Erdgas und Biomethan im künftigen Kraftstoffmix - Handlungsbedarf und Lösungsansätze für eine beschleunigte Etablierung im Verkehr - VEW Saar
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Erdgas und Biomethan im künftigen Kraftstoffmix. Handlungsbedarf und Lösungsansätze für eine beschleunigte Etablierung im Verkehr.
Impressum. Herausgeber: Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena) Chausseestraße 128 a 10115 Berlin Tel.: +49 30 726165-600 Fax: +49 30 726165-699 E-Mail: info@dena.de Internet: www.dena.de Redaktion: Dirk Peters Dr. Christian A. Rumpke Dorothee Saar Oliver Braune Abschnitte zum Thema Biomethan mit fachlicher Unterstützung durch das Deutsche BiomasseForschungsZentrum gemeinnützige GmbH (DBFZ) Layout: PROFORMA Gesellschaft für Unternehmenskommunikation mbH & Co. KG Druck: Ruksaldruck GmbH und Co. KG Stand: Februar 2010 Alle Rechte sind vorbehalten. Die Nutzung steht unter dem Zustimmungsvorbehalt der dena. ISBN: 978-3-9812787-8-1 Sämtliche Inhalte wurden mit größtmöglicher Sorgfalt und nach bestem Wissen erstellt. Die dena übernimmt keine Gewähr für die Aktualität, Richtigkeit oder Vollständigkeit der bereitgestellten Informationen. Für Schäden materieller oder immaterieller Art, die durch Nutzung oder Nichtnutzung der dargebote- nen Informationen unmittelbar oder mittelbar verursacht werden, haftet die dena nicht, sofern ihr nicht nachweislich vorsätzliches oder grob fahrlässiges Verschulden zur Last gelegt werden kann. Fotos: Dalkia GmbH, DVGW e. V., EnviTec Biogas AG, Volkswagen AG Mit freundlicher Unterstützung der erdgas mobil GmbH.
Inhaltsverzeichnis.
1 Zusammenfassung und Handlungsempfehlungen. 4
2 Hintergrund. 6
2.1 Herausforderungen. 6
2.2 Politischer Rahmen. 7
2.3 Ziele und Stand der Etablierung von Erdgas im Kraftstoffmix. 8
2.4 Ansatz der Studie. 9
3 Vorteile von Erdgas und Biomethan als Kraftstoff. 10
3.1 Klimawirkung. 10
3.2 Umwelteigenschaften. 13
3.3 Rohstoffverfügbarkeit. 14
4 Zentrale Handlungsfelder. 18
4.1 Fahrzeugangebot und -vermarktung. 18
4.2 Anschaffungs- und Unterhaltskosten. 20
4.3 Tankstelleninfrastruktur. 22
5 Kundenspezifische Anforderungen. 24
5.1 Private Nutzer. 24
5.2 Kommerzielle Nutzer. 25
5.3 Öffentliche Nutzer. 26
6 Maßnahmen zur beschleunigten Marktdurchdringung. 28
7 Quellenverzeichnis. 30
8 Abbildungsverzeichnis. 31
9 Abkürzungen. 31
3
1 Zusammenfassung und
Handlungsempfehlungen.
Die Energie- und Klimasituation erfordert eine stärkere Die Beimischung von Biomethan kann die Klima-, Um-
Diversifizierung von Kraftstoffen und Antrieben. welt- und Ressourcenvorteile steigern.
Absehbar steigende Energiepreise, die Begrenztheit des im Durch die Einspeisung von in Deutschland erzeugtem Bio-
Verkehrssektor bislang dominanten Energieträgers Erdöl so- methan in das bestehende Erdgasnetz und die Nutzung im
wie ambitionierte Klimaschutzziele erfordern die Einführung Verkehr lassen sich Klimawirkung, Umwelteigenschaften und
alternativer Kraftstoffe und Antriebe. Vor diesem Hintergrund Rohstoffverfügbarkeit weiter verbessern. Mit einer 20-prozen-
werden weltweit bzw. innerhalb der EU auch Erdgas und Bio- tigen Beimischung können die CO2-Emissionen im Vergleich
methan als Kraftstoff forciert. So geht die Kraftstoffstrategie zu Benzin um 39 Prozent gesenkt werden, beim Einsatz von
der Bundesregierung 2004 von einem Potenzial von Erdgas als reinem Biomethan je nach Betrachtungsweise sogar um bis zu
Kraftstoff von mindestens 0,5 bis 1 Prozent in 2010 und 2 bis 4 97 Prozent. Dabei sind die zur Erzeugung von Biomethan be-
Prozent in 2020 aus. Dieses entspricht rund 1,4 Mio. Fahrzeugen nötigten Ressourcen noch lange nicht ausgeschöpft. Selbst im
in 2020. Falle der Erreichung des genannten 4-Prozent-Zieles könnten
sämtliche Erdgasfahrzeuge im Jahr 2020 theoretisch mit reinem
Die Ziele für den Anteil von Erdgas und Biomethan als Biomethan betrieben werden. Sowohl für die Anrechnung von
Kraftstoff sind noch nicht erreicht. Biomethan auf die Biokraftstoffquote als auch die steuerliche
Die Potenziale von Erdgas und Biomethan als Kraftstoff werden Besserstellung ist eine Zertifizierung der eingesetzten Mengen
trotz ausgereifter Technik bislang nicht ausgeschöpft: Ende gemäß der Biokraftstoffnachhaltigkeitsverordnung erforder-
2009 betrug der Anteil von Erdgas als Kraftstoff am Gesamt- lich.
kraftstoffverbrauch nur 0,3 Prozent, in Deutschland werden ak-
tuell lediglich 85.000 der insgesamt rund 50 Mio. Fahrzeuge mit Zur Marktdurchdringung müssen sich alle beteiligten
Erdgas betrieben. Die Ziele für 2010 werden lediglich zu einem Akteure zu einer konkreten „Roadmap“ verpflichten.
Drittel erreicht. Die Potenziale können bis 2020 nur gehoben Ein Grund für die bisher – auch im weltweiten Vergleich – re-
werden, wenn es gelingt, den Bestand an Erdgasfahrzeugen um lativ schleppende Etablierung von Erdgas als Kraftstoff ist das
jährlich 29 Prozent zu vergrößern. Hierzu ist insbesondere ein Fehlen einer gemeinsamen Maßnahmendefinition zwischen
wachsender Anteil von erdgasbetriebenen Nutzfahrzeugen er- den beteiligten Akteursgruppen und einer verbindlichen
forderlich. In der EU zeigen Länder wie Schweden oder Italien, Umsetzung. Zwar zeichnen sich einige Akteure durch Einzel-
dass eine solch schnelle Marktentwicklung möglich ist. initiativen aus. Letztlich aber zielen Politik bzw. Staat, Mineral-
ölwirtschaft mit ihren Tankstellennetzen, Gaswirtschaft (inkl.
Die Eigenschaften von Erdgas sprechen für eine be- Biomethanproduzenten), Hersteller und Händler von Fahrzeu-
schleunigte Etablierung im Verkehrssektor. gen sowie Forschungsinstitute mit jeweils unterschiedlichen
Erdgas weist unter den fossilen Kraftstoffen die geringsten CO2- Interessenlagen unabgestimmt auf die Nachfrager ab. Dabei
Emissionen auf – mit seinem Einsatz können im Vergleich zu wird wichtigen Kundenanforderungen vielfach noch nicht ziel-
Benzin rund 24 Prozent dieses Klimagases vermieden werden. gruppenscharf entsprochen.
Auch bei den Schadstoffen wie Ruß und Stickoxiden schneidet
es deutlich besser ab als Benzin oder Diesel. Erdgas als Kraftstoff Die Studie skizziert, welche Maßnahmen die relevanten Akteure
trägt zur Diversifizierung der Ressourcen im Verkehrssektor bei umsetzen müssten, um die mit dem Einsatz von Erdgas und
und erweitert das Portfolio der Energielieferländer. Biomethan im Verkehrssektor verbundenen Potenziale voll
ausschöpfen zu können. Wenn sämtliche Akteursgruppen diese
Maßnahmen untereinander verbindlich abgestimmt haben
und parallel in einem Monitoring-Prozess realisieren, können
Erdgas und Biomethan neben anderen Antriebstechnologien
ihren Beitrag zur beschleunigten Diversifizierung des Kraft-
stoffmix und zum Klimaschutz leisten.
