Erdgas und Biomethan im künftigen Kraftstoffmix - Handlungsbedarf und Lösungen für eine beschleunigte Etablierung im Verkehr - Global ...
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
Erdgas und Biomethan im künftigen Kraftstoffmix. Handlungsbedarf und Lösungen für eine beschleunigte Etablierung im Verkehr. Aktualisierte Fassung, September 2011.
Impressum. Herausgeber: Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena) Chausseestraße 128 a 10115 Berlin Tel.: +49 (0)30 726165-600 Fax: +49 (0)30 726165-699 E-Mail: info@dena.de Internet: www.dena.de Redaktion: Dirk Peters Dr. Christian A. Rumpke Dr. Dominika Kalinowska 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: September 2011 Alle Rechte sind vorbehalten. Die Nutzung steht unter dem Zustimmungsvorbehalt der dena. ISBN: 978-3-9813760-5-0 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 u. a. 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. 21
4.3 Tankstelleninfrastruktur. 23
5 Kundenspezifische Anforderungen. 26
5.1 Private Nutzer. 26
5.2 Gewerbliche Nutzer. 27
5.3 Öffentliche Nutzer. 28
6 Maßnahmenspektrum zur beschleunigten
Marktdurchdringung. 30
7 Roadmap zur Forcierung von Erdgas und
Biomethan im Verkehr. 32
7.1 Namhafte Akteure. 32
7.2 Konkrete Maßnahmen. 32
7.3 Notwendige politische Rahmenbedingungen. 33
8 Quellenverzeichnis. 34
9 Abbildungsverzeichnis. 36
10 Abkürzungen. 37
3
1 Zusammenfassung und
Handlungsempfehlungen.
Die Energie- und Klimasituation erfordert eine stärkere tigen Beimischung können die CO2-Emissionen im Vergleich
Diversifizierung von Kraftstoffen und Antrieben. zu Benzin um 39 Prozent gesenkt werden, beim Einsatz von
Absehbar steigende Energiepreise, die Begrenztheit des im reinem Biomethan je nach Betrachtungsweise sogar um bis zu
Verkehrssektor bislang dominanten Energieträgers Erdöl so- 97 Prozent. Dabei sind die zur Erzeugung von Biomethan be-
wie ambitionierte Klimaschutzziele erfordern die Einführung nötigten Ressourcen noch lange nicht ausgeschöpft. Selbst im
alternativer Kraftstoffe und Antriebe. Vor diesem Hintergrund Falle der Erreichung des genannten 4-Prozent-Zieles könnten
werden weltweit bzw. innerhalb der EU auch Erdgas und Bio- sämtliche Erdgasfahrzeuge im Jahr 2020 theoretisch mit reinem
methan als Kraftstoff forciert. So geht die Kraftstoffstrategie Biomethan betrieben werden. Sowohl für die Anrechnung von
der Bundesregierung 2004 von einem Potenzial von Erdgas als Biomethan auf die Biokraftstoffquote als auch die steuerliche
Kraftstoff von mindestens 0,5 bis 1 Prozent in 2010 und 2 bis 4 Besserstellung ist eine Zertifizierung der eingesetzten Mengen
Prozent in 2020 aus. Dieses entspricht rund 1,4 Mio. Fahrzeugen gemäß der Biokraftstoffnachhaltigkeitsverordnung erforder-
in 2020. Auch das Energiekonzept der Bundesregierung sieht lich.
im Rahmen der Energiewende vor, die Verbreitung von Erdgas-
fahrzeugen sowie den verstärkten Einsatz von Biomethan im Zur Marktdurchdringung müssen die Aktionen der
Kraftstoffbereich zu fördern. verschiedenen Akteure aus Wirtschaft und Politik besser
koordiniert werden.
Die Ziele für den Anteil von Erdgas und Biomethan als Ein Grund für die bisher – auch im weltweiten Vergleich – re-
Kraftstoff sind noch nicht erreicht. lativ schleppende Etablierung von Erdgas als Kraftstoff ist das
Die Potenziale von Erdgas und Biomethan als Kraftstoff werden Fehlen einer gemeinsamen Maßnahmendefinition zwischen
trotz ausgereifter Technik bislang nicht ausgeschöpft: In 2010 den beteiligten Akteursgruppen und einer verbindlichen
betrug der Anteil von Erdgas als Kraftstoff am Gesamtkraftstoff- Umsetzung. Zwar zeichnen sich einige Akteure durch Einzel-
verbrauch ca. 0,3 Prozent, in Deutschland werden aktuell ledig- initiativen aus. Letztlich aber zielen Politik bzw. Staat, Mineral-
lich 89.000 der insgesamt rund 51 Mio. Fahrzeuge mit Erdgas ölwirtschaft mit ihren Tankstellennetzen, Gasversorger (inkl.
betrieben. Die Ziele für 2010 werden lediglich zu einem Drittel Biomethanproduzenten), Hersteller und Händler von Fahrzeu-
erreicht. Die Potenziale können bis 2020 nur gehoben werden, gen sowie Forschungsinstitute mit jeweils unterschiedlichen
wenn es gelingt, den Bestand an Erdgasfahrzeugen um jährlich Interessenlagen unabgestimmt auf die Nachfrager ab. Dabei
36 Prozent zu vergrößern. Hierzu ist insbesondere ein wachsen- wird wichtigen Kundenanforderungen vielfach noch nicht ziel-
der Anteil von erdgasbetriebenen Nutzfahrzeugen erforderlich. gruppenscharf entsprochen.
In der EU zeigen Länder wie Schweden oder Italien, dass eine
solch schnelle Marktentwicklung möglich ist. Ein breites Bündnis namhafter Unternehmen einigt sich
auf die Umsetzung konkreter Maßnahmen bis 2020.
Die Eigenschaften von Erdgas sprechen für eine be- Die vorliegende Studie skizziert, welche Maßnahmen die rele-
schleunigte Etablierung im Verkehrssektor. vanten Akteure umsetzen können, um die mit dem Einsatz von
Erdgas weist unter den fossilen Kraftstoffen die geringsten CO2- Erdgas und Biomethan im Verkehrssektor verbundenen Poten-
Emissionen auf – mit seinem Einsatz können im Vergleich zu ziale voll ausschöpfen zu können. Auf dieser Basis etablierten
Benzin rund 24 Prozent dieses Klimagases vermieden werden. namenhafte Vertreter aller relevanten Branchen begleitet vom
Auch bei den Schadstoffen wie Ruß und Stickoxiden schneidet Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Stadtentwicklung
es deutlich besser ab als Benzin oder Diesel. Erdgas als Kraftstoff (BMVBS) und unter Koordination der Deutschen Energie-
trägt zur Diversifizierung der Ressourcen im Verkehrssektor bei Agentur (dena) Ende 2010 die „Initiative Erdgasmobilität“. Bis
und erweitert das Portfolio der Energielieferländer. September 2011 einigten sich die beteiligten Branchenvertreter
auf einen politischen Empfehlungskatalog und die abgestimm-
Die Beimischung von Biomethan kann die Klima-, Um- te Umsetzung ausgewählter Maßnahmen.
welt- und Ressourcenvorteile steigern.
