Energien) für den Einsatz im Verkehr und stellt sie Szenarien zum Energieverbrauch des Verkehrssektors bis zum Jahr 2050 gegenüber. Die Ergebnisse sollen ein erstes umfassendes Bild vom möglichen Energieverbrauch des Verkehrs laut Verkehrsprognosen und den Potenzialen geeigneter erneuerbarer Energieträger geben. Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE (2013): Energiesystem Deutschland Sektor- und Energieträgerübergreifende, modellbasierte, ganzheitliche Untersuchung zur langfristigen Reduktion energiebedingter CO2-Emissionen durch Energieeffizienz und den Einsatz Erneuerbarer Energien Mithilfe einer Modellanalyse skizziert das Fraunhofer ISE, wie ein kostenoptimales Energiesystem aussehen könnte, das die energiebedingten CO2-Emissionen bis 2050 um mindestens 80 Prozent senken würde. Das Modell umfasst die Steigerung der Energieeffizienz und den Einsatz Erneuerbarer Energien in den Sektoren Strom, Wärme, Mobilität sowie Prozesse aus Gewerbe und Industrie. Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) (2014): Geschäftsmodell Energiewende. Eine Antwort auf das Die-Kosten-der-Energiewende Argument Die Autoren greifen die Diskussion um die Kosten der Energiewende auf und vergleichen sie mit den möglichen Erlösen. Dafür stellen sie den Investitionen in neue kapitalkostenintensive Energietechnologien die vermiedenen Kosten für fossile Brennstoffe der alten betriebskostenintensiven November 2015 Seite 13

14 Infrastruktur gegenüber. Im Ergebnis sei die Finanzierbarkeit des Gesamtprojekts Energiewende auch unter konservativen Annahmen (d.h. ohne im Vergleich zum Niveau des Jahres 2011 steigende Brennstoffpreise und ohne Berücksichtigung von CO2-Schadenskosten) möglich. Unterstelle man steigende Brennstoffpreise entsprechend der Preisszenarien des Netzentwicklungsplans Strom 2014 (BNetzA 2013) sowie des Klimaschutzszenarios von Öko-Institut/ Fraunhofer ISI 2013, ergebe sich bis 2050 sogar eine Verzinsung der notwendigen Investitionen von 4,0 bis 6,7 Prozent. Die Energiewende sei also ein risikoarmes Investitionsvorhaben mit positiver Gewinnerwartung. Auch eine erneuerbare Vollversorgung sei wirtschaftlich darstellbar. Das Kostenargument solle im Kontext klimapolitischer Entscheidungen korrigiert werden auf die Bilanzierung des Gesamtgeschäfts mit Kosten und Erlösen. Für den Verkehr relevant sind der sehr hohe Anteil der Elektromobilität und die unterstellte Steigerung der Energieeffizienz. Nitsch, Joachim (2015): SZEN-15. Aktuelle Szenarien der deutschen Energieversorgung unter Berücksichtigung der Eckdaten des Jahres 2014 Die für den Bundesverband Erneuerbare Energie e.v. erstellte Kurzexpertise modelliert zwei Hauptszenarien zur möglichen Entwicklung der Energieversorgung für Strom, Wärme und Mobilität in Deutschland. Im Szenario SZEN-15 Korridor setzt sie sich mit der Frage auseinander, wie sich die EEG-Novelle mit den vorgegebenen Ausbaukorridoren für die Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien, der aktuelle Nationale Aktionsplan Energieeffizienz (NAPE) und das Aktionsprogramm Klimaschutz auswirken könnten. Das Szenario SZEN zeigt demgegenüber, wie ein im Sinne eines wirksamen Klimaschutzes erfolgreicher Umbau der Energieversorgung aussehen könnte. Hier würden die Treibhausgasminderungsziele des Energiekonzepts mit einer Kombination von Effizienzsteigerungen und Ausbau der Erneuerbaren Energien in allen Sektoren erreicht. Langfristig könne so auch das obere Treibhausgasminderungsziel von -95 % verwirklicht werden, wozu eine nahezu 100 % erneuerbare Energieversorgung erforderlich sei. Öko-Institut (2014): emobil Szenarien zum möglichen Beitrag des elektrischen Verkehrs zum langfristigen Klimaschutz Die mit Unterstützung des Bundesumweltministeriums durchgeführte Studie beleuchtet