Erneuerbare Energien im Mobilitätssektor

Erneuerbare Energien im Mobilitätssektor IKEM Jahrestagung 2017 Energiewende durch Sektorenkopplung - Alles auf Strom?! Berlin, 22. März 2017 Dr. Uwe Albrecht Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH 1

Themen Ludwig-Bölkow-Systemtechnik Mobilität und Treibhausgasreduktion Energiesystem Wege in die Zukunft Ausblick 2

LBST: Kompetenz seit über 30 Jahren Unabhängige Experten für nachhaltige Energieversorgung und Mobilität seit 30 Jahren Brücke zwischen Technologie, Wirtschaft und Politik Erneuerbare Energien, Kraftstoffe, Infrastrukturen Machbarkeitsstudien, Nachhaltigkeitsanalysen, Strategieberatung, Energiekonzepte Globale und langfristige Perspektive Konsequenter Systemansatz Denken über Bereichsgrenzen hinweg Internationale Kunden in Industrie, Finanzwirtschaft, Politik, und Verbänden 3

Fast 1/3 unseres Energieverbrauchs im Verkehrssektor Daten für Deutschland 2015, Quelle: AGEE/AGEB 5

Erneuerbare Energien im Mobilitätssektor? Grafik: UBA; Datenquelle: AGEE-Stat 6

Handlungsdruck auf den Mobilitätssektor steigt Verbrennungsmotor hält Klimaschutzziele auf (FAZ) Alle Zitate März 2017 7

Klimaschutzplan 2050: Massiver Nachholbedarf Verkehr Energiewirtschaft (Ziel: -92,5%) Industrie (Ziel: -81%) Haushalte / GHD (Ziel: -92,5%) Verkehr (Ziel: -92,5%) Landwirtschaft (Ziel: -60%) Ziele: Klimaschutzplan 2050 der Bundesregierung; Grafiken: G. Rosenkranz, Agora Energiewende, 20.09.2016 2050 dürfen praktisch nur noch produzierende Industrie und Landwirtschaft Treibhausgase emittieren. Verkehr, Gebäude und Stromerzeugung müssen weitgehend Nullemissionsanforderungen erfüllen! 8

Energie Energiesystem wandelt sich: brennstoffbasiert strombasiert brennstoffbasiertes Energiesystem Brennstoffe zu Strom Strom zu Brennstoffen strombasiertes Energiesystem Erneuerbarer Strom Fossile Brennstoffe Zeit 10

Wandel des Energiesystems birgt Herausforderungen: gestern Fossile Brennstoffe Bedarfsgesteuerte Bereitstellung Brennstoffe = intrinsischer Energiespeicher mit hoher Dichte Strom Verkehr Wärme Industrie Verbraucher 11

Wandel des Energiesystems birgt Herausforderungen: morgen Erneuerbarer Strom Dargebotsabhängige Stromproduktion Stromspeicherung nur über Umwandlung in andere Energieformen Strom Verkehr Wärme Industrie Verbraucher 12

Flexibilität und Speicher entkoppeln Erzeugung und Verbrauch Erneuerbarer Strom Regelenergie Speicher Last management Erzeugungsmanagement Strom Verkehr Wärme Industrie Verbraucher 13

Power-to-Hydrogen ist wesentliches Element Erneuerbarer Strom Regelenergie Last Speicher Power-to-Hydrogen management Erzeugungsmanagement Erneuerbarer Strom und erneuerbarer Wasserstoff Strom Verkehr Wärme Industrie Verbraucher 14

Diverse erneuerbare Kraftstoffoptionen verfügbar Erneuerbarer Strom Elektrolyse Synthese Luftzerlegung CO 2 Erneuerbarer Strom Wasserstoff (PtH 2 ) Methan, Benzin, Diesel (PtCH 4, PtL) Foto: mariordo59, CC BY-SA 2.0 Foto: Automobile Italia, CC BY 2.0 Foto: steve p2008, CC BY 2.0 Elektromobilität mit Batterie Elektromobilität mit Brennstoffzelle Verbrennungsmotor 16

