Antriebsformen im Wettbewerb - E-Fuels: Notwendigkeit, Chancen und Herausforderungen - IHK Schwarzwald-Baar ...
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Antriebsformen
im Wettbewerb
E-Fuels: Notwendigkeit, Chancen und
Herausforderungen
Kooperationspartner
2 EU-KLIMAZIELE: MIT E-FUELS ERREICHBAR CO2-KOMPENSATION MIT E-FUELS MÖGLICH 3
EU-Klimaziele: mit E-Fuels erreichbar CO2-Kompensation mit E-Fuels möglich
E-Fuels gewinnen beim technologieoffenen Wandel hin zu nachhaltiger Mobilität an Im Jahr 2020 wird die PKW-Flotte in Deutschland das lineare CO2-Reduktionsziel von
EU-Klimaziele Bedeutung. Was steckt dahinter? 40 % verfehlen (Soll- bzw. Istverlauf). Diese Überschreitung des CO2-Budgets muss
Mit den gasförmigen und flüssigen Kraftstoffen auf Basis von Wasser und kompensiert werden, um die Klimaziele zu erreichen (Mussverlauf). E-Fuels sind
CO2-Reduktion bis 2050 um 80 bis 95 CO2 lassen sich die Klimaziele der Europäischen Union sektorübergreifend erreichen. deshalb zusätzlich zu E-Fahrzeugen und Plug-in Hybriden erforderlich.
Prozent gegenüber 1990. Zu diesem Ergebnis kommt das Life Cycle Assesment (LCA). Dabei werden technolo-
gieoffen sämtliche umweltrelevante Emissionen bei Fahrzeugen über den gesamten
Lebenszyklus quantifiziert. CO2-Budget von 1990 bis 2050
160
CO2-Bilanz von PKWs (200.000 km) im Jahr 1990, heute und im Zukunftsszenario
100 %
140
1990
Hohe Emissionen im Fahrbetrieb
und für Kraftstoffbereitstellung Otto 120
Treibhausgasemissionen in Mio. tCO2e
Damals üblicher Energiemix für
Produktion und Verwertung 100 - 32 %
80 - 40 %
Heute Otto
THG Sollverlauf
CO2-ärmere Fahrzeugtechnik,
60 THG Istverlauf (angenähert)
E10-Kraftstoffe, Verfahrenstech-
THG Mussverlauf
niken und Energieversorgung Diesel
CO2 Überschreitung bzw. Kompensation
E-Mobilität (BEV): Emissionen 40
- 80 % CO2 Budget 2020–2050
im Fahrbetrieb werden nicht Plug-in
angerechnet Hybrid
(PHEV) 20 Abbildung 2: CO2-Emissionen des Pkw-Fahr-
Diesel/Benziner ohne energie- zeugbestands in Deutschland im gesamten
intensive Produktion der E-Antrieb ca. 1.500 Mio. tCO2e Lebenszyklus (Quelle: IAV GmbH)
Hochvoltkomponenten (BEV) 0
1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050
- 95 % CO2 Reduktion (1,5° C Ziel)
Zukunftsszenario Otto
Fahrbetrieb: Elektrizität und - 80 % CO2 Reduktion (2° C Ziel) Wie es sein sollte: Reduktion der CO2-Emissionen um -40 % (linearer Verlauf) bis 2020
E-Fuels auf Basis CO2-neutraler Basis
Energie Diesel Wie es tatsächlich ist: Reduktion der CO2-Emissionen um -32 % bis 2020
Produktion: CO2-neutrale
Plug-in
elektrische Energie Hybrid Was zu tun ist: Die bisherige CO2-Überschreitung muss zusätzlich kompensiert
Vorteil E-Fuels: keine energie- (PHEV) werden. Die CO2-Reduktion um 80 % müsste bereits 2038 erzielt werden. Bis 2050
intensive Produktion der steht noch ein CO2-Budget von insgesamt ca. 1.500 Mio. tCO2e zur Verfügung.