Durch die Einspeisung von in Deutschland erzeugtem Bio- Diese Synchronisation von Wirtschaftsakteuren untereinander
methan in das bestehende Erdgasnetz und die Nutzung im sowie der Politik ermöglicht, dass Erdgas und Biomethan neben
Verkehr lassen sich Klimawirkung, Umwelteigenschaften und anderen Antriebstechnologien einen größeren Beitrag zur
Rohstoffverfügbarkeit weiter verbessern. Mit einer 20-prozen- beschleunigten Diversifizierung der Kraftstoffbasis und zum
Klimaschutz leisten können.
4 Erdgas und Biomethan im künftigen Kraftstoffmix.
Abbildung 1: Maßnahmen und Empfehlungen der „Initiative Erdgasmobilität“
Wer? Was?
Fahrzeughersteller Erweiterung des Fahrzeugangebots in ausgewählten Segmenten
Intensivierung von Marketing und insbesondere Vertrieb
Gasversorger Ausbau des Tankstellennetzes auf Basis einer deutschlandweiten Netzplanung
Selbstverpflichtung zur Beimischung von 20 Prozent Biomethan bis 2015 bei förderlichen
politischen Rahmenbedingungen
Konzipierung vereinfachter Systeme zur Abrechnung von Erdgas mit Tankstellen
Weitere Steigerung des Anteils von Erdgasfahrzeugen in den eigenen Flotten
Biogaswirtschaft Nachhaltige Erzeugung von Biomethan aus Reststoffen
Nennenswerte Steigerung des Anteils von Erdgasfahrzeugen in den eigenen Flotten
Durchführung eines Flottenversuchs mit Biomethan im Schwerlastverkehr
Mineralölwirtschaft Weiterentwicklung von besonders geeigneten Tankstellenstandorten für Erdgas als Kraftstoff
Erhöhung der Tankkartenakzeptanz soweit erforderlich
Umstellung der Bezeichnung auf CNG / Erdgas bei Tankstellenmodernisierung oder -neubau
Optimierung der Ausschilderung an Bundesautobahnen
Nutzerverbände
Kommunikation der Vorteile sowie Abbau von Vorbehalten bei Fahrzeugnutzern
Alle Akteure
Vereinheitlichung von Branding und Bezeichnungen
Kundeninformation und Abbau von Vorbehalten ggü. Erdgas und Biomethan
Kommunikation ggü. Multiplikatoren und Meinungsbildnern
Politik Steuerlicher Rahmen
Verlängerung der Energiesteuerermäßigung für Erdgas bis 2025
Ordnungsrechtlicher Rahmen
Konzipierung einer transparenten Preisauszeichnung von Erdgas an Tankstellen
Technologieoffene Schaffung von Anreizen für Lkw mit alternativen Antrieben
Integration von Erdgasfahrzeugen in die Flotten der öffentlichen Hand
Finanzielle Berücksichtigung von Energieverbrauch und Umweltauswirkungen von
Straßenfahrzeugen in der öffentlichen Beschaffungspraxiss
Förderpolitischer Rahmen
Pauschalisierung der Netzentgelte für Erdgas als Kraftstoff
Weiterentwicklung der KfW-Förderung für Erdgastankstellen
Öffentliche Förderung des Neu- bzw. Ausbaus von Erdgastankstellen
Direkte Kaufanreize für Pkw mit alternativen Antrieben nur technologieoffen
Europäischer Rahmen
Berücksichtigung des Mehrgewichts in EU-Führerscheinklassen und
Gewichtsbestimmungen
EU-weite Harmonisierung der Schnittstelle zwischen Tankstelle und Fahrzeug
5
2 Hintergrund.
die globalen Kohlendioxidemissionen sektorübergriefend bis
2050 um mindestens 50 bis 85 Prozent ggü. 2000 zu senken,
2.1 Herausforderungen. um den weltweiten Temperaturanstieg auf maximal 2° Celsius
gegenüber dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen (1). Im
Die hohen und stark fluktuierenden Kraftstoffpreise der vergan- Koalitionsvertrag 2009 und im Energiekonzept 2010 konkreti-
genen Jahre geben einen Vorgeschmack darauf, welchen zen- siert die Bundesregierung, die Treibhausgasemissionen sekto-
tralen Herausforderungen sich der bislang fast ausschließlich renübergreifend bis 2020 um 40 Prozent und bis 2050 um 80
vom Erdöl abhängige Verkehrssektor in Zukunft stellen muss. bis 95 Prozent gegenüber 1990 zu senken (2) (3). Dabei zeigen
Endlichkeit und regionale Begrenztheit der Ressource Erdöl die Abbildungen 2 und 3, dass die CO2-Emissionen und der End-
führen zunehmend zu einem Anstieg der Preise für diesen Ener- energieverbrauch aufgrund wachsender Verkehrsleistungen,
gieträger – auch infolge von Wirtschaftswachstum und steigen- insbesondere im Güter- und Luftverkehr seit 1990 nur gering-
dem Motorisierungsgrad in Ländern wie China oder Indien. fügig gesunken sind. Um diesen Herausforderungen zu begeg-
nen, gilt es, den Abschied vom Zeitalter der fossilen Brennstoffe
Gleichzeitig muss auch der Verkehrssektor seine Bemühungen vorzubereiten (3). Zu dessen Erreichung gibt es zwei schlüssige
zur Minderung des CO2-Ausstoßes verstärken, um die verein- Strategien: Energieeffizienz und erneuerbare Energien.
barten Klimaschutzziele zu erreichen. In seinem vierten Sach-
standsbericht schreibt der Weltklimarat (Intergovernmental Bei der dazu nötigen Diversifizierung von Kraftstoffen und An-
Panel on Climate Change IPCC 2007) die Notwendigkeit fest, trieben können auch Erdgas und Biomethan (zu Erdgasqualität
Abbildung 2: CO2-Emissionen im Verkehr in Deutschland, Abbildung 3: Endenergieverbrauch im Verkehr
inkl. Emissionen bei der Energiebereitstellung (4) in Deutschland (4)
CO2-Emissionen in Mio. t
220 33 34 Endenergieverbrauch in Mrd. kWh
32 31 40
200 40
180 900
160 800
140 700 97 101 121
91 120
120 600 84
100 500
185 187 197 195 177 170 574 614 647 637 599 574
80 400
60 300
40 200
20 100
0 0
1990 1994 1998 2002 2006 2009 1990 1994 1998 2002 2006 2009
Schienen- und Luftverkehr, Binnenschifffahrt Schienen- und Luftverkehr, Binnenschifffahrt