4 Erdgas und Biomethan im künftigen Kraftstoffmix.
Abbildung 1: Maßnahmenempfehlung für Akteure
Staat / Politik sollten
ein klares Signal über die Fortführung der Kraftstoffoptionen Erdgas und Biomethan geben
sowie entsprechende Rahmenbedingungen über das Jahr 2018 hinaus festlegen,
die deutsche Kraftstoffstrategie auch in diesem Sinne und unter Beachtung der Beimischungs-
option Biomethan aktualisieren,
Ermäßigung der Energiesteuer für Erdgas bzw. Biomethan als Kraftstoff fortsetzen und
CO2-basiert etwa gegenüber Flüssiggas / Autogas differenzieren,
Preisauszeichnung der unterschiedlichen Kraftstoffe an Tankstellen auf eine einheitliche Be-
zugsbasis stellen und damit verbraucherfreundliche Transparenz für Energiepreise herstellen,
Ausbau des Netzes von Erdgastankstellen auch an Bundesautobahnen forcieren,
technologieneutrale Kategorie „Hocheffizienz-Fahrzeug“ einführen, z. B. durch Energielabel,
zur differenzierten, auch ordnungsrechtlichen Bevorzugung energieeffizienter Fahrzeuge,
energieeffiziente Dienstwagen steuerlich bevorzugen.
Tankstellen bzw. Gaswirtschaft sollten
Erdgas als Marke durch z. B. einheitliche Kennzeichnung über alle Tankstellenmarken hinweg
etablieren und durch einheitliche Tankkartensysteme zugänglicher machen,
Tankstellennetz in Abhängigkeit von der Nachfrage koordiniert ausbauen,
verstärkt Biomethan zur Verwendung im Verkehrssektor einspeisen und
gemeinsam vermarkten,
Zertifizierungssystem für den Einsatz von Biomethan im Kraftstoffmarkt gemäß
der Biokraftstoffnachhaltigkeitsverordnung aufbauen.
Fahrzeughersteller und -händler sollten
wesentliche Marken, Segmente bzw. Anwendungsfelder mit Erdgasfahrzeugen abdecken,
Marketing und Vertrieb für Erdgasfahrzeuge intensivieren.
Forschungsinstitute sollten
Kostenstruktur bei erdgasrelevanten Fahrzeugkomponenten durch Forschung verbessern,
Klimavorteile von Biomethan als Kraftstoff aufzeigen und in Demonstrationsprojekten
verifizieren.
Alle Akteure sollten
durch angepasste Preispolitik oder Incentivierung die Anschaffungskosten von
Erdgasfahrzeugen unter das Niveau von Dieselfahrzeugen senken,
verstärkt über Erdgas als alternativen Kraftstoff bzw. Antrieb informieren,
Erdgasfahrzeuge in ihren eigenen Flotten einführen – auch bzw. gerade
im Nutzfahrzeugbereich.
5
2 Hintergrund.
2.1 Herausforderungen.
Die hohen Kraftstoffpreise des Jahres 2008 geben einen Vor- Dabei zeigen die Abbildungen 2 und 3, dass die CO2-Emissionen
geschmack darauf, welchen zentralen Herausforderungen aufgrund wachsender Verkehrsleistung seit 1990 nur gering
sich der bislang fast ausschließlich vom Erdöl abhängige Ver- fügig gesunken sind, der Endenergieverbrauch sogar gestiegen
kehrssektor in Zukunft stellen muss. Endlichkeit und regionale ist. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, gilt es, den Ab
Begrenztheit der Ressource Erdöl führen zunehmend zu einem schied vom Zeitalter der fossilen Brennstoffe vorzubereiten (1).
Anstieg der Preise für diesen Energieträger – auch infolge von Zu dessen Erreichung gibt es zwei schlüssige Strategien: Ener-
Wirtschaftswachstum und steigendem Motorisierungsgrad in gieeffizienz und erneuerbare Energien.
Ländern wie China oder Indien.
Bei der dazu nötigen Diversifizierung von Kraftstoffen und An-
Gleichzeitig muss auch der Verkehrssektor seine Bemühungen trieben können auch Erdgas und Biomethan (zu Erdgasqualität
zur Minderung des CO2-Ausstoßes verstärken, um die vereinbar- aufbereitetes Biogas, Synonym: Bio-Erdgas) eine bedeutende
ten Klimaschutzziele zu erreichen. Die sektorübergreifenden Rolle spielen. Trotz ihrer technischen und infrastrukturellen
Reduktionsziele des Weltklimarats IPCC (Intergovernmental Verfügbarkeit bedienen diese Energieträger bislang aber nur
Panel on Climate Change) lauten minus 25 bis 45 Prozent für die einen Nischenmarkt. So machen Erdgasfahrzeuge im Jahr 2009
Industrieländer von 1990 bis 2020. Die Bundesregierung bekräf- gerade einmal 0,2 Prozent des Gesamtmarkts aus. Der Anteil
tigt das Ziel einer 40-prozentigen Treibhausgasreduktion (1). von Erdgas am Kraftstoffverbrauch beträgt 0,3 Prozent.
Abbildung 2: CO2-Emissionen im Verkehr Abbildung 3: Endenergieverbrauch im Verkehr
in Deutschland (2) in Deutschland (3)
CO2-Emissionen in Mio. t Endenergieverbrauch in Mrd. kWh
200
10 9
180 11 900
12
8 8 101
160 800 105 125 128
96
140 700
76
120 600
100 500
150 161 169 166 147 144 505 614 647 638 602 594
80 400
60 300
40 200
20 100
0 0
1990 1994 1998 2002 2006 2007 1990 1994 1998 2002 2006 2007
Schienen- und Luftverkehr, Binnenschifffahrt Schienen- und Luftverkehr, Binnenschifffahrt
Straßenverkehr Straßenverkehr
Quelle: Fotolia – Werner Hilpert
6 Erdgas und Biomethan im künftigen Kraftstoffmix.
2.2 Politischer Rahmen.
Die Rolle von Erdgas und Biomethan im künftigen Kraftstoffmix hanced environmental friendly vehicle) sind in einigen Aspek-
wird mittlerweile auf verschiedenen politischen Ebenen adres- ten ambitionierter als die bestehende Euro V-Norm für Nutz-
siert: fahrzeuge, in Bezug auf Stickoxide und Partikelausstoß jedoch
identisch. Ab Januar 2013 wird im Rahmen von Euro VI eine Re-
Maßnahmen der EU zur Umsetzung des Kyoto-Protokolls. duktion der Partikelemissionen um 66 Prozent sowie die Redu-
Ausgehend von den globalen Klimaschutzzielen des Kyoto-Proto- zierung der NOx-Emissionen auf ein Fünftel gegenüber Euro V
kolls wurden auch in der EU für den Verkehrssektor Maßnahmen erforderlich. Eine zusätzliche Vereinbarung zur Begrenzung
zur Einsparung von Treibhausgasemissionen (THG-Emissionen) der Partikelzahl wird ab diesem Zeitpunkt ein geschlossenes Fil-
auf den Weg gebracht. Neben der Verlagerung auf alternative tersystem verlangen. Mit diesen Vorgaben sind sowohl bei Pkw
Kraftstoffe wie Erdgas fördert die EU auch den verstärkten Ein- und Nutzfahrzeugen Kostensteigerungen bei Dieselfahrzeugen
satz von Biokraftstoffen, zu denen auch Biomethan gehört. zu erwarten, die die gegenwärtigen Kostendifferenzen zu Erd-
gasfahrzeugen verringern können.
Die Richtlinie 2009 / 28 / EG sieht vor, bis 2020 einen Anteil von
20 Prozent des Energieverbrauchs aus erneuerbaren Quellen zu Kraftstoffstrategie der Bundesregierung.
decken und die Energieeffizienz um 20 Prozent zu steigern (4). Im Rahmen ihres Fortschrittsberichts zur Nationalen Nachhal-
Die Richtlinie legt weiterhin bis 2020 einen Anteil erneuerbarer tigkeitsstrategie hat die Bundesregierung 2004 eine Strategie
Energien von 10 Prozent am Endenergieverbrauch des Ver- zur weiteren Diversifizierung von Kraftstoffen im Verkehrssek-
kehrssektors für alle Mitgliedstaaten fest. tor entwickelt (6). Die Rolle von Erdgas als Kraftstoff wird dabei
sowohl hinsichtlich der vorhandenen Klimaschutzpotenziale
EU-weite CO2-Regulierung für Pkw und leichte als auch mit Hinweis auf die Verfügbarkeit der ausgereiften
Nutzfahrzeuge. Technik und einer umfassenden Infrastruktur betont.
Im Dezember 2008 einigten sich die Europäische Kommission,
Rat und Parlament auf einen Kompromiss hinsichtlich der Die Kraftstoffverwendungsmatrix, die der Erstellung der Kraft-
künftigen Begrenzung der CO2-Emissionen der Pkw-Neuwagen- stoffstrategie zugrunde liegt, geht von einer Steigerung des
flotte. Dieser sieht vor, ab 2012 stufenweise den Durchschnitts- Anteils von Erdgas am Gesamtkraftstoffmarkt auf 0,5 bis 1 Pro-
ausstoß von Neuwagen auf 120 gCO2 / km zu begrenzen. In der zent in 2010 sowie auf einen Anteil von 2 bis 4 Prozent in 2020
Verordnung wird ab 2020 ein Ziel für die Neuwagenflotte von aus. Beide Abschätzungen werden nach aktuellem Stand bei
95 gCO2 / km festgelegt (5). Die EU-Kommission hat einen Vor- Weitem verfehlt.
schlag für eine vergleichbare Richtlinie für leichte Nutzfahr-
zeuge vorgelegt. Er sieht ebenfalls die stufenweise Einführung Die neue Bundesregierung hat für die 17. Legislaturperiode
eines Grenzwerts vor: beginnend ab 2014 mit einem Durch- eine breit angelegte und technologieoffene Überarbeitung der
schnittswert von 175 g, der bis 2020 auf 135 gCO2 / km sinken soll. Kraftstoffstrategie in ihrer Koalitionsvereinbarung angekün-
digt (1).