E-Antrieb
Hochvoltkomponenten (BEV)
Spez. Treibhausgaspotential in gCO2 e/km
0 50 100 150 200 250 300
Abbildung 1: CO2-Äquivalente in Gramm pro Kilometer (gCO2e/km) für 200.000 km Laufleistung
Fahren (200.000 km) (Quelle: IAV GmbH)
Bereitstellung elektrische Energie
Bereitstellung Kraftstoff
Verwertung
Produktion
4 NOTWENDIGKEIT: E-FUELS IM ANTRIEBSMIX NOTWENDIGKEIT: E-FUELS IM ANTRIEBSMIX 5
Notwendigkeit: E-Fuels im Antriebsmix
E-Fuels müssen auf dem Weg hin zu einer nachhaltigen Mobilität unterstützen. Allein
mit batterieelektrischen und Hybrid-Fahrzeugen lässt sich das noch vorhandene
CO2-Budget von insgesamt ca. 1.500 Mio. tCO2e bis 2050 nicht einhalten.
Szenario I: „Elektromobilität“
Treibhausgasemissionen in Mio. tCO2e
100
Schnelle Einführung von batterieelektrischen Fahrzeugen bedeuten hohe
Fahren
80
Summe: ca. 2.300 Mio. tCO2e
produktionsbedingte CO2-Emissionen bis 2040 (Batterie) Schlussfolgerung
Bereitstellung elektrische Energie CO2-Minderung im Fahrbetrieb ab 2040 durch die steigenden Zulassungen
Bereitstellung Kraftstoff batterieelektrischer Fahrzeuge und durch den CO2-ärmeren Energiemix CO2-Budget von 1.500 Mio.
60
Verwertung Mit sinkendem Anteil an Verbrennungsfahrzeugen gehen die kraftstoffbedingten wird überschritten!
Produktion 40 Emissionen signifikant zurück.
Abbildung 3: CO2-Emissionen im 20
Szenario I „Elektromobilität“
(Quelle: IAV GmbH) 0
2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
Szenario II „Elektromobilität und Plug-in Hybrid“
Treibhausgasemissionen in Mio. tCO2e
100 Zusätzliche Einführung der Plug-in Hybride als Brückentechnologie
Fahren Summe: ca. 2.200 Mio. tCO2e
Keine wesentliche CO2-Reduktion: zusätzlicher Anteil an Plug-in Hybriden führt zu Schlussfolgerung
80
Bereitstellung elektrische Energie höheren CO2-Emissionen bei der Produktion der Traktionsbatterien
Bereitstellung Kraftstoff 60 Auch die CO2-Emissionen für die Energiebereitstellung erhöhen sich, da die CO2-Budget von 1.500 Mio.
Verwertung PHEV-Batterien geladen werden müssen. wird überschritten!
Produktion 40 Insgesamt sinken die CO2-Emissionen durch den sinkenden Anteil verbrennungs-
motorischer Fahrzeuge (Kraftstoffbereitstellung und Fahrbetrieb)
Abbildung 4: CO2-Emissionen im Szenario 20
II „Elektromobilität und Plug-in Hybrid“
(Quelle: IAV GmbH) 0
2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
Szenario III „E-Fuels“
Treibhausgasemissionen in Mio. tCO2e
100 E-Fuels wirken sich sehr positiv auf die CO2-Emissionen zur Kraftstoffbereitstellung
Fahren Summe: ca. 1.400 Mio. tCO2e und im Fahrbetrieb aus. Schlussfolgerung
80
Bereitstellung elektrische Energie Sofortige Wirksamkeit bei verbrennungsmotorischen Fahrzeugen und Plug-in
Bereitstellung Kraftstoff 60 Hybriden (Bestands- und Neufahrzeugflotte) CO2-Budget von 1.500 Mio.
Verwertung Eine spätere Einführung von E-Fuels ab ca. 2040 würde eine wesentlich geringere wird eingehalten!
Produktion 40 CO2-Reduktion erzielen, da der Fahrzeugbestand dann bereits batterieelektrisch
dominiert ist.
Abbildung 5: CO2-Emissionen im 20
Szenario III „E-Fuels“
(Quelle: IAV GmbH) 0
2020 2025 2030 2035 2040 2045 20506 E-FUELS: EINSATZMÖGLICHKEITEN & HERAUSFORDERUNGEN E-FUELS: EINSATZMÖGLICHKEITEN & HERAUSFORDERUNGEN 7
E-Fuels: Primärenergiebedarf als Herausforderung E-Fuels: Einsatzmöglichkeiten
Der Einsatz von CO2-neutraler Energie in Form von E-Fuels ist mit einem zum Teil Heute fließen mehr als 50 % des Endenergiebedarfs im Transportbereich in die
erheblichen Anstieg des Primärenergiebedarfs verbunden: durch vorgelagerte Prozesse PKW-Flotte. Der Endenergiebedarf für den Transport via LKW und Luftverkehr hat
bei der Gewinnung und Umwandlung von E-Fuels. einen Anteil von ca. 40 %.
