Themen-Workshop Alternative Kraftstoffe im Flugverkehr Darstellung der wesentlichen Ergebnisse 1) Flugverkehr und Klimaschutz: Beim Klimaschutz steht der Flugverkehr vor großen Herausforderungen. So wird für die kommenden Jahrzehnte eine weiterhin starke Zunahme der CO 2 Emissionen prognostiziert. Zudem müssen die erheblichen Klimawirkungen durch die nicht-co 2 -Effekte durch Flugverkehrsemissionen berücksichtigt werden, die mittlerweile wissenschaftlich gesichert sind. Deswegen ist absehbar, dass neben Anforderungen auf EU-Ebene mittelfristig auch Anforderungen zur Emissionsminderung auf internationaler Ebene eingeführt werden. Es existieren verschiedene Technologieprogramme, die Maßnahmen entwickeln und untersuchen, um insbesondere den Kraftstoffverbrauch des Flugverkehrs zu reduzieren. Die angestrebten Verbesserungen im technischen und operationellen Bereich, genügen jedoch bei Weitem nicht, um die erhebliche Lücke zwischen Emissionsanstieg und angestrebten Minderungszielen zu schließen. Um dies zu erreichen, ist in jedem Fall ein marktwirtschaftliches Instrument erforderlich, das zu einer wirksamen Minderung innerhalb oder außerhalb des Sektors führt. Zudem kommen für die Verringerung der Lücke grundsätzlich alternative Kraftstoffe in Betracht, die in Hinblick auf technische, ökonomische Fragen, vor allem aber auch unter ökologischen und sozialen Nachhaltigkeitsaspekten eingehend geprüft werden müssen. Dabei sind auch die mittel- und längerfristigen technologischen Veränderungen sowie die Dynamik auf den Biomassemärkten zu berücksichtigen. Für die Vorbereitung eines möglichen Dauereinsatzes von alternativen Kraftstoffen, ist die internationale Perspektive von großer Bedeutung. Für die Prüfung, aber auch für den Einsatz von alternativen Kraftstoffen ist eine globale Planungsebene notwendig. Auch für die Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie, die derzeit von der Bundesregierung unter der Federführung des BMVBS erarbeitet wird, spielt die Frage nach der Verwendung von alternativen Kraftstoffen im Flugverkehr eine wichtige Rolle. In diesem Kontext müssen insbesondere auch die Umsetzungszeiträume berücksichtigt werden, wobei unterschiedliche Optionen unter Berücksichtigung des zeitlichen Vorlaufs für verschiedene Perioden in Frage kommen. Im Zuge dieser strategischen Betrachtungen muss auch die Frage der Intermodalität berücksichtigt werden. Zudem müssen auch Nutzungskonkurrenzen innerhalb als auch außerhalb des Verkehrssektors berücksichtigt werden. 1
2) Technische und operationelle Aspekte Um zu ermitteln, inwieweit durch marktwirtschaftliche Instrumente und alternative Kraftstoffe Minderungsbeiträge erbracht werden müssen, ist es notwendig, die bestehenden technischen und operationellen Minderungspotenziale zu ermitteln. Triebwerkshersteller sehen ihre zentrale Aufgabe zunächst darin, die verfügbaren Potenziale zur Erhöhung der Effizienz auszuschöpfen. Die technische Effizienz kann jährlich um 1,5 % bis 2 % gesteigert werden, wie dies im Rahmen der ICAO vorgesehen ist. Weitere Steigerungen bis 2,5 % pro Jahr sind denkbar, u. a. falls Leichtbaumaterialien beim Bau neuer Flugzeuge zum Einsatz kommen, wie dies derzeit von den Flugzeugherstellern vorbereitet wird. In Hinblick auf den Einsatz von alternativen Kraftstoffen ist es von zentraler Bedeutung, dass die Verbrennungseigenschaften von Kerosin auch von Biokraftstoffen erreicht werden müssen, u. a. in Hinblick auf die Temperaturstabilität und den Energiegehalt. Zunächst kommt nur die Beimischung von Biokraftstoffen in Frage. Für die Triebwerkshersteller ist von großer Bedeutung, dass die Biokraftstoffe bzw. die Kraftstoffe, denen Biokraftstoffe beigemischt werden, für