Die Pkw-Richtlinie beinhaltet mehrere Bonusregelungen, die
bei der Ermittlung des CO2-Ausstoßes angerechnet werden Biokraftstoffquotengesetz.
können. So sieht sie eine Minderung um 5 gCO2 / km durch die Das Biokraftstoffquotengesetz vom 18. Dezember 2006 dient
Beimischung von Biokraftstoffen, zu denen auch Biomethan der Umsetzung entsprechender EU-Vorgaben in nationales
zählt, vor. Auch der Vorschlag für die leichten Nutzfahrzeuge Recht. Es bringt durch Änderung des Bundesimmissions-
beinhaltet Regelungen dieser Art. schutzgesetzes sowie Energie- und Stromsteuergesetzes die
stufenweise Beimischung von Biokraftstoffen in Diesel- und
Abgasstandards für Pkw und Nutzfahrzeuge. Ottokraftstoffe auf den Weg (Anteil von 6,25 Prozent bis Ende
Im September 2009 ist die Abgasstufe Euro 5 für Pkw in Kraft ge- 2014). Das Gesetz zur Änderung der Förderung von Biokraftstof-
treten. Die folgende Stufe Euro 6 wird ab 1. September 2014 gel- fen vom 15. Juli 2009 hat zum Ziel, Konkurrenzen um Anbauflä-
ten. Nachdem mit Euro 5 bereits NOx- und Partikelemissionen chen zu vermeiden und den Ausbau der Biokraftstoffe stärker
deutlich abgesenkt werden, stellt die weitere NOx-Reduktion auf die Minderung der Treibhausgasemissionen auszurichten.
eine besondere Herausforderung für Dieselfahrzeuge dar. Auch Im Zuge dessen ermöglicht die Novelle die Anrechnung von
für schwere Nutzfahrzeuge verschärfen sich die Standards: Die Biomethan bei Beimischung zu Erdgas sowie als Reinkraftstoff
gegenwärtig als freiwilliger Standard geltenden EEV-Werte (en- zur Erfüllung der Quote. Damit kann Biomethan den Verände-
7
rungsdruck im Bereich der flüssigen Biokraftstoffe reduzieren. Änderungen zur gezielten Förderung der Einspeisung von
Für die Anerkennung des Einsatzes von Biomethan im Rahmen Biomethan ins Erdgasnetz in Kraft. In der geänderten Gasnetz-
des Biokraftstoffquotengesetzes sind nachhaltige Erzeugung, zugangsverordnung wurde das Ziel formuliert, entsprechend
Umwandlung und Transport nachzuweisen. Hierfür muss das dem in Deutschland vorhandenen Potenzial eine Einspeisung
Biomethan über ein von staatlicher Seite anzuerkennendes Sys- von 6 Mrd. m3 Biomethan jährlich bis 2020 und 10 Mrd. m3 Bio-
tem zertifiziert werden. Diese Zertifizierung muss ab 1. Juli 2010 methan jährlich bis 2030 zu ermöglichen. Dies entspricht etwa
verbindlich nachgewiesen werden und stellt auch eine Voraus- 60 Mrd. kWh bzw. 100 Mrd. kWh. Dieses Volumen schafft die
setzung für die steuerliche Besserstellung dar. Basis für den Einsatz von Biomethan als Kraftstoff.
Integriertes Energie- und Klimaprogramm der
Bundesregierung.
Im Zuge der Umsetzung des Integrierten Energie- und Kli-
maprogramms der Bundesregierung traten am 12. April 2008
Abbildung 4: Bestandsentwicklung der Erdgasfahrzeuge in Deutschland (7)
Anzahl Erdgasfahrzeuge
90.000
80.000
70.000
60.000
50.000
40.000
30.000
20.000
10.000
0
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
2.3 Ziele und Stand der Etablierung von Erdgas
im Kraftstoffmix.
Von allen in Deutschland im Straßenverkehr zugelassenen samtkraftstoffverbrauch von 0,3 Prozent (8). Zur Abdeckung
50 Mio. Fahrzeugen werden aktuell ca. 85.000 mit Erdgas be- von 1 Prozent, wie ihn die Kraftstoffverwendungsmatrix für
trieben. Dieser Bestand setzt sich zu etwa 80 Prozent aus Pkw 2010 anstrebt (6), ist der Absatz von ca. 540.000 t bzw. 7 Mrd.
und 20 Prozent aus Nutzfahrzeugen zusammen, darunter ca. kWh Erdgas an den Tankstellen erforderlich. Für 4 Prozent in
1.800 schwere Nutzfahrzeuge und Busse (7). Abbildung 4 zeigt 2020 sind etwa 2,2 Mio. t bzw. 28 Mrd. kWh nötig.
die Bestandsentwicklung seit 1996. Demnach hat sich das jähr-
liche Wachstum von 20 Prozent in 2008 auf etwa 10 Prozent in Die Potenzialziele der Kraftstoffstrategie selbst sind mit einem
2009 halbiert. Anteil von 2 Prozent bis 2010 bzw. 10 Prozent bis 2020 deutlich
ambitionierter, der Abstand zur realen Situation ist also noch
Der Absatz von Erdgas als Kraftstoff betrug im Jahr 2009 etwa wesentlich größer. Dies macht deutlich, dass eine Anpassung
1,7 Mrd. kWh. Das entspricht einem Anteil von Erdgas am Ge- der Steuerungsinstrumente dringend erforderlich ist. In dem
Abbildung 5: Notwendige Absatzentwicklung von Erdgas/Biomethan als Kraftstoff zur Erreichung der Zielpotenziale 2020 (25)
Absatz CNG / Biomethan in Mrd. kWh / a
30 28,1
25 21,3
20 Ziel 2010: 1 % des Kraftstoffbedarfs
16,5
als CNG / Bio-Erdgas (7 Mrd. kWh) 12,8
15
9,9
10 6,0 7,7
2,8 3,5 4,6
5 1,7 2,1
0
2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
8 Erdgas und Biomethan im künftigen Kraftstoffmix.
Maße, in dem die auf Erdgas und Biomethan bezogenen Ziele 2.4 Ansatz der Studie.
unterschritten werden, wird der Druck auf andere Kraftstoffal-
ternativen wie flüssige Biokraftstoffe zunehmen. Die mittlerweile auf nationaler und internationaler Ebene
formulierten Ansätze zum Einsatz von Erdgas und Biomethan
Die Gaswirtschaft hat sich für 2020 ein Mischungsverhältnis als Kraftstoff unterstreichen, dass diese Technologie zur Errei-
Erdgas zu Biomethan von 80:20 für den Kraftstoffmarkt als chung der Klimaschutzziele auch langfristig relevant ist. Frag-
Ziel gesetzt (8). Die dazu für die
Kraftstoffnutzung erforderliche Abbildung 7: Relevante Akteursgruppen bei der Etablierung alternativer Kraftstoffe und Antriebe
Menge an Biomethan entsprä-
che etwa 5,6 Mrd. kWh bzw. Fahrzeughersteller
9,3 Prozent der Menge, die auf und -händler
Grundlage der Gasnetzzugangs-
verordnung in 2020 insgesamt
ermöglicht werden soll.
