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Techno-Economic Evaluation of Scenarios for the German Energy and Mobility Transition in Transport Simon Pichlmaier, Markus Gyetko 19.05.2021 ETG Kongress
Motivation Sharing Economy Energiewirtschaftliche Studien legen Fokus auf die Energiewende im Verkehr Mobilitäts- Mögliche Änderungen in der Mobilität der Menschen Autonomes Intermodalität Fahren trends werden meist nicht beachtet Sichtbare Mobilitätstrends haben das Potenzial zur grundlegenden Änderung der Energiebedarfe des Elektrische Verkehrssektors Antriebe 2
Methodischer Ansatz: Das Modell TraM Daten Berechnungen Mobilitätsszenario • Transportleistungen • Modal split • Auslastungsfaktoren • … Mengengerüst • Energiebedarf (zeitlich aufgelöst) • Kosten (CAPEX, OPEX, weitere) Technologieszenario • CO2-Emissionen (direkt und indirekt) • Antriebstechnologien • Jahresfahrleistungen • Spezifische Energieverbräuche • … 3
Technologieszenarien: Anteile der Technologien in privater und geteilter Pkw-Flotte Private Pkw Geteilte Pkw Konservatives 100 % Beide 100 % Szenario Szenarien (Ref) 80 % 80 % Shares in private car fleet FCEV Shares of shared cars fleet FCEV 60 % PHEV 60 % BEV PHEV HEV 40 % BEV 40 % CNG Benzin Benzin 20 % 20 % Diesel Diesel 0% 0% 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Ambitioniertes Szenario 100 % Weitere Fahrzeuge (fuEL) 80 % Ambitioniertes Shares in private car fleet FCEV 60 % PHEV Szenario ▪ Lkw: Direkte und indirekte Elektrifizierung BEV HEV (fuEL) ▪ Zug: Weitere Elektrifizierung sowie Wasserstoff 40 % CNG und eFuels 20 % Benzin ▪ Rest: Dekarbonisierung durch eFuels Diesel 0% 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 4
Mobilitätsszenarien Szenario Ref ▪ Größtenteils aktuelle Trends der Mobilität Passenger Freight ▪ Kein Carsharing und autonomes Fahren aktuell und in Zukunft enthalten Überholte Form Aktuelle Form der Mobilität der Mobilität Ref Szenario CST (Carsharing Trend) CS: x AD: x AD: x ▪ Aktuelle Trends der Mobilität Aktuelle Form der Aktuelle Form ▪ Ergänzung der aktuellen Anteile von Carsharing mit moderatem Wachstum Mobilität CST der Mobilität CS: o AD: x AD: x Szenario CSI (Carsharing Intensive) Progressiver Wandel Aktuelle Form der Mobilität der Mobilität ▪ Carsharing (stationär und FreeFloating) wird intensiv ausgebaut CSI ▪ Einbettung des Carsharings in ein multimodales Verkehrssystem CS: ✓ AD: x AD: x ➢ Drastische Reduktion der Fahrzeugflotte nach 2040 Disruptiver Wandel Disruptiver der Mobilität Wandel der AD Mobilität Szenario AD (Autonomous Driving) CS: ✓AD: ✓ AD: ✓ ▪ Einführen des autonomen Fahrens (Stufe 5) ab 2040 CS: Carsharing; AD: Autonomes Fahren x : Nicht implementiert ▪ Einbettung von autonomen Carsharings in ein multimodales Verkehrssystem o : Teilweise implementiert ➢ Noch weitere Reduktion der Fahrzeugflotte nach 2040 ✓ : Komplett implementiert ➢ Verschiedentliche positive und negative Effekte auf spezifischen Verbrauch, Jahresfahrleistung, Auslastung in Personen- und Güterverkehr1 5 1nach Gyetko, Markus; Pichlmaier Simon: Energiewirtschaftliche Auswirkungen autonomer Fahrtechnologie auf den Verkehrssektor - FfE Discussion paper 2021-01. München: Forschungsstelle für Energiewirtschaft e. V., 2021.