den Einsatz normiert werden (ASTM). Die Lagerstabilität der biogenen Kraftstoffe sei derzeit noch fraglich. Biokraftstoffe können in beigemischter Form bereits heute im Alltagsbetrieb eingesetzt werden. Dies hat beispielsweise die Deutsche Lufthansa in einem sechsmonatigen Testeinsatz gezeigt, bei dem ein Triebwerk mit 50 % hydriertem Pflanzenöl betrieben wurde. Weiterhin hat Rolls-Royce Testläufe mit Biokraftstoffen der 2. Generation durchgeführt und führt derzeit ein umfassendes Testprogramm in Kooperation mit British Airways durch. Bestimmte alternative Antriebe sind für den Flugverkehr auf absehbare Zeit nicht geeignet. Dies gilt vor allem für Wasserstoff und Strom. Wasserstoff kommt u. a. wegen der erforderlichen zusätzlichen Sicherheitsanforderungen an Flugzeuge nicht in Betracht. Antriebe aus dem Bereich der Elektromobilität können konventionelle Triebwerke nicht ersetzen, u. a. wegen des geringen spezifischen Speichervolumens und der damit verbundenen Nutzlastfrage. 3) Rohstoffoptionen für Biokraftstoffe, Potenziale und Kosten Für den Flugverkehr werden derzeit vor allem unterschiedliche Pflanzenöle, lignozellulose-stämmige Ausgangsubstrate sowie Abfall- und Reststoffe untersucht. Die Potenziale aller Rohstoffoptionen können nur unter Berücksichtigung der sozialen und ökologischen Nachhaltigkeit sowie in Hinblick auf Nutzungskonkurrenzen hinreichend bewertet werden. Die Verwendung von Algen als Ausgangssubstrat muss noch überprüft werden und ist mit hoher Wahrscheinlichkeit keine Option für die Bereitstellung nennenswerter Mengen an Biokraftstoffen für die nächsten zehn Jahre. Bei Algen muss berücksichtigt werden, dass wie bei den übrigen Rohstoffoptionen ein erheblicher Flächenbedarf besteht, wenngleich im Grundsatz Flächen in Anspruch genommen werden können, die nicht für landwirtschaftliche Produktion geeignet sind. Weiterhin wird hinreichend Wasser benötigt. 2
Grundsätzlich bestehen wegen der vielen beeinflussenden Parameter erhebliche Unsicherheiten hinsichtlich der verfügbaren Biomassepotenziale für die Herstellung von Biokraftstoffen, die derzeit nur mit großer Unsicherheit geschätzt werden können. Von den theoretisch verfügbaren Potenzialen ist unter Berücksichtigung der technischen und wirtschaftlichen Aspekte nur ein kleiner Anteil erschließbar. Das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) hält in seinem Sonderbericht zu Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation für das Jahr 2050 eine Spannbreite von 100 bis 300 EJ zur energetischen Verwendung für möglich. Forschungsbedarf besteht beispielsweise bei Marginalflächen, deren Potenzial wegen einer unklaren Abgrenzung auf 8 bis 150 EJ geschätzt wird. Grundsätzlich wäre auch zu begrüßen, dass die energetische Verwertung (z.b. als Biokraftstoff) am Ende einer Nutzungskaskade steht. Dies kann auch die Kosten senken. Die zusätzlichen Biomassepotenziale in Deutschland sind derzeit begrenzt, wobei dies teilweise auch auf die noch fehlende Technologie zurückgeht (z.b. zur Verwertung von Stroh). Wegen der bestehenden Nutzungskonkurrenzen außerhalb und innerhalb des Sektors kann nur ein Teil der für energetische Zwecke voraussichtlich verfügbaren Biomasse für den Flugverkehr eingesetzt werden. Ab dem Jahr 2030 könnten im stationären Sektor zunehmend nichtbiomassebasierte erneuerbare Energien eingesetzt werden begleitet von einer stärkeren Elektrifizierung des Landverkehrs, so dass verstärkt Biomasse für den Flugverkehr zur Verfügung stünde. Hinsichtlich der Kosten kommen derzeit nur hydrierte Pflanzenöle und Altspeisefette für den Einsatz im Flugverkehr in Betracht, wobei auch deren Kosten derzeit noch deutlich über denen konventionellen Kerosins