PTX LAB TALK WIE BRINGEN WIR GRÜNEN WASSERSTOFF EFFIZIENT ZUM EINSATZ? - JETZT PRIORITÄTEN RICHTIG SETZEN.
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PtX Lab Talk Wie bringen wir grünen Wasserstoff effizient zum Einsatz? Jetzt Prioritäten richtig setzen. Zoom-Veranstaltung 20. Januar 2022, 9:00 bis 10:30 Uhr
Guten Morgen und herzlich willkommen! Alle vorgestellten Inhalte stammen vom PtX Lab Lausitz oder den jeweiligen Redner*innen. 20.01.2022 PtX Lab Talk 2
Das erwartet Sie in den nächsten 45 Minuten.
Dr. Harry Lehmann Dr. Valentin Batteiger
Leiter PtX Lab Lausitz Lead Alternative Fuels bei Bauhaus
Luftfahrt
20.01.2022 PtX Lab Talk 3
Danach diskutieren wir in zwei Breakout Rooms. Die Session zum Thema „Politik & Maßnahmen“ moderiert Anita Demuth, stellvertretende Leitung PtX Lab Lausitz. Zu den Diskutierenden gehört Dr. Harry Lehmann. Die Session zum Thema „Technik & Wissenschaft“ moderiert Sebastian Voswinckel, stellvertretende Leitung PtX Lab Lausitz. Hier nimmt Dr. Valentin Batteiger an den Gesprächen teil. 20.01.2022 PtX Lab Talk 4
Prioritäten Vorträge von Dr. Harry Lehmann und Dr. Valentin Batteiger. 20.01.2022 - Cottbus und der virtuelle Raum
Teil 1: Dr. Harry Lehmann. 20.01.2022 PtX Lab Talk 6
Eine nachhaltige Transformation ist notwendig.
Quelle: BMUV/ Azote Images for Stockholm Resilience Centre, Stockholm University
Wir haben formulierte Ziele beim Klimaschutz.
Source: UNEP Emissions Gap Report 2020
Annual total global greenhouse gas emissions in GtCO2e
Quelle: Umweltbundesamt [UBA 2021a; BReg 2021].
Wir haben formulierte Ziele beim Klimaschutz.
Source: UNEP Emissions Gap Report 2020
Annual total global greenhouse gas emissions in GtCO2e
Quelle: Umweltbundesamt [UBA 2021a; BReg 2021].
Ziele beim Klimaschutz
Treibhausgasneutralität bis 2045 ist machbar.
Szenarien zeigen Pfade in die Zukunft.
Ziel, 2045 THGN zu sein, verlangt einen schnellen Ausbau EE.
Strom
Das EE-Potential weltweit ist sehr groß.
Land-
Industrie
Und Technologien für die Transformation sind da. wirtschaft
Aber Rohstoffe, Flächen, Wasser, Kapital werden gebraucht.
PTX
Land
Aber die soziale Akzeptanz ist nicht immer gegeben (NimBy). Nutzung
Mobilität
Aber der Markthochlauf ist erschwert. Heizen und
Kühlen
EE sind erst einmal ein knappes Gut.
Daher ist Priorisierung notwendig.Verkehrswende.
Quelle: Adaptiert nach Umweltbundesamt
© iStock / Uwe Neissl © iStock / AvigatorPhotographerEnergieeffizienz.
10 Millionen Elektro-Pkw sparen 13 bis 17 Mio. t CO2Äq. Für die gleiche Einsparung
wird für Wasserstoff und PtL viel mehr erneuerbarer Strom* benötigt.
10 Millionen
E-Autos (BEV) 20-25 TWh
EE-Stromzuwachs 2014-2019: 82 TWh
Quellen: AGEE-Stat, Berechnungen des
Brennstoffzellen-Pkw
Umweltbundesamt nach IFEU-Institut.