Straßenverkehr Straßenverkehr
Quelle: Fotolia – Werner Hilpert
6 Erdgas und Biomethan im künftigen Kraftstoffmix.
aufbereitetes Biogas, Synonym: Bio-Erdgas) eine bedeutende ten. Nachdem mit Euro 5 bereits NOx- und Partikelemissionen
Rolle spielen. Trotz ihrer technischen und infrastrukturellen deutlich abgesenkt werden, stellt die weitere NOx-Reduktion
Verfügbarkeit bedienen diese Energieträger bislang aber nur eine besondere Herausforderung für Dieselfahrzeuge dar. Auch
einen Nischenmarkt. So machten Erdgasfahrzeuge Anfang 2011 für schwere Nutzfahrzeuge verschärfen sich die Standards: Die
gerade einmal 0,2 Prozent des Gesamtmarkts aus. Der Anteil gegenwärtig als freiwilliger Standard geltenden EEV-Werte
von Erdgas am Kraftstoffverbrauch beträgt 0,3 Prozent. (enhanced environmental friendly vehicle) sind in einigen
Aspekten ambitionierter als die bestehende Euro 5-Norm für
2.2 Politischer Rahmen. Nutzfahrzeuge, in Bezug auf Stickoxide und Partikelausstoß
jedoch identisch. Ab Januar 2013 wird im Rahmen von Euro 6
Die Rolle von Erdgas und Biomethan im künftigen Kraftstoffmix eine Reduktion der Partikelemissionen um 66 Prozent sowie
wird mittlerweile auf verschiedenen politischen Ebenen adres- die Reduzierung der NOx-Emissionen auf ein Fünftel gegenüber
siert: Euro 5 erforderlich. Eine zusätzliche Vereinbarung zur Begren-
zung der Partikelzahl wird ab diesem Zeitpunkt ein geschlosse-
Maßnahmen der EU zur Umsetzung des Kyoto-Protokolls. nes Filtersystem verlangen. Mit diesen Vorgaben sind sowohl
Ausgehend von den globalen Klimaschutzzielen des Kyoto-Proto- bei Pkw als auch bei Nutzfahrzeugen Kostensteigerungen bei
kolls wurden auch in der EU für den Verkehrssektor Maßnahmen Dieselfahrzeugen zu erwarten, die die gegenwärtigen Kosten-
zur Einsparung von Treibhausgasemissionen (THG-Emissionen) differenzen zu Erdgasfahrzeugen verringern können.
auf den Weg gebracht. Neben der Verlagerung auf alternative
Kraftstoffe wie Erdgas fördert die EU auch den verstärkten Ein- Kraftstoffstrategie der Bundesregierung.
satz von Biokraftstoffen, zu denen auch Biomethan gehört. Im Rahmen ihres Fortschrittsberichts zur Nationalen Nachhal-
tigkeitsstrategie hat die Bundesregierung 2004 eine Strategie
Die Richtlinie 2009 / 28 / EG sieht vor, bis 2020 einen Anteil von zur weiteren Diversifizierung von Kraftstoffen im Verkehrssek-
20 Prozent des Energieverbrauchs aus erneuerbaren Quellen zu tor erarbeitet (5). Diese soll nun, wie im Koalitionsvertrag und
decken und die Energieeffizienz um 20 Prozent zu steigern (6). Energiekonzept vereinbart, zu einer umfassenden und techno-
Die Richtlinie legt weiterhin bis 2020 einen Anteil erneuerbarer logieoffenen „Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie“ weiterent-
Energien von 10 Prozent am Endenergieverbrauch des Ver- wickelt werden (2) (3). Die Rolle von Erdgas als Kraftstoff wird
kehrssektors für alle Mitgliedstaaten fest. dabei sowohl hinsichtlich der vorhandenen Klimaschutzpoten-
ziale als auch mit Hinweis auf die Verfügbarkeit der ausgereif-
EU-weite CO2-Regulierung für Pkw und leichte ten Technik und einer umfassenden Infrastruktur betont.
Nutzfahrzeuge.
Im Dezember 2008 einigten sich die Europäische Kommission, Die Kraftstoffverwendungsmatrix, die der Erstellung der Kraft-
Rat und Parlament auf einen Kompromiss hinsichtlich der stoffstrategie zugrunde liegt, geht von einer Steigerung des
künftigen Begrenzung der CO2-Emissionen der Pkw-Neuwagen- Anteils von Erdgas am Gesamtkraftstoffmarkt auf 0,5 bis 1 Pro-
flotte. Dieser sieht vor, ab 2012 stufenweise den Durchschnitts- zent in 2010 sowie auf einen Anteil von 2 bis 4 Prozent in 2020
ausstoß von Neuwagen auf 120 g CO2 / km zu begrenzen. In der aus. Beide Abschätzungen werden nach aktuellem Stand bei
Verordnung wird ab 2020 ein Ziel für die Neuwagenflotte von Weitem verfehlt.
95 g CO2 / km festgelegt (7). Eine vergleichbare Richtlinie der
EU-Kommission für leichte Nutzfahrzeuge sieht ebenfalls die Biokraftstoffquotengesetz.
stufenweise Einführung eines Grenzwerts vor, der beginnend Das Biokraftstoffquotengesetz vom 18. Dezember 2006 dient
ab 2014 mit einem Durchschnittswert von 175 g bis 2020 auf der Umsetzung entsprechender EU-Vorgaben in nationales
135 g CO2 / km sinken soll. Recht. Es bringt durch Änderung des Bundesimmissionsschutz-
gesetzes sowie Energie- und Stromsteuergesetzes die stufen-
weise Beimischung von Biokraftstoffen in Diesel- und Ottokraft-
Die Pkw-Richtlinie beinhaltet mehrere Bonusregelungen, die stoffe auf den Weg (Anteil von 6,25 Prozent bis Ende 2014). Das
bei der Ermittlung des CO2-Ausstoßes angerechnet werden Gesetz zur Änderung der Förderung von Biokraftstoffen vom
können. So sieht sie u. a. eine Minderung um 5 g CO2 / km durch 15. Juli 2009 hat zum Ziel, Konkurrenzen um Anbauflächen zu
die Beimischung von Biokraftstoffen, zu denen auch Biomethan vermeiden und den Ausbau der Biokraftstoffe stärker auf die
zählt, vor. Auch der Vorschlag für die leichten Nutzfahrzeuge Minderung der Treibhausgasemissionen auszurichten.
beinhaltet Regelungen dieser Art.
Im Zuge dessen ermöglicht die Novelle die Anrechnung von
Abgasstandards für Pkw und Nutzfahrzeuge. Biomethan als Beimischung zu Erdgas sowie als Reinkraftstoff
Im September 2009 ist die Abgasstufe Euro 5 für Pkw in Kraft ge- zur Erfüllung der Quote. Damit kann Biomethan den Verände-
treten. Die folgende Stufe Euro 6 wird ab 1. September 2014 gel- rungsdruck im Bereich der flüssigen Biokraftstoffe reduzieren.
7
Für die Anerkennung des Einsatzes von Biomethan im Rahmen 2.3 Ziele und Stand der Etablierung von Erdgas
des Biokraftstoffquotengesetzes sind nachhaltige Erzeugung, im Kraftstoffmix.