liegen. Andere Optionen (z.b. BtL) sind tendenziell mit noch höheren Kosten verbunden. Für reine Biokraftstoffe kann in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Kraftstoffs zudem eine umfangreiche Anpassung der Infrastruktur nötig sein. Die großindustrielle Produktion von Biomass-to-Liquid erfordert noch Entwicklungsarbeiten und umfassende Investitionen; die Ausgangssubstrate (Altholz, Holz aus Kurzumtriebsplantagen, Stroh) dürften vergleichsweise günstig sein. Schließlich ist zu prüfen, inwieweit Alkohole aus Fermentationsprozessen (Ethanol bzw. Butanol) als Biokerosin eingesetzt werden können. Auch für neue Systeme zum Anbau von Biomasse sind längere Entwicklungszeiten (Größenordnung zehn Jahre) zu berücksichtigen. In Hinblick auf die weitere Entwicklung der Kosten kann derzeit nicht abschließend beurteilt werden, inwieweit die Lernkurven bei der Herstellung von Biokraftstoffen bereits durchschritten sind und wie hoch das verbleibende Kostensenkungspotenzial ist. Neben der Konversion ist ebenfalls unklar, wie hoch das Kostensenkungspotenzial bei der Rohstoffgewinnung ist. Nach aktuellen groben Schätzungen bewegen sich die Kosten für die Herstellung von Synthesekraftstoff aus Biomasse im Bereich von rund 1 /kg, variieren allerdings stark in Abhängigkeit von Rohstoff und Verfahren. Die Kostenschätzungen für die Verwendung von Algen variieren sehr stark und 3
können derzeit noch nicht belastbar angegeben werden; Literaturangaben zufolge sind sie jedoch noch deutlich höher. In Hinblick auf die Kosten ist auch die Marktsituation von Bedeutung. Die Förderung von Biokraftstoffen wirkt sich hierbei auf den Preis der Kraftstoffe aus; der Preis der Rohstoffe dürfte dagegen eher der Preisbildung des freien Marktes folgen. Die größten Preisschwankungen bei Rohstoffen seien gemäß einer Studie im Auftrag der Biokraftstoffindustrie im regionalen Handel zu verzeichnen. In Hinblick auf die Konkurrenzen innerhalb des Verkehrssektors wirken sich aufgrund der fehlenden Besteuerung von Kraftstoffen im Flugverkehr die Mehrkosten für Biokraftstoffe stärker aus als im straßengebundenen Verkehrssektoren. Falls Biokraftstoffe in großem Umfang für den Flugverkehr hergestellt werden sollen, sind Investitionen in großindustrielle Anlagen zur Herstellung (insbesondere bei synthetischen Biokraftstoffen) erforderlich. Auch die Nutzung von bislang nicht anderweitig landwirtschaftlich genutzten Flächen (z.b. degradierte Flächen) dürfte zu Mehrkosten führen. Die heute verfügbaren Optionen müssen insbesondere in Hinblick auf die verwertbaren Ausgangsbiomassen und Konversionsraten weiterentwickelt und geprüft werden. Dabei kommt es neben der Funktionsfähigkeit und den Kosten insbesondere auf Fragen der ökologischen und sozialen Nachhaltigkeit an. 4) ökologische und soziale Nachhaltigkeit Bestimmte Optionen, die als alternative Kraftstoffe in der Diskussion genannt werden, kommen aus Sicht des Klimaschutzes aufgrund ihrer ungünstigen Treibhausgasbilanz überhaupt nicht Betracht hierzu zählen vor allem Coal-to- Liquid und Gas-to-Liquid. Nutzungskonkurrenzen zu anderen Sektoren (Nahrungsmittelproduktion, stoffliche Nutzung) sind zu vermeiden. Innerhalb des Verkehrssektors gibt es ebenfalls eine erhebliche Konkurrenz um nachhaltig erzeugte Biokraftstoffe, insbesondere mit Blick auf den Straßenverkehr (Anteil 2011: ca. 5,6 %). Ein wichtiger Aspekt bei der Ermittlung der Menge nachhaltig verfügbarer Biokraftstoffe sind direkte und indirekte Landnutzungsänderungen. Diese Effekte müssen vermieden werden, damit Kraftstoffe nachhaltig erzeugt werden können. Mit der Erneuerbare-Energien-Richtlinie und den darin enthaltenen Nachhaltigkeitsanforderungen für Biokraftstoffe