mit Power-to-Gas-H2 72-90 TWh
(PtG-H2)
Pkw mit Verbrennungs-
motor und Power-to-Liquid 118-150 TWh
(PtL)
Quelle: UBA - Martin Schmied │ Alternative Kraftstoffe und Antriebe im GüterverkehrTeil 2: Dr. Valentin Batteiger. 20.01.2022 PtX Lab Talk 14
PtL-Kraftstoffe für die Luftfahrt
PtX Lab Talk, 20.01.2022
Valentin Batteiger, Bauhaus Luftfahrt
I 15 I © Bauhaus Luftfahrt e. V. I IBeitrag des Luftfahrt zum globalen Treibhauseffekt
0.93 Gt 1.1 Gt
Ca. 3% der globalen CO2 Emissionen Verbrennung well-to-wake
0.93 GtCO2 durch Verbrennung (pre-Covid IATA 2019est)
34.2 Gt
Verbrennung
2.7% 3.2%
1.1 GtCO2eq. Verbrennung & Kraftstoffherstellung 41.2 Gt
total CO2
2.2% 2.6%
Zusätzliche Beiträge durch weitere Emissionen im
Reiseflug
Nettoeffekt: Zusätzliche Klimaerwärmung
Hauptsächlich Kondensstreifen/Cirruswolken und NOx
Vergleichbare Größenordnung wie der CO2 Effekt
Data sources: IATA “Economic performance of the airline industry” 2018 End year report; Adjustment of CO 2 emission from combustion to well-to-wake emissions according to Stratton, “Live cycle greenhouse gas emissions from
alternative jet fuel” 2010, MIT report PARTNER-COE-2010-001 (in line with: Masnadi, Global carbon intensity of crude oil production, Science 2018); P. Friedlingstein et al.: Global Carbon Budget 2019; Earth Syst. Sci. Data, 11, 1783–1838,
2019 ; BP “Statistical Review of World Energy”, 2020; Grewe et al, “Mitigating the Climate Impact from Aviation: Achievements and Results of the DLR WeCare Project”, Aerospace 2017, 4, 34
I 16 I © Bauhaus Luftfahrt e. V. I 20.01.2022 I PtX Lab TalkKlimaziele der Luftfahrtindustrie: „Net-zero until 2050“
Umstellung auf erneuerbare
Energieträger notwendig
Technologieentwicklung
weiterhin wichtig um
Kraftstoffbedarf „im Rahmen zu
halten“
ATAG – Air Transport Action Group
Source: ATAG – Air Transport Action Group, Waypoint 2050 https://aviationbenefits.org/environmental-efficiency/climate-action/waypoint-2050/
I 17 I © Bauhaus Luftfahrt e. V. I 20.01.2022 I PtX Lab TalkGroßteil des Energiebedarfs erfordert flüssige Kraftstoffe
Ce-Liner CENTRELINE:
Batterieelektrisch Neuartige Antriebsintegration
Erfordert Energiedichte Kraftstoff: Kerosin
> 1000 kWh/kg
CoCoRe HyLiner
Hybrid-elektrisch Wasserstoffbetriebenes
Hoher Batterieeinsatz Langstreckenflugzeug
~ 15%. ~ 50% des Kraftstoffbedarfs. ~ 35% des Kraftstoffbedarfs.
.
1000 km 4000 km Distance
Sources: M. Hornung, Ce-Liner – Case Study for eMobility in Air Transportation, Aviation Technology, Integration and Operations Conference. Los Angeles. 12.8.2013
EU Project Centreline: www.centreline.eu ; F. Troeltsch - Concept for a hydrogen-powered long-haul aircraft, Bauhaus Luftfahrt Symposium, 8.5.2019
www.dlr.de/content/de/artikel/news/2020/01/20200217_elektrisch-im-19-sitzer-von-mannheim-nach-berlin.html
I 18 I © Bauhaus Luftfahrt e. V. I 20.01.2022 I PtX Lab TalkPerspektive: Zulassung vollsynthetischer Kraftstoffe
2009: Sasol fully synthetic fuel
2021: Demonstrationsflüge mit
“100% SAF” = 100% SPK
Sources: https://www.sasol.com/media-centre/media-releases/sasol-takes-skies-world-s-first-fully-synthetic-jet-fuel
https://www.united.com/en/us/newsroom/announcements/united-to-become-first-in-aviation-history-to-fly-aircraft-full-of-passengers-using-100-sustainable-fuel
BHL, LBST: Power-to-Liquids – A scalable and sustainable fuel supply perspective for aviation, Background Paper, German Environment Agency, to be published