Umwandlung und Transport nachzuweisen. Hierfür muss das
Biomethan über ein von staatlicher Seite anzuerkennendes Von allen in Deutschland im Straßenverkehr zugelassenen
System zertifiziert werden. Diese Zertifizierung muss seit 1. Juli knapp 51 Mio. Fahrzeugen werden aktuell ca. 90.000 mit Erd-
2010 verbindlich nachgewiesen werden und stellt auch eine gas betrieben. Dieser Bestand setzt sich zu etwa 80 Prozent aus
Voraussetzung für die steuerliche Besserstellung dar. Pkw und 20 Prozent aus Nutzfahrzeugen zusammen, darunter
ca. 1.500 Busse (8). Abbildung 4 zeigt die Bestandsentwicklung
Integriertes Energie- und Klimaprogramm der seit 2001. Demnach hat das jährliche Wachstum von 16 Prozent
Bundesregierung. in 2009 auf etwa 11 Prozent in 2010 und ca. 4 Prozent in 2011
Im Zuge der Umsetzung des Integrierten Energie- und Klima stetig abgenommen.
programms der Bundesregierung traten am 12. April 2008
Änderungen zur gezielten Förderung der Einspeisung von Der Absatz von Erdgas als Kraftstoff betrug im Jahr 2010 etwa
Biomethan ins Erdgasnetz in Kraft. In der geänderten Gasnetz- 2,2 Mrd. kWh. Das entspricht einem Anteil von Erdgas am
zugangsverordnung wurde das Ziel formuliert, entsprechend Gesamtkraftstoffverbrauch von 0,3 Prozent (10) (11). Zur Abde-
dem in Deutschland vorhandenen Potenzial eine Einspeisung ckung von 1 Prozent, wie ihn die Kraftstoffverwendungsma-
von 6 Mrd. m3 Biomethan jährlich bis 2020 und 10 Mrd. m3 Bio- trix für 2010 anstrebt (5), ist der Absatz von ca. 540.000 t bzw.
methan jährlich bis 2030 zu ermöglichen. Dies entspricht etwa 7 Mrd. kWh Erdgas an den Tankstellen erforderlich. Für 4 Pro-
60 Mrd. kWh bzw. 100 Mrd. kWh. Dieses Volumen schafft die zent in 2020 sind etwa 2,2 Mio. t bzw. 28 Mrd. kWh nötig.
Basis für den Einsatz von Biomethan als Kraftstoff.
Die Abbildungen 5 und 7 verdeutlichen die erforderliche Ent-
wicklung des Verbrauchs von Erdgas als Kraftstoff sowie des
Bestands an Erdgasfahrzeugen. Ausgehend vom bestehenden
Fahrzeugmix müsste der Fahrzeugbestand zur Erreichung des
4-Prozent-Zieles in 2020 auf rund 1,4 Mio. Fahrzeuge anwach-
Abbildung 4: Bestandsentwicklung der Erdgasfahrzeuge in Deutschland, Jahresanfangswerte jeweils zum 1. Januar (8)
Anzahl Erdgasfahrzeuge in Tsd.
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Abbildung 5: Notwendige Absatzentwicklung von Erdgas/Biomethan als Kraftstoff zur Erreichung der Zielpotenziale 2020 (9)
Absatz CNG / Biomethan in Mrd. kWh / a
30 28,1
25 21,3
20 Ziel 2010: 1 % des Kraftstoffbedarfs
16,5
als CNG / Biomethan (7 Mrd. kWh) 12,8
15
9,9
10 6,0 7,7
2,8 3,5 4,6
5 2,2
0
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
8 Erdgas und Biomethan im künftigen Kraftstoffmix.
Abbildung 6: Relevante Akteursgruppen bei der Etablierung alternativer Kraftstoffe und Antriebe
Fahrzeug-
hersteller
Politik Biogas-
wirtschaft
Kunden
Mineralöl- Gasver-
wirtschaft sorger
sen, auf damit etwa 2,6 Prozent des derzeitigen Fahrzeug- Händler von Fahrzeugen, Forschungsinstitute, Gasversorger
bestands. Das wären etwa 1,1 Mio. Pkw, 250.000 leichte und (inkl. Biomethanproduzenten), Mineralölwirtschaft mit ihrem
ca. 30.000 schwere Nutzfahrzeuge. Tankstellennetz, Politik und letztlich die Endkunden mit stark
differenzierten Mobilitätsbedürfnissen.
Jährlich müssten dafür über 36 Prozent des jeweiligen Vorjah-
resbestands der Erdgasneufahrzeuge neu zugelassen werden – Die vorliegende Studie spiegelt den Status quo von Erdgas und
fast eine Verachtfachung der Wachstumsrate gegenüber 2010. Biomethan im Verkehrssektor wider. Dabei zeigt sie auf, welche
Wird der bestehende Fahrzeugmix in der Erdgasflotte beibehal- Hemmnisse in Deutschland durch welche Akteursgruppe be-
ten, wäre das gleiche Wachstum für Pkw, leichte und schwere seitigt werden müssen, um diesen Alternativen mehr Raum im
Nutzfahrzeuge nötig. Entsprechend könnte eine Erhöhung des künftigen Kraftstoffmix zuzumessen.
Anteils der Nutzfahrzeuge aufgrund ihrer höheren Verbräuche
den Druck auf die Pkw-Flotte bei der Erfüllung der Kraftstoffzie-
le mindern.
2.4 Ansatz der Studie.
Die mittlerweile auf nationaler und internationaler Ebene
formulierten Ansätze zum Einsatz von Erdgas und Biomethan
als Kraftstoff unterstreichen, dass diese Technologie zur Errei-
chung der Klimaschutzziele auch langfristig relevant ist. Frag-
lich ist, ob die Beteiligten auf dem Weg sind, die gesetzten Ziele
zu erreichen. Als besonders schwierig entpuppt sich dabei die
große Anzahl unterschiedlicher Akteursgruppen, die zur Zieler-
reichung beitragen sollen (vgl. Abbildung 6): Hersteller und
Abbildung 7: Notwendige Bestandsentwicklung zur Erreichung der Zielpotenziale 2020 (9)
Anzahl Erdgasfahrzeuge in Mio.
1,6
0,03
1,4
1,2 0,25
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,09 0,11 0,14 0,18 0,28 0,31 0,4 0,51 0,66 0,85 1,12
0,0
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 Erdgas
nach CONCAWE aus einer Beimischung von Biomethan bzw.