sind direkte Landnutzungsänderungen bereits berücksichtigt hier ist eine Ausweitung auf die gesamte Bioenergie notwendig. Es gibt unterschiedliche Ansätze zur Reduzierung und Vermeidung von indirekten Landnutzungsänderungen (ILUC). Der vermutlich beste Weg ist dabei, ausschließlich Biokraftstoffe zuzulassen, die keine ILUC-Effekte verursachen. Dies kann erreicht werden, indem bislang ungenutztes Land verwendet wird oder bestimmte Abfall- und Reststoffe verwendet werden, die nicht bereits anderweitig in Nutzung sind. Ein hierfür entwickeltes Konzept (Responsible Cultivation Areas, RCA) befasst sich beispielsweise vor allem mit ungenutzten Flächen und der Möglichkeit, die Ernte insbesondere in Entwicklungsländern über das Business 4
as usual hinaus zu steigern, um zusätzliche Biomasse flächenneutral zu gewinnen. Der Einsatz des RCA-Konzeptes (oder ähnlicher Überlegungen) in Projekten der Luftfahrtindustrie im Bereich Biokraftstoffe sollte erprobt werden. Für bislang ungenutzte Flächen müssen nachvollziehbare und belastbare Kriterien entwickelt werden, mit denen ILUC ausgeschlossen werden kann, z. B. Nachweis der Zusätzlichkeit. Nachteilige Effekte müssen zudem auch bei der Verwendung von Abfall- und Reststoffen vermieden werden. Die Verwendung von ungenutzten Flächen, entweder aus aufgegebenem Ackerland oder Rodungsflächen darf nicht dazu führen, dass weitere Flächen gerodet oder die Nahrungsmittelerzeugung verdrängt wird, um damit Flächen für Biomasseanbau für Bioenergie oder Kraftstoffe zu gewinnen. In Hinblick auf die Ausgangssubstrate muss untersucht werden, welche Rohstoffe in welcher Menge nachhaltig erzeugt werden können. Bei den neuen Energiepflanzen wie Jatropha, Camelina und Halophyten besteht noch Forschungsbedarf. Neben Konzepten, die ILUC ausschließen, sind derzeit auch andere Lösungen in der Diskussion, u. a. die Einführung eines sogenannten ILUC-Faktors, bei dem die durch ILUC verursachten Treibhausgasemissionen in die gesamte Klimabilanz der Biokraftstoffe einberechnet werden. Nach Studien der Kommission sind die ILUC-Effekte von Ölpflanzen höher als die anderer Energiepflanzen. Die Europäische Kommission erarbeitet derzeit einen Regelungsvorschlag zur Vermeidung indirekter Landnutzungsänderungen innerhalb der Nachhaltigkeitskriterien der Erneuerbare-Energien-Richtlinie (RED) und Kraftstoffqualitätsrichtlinie (FQD). In Zusammenhang mit ILUC-Effekten sind auch der Flächenverbrauch anderer Sektoren und deren Optimierungspotenziale zu berücksichtigen. Biokraftstoffe, die im Flugverkehr genutzt werden, können heute bereits auf die Ziele der RED angerechnet werden, sofern sie die Nachhaltigkeitskriterien erfüllen. Neben den ökologischen Aspekten müssen auch die sozialen Aspekte berücksichtigt werden. Es bietet sich an, Zertifizierungssysteme zur Überwachung auf internationaler Ebene zur Einhaltung der ökologischen und sozialen Nachhaltigkeitskriterien einzuführen, um ein einheitlich hohes Niveau zu garantieren. Die Vergabe des blauen Engels besonders nachhaltige Biokraftstoffe wurde vorgeschlagen. Die Sicherstellung der Nachhaltigkeit von Biokraftstoffen ist auch Voraussetzung für die Akzeptanz in der Bevölkerung. 5) Ansätze auf ICAO-, EU- und deutscher Ebene für Alternative Kraftstoffe Auf EU-Ebene ist mit der RED ein politischer Rahmen für den Einsatz von Biokraftstoffen gesetzt Biokraftstoffe können allerdings nur dann angerechnet werden, falls sie die bestehenden Nachhaltigkeitskriterien einhalten. ILUC ist 5