Staat / Forschungs-
Die Abbildungen 5 und 6 verdeut- Politik institute
lichen die erforderliche Entwick- Kunden
lung des Verbrauchs von Erdgas
als Kraftstoff sowie des Bestandes
an Erdgasfahrzeugen. Ausgehend
vom bestehenden Fahrzeugmix Tank Gaswirt-
müsste der Fahrzeugbestand zur stellen schaft
Erreichung des 4-Prozent-Zieles
in 2020 auf rund 1,4 Mio. Fahrzeu-
ge anwachsen, auf damit etwa 2,6 Prozent des derzeitigen Fahr- lich ist, ob die Beteiligten auf dem Weg sind, die gesetzten Ziele
zeugbestands. Das wären etwa 1,1 Mio. Pkw, 250.000 leichte und zu erreichen. Als besonders schwierig entpuppt sich dabei die
ca. 30.000 schwere Nutzfahrzeuge. große Anzahl unterschiedlicher Akteursgruppen, die zur Zieler-
reichung beitragen sollen (vgl. Abbildung 7): Hersteller und
Jährlich müssten dafür ca. 29 Prozent des jeweiligen Vorjahres- Händler von Fahrzeugen, Forschungsinstitute, Gaswirtschaft
bestands der Erdgasneufahrzeuge neu zugelassen werden – fast (inkl. Biomethanproduzenten), Mineralölwirtschaft mit ihrem
eine Verdreifachung der Wachstumsrate gegenüber 2009. Tankstellennetz, Politik und letztlich die Endkunden mit stark
Wird der bestehende Fahrzeugmix in der Erdgasflotte beibehal- differenzierten Mobilitätsbedürfnissen.
ten, wäre das gleiche Wachstum für Pkw, leichte und schwere
Nutzfahrzeuge nötig. Entsprechend könnte eine Erhöhung des Die vorliegende Studie spiegelt den Status quo von Erdgas und
Anteils der Nutzfahrzeuge aufgrund ihrer höheren Verbräuche Biomethan im Verkehrssektor wider. Dabei zeigt sie auf, welche
den Druck auf die Pkw-Flotte bei der Erfüllung der Kraftstoffzie- Hemmnisse in Deutschland durch welche Akteursgruppe be-
le mindern. seitigt werden müssen, um diesen Alternativen mehr Raum im
künftigen Kraftstoffmix zuzumessen.
Abbildung 6: Notwendige Bestandsentwicklung zur Erreichung der Zielpotenziale 2020 (25)
Anzahl Erdgasfahrzeuge in Mio.
1,6
0,03
1,4
1,2 0,25
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,07 0,09 0,11 0,14 0,18 0,28 0,31 0,4 0,51 0,66 0,85 1,12
0,0
2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
Anzahl Pkw Anzahl leichte Nutzfahrzeuge Anzahl schwere Nutzfahrzeuge
9
3 Vorteile von Erdgas und Biomethan als Kraftstoff.
Die Etablierung von Erdgas als Kraftstoff ist hauptsächlich aus bekannt als Autogas, weist lediglich Reduktionspotenziale in
den Aspekten Klimaschutz, Luftreinhaltung und Diversifizie- der Größenordnung von rund 14 Prozent auf.
rung der Rohstoffbasis sinnvoll. Aus Sicht des Nutzers kommen
Vorteile durch günstigere Betriebskosten hinzu (vgl. Kapitel 4). Weitere Potenziale zur THG-Reduktion ergeben sich bei Erd-
gas nach CONCAWE aus einer Beimischung von Biomethan
3.1 Klimawirkung. bzw. der Nutzung von reinem Biomethan im Fahrzeug. Im
Vergleich zu Benzin sinken die Treibhausgasemissionen bei
Erdgas bzw. Methan (CH4) ist die einfachste Kohlenwasserstoff- einer 20-prozentigen Beimischung um bis zu 39 Prozent und
verbindung. Das Molekül verbrennt an der Luft mit bläulicher, beim Einsatz von reinem Biomethan z. B. aus Trockenmist um
nicht rußender Flamme zu Wasser und CO2. Durch das Kohlen- bis zu 97 Prozent. Damit sind die Emissionswerte mit denen der
stoff-Wasserstoff-Verhältnis von 1:4 entsteht dabei weniger CO2 Brennstoffzellentechnologie oder von rein batteriebetriebenen
als bei der Verbrennung von beispielsweise Benzin. Elektrofahrzeugen vergleichbar – vorausgesetzt, Strom und
Wasserstoff werden regenerativ erzeugt.
Treibhausgasbilanz.
In der Treibhausgasbilanz (THG-Bilanz) von Fahrzeugantrieben Abbildung 8: Treibhausgasemissionen WTW des Erdgasantriebs
werden die Emissionen von Treibhausgasen wie Methan oder im Vergleich (9)
CO2 von der Rohstoffquelle (englisch: „well“) über den Fahr-
zeugtank („tank“) bis zum Antrieb („wheel“) bilanziert, also Otto-Saugmotor (Erdgas bi-fuel)* 124
Well-to-Wheel (WTW). Die Treibhausgasemissionen werden
anschließend in CO2-Äquivalente (CO2äq) umgerechnet. Nach Diesel Direkteinspritzer mit Partikelfilter 156
der CONCAWE-Studie (9) hat Erdgas ein Treibhausgasminde-
Otto-Saugmotor (Benzin) 164
rungspotenzial gegenüber Benzin und Diesel vor allem im Be-
reich Tank-to-Wheel (TTW), wohingegen sich die Well-to-Tank-
0 50 100 150 gCO2äq / km
Anteile (WTT) ähneln (vgl. Abbildung 8).
TTW WTT
Beim Vergleich der Kraftstoffe wird deutlich, dass Erdgas inner- * Erdgas über 4.000 km Pipeline transportiert; Werte von 2010
halb der Gruppe der fossilen Kraftstoffe das größte Potenzial
zur Reduzierung von THG-Emissionen besitzt. Im Vergleich zu Unter Anwendung des Substitutionsverfahrens können zusätz-
Benzin können die Emissionen um bis zu 24 Prozent gesenkt lich noch die vermiedenen THG-Emissionen „gutgeschrieben“
werden (vgl. Abbildung 9). Liquified Petroleum Gas (LPG), auch werden. Bei der Biogasproduktion auf Basis von Gülle oder
Abbildung 9: Treibhausgasemissionen WTW unterschiedlicher Kraftstoffe (9) (25)
THG-Emissionen WTW in gCO2 äq / km
200
-24 % -39 % -97 % 174
180 164*
156
160
141
140 124
120 111
100 95
100
75
80
60
40
20 5 8 5
0
as as
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0
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10
0
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(10
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Gl
Fossile Kraftstoffe Biokraftstoffe Elektroantriebe
* Referenzfahrzeug: Ottomotor (Benzin, Saugmotor), Verbrauch: 7 l / 100 km
10 Erdgas und Biomethan im künftigen Kraftstoffmix.Klärschlamm werden klimaschädliche Methan- und Lachgas- Treibhausgasminderungspotenzial von 35 Prozent. Die Verwen-
emissionen vermieden. Für einen Fahrzeugantrieb auf Basis von dung von Rest- und Abfallstoffen zur Erzeugung von Biomethan
Biomethan kann sich nach dieser Methode ein Maximalwert führt zum einen zu vergleichsweise geringen THG-Emissionen
in einem Mix aus Gülle / Klärschlamm / Trockenmist von minus und stellt zum anderen mit Blick auf die Diskussion um Flächen-
167 Prozent laut CONCAWE gegenüber der Referenz von Ben- konkurrenzen einen vielversprechenden Ansatz dar.
zin und Diesel ergeben (9). Die Vermeidung der Methan- und
Lachgasemissionen ist bisher nicht eindeutig quantifizierbar. In Schon ab einer nur 20-prozentigen Beimischung der verschie-
der Richtlinie 2009 / 28 / EG sowie der BiokraftNachV werden sie denen Biomethanoptionen zum Erdgas erreicht der Mix Minde-
daher nicht „gutgeschrieben“. rungspotenziale von 30 Prozent und mehr.
Treibhausgasminderung durch Beimi- Abbildung 10: THG-Minderungspotenzial von Bio-Erdgas gegenüber der fossilen
schung von Biomethan. Referenz (11)
Die Frage, ob und in welchem Maße Biokraft-
stoffe zur Minderung des vom Menschen
verursachten Treibhauseffekts beitragen, ist Bio-Erdgas I (5 % Gülle, 35 % Bioabfall, 60 % Nachwachsende Rohstoffe) 64 %
Gegenstand kontrovers geführter umwelt- und
klimapolitischer Diskussionen. Insbesonde- Bio-Erdgas II (10 % Gülle, 90 % Nachwachsende Rohstoffe) 59 %
re die Umwandlung natürlicher Flächen in
Agrarland zum Anbau von Energiepflanzen, Bio-Erdgas III (50 % Gülle, 50 % Nachwachsende Rohstoffe) 64 %
ineffiziente Produktionsprozesse und der
Einsatz fossiler Energie können das THG- Erdgas mit 20 % Bio-Erdgas I 31 %
Minderungspotenzial und den erhofften bzw.
erwarteten positiven Umwelteffekt reduzieren, Erdgas mit 20 % Bio-Erdgas II 30 %
sogar negieren.