3.1 Klimawirkung. der Nutzung von reinem Biomethan im Fahrzeug. Im Ver-
gleich zu Benzin sinken die Treibhausgasemissionen bei einer
Erdgas bzw. Methan (CH4) ist die einfachste Kohlenwasserstoff- 20-prozentigen Beimischung um bis zu 39 Prozent und beim
verbindung. Das Molekül verbrennt an der Luft mit bläulicher, Einsatz von reinem Biomethan z. B. aus Trockenmist um bis zu
nicht rußender Flamme zu Wasser und CO2. Durch das Kohlen- 97 Prozent. Damit sind die WTW-Emissionen 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 (12)
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 (12) 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 g CO2äq / 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
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) (12)
THG-Emissionen WTW in g CO2 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
et it
l, M an
s
fü Ra l
fü rü l
m ff
m ät
tr ff
n
tr t
fi l l
er s: se
er er no
el se
ix)
ix)
)
)
(E as g)
n
)
ga
r)
ds itä
ix)
e s,
er ,
er ( Bi ng)
om s m
zi
om
om
ro to
ds to
ist
tt be
dg rdg
ro lit
ha
ue th
te
tt p
-V si ie
tik Die
W run
m
m
n
f-V ck a
m
to
in il
St rs
in rs
St bi
Be
of u th
u
in Ba od
i-f e
Bi a
W ob
U se
W e
E
Au
(b om
% rdg
U o
st : Z E
% ss
(E -M
0 E-M
a
Bi
20 E
W
E
Er
r
%
Pa
U
%
0
(E
st sis
it
10
0
(m
(10
(10
Re (Ba
yc
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 (12). 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 Biomethan bzw. Bio-Erdgas gegen-
schung von Biomethan. über der fossilen Referenz (13)
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-Erdgass 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) (6), die Biostromnachhaltigkeitsver- Es lässt sich festhalten, dass Biomethan sowohl nach CONCAWE
ordnung (BioStNachV) (14) und die Biokraftstoffnachhaltigkeits- als auch gemäß Richtlinie 2009 / 28 / EG sowie BiokraftNachV ein
verordnung (BiokraftNachV) (13) 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 I– Abbildung 11 zeigt, dass alle fossilen Kraftstoffe pro Kilometer
III) (15) erreichen und übertreffen das mindestens geforderte mehr oder weniger den gleichen Energiebedarf aufweisen,
Abbildung 11: Primärenergiebedarf WTW unterschiedlicher Kraftstoffe (9) (12)
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
l, M an
s
fü Ra l
fü rü l
m ff
m ät
tr ff
in
tr t
fi l l
er s: se
er er no
el se
ix)
ix)
)
)
U se )
n
)
ga
r)
ds itä
ix)
W eru s,
er ,
er ( Bi g)
om s m
om
om
ro to
ds to
(E as ng
ist
t t be
nz
dg dg
ro lit
ha
ue th
te
tt p
-V si ie
tik Die
m
m
un
f-V ck ha
m
to
in il
St rs
in rs
St bi
Be
in Ba od
i-f e
Bi a
Er Er
W ob
W e
Au
of u t
(b iom
% dg
U o
st : Z E
% ss
(E -M
0 E-M
0 Wa
r
20 E
B
E
r
%
Pa
U
%
0
(E
st sis
it
10
(m
(10
(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- Die THG-Minderungskosten gegenüber dem Referenzpfad
gen. Biomethan auf der Basis von Trockenmist hat innerhalb (Mix aus Otto und Diesel mit ca. 160 g CO2äq / km, Ölpreis von
der reinen Biokraftstoffe den geringsten Energiebedarf, ver- USD 50 / Barrel) liegen für Erdgas je nach Herkunft zwischen
glichen mit Ethanol bzw. Biodiesel. Der Primärenergiebedarf 387 und 444 Euro pro vermiedener Tonne CO2äq (€ / t CO2äq).
nach CONCAWE beinhaltet sowohl die fossilen als auch die Sie sind damit günstiger als die von Autogas mit 684 € / t CO2äq
erneuerbaren kumulierten Verbräuche. Dadurch und durch und Hybridantrieben mit über 1.000 € / t CO2äq. Alle flüssigen
die Nutzung von Reststoffen und Abfällen relativiert sich dieser Biokraftstoffe sowie Biomethan sind im Vergleich günstiger
Energiebedarf allerdings (12). Elektrische Antriebe auf Basis als Erdgas (vgl. Abbildung 12 nach CONCAWE). Je höher der
regenerativen Stromes weisen im Durchschnitt den geringsten Biomethananteil im Erdgas ist, desto geringer werden auch die
Energiebedarf auf. THG-Minderungskosten. Mit 100 Prozent Biomethan sinken sie
auf 104 € / t CO2äq (12).
Treibhausgasminderungskosten.
Der Erdgasantrieb hat gegenüber den elektrifizierten Antriebs-
formen einen eindeutigen Kostenvorteil. Während bei ihm
lediglich Anpassungen am Motor vorgenommen und ein neues
Tanksystem integriert werden müssen, befinden sich die effizi-
enteren elektrifizierten Antriebe noch am Anfang der Entwick-
lung und sind daher erheblich kostenintensiver.
Abbildung 12: WTW Treibhausgasminderungskosten und -potenziale nach CONCAWE (12)
THG-Minderungspotenzial (WTW) 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.
Einige deutsche Innenstädte überschritten auch in 2010 die In Deutschland ist Lärm eine der am stärksten empfundenen
geltenden Grenzwerte für die Feinstaubbelastung der Luft (19). Umweltbeeinträchtigungen. Nach Erhebungen des Umwelt-
Der besonders gesundheitsschädliche Anteil im Feinstaub, bundesamts trägt der Straßenverkehr mit Abstand am meisten
feine Rußpartikel, stammt zum Großteil aus Dieselfahrzeugen zur Lärmbelastung bei (16). Dies gilt insbesondere in den Innen-
ohne Partikelfilter. Auch für die Belastung mit Stickoxiden (NOx) städten sowie in Wohn- und Arbeitsquartieren. Das Bundes-
gelten nach EU-Recht seit 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 (19). Für die kommenden Fahrzeuggeneratio- Lärmbelastung fest. Dazu soll unter anderem mittels neuer
nen werden mit Euro 6 die Grenzwerte für NOx-Emissionen wei- Fahrzeugtechnologie der Straßenverkehrslärm bis 2020 im Ver-
ter abgesenkt. Problematisch ist der Bestand an Altfahrzeugen, gleich zu 2008 um 30 Prozent gesenkt werden.
für den eine Nachrüstung von NOx-Nachbehandlungssystemen
nicht infrage kommt. Um die Überschreitung einzudämmen, Insbesondere gasbetriebene Nutzfahrzeuge mit Ottomotoren
sahen sich immer mehr Kommunen gezwungen, im Rahmen weisen im Vergleich zu Dieselfahrzeugen eine verringerte
von Aktions- und Luftreinhalteplänen Umweltzonen einzurich- Lärmemission auf. Eine Vergleichsmessung von Müllsam-
ten, in denen Fahrzeugen mit besonders hohen Abgaswerten melfahrzeugen ergab beim Gasantrieb Lärmemissionen von
die Zufahrt verweigert wird. 66 dB(A) im Vergleich zu 71 dB(A) beim Dieselantrieb. Dies
entspricht einer Reduzierung der Lärmbelastung um 25 Pro-
zent (17). Zu Ergebnissen mit einer Lärmreduzierung von bis
zu 50 Prozent kommt auch ein aktueller Feldversuch eines Lo-
gistikbetriebs, den die Grazer Energieagentur betreut (18). Das
Erdgas kann auch für ansonsten dieselbetriebene und daher
geräuschintensive Kühlgeräte am Fahrzeug verwendet werden.
Bislang gibt es für Betreiber kaum Anreize, lärmarme Fahr-
zeuge zu wählen. Ein gutes Beispiel ist das Land Sachsen: Hier
wird für die Gewährung eines erhöhten Fördersatzes eine Un-
terschreitung der geltenden Lärmgrenzwerte um mindestens
3 dB(A) gefordert.
Aufgrund der geringeren Schadstoffemissionen
liegt besonders die Substitution von dieselbetrie-
benen Fahrzeugen durch Erdgasfahrzeuge nahe
und sollte entsprechend forciert werden. Hierfür kommen
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.
133.3 Rohstoffverfügbarkeit.
Verfügbarkeiten und statische Reichweite.