I 19 I © Bauhaus Luftfahrt e. V. I 20.01.2022 I PtX Lab TalkAktueller Status: Biokraftstoffe im Verkehrssektor (global)
Straßenverkehr: Ethanol und Biodiesel
Pflanzenölproduktion 2018/2019
300 Jet Fuel
290 Mt/Jahr
Mt oder Mtoe pro Jahr
250
Rest
Pflanzenölproduktion
200 Sonnen-
203 Mt/Jahr blumenöl Palmöl
150
100
Biodiesel + Ethanol Rapsöl
91 Mtoe/Jahr
50 Sojaöl
Biodiesel
0
35 Mtoe/Jahr
2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019
Daten: Jet Fuel: IATA, Biodiesel und Ethanol: BP Statistical Review of World Energy 2020, Pflanzenöle: UFOP
I 20 I © Bauhaus Luftfahrt e. V. I 20.01.2022 I PtX Lab TalkStrombasierte Kraftstoffe 20.01.2022 PtX Lab Talk
Strombedarf für Substitution durch PtL in Deutschland
Strombedarf zur Substitution mit PtL Kraftstoffen (Jet Fuel: 11.8 Mtjet in 2019)
2 % PtL Jet Fuel (Jet Fuel optimiert) 9 – 12 TWh
Erneuerbare Stromerzeugung (2019) 243 TWh (Wind: 126, PV: 47)
PtL Jet Fuel (Stöchiometrisch) 283 – 354 TWh
PtL Jet Fuel (Jet Fuel optimiert) 472 – 590 TWh
Stromerzeugung (2019) 611 TWh
PtL Jet Fuel (Ausgewogener Produktkorb) 944 – 1180 TWh
Wind und PV Potential (FfE) 2074 TWh (Wind: 1500, PV: 574)
Alle Erdölprodukte 3185 – 3981 TWh
Data basis for electricity generation potentials: http://opendata.ffe.de/eem2019
I 22 I © Bauhaus Luftfahrt e. V. I 20.01.2022 I PtX Lab TalkStrombedarf für Substitution durch PtL auf EU Ebene
© Aalborg University
Sources: BHL, LBST: Power-to-Liquids – A scalable and sustainable fuel supply perspective for aviation, Background Paper, German Environment Agency, to be published
I 23 I © Bauhaus Luftfahrt e. V. I 20.01.2022 I PtX Lab TalkVergleichsweise geringer Ressourcenverbrauch
Trotz enormen Bedarf an erneuerbarem Strom:
Deutlich höhere Flächeneffizienz als
Anbaubiomasse
Sehr geringer Wasserverbrauch
© Aalborg University
Sources: BHL, LBST: Power-to-Liquids – A scalable and sustainable fuel supply perspective for aviation, Background Paper, German Environment Agency, to be published
I 24 I © Bauhaus Luftfahrt e. V. I 20.01.2022 I PtX Lab TalkTypische Kostenstruktur von PtL Kraftstoffen
Sources: BHL, LBST: Power-to-Liquids – A scalable and sustainable fuel supply perspective for aviation, Background Paper, German Environment Agency, to be published
I 25 I © Bauhaus Luftfahrt e. V. I 20.01.2022 I PtX Lab TalkNachhaltigkeit von PtL Kraftstoffen: Strom & CO2-Versorgung
Netzstrom in Deutschland noch nicht nachhaltig! Zusätzlicher erneuerbarer
Strom notwendig für zeitnahe Implementierungen
70% GHG Reduktion erforderlich (RED II Kriterium für RFNBO‘s/recycled carbon fuels)
GHG emissions from EU electricity generation in 2020 and minimum requirements for PtL production (in gCO2/kWhel)
Coal Poland Natural Nether- Germany Spain PtL/ Break Den- Austria Finland France PtL Sweden
gas lands even mark RED II
> 800 724 > 400 318 301 192 116 86 67 55 38 13
~125
Higher GHG emissions than conventional jet fuel Potential GHG reduction
Nachhaltige biogene CO2 Quellen sind knapp, weitgehende Substitution der
Luftfahrtkraftstoffe durch PtL erfordert skalierbare Kohlenstoffquelle (DAC)
Sources: LBST and BHL: Power-to-Liquids – Potentials and Perspectives for the Future Supply of Renewable Aviation Fuel, Background Paper 2016 http://bit.ly/2cowOyf,
P. Schmidt, V. Batteiger, A. Roth, W. Weindorf, T. Raksha, Power-to-Liquids as Renewable Fuel Option for Aviation: A Review, Chem. Ing. Tech. 2018, 90, No. 1–2, 127