Erdgas mit 20 % Bio-Erdgas III 31 %
Vor diesem Hintergrund wurden im Jahr 2009
mehrere gesetzliche Regelwerke sowohl auf 0% 10 % 20 % 30 % 40 % 50 % 60 % 70 %
europäischer als auch auf nationaler Ebene fossile Referenz Benzin / Diesel gemäß BiokraftNachV liegt bei null Prozent
verabschiedet. Die EU „Erneuerbare Energien
Richtlinie“ (2009 / 28 / EG) (4), die Biostromnachhaltigkeitsver- Es lässt sich festhalten, dass Biomethan sowohl nach CONCAWE
ordnung (BioStNachV) (10) und die Biokraftstoffnachhaltig- als auch gemäß Richtlinie 2009 / 28 / EG sowie BiokraftNachV ein
keitsverordnung (BiokraftNachV) (11) definieren für flüssige und im Vergleich zu anderen Biokraftstoffen und elektrischen An-
gasförmige Kraft- und Brennstoffe Nachhaltigkeitskriterien trieben gutes THG-Minderungspotenzial aufweist.
und Grenzwerte für ein nicht zu unterschreitendes THG-Minde-
rungspotenzial. Die in Abbildung 10 dargestellten unterschied- Primärenergieeffizienz.
lichen Bereitstellungskonzepte von Biomethan (Bio-Erdgas Abbildung 11 zeigt, dass alle fossilen Kraftstoffe pro Kilometer
I–III) (12) erreichen und übertreffen das mindestens geforderte mehr oder weniger den gleichen Energiebedarf aufweisen,
Abbildung 11: Primärenergiebedarf WTW unterschiedlicher Kraftstoffe (9) (25)
Primärenergiebedarf WTW in MJ / 100 km
600 543
500
367 396 387
400
300 216* 242
205 212 211
200 150 150
100 60
0
as as
et it
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(10
Re Ba(
yc
Gl
Fossile Kraftstoffe Biokraftstoffe Elektroantriebe
* Referenzfahrzeug: Ottomotor (Benzin, Saugmotor), Verbrauch: 7 l / 100 km
11wohin gegen Biokraftstoffe tendenziell mehr Energie benöti- Treibhausgasminderungskosten.
gen. Biomethan auf der Basis von Trockenmist hat innerhalb Der Erdgasantrieb hat gegenüber den elektrifizierten Antriebs-
der reinen Biokraftstoffe den geringsten Energiebedarf, ver- formen einen eindeutigen Kostenvorteil. Während bei ihm
glichen mit Ethanol bzw. Biodiesel. Der Primärenergiebedarf lediglich Anpassungen am Motor vorgenommen und ein neues
nach CONCAWE beinhaltet sowohl die fossilen als auch die Tanksystem integriert werden müssen, befinden sich die effizi-
erneuerbaren kumulierten Verbräuche. Dadurch und durch enteren elektrifizierten Antriebe noch am Anfang der Entwick-
die Nutzung von Reststoffen und Abfällen relativiert sich die- lung und sind daher erheblich kostenintensiver.
ser Energiebedarf allerdings (9). Elektrische Antriebe auf Basis
regenerativen Stromes weisen im Durchschnitt den geringsten Die THG-Minderungskosten gegenüber dem Referenzpfad
Energiebedarf auf. (Mix aus Otto und Diesel mit ca. 160 g CO2äq / km, Ölpreis von
USD 50 / Barrel) liegen für Erdgas je nach Herkunft zwischen
In der Abwägung von THG-Minderungspotenzial und Energie- 387 und 444 Euro pro vermiedener Tonne CO2äq (€ / tCO2äq).
einsatz stellt ein Mix aus 80 Prozent Erdgas und 20 Prozent Bio- Sie sind damit günstiger als die von Autogas mit 684 € / tCO2äq
methan einen vielversprechenden Ansatz für die Gaswirtschaft und Hybridantrieben mit über 1.000 € / t CO2äq. Alle flüssigen
dar. Dieser Mix ist auch aufgrund der aktuellen Kostenstruktur Biokraftstoffe sowie Biomethan sind im Vergleich günstiger
akzeptabel, denn die Marktpreise für Biomethan betragen aktu- als Erdgas (vgl. Abbildung 12 nach CONCAWE). Je höher der
ell noch ein Vielfaches der Erdgaspreise (8). Biomethananteil im Erdgas ist, desto geringer werden auch die
THG-Minderungskosten. Mit 100 Prozent Biomethan sinken sie
auf 104 € / tCO2äq (9).
Abbildung 12: Treibhausgasminderungskosten und -potenziale nach CONCAWE (9)
THG-Minderungspotenzial in Prozent
wa
ss
200 Erdgas (bi-fuel, EU Erdgasmix)
ol
hi
180 Erdgas (bi-fuel, 4.000 km Pipeline)
er
100 % Biomethan (bi-fuel, Mix Gülle / Klärschlamm / Trockenmist)
ste
160 Erdgas mit 20 % Biomethan
he
n?
140
120
Flü
100
ssi
ge
80 Wasserstoff (Brennstoffzelle, 100 % Windstrom)
Bi
ok
60
ra
fts
40
to
ffe
20
Autogas Hybrid
0
0 200 400 600 800 1.000 1.200 1.400 1.600
THG-Minderungskosten in € / t CO2äq
fossile Referenz mit Basispreis 50 USD / Barrel
Erdgas ist in Bezug auf seine Klimawirkung insbe-
sondere durch die gute WTW-Bilanz und die mo-
deraten Minderungskosten eine interessante Op-
tion im künftigen Kraftstoffmix. Durch die Beimischung von
Biomethan können die THG-Emissionen auf ein Niveau sin-
ken, welches den Erdgasantrieb selbst gegenüber Elektro-
und Brennstoffzellenantrieben attraktiv macht – bei gerin-
geren THG-Minderungskosten. Die gesetzlich formulierten
Anforderungen an das THG-Minderungspotenzial werden
dabei von Biomethan deutlich übertroffen.
12 Erdgas und Biomethan im künftigen Kraftstoffmix.3.2 Umwelteigenschaften.
Luftschadstoffe. Lärmemissionen.
Deutsche Innenstädte überschreiten auch in 2009 die gel- In Deutschland ist Lärm eine der am stärksten empfundenen
tenden Grenzwerte für die Feinstaubbelastung der Luft. Der Umweltbeeinträchtigungen. Nach Erhebungen des Umwelt-
besonders gesundheitsschädliche Anteil im Feinstaub, feine bundesamts trägt der Straßenverkehr mit Abstand am meisten
Rußpartikel, stammt zum Großteil aus Dieselfahrzeugen ohne zur Lärmbelastung bei (15). Dies gilt insbesondere in den Innen-
Partikelfilter. Auch für die Belastung mit Stickoxiden (NOx) städten sowie in Wohn- und Arbeitsquartieren. Das Bundes-
gelten nach EU-Recht ab dem 1. Januar 2010 Grenzwerte, die verkehrsministerium legt mit dem Nationalen Verkehrslärm-
gegenwärtig in den meisten deutschen Städten deutlich über- schutzpaket II Ziele für eine Minderung der verkehrsbedingten
schritten werden. Für die kommenden Fahrzeuggenerationen Lärmbelastung fest. Dazu soll unter anderem mittels neuer
werden mit Euro 6 die Grenzwerte für NOx-Emissionen weiter Fahrzeugtechnologie der Straßenverkehrslärm bis 2020 im Ver-
abgesenkt. Dabei bleiben Dieselantriebe gegenüber Benzin- gleich zu 2008 um 30 Prozent gesenkt werden.
bzw. Gasantrieben in Bezug auf die NOx-Emissionen weiter
bevorteilt. Problematisch ist der Bestand an Altfahrzeugen, für Insbesondere gasbetriebene Nutzfahrzeuge mit Ottomotoren
den eine Nachrüstung von NOx-Nachbehandlungssystemen weisen im Vergleich zu Dieselfahrzeugen eine verringerte
nicht infrage kommt. Um die Überschreitung einzudämmen, Lärmemission auf. Eine Vergleichsmessung von Müllsam-
sehen sich immer mehr Kommunen gezwungen, im Rahmen melfahrzeugen ergab beim Gasantrieb Lärmemissionen von
von Aktions- und Luftreinhalteplänen Umweltzonen einzurich- 66 dB(A) im Vergleich zu 71 dB(A) beim Dieselantrieb. Dies ent-
ten, in denen Fahrzeugen mit besonders hohen Abgaswerten spricht einer Reduzierung der Lärmbelastung um 25 Prozent
die Zufahrt verweigert wird. (16). Zu Ergebnissen mit einer Lärmreduzierung von bis zu
50 Prozent kommt auch ein aktueller Feldversuch eines Logis-
Abbildung 13 zeigt relative Messergebnisse auf Grundlage des tikbetriebs, den die Grazer Energieagentur betreut (17). Das
Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ) (13). Im Vergleich zu Erdgas kann auch für ansonsten dieselbetriebene und daher ge-
Benzin- und Dieselmotoren sind die Emissionen von Nichtme- räuschintensive Kühlgeräte am Fahrzeug verwendet werden.
thankohlenwasserstoffen (NMHC), NOx und Rußpartikel von
Erdgasmotoren am geringsten, die Kohlenwasserstoffemissio- Bislang gibt es für Betreiber kaum Anreize, lärmarme Fahr-
nen (HC) aufgrund von entweichendem Methan am höchsten. zeuge zu wählen. Ein gutes Beispiel ist das Land Sachsen: Hier
Dieser Ausstoß von Kohlenwasserstoffen kann u. a. durch die wird für die Gewährung eines erhöhten Fördersatzes eine Un-
Ausstattung mit hochwertigen Katalysatoren deutlich gemin- terschreitung der geltenden Lärmgrenzwerte um mindestens
dert werden. 3 dB(A) gefordert.