Erdgasvorkommen. Bemessen an den jährlichen Fördermengen lassen sich statische
Das globale Gesamtpotenzial an konventionellem Erdgas Reichweiten der Reserven an konventionellem Erdgas abschät-
beträgt geschätzte 525.000 Mrd. m3 bzw. 5,1 Mio. TWh (Stand zen. Grundlage dieser statischen Betrachtung ist eine konstante
2009). Dieses setzt sich zusammen aus der kumulierten Förde- Fördermenge bzw. ein entsprechend konstanter Verbrauch pro
rung von etwa 93.000 Mrd. m3 bzw. 0,91 Mio. TWh Erdgas sowie Jahr über den Betrachtungszeitraum. In 2009 betrug die Förder-
den Reserven (derzeitig mit technischen Mitteln förderbar) menge weltweit rund 3.000 Mrd. m3 bzw. 29.000 TWh (20). Die
von 192 Mrd. m3 (1,9 Mio. TWh) und Ressourcen (nachgewiesen, weltweiten statischen Reichweiten liegen damit bei 64 Jahren.
aber nicht wirtschaftlich förderbar oder geologisch erfasst) von Bei einer Fokussierung der statischen Reichweitenbetrachtung
241.000 Mrd. m3 (2,4 Mio. TWh). Die Bundesanstalt für Geowis- auf die für Deutschland relevanten Exportländer ergeben sich
senschaften und Rohstoffe geht davon aus, dass die kummu- auf die Reserven bezogene Reichweiten je nach Land von 8 bis
lierte globale Erdgasförderung bis 2009 etwa 93.000 Mrd. m3 73 Jahren.
oder 33 Prozent der bisher insgesamt gefundenen, förderbaren
Mengen (Förderung und Reserven) erreichte (20). Der Vergleich mit dem Energieträger Erdöl – von dem der
deutsche Verkehrssektor bislang zu über 90 Prozent abhängig
Erdgas hat aktuell einen Anteil von 24 Prozent am Weltprimär- ist – verdeutlicht das zusätzliche Reichweitenpotenzial von
energieverbrauch und folgt damit an dritter Stelle hinter Erdöl Erdgas. Das globale Gesamtpotenzial an verfügbarem Rohöl
und Kohle. Größte Erdgasverbraucher weltweit sind die USA, beträgt geschätzte 260.000 Mio. t (161.000 Mio. t Reserven und
Japan, die Ukraine und Italien, gefolgt von Deutschland auf 99.000 Mio. t Ressourcen) (20). Unter Zugrundelegung der
Platz 5. Der Erdgasverbrauch in Deutschland lag in 2009 bei aktuellen Fördermenge ergeben sich globale statische Reich-
ca. 82,5 Mrd. m3 bzw. 806 TWh pro Jahr (20).
Abbildung 13: Statische Reichweiten der für Deutschland wichtigsten Bezugsquellen von Erdgas und Erdöl (9)(21)
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
weiten von rund 40 Jahren. Gestiegene Rohölpreise bewirken, kommen liegen in Norddeutschland. Niedersachsen deckt al-
dass auch unkonventionelle Öle an Attraktivität gewinnen lein 93 Prozent der deutschen Erdgasproduktion. Die statischen
und zunehmend gefördert werden. Dazu zählen Schwer- und Reichweiten der für Deutschland aktuell wichtigsten sechs Be-
Schwerstöl, Ölsande und Ölschiefer. Diese Quellen erhöhen die zugsquellen sind der Abbildung 13 zu entnehmen.
Reichweite entsprechend. Die Fokussierung der Reichweiten-
betrachtung auf die bislang für Deutschland relevanten Export- Zum Vergleich: Der Importanteil von Erdöl liegt bei 97 Prozent.
länder ergibt Reichweiten je nach Land von 8 bis 71 Jahren. Die sechs für Deutschland wichtigsten Rohölbezugsländer sind
Russland (32 Prozent), Norwegen (15 Prozent), Großbritannien
Die statische Reichweitenbetrachtung liefert allerdings einen (14 Prozent), Libyen (10 Prozent), Kasachstan (7 Prozent) und
theoretischen Wert, der für die praktische Verfügbarkeit der Aserbaidschan (3 Prozent). Etwa 29 Prozent der Rohöleinfuhren
Energieträger nur sehr begrenzt aussagekräftig ist. Zum einen stammen aus britischen und norwegischen Nordseequellen,
wird zunehmend diskutiert, dass nach Erreichen eines Förder- rund 21 Prozent aus OPEC-Staaten.
maximums („Peak“ bei rund 50 Prozent der Reserven) der Druck
in den Lagerstätten und damit die Fördermenge drastisch Ressourcenverfügbarkeit zur Produktion von Biomethan.
abnimmt. Zum anderen setzt die statische Reichweitenbetrach- Langfristig sollte der Kraftstoff Erdgas durch bio- oder thermo-
tung eine konstante Nachfrage und Entnahme voraus. Tatsäch- chemisch erzeugtes Biomethan substituiert werden. Für die
lich wächst aber die Nachfrage nach fossilen Energieträgern. Herstellung dieses erneuerbaren Kraftstoffs kommen unter-
Der wirtschaftliche Aufschwung von Ländern wie China oder schiedliche Rohstoffe infrage: Dazu zählen Energiepflanzen
Indien mit dort auch massiv steigender Motorisierungsquote wie Silomais, Zuckerrüben, Getreide, Grünlandaufwuchs sowie
hat diese Dynamik in den letzten Jahren erheblich beschleu- Reststoffe wie die Exkremente der Nutztierhaltung, Bio- und
nigt. Insgesamt dürfte aufgrund sinkender Fördermengen nach Grünabfälle und industrielle Reststoffe, aber auch Wind- oder
Erreichen des „Peaks“ und aufgrund der steigenden Nachfrage Solarenergie. Angenommen, dass 70 Prozent des freien Bio-
wesentlich früher mit einer Verknappung zu rechnen sein, als gaspotenzials als Biomethan in das Erdgasnetz eingespeist
es die Reichweitenbetrachtung bislang vermuten lässt. Für werden können, liegt das technische Biomethanpotenzial für
den Energieträger Erdöl sehen verschiedene Prognosen ein Deutschland je nach Bewertungsansatz und -szenario für 2020
weltweites „Peak Oil“ zwischen 2005 und 2020. In 90 Prozent zwischen ca. 191 und 341 PJ/a. Damit zeigt sich, dass das Ziel der
der Ölförderländer sind die Fördermaxima bereits nachweislich Bundesregierung für Biomethan von 10 Prozent Biomethan als
überschritten. Demgegenüber steht schon seit den 1960er Jah- Erdgassubstitute in allen Sektoren (Strom, Wärme, Kraftstoff)
ren ein Rückgang der jährlichen Erdölneufunde, seit 1981 liegen bis zum Jahr 2020 erreichbar ist (entspricht ca. 106 Mrd. kWh/a
sie unter dem Verbrauch. Für den Energieträger Erdgas wird bzw. 106 PJ/a bezogen auf den Gesamterdgasverbrauch in
ein weltweites „Peak Gas“ erst zwischen 2020 und 2030 erwartet Deutschland) (27) (28) (29).