Künftig wird zwar ein hoher Elektrifizierungsanteil bei PKWs, Zweirädern, Schienen-
Primärenergiebedarf verschiedener Antriebsformen fahrzeugen und Bussen prognostiziert. Aber der Endenergiebedarf im LKW-, Schiff-
und Luftverkehr in Deutschland wird in erheblichem Maße aus gasförmigen und
1200
flüssigen Kraftstoffen gedeckt werden müssen. Es ergeben sich dadurch rechnerisch
ca. 1120 PJ, was ca. 40 % des ursprünglichen Bedarfs entspricht.
1000
Luftverkehr
Endenergieverbrauch in Petajoule (PJ)
Primärenergiebedarf WtW in MJ/100 km
Internationale Schiffahrt
800 Binnenschifffahrt
LKW
Heute
Busse
600
Eisenbahn, U-Bahn, Straßenbahn
PKW, Zweiräder
Primärenergiebedarf heute
400
Primärenergiebedarf Zukunft
Zukunfts-
szenario
Abbildung 7: Endenergiebedarf nach Trans-
portmitteln und Prognose des Bedarfs an flüs-
Abbildung 6: Primärenergiebedarf (WtW) 200 sigen und gasförmigen Kraftstoffen auf Basis
für verschiedene Antriebsformen der erneuerbarer Energien (Quelle: IAV GmbH)
Kompaktklasse (Quelle: IAV GmbH)
0 500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000
0
Otto
Diesel
Plug-in
Hybrid
(PHEV)
E-Antrieb
(BEV)
Otto
Diesel
Plug-in
Hybrid
(PHEV)
E-Antrieb
(BEV)
Verbrennungsmotorisch angetriebene Fahrzeuge und Plug-in Hybride benötigen ein
Schlussfolgerung Vielfaches des erforderlichen Primärenergiebedarfs. Dies ist auf die wirkungsgradseitig Was ist zu tun? Schlussfolgerung
deutlich schlechtere Energiewandlungskette zurückzuführen:
Die Produktion signifikanter Anteile Flüssige und gasförmige Kraftstoffe
von E-Fuels erfordert einen deutlich E-Fuels Batterieelektrisch 1. Markthochlauf für CO2-neutral hergestellte E-Fuels technologieoffen bleiben auch in Zukunft wesentlicher
höheren Ausbau CO2-neutaler Ener- Elektrische Energie Elektrische Energie
gestalten und Investitionen in E-Fuels ermöglichen Bestandteil des Verkehrssektors. Die
giequellen im Vergleich zur direkten erforderliche Dekarbonisierung führt
Nutzung der CO2-neutalen elektri- CO2-Abscheidung & Wasserelektrolyse - 2. CO2-Flottengesetzgebung am Fahrzeug-Lebenszyklus ausrichten – zu E-Fuels.
schen Energie im BEV. Kraftstoffsynthese - anstatt allein auf Emissionen im Fahrbetrieb (Tank-to-Wheel/TtW)
Wandlung des Kraftstoffes im Motor Nutzung im E-Motor
3. Treibhausgasminderungsgesetz ändern und Anteil erneuerbarer Energien
am Endenergieverbrauch im Verkehrssektor über die EU-weit geforderten
14 % erhöhen
4. Erneuerbare-Energien-Richtlinie (RED – Renewable Energy Directive)
ändern, um
a. Anreize zum Einsatz von E-Fuels im Transportsektor zu schaffen und die
einseitige Fokussierung auf batteriebetriebene Elektromobilität zu beenden
b. die Herstellung von E-Fuels auch in Anlagen zu ermöglichen, deren
staatliche EEG-Förderung in Deutschland ausläuftAnsprechpartner
Martin Schmidt
Stellv. Geschäftsbereichsleiter
Standortpolitik
07721 922-207
martin.schmidt@vs.ihk.de
Impressum
Herausgeber: Industrie- und Handelskammer Schwarzwald-Baar-Heuberg
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Redaktion: Martin Schmidt
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Stand: 12.2020
IHK Schwarzwald-Baar-Heuberg | Romäusring 4 | 78050 Villingen-Schwenningen
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