Bei Vergleichsmessungen eines Fiat Punto im Benzin- und Erd-
gasantrieb wurden auch nicht regulierte Schadstoffe wie das Aufgrund der geringeren Schadstoffemissionen
als krebserregend eingestufte Formaldehyd, Acetaldehyd sowie liegt besonders die Substitution von dieselbetrie-
die Benzene erfasst. Hier zeigt sich, dass die Formaldehyd-Wer- benen Fahrzeugen durch Erdgasfahrzeuge nahe
te des Erdgasantriebs um den Faktor 2,5 unterhalb der Werte und sollte entsprechend forciert werden. Hierfür kommen
des Benzinantriebs liegen (14). sowohl Pkw als auch Nutzfahrzeuge für Dienstleistungen
und Verteilerverkehre infrage. Die Emission von Kohlenwas-
serstoffen (Methan) muss kurzfristig auf Benzinniveau
gesenkt werden. Die hierfür erforderliche Technik ist bereits
verfügbar.
Abbildung 13: Schadstoffe ausgewählter Kraftstoffe (13)
in Prozent
100 100 100 100
100 84,1
74,6 77,6
80 68,4 67,1
61,8
60 42,4
40 26,5
18,2
20 9 9,1 4,7
0,4 2,9 1,2 0,4
0
Nichtmethankohlen Kohlenwasserstoffe Stickoxide Partikelanzahl
wasserstoffe
Diesel mit Partikelfilter Diesel Benzin Direkteinspritzer Benzin Erdgas
133.3 Rohstoffverfügbarkeit.
Erdgasvorkommen. Verfügbarkeiten und statische Reichweite.
Das globale Gesamtpotenzial an konventionellem Erdgas be- Bemessen an den jährlichen Fördermengen lassen sich statische
trägt geschätzte 509.000 Mrd. m³bzw. 5,09 Mio. TWh (Stand Reichweiten der Reserven an konventionellem Erdgas abschät-
2007). Dieses setzt sich zusammen aus der kumulierten Förde- zen. Grundlage dieser statischen Betrachtung ist eine konstante
rung von etwa 86.800 Mrd. m³bzw. 868.000 Mio. TWh Erdgas, Fördermenge bzw. ein entsprechend konstanter Verbrauch pro
den Reserven (derzeitig mit technischen Mitteln förderbar) von Jahr über den Betrachtungszeitraum. In 2007 betrug die För-
182.800 Mrd. m³ (1,83 Mio. TWh) und den Ressourcen (nach- dermenge weltweit 3.013,6 Mrd. m³bzw. 30.136 TWh (18). Die
gewiesen, aber nicht wirtschaftlich förderbar oder geologisch weltweiten statischen Reichweiten liegen damit bei 61 Jahren.
erfasst) von 239.400 Mrd. m³ (2,4 Mio. TWh). Die Bundesanstalt Bei einer Fokussierung der statischen Reichweitenbetrachtung
für Geowissenschaften und Rohstoffe geht davon aus, dass bis- auf die für Deutschland relevanten Exportländer ergeben sich
lang 32 Prozent der nachgewiesenen Reserven und 17 Prozent auf die Reserven bezogene Reichweiten je nach Land von 8 bis
des globalen Gesamtpotenzials an konventionellem Erdgas 73 Jahren.
verbraucht sind (18).
Der Vergleich mit dem Energieträger Erdöl – von dem der deut-
Erdgas hat aktuell einen Anteil von 24 Prozent am Weltprimär- sche Verkehrssektor bislang zu über 90 Prozent abhängig ist –
energieverbrauch und folgt damit an dritter Stelle hinter Erdöl verdeutlicht das zusätzliche Reichweitenpotenzial von Erdgas.
und Kohle. Größte Erdgasverbraucher weltweit sind die USA, Das globale Gesamtpotenzial an verfügbarem Rohöl beträgt ge-
Japan, die Ukraine und Italien, gefolgt von Deutschland auf schätzte 248.838 Mio. t (157.312 t Reserven und 91.526 Mio. t Res-
Platz 5. Der Erdgasverbrauch in Deutschland liegt bei 96,3 Mrd. sourcen). Unter Zugrundelegung der aktuellen Fördermenge
m³bzw. 960 TWh pro Jahr und hat damit einen Anteil von
3,2 Prozent am Welterdgasverbrauch (18) (19).
Abbildung 14: Statische Reichweiten der für Deutschland wichtigsten Bezugsquellen von Erdgas und Erdöl (23)(25)
61
41
Statische Reichweite Anteil am
73
in Jahren: deutschen Markt:
26
Norwegen Erdgas Erdgas
8 Erdöl Erdöl
* Dänemark und GB zusammen 2 Prozent
Welt
26 % 15 %
21 71
12
Dänemark
Großbritannien
20
Nieder- 2 %*
lande Russland
8 10 12
18 % 36 % 32 %
2 %* 14 % Deutschland
7%
32 Kasachstan
3%
Aserbaidschan
66
10 % Libyen
14 Erdgas und Biomethan im künftigen Kraftstoffmix.Exkurs: Liquefied Natural Gas (LNG).
Der Einsatz der LNG-Technologie ermöglicht, größere Mengen werden, wo Erdgas bisher ungenutzt in die Atmosphäre ent-
verflüssigten Erdgases aus entlegenen – oder nicht an das weicht oder während der Erdölförderung abgebrannt wird. Das
für Deutschland relevante Pipeline-Netz angeschlossenen – Verfahren wird in Schweden verwandt, um Tankstellen mit Biogas
Gebieten zu transportieren. Damit kann die Versorgungssi- zu versorgen, da hier kein Erdgasnetz vorhanden ist. Mit dem
cherheit für Deutschland weiter erhöht werden. Zwar sind Verfahren werden die Reinigung sowie die Komprimierung des
die Verdichtung des Erdgases am Produktionsort sowie die Biogases auf 200 bar zur Nutzung an der Tankstelle überflüssig.
Entspannung am Ort des Verbrauchs sehr energieintensiv,
dennoch kann sich dieser Prozess beim Transport gerade über
große Distanzen lohnen. Zudem kann LNG dort produziert
ergeben sich globale statische Reichweiten von rund 40 Jahren. lein 93 Prozent der deutschen Erdgasproduktion. Die statischen
Gestiegene Rohölpreise bewirken, dass auch unkonventionelle Reichweiten der für Deutschland aktuell wichtigsten sechs Be-
Öle an Attraktivität gewinnen und zunehmend gefördert wer- zugsquellen sind der Abbildung 14 zu entnehmen.
den. Dazu zählen Schwer- und Schwerstöl, Ölsande und Ölschie-
fer. Diese Quellen erhöhen die Reichweite entsprechend. Die Zum Vergleich: Der Importanteil von Erdöl liegt bei 97 Prozent.
Fokussierung der Reichweitenbetrachtung auf die bislang für Die sechs für Deutschland wichtigsten Rohölbezugsländer sind
Deutschland relevanten Exportländer ergibt Reichweiten je Russland (32 Prozent), Norwegen (15 Prozent), Großbritannien
nach Land von 8 bis 71 Jahren. (14 Prozent), Libyen (10 Prozent), Kasachstan (7 Prozent) und
Aserbaidschan (3 Prozent). Etwa 29 Prozent der Rohöleinfuhren
Die statische Reichweitenbetrachtung liefert allerdings einen stammen aus britischen und norwegischen Nordseequellen,
theoretischen Wert, der für die praktische Verfügbarkeit der rund 21 Prozent aus OPEC-Staaten.