(22)(23)(24).
Grundsätzlich stehen für die Biogasproduktion Substrate bzw.
Geografische Verteilung. Rohstoffe aus dem landwirtschaftlichen Sektor (etwa Ernterück-
Die weltweiten Erdgasreserven sind zu 69 Prozent in der soge- stände und tierische Exkremente) dem gewerblichen bzw. in-
nannten „Strategischen Ellipse“ konzentriert. Diese erstreckt dustriellen Sektor (etwa Reststoffe der Lebensmittelherstellung)
sich vom Nahen Osten über den Kaspischen Raum bis hin nach sowie dem Abfallsektor (etwa organische Klärschlämme oder
Nordwest-Sibirien. Auf drei Länder innerhalb dieser Ellipse Biomüll) zur Verfügung. Die höchsten Potenzialausweitungen
(Russland, Iran und Katar) entfallen etwa die Hälfte der Welt- für Biogassubstrate werden in den Bereichen landwirtschaftli-
erdgasreserven (25). Deutschlands wichtigste Bezugsquellen für che Reststoffe und nachwachsende Rohstoffe erwartet, wobei
Erdgas sind heute Russland (33 Prozent), Norwegen (29 Prozent), innerhalb des Energiepflanzenanbaus die deutlich größten
die Niederlande (22 Prozent) sowie Dänemark und Großbritan- Potenzialzuwächse liegen. Das gesamte technische biogene
nien (zusammen ca. 6 Prozent) (26). Eigene Vorkommen decken Rohstoffpotenzial für die Biogasproduktion wird für das Jahr
rund 16 Prozent des Bedarfs. Deutschlands größte Erdgasvor- 2010 auf 156 Mrd. kWh geschätzt.
15Grundsätzlich sind im Rahmen der Bereitstellung von Biomasse Die qualitativen Anforderungen an das einzuspeisende Bio-
für die Produktion von Biomethan auch mögliche Konkurrenz- methan werden für den Einsatz als Kraftstoff in der DIN 51624
situationen mit in Betracht zu ziehen. Die Ausweitung des Ener- geregelt und durch die Regelwerke der Deutschen Vereinigung
giepflanzenanbaus kann regional Konkurrenzen in Bezug auf des Gas- und Wasserfaches (Arbeitsblätter G260, G262) doku-
die verfügbare landwirtschaftliche Anbaufläche hervorrufen, mentiert.
wobei Pflanzen für die biochemische Produktion (Biomethan)
und die thermochemische Produktion (Synthetic Natural Gas Biomethan ist aufgrund der erhöhten Erzeugungskosten noch
bzw. Bio-SNG) unterschiedliche Standortansprüche stellen und nicht mit Erdgas konkurrenzfähig. Es wird derzeit hauptsäch-
somit eine ergänzende Wirkung besitzen. Die verstärkte Ver- lich in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen nach EEG genutzt.
wendung von Biomasse für die Bereitstellung von Wärme und Außerdem findet es Verwendung im Wärmesektor. Die direkte
Strom sowie als Kraftstoff ruft eine zusätzliche Nachfrage nach Nutzung als Kraftstoff ist eine weitere Option. Hinzu kommen
land- und forstwirtschaftlichen Rohstoffen als auch Nebenpro- ca. 150 bis 180 Tankstellen, die bilanzielles, beigemischtes Bio-
dukten, Reststoffen sowie Rückständen hervor. Bislang gibt methan verkaufen.
es in Deutschland eine breite Basis an Reststoffen, die für die
Produktion von Biomethan geeignet und ohne konkurrierende Dabei ist insbesondere die Einhaltung der Anforderungen
Nutzung sind. sicherzustellen, die sich durch die Biokraftstoffnachhaltig-
keitsverordnung ergeben. Seit 1. Juli 2010 dürfen demnach nur
Einspeisung von Biomethan. Biokraftstoffe vertankt werden, welche nachweislich im Ein-
Die Aufbereitung von Biogas zu Biomethan und dessen an- klang mit den Anforderungen an eine nachhaltige Produktion
schließende Einspeisung ins Erdgasnetz erfolgt in Deutschland erzeugt wurden. Um diesen Nachweis zu erbringen, bedarf es
seit 2006. Bis August 2011 sind 57 Biomethananlagen ans Netz noch der Schaffung einer zertifizierenden Instanz. Zur Unter-
gegangen (9). Zusätzlich befinden sich zahlreiche weitere in Bau stützung des Handels mit Biomethan ist es zudem notwendig,
bzw. Planung und werden in den nächsten Jahren ihren Betrieb ein Dokumentationssystem zu etablieren, das die verschie-
aufnehmen. Damit wird die Verfügbarkeit von Biomethan auch denen biogenen Eigenschaftsprofile von eingespeistem Bio-
für den Kraftstoffsektor erhöht. Die vorhandenen Gasleitungen methan lückenlos und zweifelsfrei dokumentiert.
in Deutschland weisen eine Gesamtlänge von mehr als 400.000
Kilometer auf. Die flächige Präsenz des Netzes birgt großes Po- Die Initiatoren der in Kapitel 7 vorgestellten „Initiative Erdgas-
tenzial sowohl hinsichtlich der Einspeisung von Biomethan als mobilität“ setzen sich dafür ein, bei förderlichen politischen
auch des weiteren Ausbaus von Erdgastankstellen. Rahmenbedingungen eine entsprechende Selbstverpflichtung
der gesamten Erdgasbranche zu erreichen. Diese soll vorsehen,
Bezogen auf die eingespeisten Biomethanmengen steht dass ab 2015 in dem gesamten in Deutschland als Kraftstoff
Deutschland im weltweiten Vergleich mit einer stündlichen vertankten Erdgas bilanziell gemittelt mindestens 20 Prozent
Einspeiseleistung von 64.000 Normkubikmetern (Nm3/h) an nachhaltig erzeugtes Biomethan enthalten ist. Dessen Bereit-
erster Stelle. Lediglich Schweden kann mit etwa 45 Biomethan- stellung soll vorrangig aus Rest- und Abfallstoffen erfolgen, um
aufbereitungsanlagen, welche jedoch einen geringeren Output u. a. damit Nutzungskonkurrenzen zur Nahrungsmittelproduk-
aufweisen, mithalten. Die Methannutzung erfolgt hier in erster tion sowie die Entstehung von Monokulturen zu vermeiden.
Linie im Kraftstoffsektor.
Abbildung 14 zeigt die Wertschöpfungskette des Biomethan-
einsatzes. Vor der Einspeisung ist es notwendig, das Biogas zu
reinigen und an die geforderten Netzqualitäten anzupassen.
Dies umfasst die Entfernung von unerwünschten Begleitstof-
fen wie Schwefel, Wasser und Kohlendioxid, die Zugabe von
Flüssiggas zur Brennwerteinstellung, die Druckanpassung
sowie die Odorierung, also das Versetzen des Gases mit einem
Geruchsstoff. Für die Biogaseinspeisung wurden in 2008 / 09
eine Reihe gesetzlicher Erleichterungen geschaffen. Die Novel-
lierung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes berücksichtigt die
Biogaseinspeisung explizit, etwa durch den Technologiebonus.