LBST, 2016-11-02 Kompromiss zwischen EE-Integration und Effizienz EV Oberleitung BEV Laden PtG Wasserstoff PtG Methan PtL Benzin, Diesel,... Effizienz Antrieb + Vorkette Flexibilität + Speicherdichte + Kosten Elektroantrieb (lokal) emissionsfrei Lastflexibel nur mit zus. Maßnahmen Lastflexibel über Stunden Lastflexibel über Stunden/Tag(e) Energiespeicher für Tage/Wochen/Monate Gegenläufige Optimierung: Effizienz Systemdienlichkeit Robuste Mitte: Wasserstoff = einziger Kraftstoff, der lokal emissionsfrei UND Langzeitspeicher ist Legende: EV Elektrofahrzeug BEV Batteriefahrzeug PtG Power-to-Gas PtL Power-to-Liquids 17

LBST, 2015-11-27 LBST, 2015-11-27 Kraftstoffbedarf erhöht Strombedarf signifikant TWh/a 2500 2000 1500 1000 500 Strombedarf DE PTL + HIGH PTL + LOW FVV + HIGH FVV + LOW emob + LOW 1000 TWh e /a technisches erneuerbares Strompotenzial 521 TWh e Nettostromverbrauch 5 2040 2045 2050 2014 non-transport PtX (Wärme, Chemie) non-transport Effizienzziele 0 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Alle Szenarien erfordern wahrscheinlich EE-Importe nach DE PTL + HIGH PTL Starke + LOWAbhängigkeit vom FVV angenommenen + HIGH FVV Verkehrsaufkommen + LOW (Pkm, tkm) emob + LOW Steigende Anteile des Energiebedarfs in Fracht- und Luftverkehr aus Renewables in Transport 2050, LBST-Studie für FVV, 2016 18

LBST, 2015-12-23 aus Renewables in Transport 2050, LBST-Studie für FVV, 2016 Investitionen vor allem in EE- und PtX-Produktion 1% BIP p.a. Mrd. 1600 1400 1200 1000 800 600 Erforderliche Investitionen für DE kumuliert bis 2050 PTL FVV emob < 6200 H2 Tankstellen < 4600 CH4 Tankstellen PtX Produktion 360-900 GW EE BEV: Laden zu Hause 400 200 0 PTL+HIGH PTL+LOW FVV+HIGH FVV+LOW emob+low 19

Erforderliche Technologien sind verfügbar und etabliert Elektrolyse Speicherung H 2 -Transport (Straße, Rohrleitung) Brennstoffzellen Wasserstoff-Tankstellen Brennstoffzellen-betriebene Elektrofahrzeuge Gasturbinen Syntheseverfahren: Methanisierung, FT-Synthese, Methanolproduktion, 20

Randbedingungen beeinflussen die weitere Entwicklung Regulierung Emissionsgrenzen für Treibhausgase und Schadstoffe Monetarisierung von Systemdienstleistungen Energiesystem Synergien zwischen erneuerbarer Energieerzeugung + Bedarf für Netzstabilisierung und Speicherung + e-mobilität Kosten Kraftstoffe, Fahrzeuge und Infrastruktur Kundenpräferenzen Erwartung bzgl. Reichweite, Betankungszeit und Komfort 21

Zusammenfassung und Ausblick Der Mobilitätssektor hat Nachholbedarf bei der Dekarbonisierung Das zukünftige Energiesystem ist strombasiert Es gibt diverse erneuerbare Kraftstoffoptionen Starke Synergien zwischen EE-Integration und emissionsfreier Mobilität gestalten zukünftige Lösungen mit Alle Technologien sind verfügbar 23

Danke für Ihre Aufmerksamkeit Dr. Uwe Albrecht Geschäftsführer Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH Daimlerstr. 15 85521 Ottobrunn p: +49 89 608110-31 f: +49 89 6099731 e: uwe.albrecht@lbst.de w: http://www.lbst.de 24