Kombination der Technologie- und Mobilitätsszenarien ▪ Alle Kombinationen aus den zwei Technologie- szenarien mit den vier Mobilitätsszenarien ▪ Bezeichnung der Szenarien1: ▪ Ref: Konservatives TS, Referenz-MS ▪ fuEL: Ambitioniertes TS, Ref-MS ▪ Alle anderen: [MS]-[TS] 1TS: Technologiszenario, MS: Mobilitätsszenario 6
Ergebnisse: Energieverbrauch 2020 Ref ▪ fuEL-Szenarien haben aufgrund der verstärkten CST-Ref CSI-Ref Verwendung von effizienteren Technologien einen AD-Ref 2030 geringeren Energieverbrauch fuEL CST-fuEL CSI-fuEL ▪ Carsharing verschnellert und verstärkt den Umstieg AD-fuEL auf effizientere Technologien Ref CST-Ref ▪ Wenn (autonomes) Carsharing wie im vorliegenden CSI-Ref AD-Ref Fall in intermodale Verkehrskonzepte integriert wird, 2050 fuEL dann kann der Energieverbrauch weiter gesenkt CST-fuEL werden CSI-fuEL AD-fuEL 0 250 500 750 Energy demand in TWh Diesel Gasoline Natural Gas Kerosene Bio Electricity Hydrogen SynFuel SynGas 7
Ergebnisse: Gesamtsektorkosten 2020 Ref ▪ Die Zielszenarien sind i. A. teurer als die konservativen CST-Ref CSI-Ref Szenarien AD-Ref 2030 fuEL CST-fuEL ▪ Die Investitionskosten enthalten einen Großteil der CSI-fuEL Gesamtsektorkosten AD-fuEL Ref ▪ Je kleiner sich die Fahrzeugflotte gestalten lässt, desto CST-Ref geringer sind die Kosten des Szenarios CSI-Ref AD-Ref 2050 fuEL CST-fuEL CSI-fuEL AD-fuEL 0 100 200 300 Costs in billion € CAPEX OPEXfix OPEXvar PtX costs CCS costs 8
Ergebnisse: Emissionsminderungsanteile durch Energie- und Mobilitätswende Mobility Energy 2050 CCS CO2 emissions in comparison CO2 emissions in comparison 0% ▪ Das konservativste Szenario Ref verringert die -20 % -26 % to Ref 2020 -40 % -2 % Emissionen von 2020 bis 2050 um 26 % -60 % -80 % CST ▪ Die Mobilitätsszenarien ohne Technologiewechsel -100 % -69 % Mobility -3 % Energy 2050 CCS können zu einer weiteren Reduktion von 2 % bis 23 % 0% führen -20 % -26 % to Ref 2020 -40 % -9 % -60 % ▪ Durch eine Entlastung des Energiesektors kann so -80 % CSI einige Mobilitätswende zu einer Verringerung der -100 % -62 % -3 % Mobility Anstrengungen im Zuge der Energiewende führen Energy 2050 CCS CO2 emissions in comparison 0% -20 % -26 % to Ref 2020 -40 % -60 % -23 % -80 % AD -100 % -47 % -4 % 9
Fazit und Ausblick Zusammenfassung Fazit & Ausblick ▪ Durchführung einer Modellierung und ▪ Eine Mobilitätswende kann dazu führen, dass sowohl Simulation von Verkehrsszenarien Energie als Kosten eingespart werden können ▪ Modellierung enthält dabei Carsharing ▪ Die geringeren Kosten sind auf die kleinere und autonomes Fahren Fahrzeugflotte zurückzuführen ▪ Szenarien enthalten sowohl eine ▪ Eine konsequent durchdachte Einführung von Mobilitäts- als auch eine Energiewende autonomen Fahren kann einen positiven Beitrag zur im Verkehr Energiewende leisten ▪ Versuch der Trennung der Emissions- ▪ Ausblick: Analog zur Kostenrechnung können durch minderung durch Mobilitäts- und die Methodik der Ökobilanzierung die Energiewende Treibhausgasemissionen, die durch die Verkehrssektor induziert werden, untersucht werden 10
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! ! ? ? § „…“ 11
Simon Pichlmaier Forschungsstelle für Energiewirtschaft e. V. Wissenschaftlicher Mitarbeiter Am Blütenanger 71 – 80995 München Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. Tel.: +49(0)89 15 81 21 – 0 Email: info@ffe.de Tel.: +49(0)89 15 81 21 – 41 Internet: www.ffe.de Email: spichlmaier@ffe.de Twitter: @FfE_Muenchen Fotos: ©Enno Kapitza
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