Zudem konnten mit Hilfe der Gasnetzzugangsverordnung und
der Gasnetzentgeltverordnung wirtschaftlich und technisch
umstrittene Fragestellungen zugunsten der Biogaseinspeisung
beantwortet werden.
16 Erdgas und Biomethan im künftigen Kraftstoffmix.Abbildung 14: Wertschöpfungskette der Einspeisung von Biomethan (9)
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
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 Energielieferländern auch im
Verkehrssektor ausgeweitet werden. Ferner kann Deutsch-
land durch die Integration von Erdgas im Verkehr seine
Abhängigkeit von fossilen Energieträgern aus teilweise poli-
tisch instabilen Weltregionen reduzieren.
Die Präsenz von Erdgas als Kraftstoff eröffnet zudem die
Chance einer sukzessiven Substitution dieses fossilen Ener-
gieträgers durch Biomethan. Die „Initiative Erdgasmobili-
tät“ setzt sich dafür ein, bis 2015 den Anteil eingespeisten
Biomethans auf mindestens 20 Prozent zu erhöhen. Zur
Produktion dieses hochwertigen Kraftstoffs stehen unter-
schiedliche Quellen mit einem breiten Vorkommen zur
Verfügung.
Der Vorteil dieses Kraftstoffs liegt dabei auch in der Mög-
lichkeit zur heimischen Produktion und der damit verbun-
denen regionalen Wertschöpfung. Durch die Einhaltung
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 Abbildung 15: Anzahl der Erdgasfahrzeuge in ausgewählten
Kauf eines Erdgasfahrzeugs sind das Fahrzeugangebot und Ländern (31)
dessen Vermarktung, die Anschaffungs- und Unterhaltskosten Anzahl Erdgasfahrzeuge in Mio.
sowie die zur Verfügung stehende Tankstelleninfrastruktur. 2,0 1,9
1,8 1,7
4.1 Fahrzeugangebot und -vermarktung.
1,6
1,4
Weltweit wurden 2010 rund 12 Mio. Erdgasfahrzeuge betrie-
1,2 1,1
ben (30). Die höchste Anzahl an Erdgasfahrzeugen außerhalb
Europas ist u. a. in Argentinien, Brasilien, Indien und China zu 1,0
verzeichnen (vgl. Abbildung 15). In Europa sind derzeit etwa 0,8 0,7
1.3 Mio. Erdgasfahrzeuge unterwegs (10 Prozent der weltweiten 0,6 0,5
Erdgasflotte), der größte Anteil davon in Italien mit 730.000 0,4
Fahrzeugen (30). 0,2 0,1 0,09
0
Pkw-Angebot.
n
en
A
n
d
a
en
ie
lie
US
an
in
Erdgas-Serienfahrzeuge sind in Deutschland seit 1994 auf dem
ili
in
di
Ch
Ita
hl
as
nt
In
sc
Br
Markt. Im Vergleich zum deutschen Pkw-Gesamtbestand in 2011
ge
ut
Ar
De
Exkurs: Forschung & Entwicklung. in Höhe von 42,3 Mio. Pkw haben Erdgas-Pkw einen Anteil von
0,2 Prozent (vgl. Kapitel 2.3, Seite 8). Die Automobilhersteller
Optimierung Fahrzeugkosten und -gewicht: bieten Erdgasfahrzeuge in unterschiedlichen Klassen an. Die
Um den Effizienz- und Kostenvorteil im Betrieb von Erdgas- Listenpreise für neue erdgasbetriebene Pkw reichen dabei von
fahrzeugen weiter auszubauen, ist eine Senkung der Materi- ca. 13.500 beim Kleinwagen bis 46.000 Euro für Oberklasse-
alkosten der erdgasspezifischen Komponenten anzustreben. Fahrzeuge. In Abhängigkeit von Leistung (51 kW bis 120 kW)
Weiterhin sind auch Aspekte wie die Gewichtsreduzierung zur und Verbrauch pro Kilometer (4,2 bis 6,1 kg Erdgas) ergeben
Optimierung des Verbrauchs zu berücksichtigen. sich Gesamtreichweiten von bis zu 520 km (Bsp. VW Touran)
im Erdgasbetrieb und bis zu 1.000 km einschließlich des Ben-
Effizienzverbesserung der Motoren: zinbetriebs. Auch ein Gebrauchtwagenmarkt hat sich bereits
Downsizing per Turboaufladung kann die Effizienz von Erdgas- entwickelt.
motoren weiter steigern. Zusätzlich werden auch für Erdgasmo-
toren Konzepte zur zylinderselektiven Ventilsteuerung entwi- Abbildung 16 gibt einen Überblick über die Serienpalette
ckelt, die bei gleichbleibender Leistung den Kraftstoffverbrauch von Erdgasfahrzeugen der zwölf absatzstärksten Marken in
und die CO2-Emissionen um bis zu 25 Prozent senken können. Deutschland in 2010. Trotz einer mittlerweile vorhandenen
Differenzierung der Modelle bleibt das Angebot an Erdgas-
Hybridisierung: fahrzeugen begrenzt. Insbesondere innerhalb der oberen und
Insbesondere durch eine sog. Mild-Hybridisierung von Erdgas- unteren Fahrzeugklassen ist die Modellauswahl für den Kunden
fahrzeugen auf der Basis von Start-Stop-Systemen und Rekupe- eingeschränkt. So gibt es in den meisten dieser Fahrzeugklassen
ration kann zusätzlich CO2 vermieden werden. bisher nur ein bis zwei Modelle. Effiziente Mini- und Kleinwa-
gen mit Erdgas werden bislang nur von Fiat angeboten. Volks-
Erdgasdirekteinblasung: wagen als größter Fahrzeughersteller Europas hat bisher noch
Gegenüber konventionellen saugrohreinblasenden Systemen kein Erdgasangebot für seine erfolgreichen Golf- und Polo-
ermöglicht die Direkteinblasung von Erdgas signifikant höhere Modelle. Laut Aussage dieses Herstellers sind Erdgasantriebe
Leistungsdichten und geringere CO2-Emissionen der Motoren. für diese Fahrzeugklassen aber in deren neuer Modulstrategie
technisch vorgehalten und somit vergleichsweise schnell
Zumischung von Wasserstoff: umsetzbar. Sechs der zwölf erfolgreichsten Pkw-Marken in
Erdgas-Wasserstoff-Gemische können künftig eine Rolle in der Deutschland bieten keine Erdgasfahrzeuge an. So finden Kun-
Energieversorgung spielen. Beispielsweise kann regenerativ den von BMW, Audi, Renault / Dacia, Skoda, Toyota und Peugeot
erzeugter Wasserstoff dem Erdgasnetz zugeführt werden. Da- aktuell kein Angebot bei ihrem Stammhändler. Der Kauf eines
mit könnte das Erdgasnetz als Transport- und Speichermedium Erdgasfahrzeugs kann also einen Wechsel der Fahrzeugmarke
für Wasserstoff genutzt werden. bedeuten – für markenloyale Kunden eine große Hürde.
18 Erdgas und Biomethan im künftigen Kraftstoffmix.Sie können auch lesen