Energieträger nur sehr begrenzt aussagekräftig ist. Zum einen
wird zunehmend diskutiert, dass nach Erreichen eines Förder- Ressourcenverfügbarkeit zur Produktion von Biomethan.
maximums („Peak“ bei rund 50 Prozent der Reserven) der Druck Langfristig sollte der Kraftstoff Erdgas durch bio- oder thermo-
in den Lagerstätten und damit die Fördermenge drastisch chemisch erzeugtes Biomethan substituiert werden. Für die
abnimmt. Zum anderen setzt die statische Reichweitenbetrach- Herstellung dieses erneuerbaren Kraftstoffs kommt eine Viel-
tung eine konstante Nachfrage und Entnahme voraus. Tatsäch- zahl von Rohstoffen infrage. Abbildung 15 zeigt die Aufteilung
lich wächst aber die Nachfrage nach fossilen Energieträgern. des technischen Biomassepotenzials Deutschlands, welches im
Der wirtschaftliche Aufschwung von Ländern wie China oder Jahre 2006 mit ungefähr 1.300 PJ bzw. 361 Mrd. kWh bewertet
Indien mit dort auch massiv steigender Motorisierungsquote wird. Energiepflanzen haben dabei den größten Anteil, gefolgt
hat diese Dynamik in den letzten Jahren erheblich beschleu- von Waldholz.
nigt. Insgesamt dürfte aufgrund sinkender Fördermengen nach
Erreichen des „Peaks“ und aufgrund der steigenden Nachfrage Abbildung 15: Aufteilung des technischen Biomassepotenzials in
wesentlich früher mit einer Verknappung zu rechnen sein, als Deutschland in 2006 (12)
es die Reichweitenbetrachtung bislang vermuten lässt. Für Stroh
Energiepflanzen 35 %
14 %
den Energieträger Erdöl sehen verschiedene Prognosen ein (2 Mio. ha)
weltweites „Peak Oil“ zwischen 2005 und 2020. In 90 Prozent Biogas 1 %
der Ölförderländer sind die Fördermaxima bereits nachweislich (übrige)
überschritten. Demgegenüber steht schon seit den 1960er Jah- Biogas 8 %
ren ein Rückgang der jährlichen Erdölneufunde, seit 1981 liegen (Reststoffe der
sie unter dem Verbrauch. Für den Energieträger Erdgas wird Landwirtschaft)
ein weltweites „Peak Gas“ erst zwischen 2020 und 2030 erwartet
Altholz
(20)(21)(22). 6%
Geografische Verteilung. Industrieholz
Die weltweiten Erdgasreserven sind zu 69 Prozent in der soge- 4%
nannten „Strategischen Ellipse“ konzentriert. Diese erstreckt
sich vom Nahen Osten über den Kaspischen Raum bis hin nach
Nordwest-Sibirien. Auf drei Länder innerhalb dieser Ellipse
Waldholz
(Russland, Iran und Katar) entfallen etwa die Hälfte der Welt-
32 %
erdgasreserven (18). Deutschlands wichtigste Bezugsquellen
für Erdgas sind heute Russland (36 Prozent), Norwegen (26 Pro- Biomasse wird gegenwärtig für die jährliche Bereitstellung
zent), die Niederlande (18 Prozent) sowie Dänemark und Groß- von 112 Mrd. kWh an Wärme, 37 Mrd. kWh an Kraftstoffen und
britannien (zusammen 2 Prozent). Eigene Vorkommen decken 25,9 Mrd. kWh an Strom eingesetzt (24). Dabei kommt der Ver-
rund 15 Prozent des Bedarfs. Deutschlands größte Erdgasvor- wendung von holzartigen Biomassen insbesondere im Wärme-
kommen liegen in Norddeutschland. Niedersachsen deckt al- sektor eine übergeordnete Bedeutung zu.
15Grundsätzlich stehen für die Biogasproduktion Substrate bzw. großes Potenzial sowohl hinsichtlich der Einspeisung von Bio-
Rohstoffe aus dem landwirtschaftlichen Sektor (etwa Ernterück- methan als auch des weiteren Ausbaus von Erdgastankstellen.
stände und tierische Exkremente), dem gewerblichen bzw. in-
dustriellen Sektor (etwa Reststoffe der Lebensmittelherstellung) Bezogen auf die eingespeisten Biomethanmengen steht
sowie dem Abfallsektor (etwa organische Klärschlämme oder Deutschland im weltweiten Vergleich mit rund 180 MW instal-
Biomüll) zur Verfügung. Die höchsten Potenzialausweitungen lierter Leistung an erster Stelle. Lediglich Schweden kann mit
für Biogassubstrate werden in den Bereichen landwirtschaftli- etwa 35 Biomethanaufbereitungsanlagen, welche jedoch einen
che Reststoffe und nachwachsende Rohstoffe erwartet, wobei geringeren Output aufweisen, mithalten. Die Methannutzung
innerhalb des Energiepflanzenanbaus die deutlich größten erfolgt hier in erster Linie im Kraftstoffsektor.
Potenzialzuwächse liegen. Das gesamte technische biogene
Rohstoffpotenzial für die Biogasproduktion wird für das Jahr Abbildung 16 zeigt die Wertschöpfungskette des Biomethan-
2010 auf 156 Mrd. kWh geschätzt. einsatzes. Vor der Einspeisung ist es notwendig, das Biogas zu
reinigen und an die geforderten Netzqualitäten anzupassen.
Grundsätzlich sind im Rahmen der Bereitstellung von Biomasse Dies umfasst die Entfernung von unerwünschten Begleitstof-
für die Produktion von Biomethan auch mögliche Konkurrenz- fen wie Schwefel, Wasser und Kohlendioxid, die Zugabe von
situationen mit in Betracht zu ziehen. Die Ausweitung des Ener- Flüssiggas zur Brennwerteinstellung, die Druckanpassung
giepflanzenanbaus kann regional Konkurrenzen in Bezug auf sowie die Odorierung, also das Versetzen des Gases mit einem
die verfügbare landwirtschaftliche Anbaufläche hervorrufen, Geruchsstoff. Für die Biogaseinspeisung wurden in 2008 / 09
wobei Pflanzen für die bio-chemische Produktion (Biomethan) eine Reihe gesetzlicher Erleichterungen geschaffen. Die Novel-
und die thermo-chemische Produktion (Synthetic Natural Gas lierung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes berücksichtigt die
bzw. Bio-SNG) unterschiedliche Standortansprüche stellen und Biogaseinspeisung explizit, etwa durch den Technologiebonus.
somit eine ergänzende Wirkung besitzen. Die verstärkte Ver- Zudem konnten mit Hilfe der Gasnetzzugangsverordnung und
wendung von Biomasse für die Bereitstellung von Wärme und der Gasnetzentgeltverordnung wirtschaftlich und technisch
Strom sowie als Kraftstoff ruft eine zusätzliche Nachfrage nach umstrittene Fragestellungen zugunsten der Biogaseinspeisung
land- und forstwirtschaftlichen Rohstoffen als auch Nebenpro- beantwortet werden.
dukten, Reststoffen sowie Rückständen hervor. Bislang gibt
es in Deutschland eine breite Basis an Reststoffen, die für die Die qualitativen Anforderungen an das einzuspeisende Bio-
Produktion von Biomethan geeignet und ohne konkurrierende methan werden für den Einsatz als Kraftstoff in der DIN 51624
Nutzung sind. geregelt und durch die Regelwerke der Deutschen Vereinigung
des Gas- und Wasserfaches (Arbeitsblätter G260, G262) doku-
Einspeisung von Biomethan. mentiert.
Die Aufbereitung von Biogas zu Biomethan und dessen anschlie-
ßende Einspeisung ins Erdgasnetz erfolgt in Deutschland seit Biomethan ist aufgrund der erhöhten Erzeugungskosten noch
2006. Bis Dezember 2009 sind 26 Biomethananlagen ans Netz nicht mit Erdgas konkurrenzfähig. Es wird derzeit hauptsäch-
gegangen (25). Zusätzlich befinden sich zahlreiche weitere in lich in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen nach EEG genutzt.
Bau bzw. Planung und werden in den nächsten Jahren ihren Be- Außerdem findet es Verwendung im Wärmesektor. Die direkte
trieb aufnehmen. Damit wird die Verfügbarkeit von Biomethan Nutzung als Kraftstoff ist eine weitere Option. Hier gibt es bis-
auch für den Kraftstoffsektor erhöht. Die vorhandenen Gaslei- lang eine Aufbereitungsanlage, welche das Biomethan direkt
tungen in Deutschland weisen eine Gesamtlänge von mehr als an den Endverbraucher abgibt. Hinzu kommen ca. 100 Tankstel-
400.000 Kilometer auf. Die flächige Präsenz des Netzes birgt len, die bilanzielles, beigemischtes Biomethan verkaufen.
Abbildung 16: Wertschöpfungskette der Einspeisung von Biomethan (25)
Verkauf / Handel
Biogasanlage
Erdgas- Strom &
Landwirtschaft netz Wärme
(KWK)
Organische
Reststoffe Wärme
komprimiert
Rückführung der auf 200 bar
Gärrückstände als
Viehwirtschaft Kraftstoff
Dünger
Biomasseproduktion Logistik Rohgaserzeugung Aufbereitung Einspeisung Einsatzfelder
16 Erdgas und Biomethan im künftigen Kraftstoffmix.Dabei ist insbesondere die Einhaltung der Anforderungen
sicherzustellen, die sich durch die Biokraftstoffnachhaltig-
keitsverordnung ergeben. Ab 1. Juli 2010 dürfen demnach nur
Biokraftstoffe vertankt werden, welche nachweislich im Ein-
klang mit den Anforderungen an eine nachhaltige Produktion
erzeugt wurden. Um diesen Nachweis zu erbringen, bedarf es
noch der Schaffung einer zertifizierenden Instanz. Zur Unter-
stützung des Handels mit Biomethan ist es zudem notwendig,
ein Dokumentationssystem zu etablieren, das die verschie-
denen biogenen Eigenschaftsprofile von eingespeistem Bio-
methan lückenlos und zweifelsfrei dokumentiert.