dabei allerdings noch nicht berücksichtigt; ein Regelungsvorschlag der Kommission wird hierzu erwartet. Die EU hat sich ambitionierte Minderungsziele gesetzt: die Emissionen sollen bis 2020 um 20 % und um 80 bis 95 % bis 2050 ggü. 1990 gesenkt werden; der Verkehrsbereich soll seine Emissionen bis 2050 um 60 % senken. Im Flugverkehr werden mit der Initiative Flightpath 2050 ebenfalls ambitionierte Ziele formuliert: Unterstützung des ATAG (Air Transport Action Group)-Ziels der Reduzierung der CO 2 -Emissionen um 50 % bis 2050, Technologieziele: minus 75 % bei den CO 2 -Emissionen und minus 90 % bei den Stickoxidemissionen bis 2050 jeweils gegenüber dem Jahr 2000, umfangreicher Einsatz nachhaltig erzeugter Biokraftstoffe. Auf EU-Ebene fanden bereits verschiedene Aktivitäten zum Einsatz von Biokraftstoffen im Flugverkehr statt, die sich mit den wesentlichen Herausforderungen beim Einsatz von alternativen Kraftstoffen im Flugverkehr auseinander setzen. o Mit Unterstützung der EU-Kommission erstellte die Initiative SWAFEA (Sustainable Way for Alternative Fuels and Energy in Aviation), ein Zusammenschluss von verschiedenen Akteuren der Luftverkehrswirtschaft, Forschungsinstituten (z. B. Bauhaus Luftfahrt, Onera) und Treibstofflieferanten einen Bericht zu den kurz- bis mittelfristig verfügbaren Möglichkeiten, die technischen Anforderungen sowie zu ökonomischen und ökologischen Aspekten. Swafea kommt zu dem Ergebnis, dass grundsätzlich Biokraftstoffe für den Flugverkehr verfügbar werden könnten und zu einer Minderung der Treibhausgasemissionen beitrügen, Nachhaltigkeitsfragen (v. a. ILUC) und Kostenaspekte dabei jedoch zentrale Herausforderungen sind, die zunächst gelöst werden müssen. Ein Startpunkt ist die Beimischung geringer Mengen Biokraftstoffe. o Weiterhin wurde auf Initiative der KOM gemeinsam mit Fluggesellschaften und der Biokraftstoffindustrie die Initiative European Advanced Biofuels Flightpath gegründet, die vorsieht, dass bis zum Jahr 2020 zwei Millionen Tonnen nachhaltig erzeugten Biokraftstoffs für den Flugverkehr zur Verfügung stehen. Dabei sollen auch Finanzierungsmechanismen für die Errichtung geeigneter Produktionsstätten geschaffen werden. In einem mittleren Zeitkorridor zwischen 4 bis 7 Jahren sollen 1,2 Millionen t. Biokraftstoffe für die Beimischung zur Verfügung stehen. In Deutschland hat sich die Initiative aireg e. V. gegründet, die sich aus Vertreten der Luftverkehrswirtschaft, Forschungsinstituten sowie Biokraftstoffherstellern zusammen setzt, um die zentralen Fragen zu alternativen Kraftstoffen im Flugverkehr zu untersuchen. Aireg hat sich das Ziel gesetzt, bis 2025 10 % an alternativem Kraftstoff beizumischen und diesen Wert anschließend um einen Prozentpunkt pro Jahr zu steigern sofern die Preisdifferenz zwischen konventionellem Kerosin und alternativem Kraftstoff kompensiert wird und eine Bioraffinerie im Inland die Verarbeitung der Rohstoffe erlaubt. Um die für die Erfüllung dieser Ziele notwendigen Vorarbeiten zu leisten, hat Aireg fünf Arbeitsgruppen eingerichtet: Rohstoffbereitstellung, Rohstoffverarbeitung, Kraftstoffnutzung, Qualität und Zulassung sowie zu Nachhaltigkeit. 6
Die ICAO hat sich im Rahmen von mehreren Workshops und Konferenzen mit alternativen Kraftstoffen im Flugverkehr befasst und sieht die Notwendigkeit, sich intensiv weiter mit dem Thema zu befassen. Dabei sieht sich die ICAO als Diskussionsplattform, um entsprechende Informationen auszutauschen. Grundsätzlich sehen die Staaten der ICAO und auch das ICAO-Sekretariat in alternativen Kraftstoffen eine zentrale Möglichkeit, um den Klimabeitrag zu reduzieren. Das Thema Nachhaltigkeit spielt dabei auch in den ICAO- Diskussionen eine wichtige Rolle. Weitere Themen, über die sich die Staaten in der ICAO austauschen, sind u. a. mögliche Kooperationen im Bereich der alternativen Kraftstoffe, Forschungsaktivitäten, Rechts- und Finanzierungsfragen. 7