anhand einer Szenarienanalyse einen möglichen Durchbruch der Elektromobilität und die damit verbundenen Wechselwirkungen zwischen Verkehrssektor und Energiewirtschaft. Im Szenario Grenzenlos emobil werden ein weiteres Wachstum der Verkehrsnachfrage im Personen- und Güterverkehr und keine großen Veränderungen im Modal Split unterstellt. Der Ausstoß an Treibhausgasen wird hier vor allem durch starke Effizienzsteigerung und eine hohe Marktdurchdringung mit Elektrofahrzeugen (inklusive Oberleitungen im Straßengüterverkehr) erreicht. Das Szenario Regional emobil nimmt hingegen eine stärkere Änderung im Verhalten an, sodass sich die Verkehrsmittelwahl zugunsten des öffentlichen Verkehrs verändert und sich die Verkehrsleistung reduziert. Öko-Institut/Fraunhofer ISI (2014): Klimaschutzszenario Modellierungsrunde Im Auftrag des Bundesumweltministeriums analysiert die Studie für den Zeithorizont bis 2050 Szenarien mit verschiedenen klimapolitischen Zielsetzungen. Sie geht der Frage nach, welche Emissionsminderung bei Fortschreibung der aktuellen Energie- und Klimapolitik erreicht werden könnte, und welche Maßnahmen notwendig wären für 80 bis 90 Prozent Treibhausgasminderung. Überdies werden Kosten-Nutzen-Relationen für die Verbraucher und die Volkswirtschaft analysiert. Die ökonomische Analyse ergebe, dass die Kombination aus Effizienzpolitik, nahezu November 2015 Seite 14

15 100 Prozent Strom aus Erneuerbaren Energien plus Produktinnovation eine No-regret-Strategie darstelle, die sich langfristig auszahle. Es sei Aufgabe der Politik, Innovations- und Investitionsanreize zu setzen, um eine solche Entwicklung voranzutreiben. Eine Aktualisierung der Szenarien ist für 2015 und 2016 geplant. Hierfür ist eine Verringerung der unterstellten Biokraftstoffmengen angekündigt. Öko-Institut/IEK-STE/DIW/Fraunhofer ISI (2013): Politikszenarien für den Klimaschutz VI Die im Auftrag des Umweltbundesamts erstellte Studie modelliert die Entwicklung der deutschen Treibhausgasemissionen bis 2030 unter Zugrundelegung bestimmter energie- und klimapolitischer Instrumente. Das Aktuelle-Politik-Szenario berücksichtigt dabei alle Maßnahmen, die bis Juli 2011 ergriffen wurden. Darüber hinausgehende zusätzliche Maßnahmen werden im Energiewende-Szenario berücksichtigt. Die in der Studie enthaltenen verkehrsrelevanten Werte sind nicht in den Abbildungen der Metaanalyse enthalten, da sie ähnliche Aussagen liefern wie die anderen ausgewerteten Studien des Öko-Instituts (emobil 2050; Klimaschutzszenario 2050; Treibhausgasneutraler Verkehr). Öko-Institut (2013): Treibhausgasneutraler Verkehr 2050: Ein Szenario zur zunehmenden Elektrifizierung und dem Einsatz stromerzeugter Kraftstoffe im Verkehr Bei dem Dokument handelt es sich um den Abschlussbericht zu einem vom Umweltbundesamt (UBA) beauftragten Forschungsvorhaben im Kontext des Projekts Treibhausgasneutrales Deutschland. Die Ergebnisse stellen die Grundlage dar für die gleichnamige Veröffentlichung des UBA aus dem Jahr Ein Basisszenario schätzt zunächst ab, wie sich Endenergiebedarf und Treibhausgasausstoß des deutschen Verkehrssektors ohne politische Eingriffe voraussichtlich entwickeln würden. Dem steht ein Zielszenario ( Hauptszenario ) gegenüber, das neben dem Einsatz von elektrischen Antrieben vor allem stromerzeugte Flüssigkraftstoffe vorsieht. Der Einsatz von Biokraftstoffen ist in diesem Szenario hingegen nicht vorgesehen. Unter der Voraussetzung einer vollständig auf Erneuerbaren Energien basierenden Stromerzeugung würde dadurch ein nahezu treibhausgasneutraler Verkehrssektor erreicht werden. Prognos/EWI/GWS (2014): Entwicklung der Energiemärkte - Energiereferenzprognose Die Studie beschreibt im Auftrag des Bundeswirtschaftsministeriums die wahrscheinliche energiewirtschaftliche