Agora Energiewende: The European Power Sector in 2020 www.agora-energiewende.de/en/publications/the-european-power-sector-in-2020/
I 26 I © Bauhaus Luftfahrt e. V. I 20.01.2022 I PtX Lab Talk“Landkarte” zukünftiger erneuerbarer Kraftstoffoptionen
Adapted from: A. Sizmann, Renewable jet fuel: Upcoming technology options, 4th International Symposium of Bauhaus Luftfahrt, Taufkirchen, 2019
I 27 I © Bauhaus Luftfahrt e. V. I 20.01.2022 I PtX Lab TalkZusammenfassung
Die Energiewende im Luftverkehr erfordert:
Erneuerbare Energieträger, effizientere Flugzeuge und verbesserte operationelle Effizienz
Mehrere alternative Kraftstoffpfade sind bereits für die zivile Luftfahrt zugelassen
Aktuell begrenzt auf 50% Beimischung, 100% in Zukunft möglich
Aromaten (& schwefelfreie) Kraftstoffe verringern Schadstoffausstoß & Klimawirkung
Einschätzung erneuerbarer Kraftstoffoptionen
Das Potential der aktuell eingesetzten pflanzenölbasierten Biokraftstoffe ist eng begrenzt
Fortgeschrittene Biokraftstoffe sind eine wichtige Alternative, aber noch nicht etabliert
Synthetische Kraftstoffe können in großen Mengen mit Sonnen- bzw. Windenergie erzeugt
werden, bleiben aber auf absehbare Zeit teuer © Aalborg University
I 28 I © Bauhaus Luftfahrt e. V. I 20.01.2022 I PtX Lab TalkLBST, BHL: Power-to-Liquids – Potentials and Perspectives for the Future Supply of Renewable
Aviation Fuel, Background Paper 2016 http://bit.ly/2cowOyf,
BHL, LBST: Power-to-Liquids – A scalable and sustainable fuel supply perspective for aviation,
Background Paper, German Environment Agency, to be published
This project has received funding from the European Union‘s Horizon 2020 research and innovation
programme under grant agreement No 764734
www.hyflexfuel.eu Projektvideo: www.youtube.com/watch?v=yDBlxPf06go
This project has received funding from the European Union‘s Horizon 2020 research and innovation programme
under grant agreement No 654408
www.sun-to-liquid.eu Projektvideo: www.youtube.com/watch?v=IaUe23OhHXg
www.energiesystem-forschung.de/forschen/projekte/powerfuel
20.01.2022 PtX Lab TalkTeil 3: Harry Lehmann. 20.01.2022 PtX Lab Talk 30
Wir müssen das ganze System betrachten.
Strom
Land-
Industrie
wirtschaft
PTX
Land
Mobilität
Nutzung
Heizen und
Kühlen
Quelle: Prognos, Öko-Institut, Wuppertal-Institut
(2021): Klimaneutrales Deutschland 2045Rohstoffbedarf der EE kann den Ausbau bremsen.
Strom
Land-
Industrie
wirtschaft
PTX
Land
Mobilität
Nutzung
Heizen und
Kühlen
Quelle: Wiesen et al (2017). Analyse des Rohstoffaufwands der Energieinfrastruktur in Deutschland. Sachverständigengutachten für
das UmweltbundesamtWindgeschwindigkeit in 100 m Höhe.
Quelle: www.globalwindatlas.info
20.1.2022 PtX Lab Talk 33Nachhaltigkeit und Klimawandel in anderen Ländern.
Source: UNEP Emissions Gap Report 2020
Annual total global greenhouse gas emissions in GtCO2e
Quelle: BMUV/ Azote Images for Stockholm Resilience Centre, Stockholm UniversityVielen Dank. Vielen Dank an alle Teilnehmer*innen. Einen ganz besonderen Dank an Dr. Valentin Batteiger für seine Ausführungen. Und an alle Diskutierenden. Wir freuen uns auf Sie beim nächsten PtX Lab Talk. 20.01.2022 PtX Lab Talk 35
Mit freundlichen Grüßen PtX Lab Lausitz Bauhaus Luftfahrt e.V. Mehr Informationen unter: Mehr Informationen unter: www.ptxlablausitz.de www.bauhaus-luftfahrt.net 20.01.2022 PtX Lab Talk 36
Danke für Ihre Aufmerksamkeit PtX Lab Talk www.ptxlablausitz.de 20. Januar 2022 PTX_Lab@z-u-g.org
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