Die weltweite geologische Verfügbarkeit von Erd-
gas ist größer als die von Erdöl. Die statischen
Reichweiten der sechs für Deutschland wichtigs-
ten Erdölländer betragen – bezogen auf die Reserven – 10
bis 70 Jahre. Die Reichweiten der sechs wichtigsten Liefer-
länder für Erdgas liegen ebenfalls in dieser Größenordnung.
Eine Nutzung von Erdgas im Verkehr kann daher die Reich-
weite fossiler Energieträger für den Verkehrssektor in etwa
verdoppeln (ohne Berücksichtigung einer konkurrierenden
stationären Nutzung und Veränderungen der weltweiten
Nachfrage).
Durch die verstärkte Einbindung von Erdgas in den Kraft-
stoffmix kann das Portfolio an Energie-Lieferländern auch
im Verkehrssektor ausgeweitet werden. Ferner kann
Deutschland durch die Integration von Erdgas im Verkehr
seine Abhängigkeit von fossilen Energieträgern aus teilwei-
se politisch instabilen Weltregionen reduzieren.
Die Präsenz von Erdgas als Kraftstoff eröffnet zudem die
Chance einer sukzessiven Substitution dieses fossilen Ener-
gieträgers durch Biomethan. Die Erdgasindustrie hat sich
zum Ziel gesetzt, bis 2020 den Anteil eingespeisten Bio-
methans auf 20 Prozent zu erhöhen. Zur Produktion dieses
hochwertigen Kraftstoffs stehen unterschiedliche Quellen
mit einem breiten Vorkommen zur Verfügung.
Der Vorteil dieses Kraftstoffs liegt dabei auch in der
Möglichkeit zur heimischen Produktion und der damit
verbundenen regionalen Wertschöpfung. Durch die Ein-
haltung der Kriterien der BiokraftNachV sowie durch die
Nutzung bislang ungenutzter Reststoffe wird eine „Teller-
oder Tank“-Problematik vermieden. Durch die verstärkte
Nutzung von Biomethan im Verkehrssektor kann dessen
Abhängigkeit von fossilen Energiequellen weiter reduziert
werden.
174 Zentrale Handlungsfelder.
Die wichtigsten Kundenkriterien bei der Entscheidung zum Stückzahlen von jährlich 10 bis 20 Prozent verzeichnet werden.
Kauf eines Erdgasfahrzeugs sind das Fahrzeugangebot und Im Vergleich zum deutschen Pkw-Gesamtbestand in 2009 in
dessen Vermarktung, die Anschaffungs- und Unterhaltskosten Höhe von 41,3 Mio. Pkw haben Erdgas-Pkw einen Anteil von
sowie die zur Verfügung stehende Tankstelleninfrastruktur. 0,2 Prozent (vgl. Kapitel 2.3). Die Hersteller bieten Erdgasfahr-
zeuge in unterschiedlichen Klassen an. Die Listenpreise für Pkw
4.1 Fahrzeugangebot und -vermarktung. reichen dabei von ca. 13.500 bis 38.000 Euro. In Abhängigkeit
von Leistung (52 bis 163 PS bzw. 38 kW bis 120 kW) und Ver-
Weltweit werden rund 9,5 Mio. Erdgasfahrzeuge betrieben. brauch pro Kilometer (4,2 bis 6,1 kg Erdgas) ergeben sich Ge-
Die höchste Anzahl an Erdgasfahrzeugen außerhalb Europas samtreichweiten von bis zu 520 km (Bsp. VW Touran) im Erdgas-
ist u. a. in Argentinien, Brasilien, Indien, China und den USA betrieb und bis zu 1.000 km einschließlich des Benzinbetriebs.
zu verzeichnen (vgl. Abbildung 17). Jährlich werden weltweit
schätzungsweise 1 Mio. Erdgasfahrzeuge neu zugelassen oder Abbildung 18 gibt einen Überblick über die Serienpalette
umgerüstet. In Europa sind derzeit etwa 880.000 Erdgasfahr- von Erdgasfahrzeugen der zwölf absatzstärksten Marken in
zeuge unterwegs (9 Prozent der weltweiten Erdgasflotte), der Deutschland in 2009. Trotz einer mittlerweile vorhandenen Dif-
größte Anteil davon in Italien mit 585.000 Fahrzeugen (26). ferenzierung der Modelle bleibt das Angebot an Erdgasfahrzeu-
gen begrenzt. Insbesondere innerhalb der oberen und unteren
Pkw-Angebot. Fahrzeugklassen ist die Modellauswahl für den Kunden einge-
Erdgas-Serienfahrzeuge sind in Deutschland seit 1994 auf dem schränkt. So gibt es in den meisten dieser Fahrzeugklassen bis-
Markt. Seit 2000 kann hier ein nennenswertes Wachstum in den her nur ein bis zwei Modelle. Effiziente Mini- und Kleinwagen
mit Erdgas werden bislang nur von Fiat angeboten. Volkswagen
als größter Fahrzeughersteller Europas hat bisher noch kein
Exkurs: Forschung & Entwicklung. Erdgasangebot für seine erfolgreichen Golf- und Polo-Modelle.
Laut Aussage dieses Herstellers sind Erdgasantriebe für diese
Optimierung Fahrzeugkosten und -gewicht: Fahrzeugklassen aber in deren neuer Modulstrategie technisch
Um den Effizienz- und Kostenvorteil im Betrieb von Erdgas- vorgehalten und somit vergleichsweise schnell umsetzbar.
fahrzeugen weiter auszubauen, ist eine Senkung der Materi- Sechs der zwölf erfolgreichsten Pkw-Marken in Deutschland
alkosten der Erdgas-spezifischen Komponenten anzustreben. bieten keine Erdgasfahrzeuge an. So finden Kunden von BMW,
Dazu zählen auch Aspekte wie die Gewichtsreduzierung zur Audi, Renault / Dacia, Skoda, Toyota und Peugeot kein Angebot
Optimierung des Verbrauchs. bei ihrem Stammhändler. Der Kauf eines Erdgasfahrzeugs kann
also einen Wechsel der Fahrzeugmarke bedeuten – für marken-
Effizienzverbesserung der Motoren: loyale Kunden eine große Hürde.
Downsizing per Turboaufladung kann die Effizienz von Erdgas-
motoren weiter steigern. Zusätzlich werden auch für Erdgasmo- Aufstrebende Märkte wie China und Indien können einen Hebel
toren Konzepte zur zylinderselektiven Ventilsteuerung entwi- bei der Erhöhung der Marktanteile von Erdgasfahrzeugen – vor
ckelt, die bei gleichbleibender Leistung den Kraftstoffverbrauch allem im Kleinwagenbereich – bieten. Bis 2020 werden diesen
und die CO2-Emissionen um bis zu 25 Prozent senken können. Märkten Wachstumsraten im Kleinst- und Kleinwagenbereich
von 30 Prozent prognostiziert. Damit ist die Erhöhung des welt-
Hybridisierung: weiten Bestands an diesen Fahrzeugen von derzeit etwa 15 Mio.
Durch eine Hybridisierung von Erdgasfahrzeugen kann zusätz- auf 30 Mio. möglich (27). Schaffen es die in Deutschland operie-
lich CO2 vermieden werden. renden Hersteller, in diesen Wachstumsmärkten konkurrenzfä-
hige Erdgasfahrzeuge anzubieten, werden große Skaleneffekte
Erdgasdirekteinblasung: möglich, die zu Preisreduktionen bei den Erdgaskomponenten
Gegenüber konventionellen saugrohreinblasenden Systemen führen. Diese können wiederum in Deutschland eine Reduktion
ermöglicht die Direkteinblasung von Erdgas signifikant höhere des bisherigen Mehrpreises von Erdgasfahrzeugen auf bzw. un-
Leistungsdichten und geringere CO2-Emissionen der Motoren. ter das Preisniveau von Dieselfahrzeugen ermöglichen.
Zumischung von Wasserstoff: Neben dem Fahrzeugangebot ist auch dessen Vermarktung
Erdgas-Wasserstoff-Gemische können künftig eine Rolle in der gegenüber privaten, kommerziellen und öffentlichen Nutzern
Energieversorgung spielen. Beispielsweise kann regenerativ – besonders im Pkw-Bereich – ein wichtiges Handlungsfeld für
erzeugter Wasserstoff dem Erdgasnetz zugeführt werden. Da- Fahrzeughersteller und -händler. Seitens der Kunden besteht
mit könnte das Erdgasnetz als Transport- und Speichermedium noch eine weitverbreitete Unkenntnis über Technologie, Um-
für Wasserstoff genutzt werden. weltvorteile und Wirtschaftlichkeit von Erdgasfahrzeugen.
Es gibt gewisse Unsicherheiten gegenüber Gas als Kraftstoff
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