Entwicklung in Deutschland bis zum Jahr 2030 (Referenzprognose), ergänzt um ein Trendszenario bis zum Jahr Sie trifft Aussagen zur Entwicklung des Endenergieverbrauchs in den verschiedenen Sektoren, den Treibhausgasemissionen und der Erneuerbaren Energien. Dabei berücksichtigt die Referenzprognose bereits eine weitere Verschärfung der Energie- und Klimaschutzpolitik. Die Ergebnisse zeigen, dass die energie- und klimapolitischen Ziele der Bundesregierung voraussichtlich nicht erreicht werden. Ergänzend zeigt ein Zielszenario, was erforderlich wäre, um die von der Bundesregierung im Energiekonzept definierten Ziele zu erreichen. Es unterstellt, dass den energie- und klimapolitischen Zielen in Deutschland Vorrang eingeräumt wird und bestehende Hemmnisse mithilfe politischer Maßnahmen überwunden werden können. Wichtige Rollen spielen demnach die Steigerung der Energieeffizienz, neue und weiterentwickelte Technologien sowie die Reduktion der Erzeugung aus CO2-intensiven Kraftwerken. Auch die gesamtwirtschaftlichen Konsequenzen werden analysiert. Unter den aktuellen Rahmenbedingungen erachteten die Autoren dieses Szenario jedoch als unwahrscheinlich. November 2015 Seite 15

16 UBA (2014): Treibhausgasneutrales Deutschland 2050 Ziel der Studie ist es, eine technisch machbare Möglichkeit aufzuzeigen, wie die Treibhausgasemissionen in Deutschland bis 2050 um 95 Prozent reduziert werden können. Das betrachtete Zielszenario geht daher davon aus, dass die Stromversorgung in 2050 zu 100 % aus erneuerbaren Energiequellen erfolgt und Effizienzpotenziale ausgeschöpft werden. Im Hinblick auf den Verkehr basiert die Studie auf den Erkenntnissen von Öko-Institut (2013). Die in den Abbildungen der Metaanalyse erfassten Aussagen stammen daher aus der Studie des ÖkoInstituts, gelten aber quasi gleichermaßen für UBA (2014). Die demnach erforderlichen Maßnahmen zur Erreichung des Klimaschutzziels im Bereich Verkehr umfassen insbesondere ökonomische und ordnungsrechtliche Instrumente wie eine höhere Kraftstoffsteuer, die Ausweitung der Lkw-Maut, ein Abbau der Subventionen im Luftverkehr, verschärfte Grenzwerte und die Einrichtung von Umweltzonen. Eine Verkehrsverlagerung auf Fuß, Rad und Schiene sei notwendig. World Wide Fund for Nature (WWF) / Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland (BUND) / Germanwatch / Naturschutzbund Deutschland (NABU) / Verkehrsclub Deutschland (VCD) (2014): Klimafreundlicher Verkehr in Deutschland. Weichenstellungen bis 2050 Die Studie beinhaltet ein mit wissenschaftlicher Unterstützung durch das Öko-Institut erarbeitetes Klimaschutzkonzept verschiedener Umweltverbände für den Verkehr. Es zeigt einen Weg auf, wie sich die Treibhausgasemissionen im deutschen Verkehrssektor bis 2050 um 95 % reduzieren lassen könnten. Neben technischen Maßnahmen zur Verringerung des Energiebedarfs müssen demnach im Personen- und im Güterverkehr vor allem Maßnahmen zur Verkehrsvermeidung und -verlagerung auf umweltfreundlichere Verkehrsmittel ergriffen werden. So ließen sich der Endenergiebedarf des Verkehrssektors und die Treibhausgasemissionen des Verkehrs stark reduzieren. Neben Strom aus Erneuerbaren Energien müssten auch Gas- und Flüssigkraftstoffe auf regenerativer Basis eingesetzt werden. Ob und wie diese unter anspruchsvollen Nachhaltigkeitsanforderungen verfügbar gemacht werden können, sei heute noch ungewiss. Bearbeiter: Matthias Runkel (Forum Ökologisch-Soziale Marktwirtschaft) / Alexander Mahler (Forum Ökologisch-Soziale Marktwirtschaft) / Claudia Kunz (Agentur für Erneuerbare Energien) Weitere Informationen und. Grafiken finden Sie im Forschungsradar Energiewende: Kontakt: Agentur für Erneuerbare Energien e.v. Claudia Kunz Projektleiterin Tel: c.kunz@unendlich-viel-energie.de November 2015 Seite 16