2050 verursachen E-Fuels 76 Mio. Tonnen CO2

Biokraftstoffe auch künftig umweltfreundlicher als E-Fuels

“Der durch E-Fuels hervorgerufene CO2-Ausstoß wird in Deutschland 2050 rund 76 Mio. Tonnen betragen. Dies entspräche mehr als 40 Prozent des derzeitigen Ausstoßes der heimischen Industrie”, schreibt Nils Eckardt auf energate messenger. Quelle für diese Prophezeiung sind auf aktuellen politischen Rahmendaten basierende Berechnungen – Ilkka Hannula vom “VTT Technical Research Centre of Finland” hat sie im Rahmen der Branchenkonferenz “Fuels of the Future” über erneuerbare Mobilität am 19.01.2021 in Berlin vorgestellt. Strombasierte Kraftstoffe sind ihm zufolge nur als Lückenschluss zwischen fortbestehender Nachfrage nach fossilen Kraftstoffen und Nullemissionszielen anzusehen.

Wasserstoff-Zapfsäule an Multi-Energie-Tankstelle – Foto © Gerhard Hofmann für Solarify

Unterstellt man eine Nachfrage nach E-Fuels von 19,5 Mio. Tonnen Öläquivalenten (Mtoe), würden klimaneutrale synthetische Treibstoffe 2050 in Deutschland einen jährlichen Strombedarf von 565 TWh verursachen. Eckhardt: “Dieser entspräche fast dem Doppelten der derzeitigen CO2-neutralen Stromerzeugung und falle zusätzlich zu in anderen Bereichen benötigtem Strom an, der ebenfalls zu dekarbonisieren wäre.” Die begrenzten Möglichkeiten regenerativer Stromerzeugung und der für fossile Prozesse wie Strom, Stahl und Zement notwendige CO2-Abscheidung und -Speicherung (CCS) könnten aber unter den aktuellen politischen Rahmenbedingungen nicht für eine vollständige Dekarbonisierung der E-Fuels bis 2050 sorgen. “Hier wäre ein erheblicher Ausbau der CO2-neutralen Stromerzeugung vonnöten,” zitiert Eckhardt Hannula.

Batterieelektrische Fahrzeuge (BEVs) werden oft als am besten geeignet angesehen, um die Emissionen von leichten Nutzfahrzeugen zu reduzieren, während synthetische Kraftstoffe (ob fortschrittliche Biokraftstoffe oder sogenannte Elektrokraftstoffe) als Drop-in-Ersatz für teurere Endanwendungen wie die Luftfahrt oder schwere Nutzfahrzeuge angepriesen werden. Wir vergleichen Biokraftstoffe, Elektrokraftstoffe und BEVs miteinander, indem wir Daten aus aktuellen Projekten verwenden, um die Bedingungen zu erforschen, die notwendig sind, damit diese verschiedenen Optionen für die Dekarbonisierung des Personenverkehrs rentabel werden.

Der hatte bei der Konferenz offenbar Ergebnisse einer (aktualisierten?) Untersuchung vom 16.10.2019 in Joule (“Near-Term Potential of Biofuels, Electrofuels, and Battery Electric Vehicles in Decarbonizing Road Transport”) vorgetragen. Dort hieß es einleitend (Context & Scale): “Die globale Energienachfrage für den Transportsektor hat sich von 45 EJ im Jahr 1973 auf 110 EJ [Exajoule = 1018 J =278 TWh] im Jahr 2014 mehr als verdoppelt, wodurch sich sein Anteil am gesamten Endverbrauch von 23 % auf 28 % erhöht hat. Infolgedessen haben sich die sektoralen CO2 -Emissionen mehr als verdoppelt, da Erdölprodukte dominieren (96 % des Energieverbrauchs im Transportsektor 2016). Um mit den Zielen des Pariser Abkommens übereinzustimmen, müsste die Nachfrage gemäß der Basisprojektion der Internationalen Energieagentur (IEA) von 160 EJ im Jahr 2050 auf 102 EJ sinken, was in etwa dem aktuellen Niveau entspricht, aber wesentlich weniger kohlenstoffintensiv wäre. Die Dekarbonisierung des Verkehrssektors erfordert eine Kombination aus nachhaltigen Kraftstoffen (fortschrittliche Biokraftstoffe und aus Strom und CO2 erzeugte Biokraftstoffe) und neuen Antrieben (batterieelektrische Fahrzeuge oder BEVs). Die größten Reduktionen werden aus der Dekarbonisierung des Straßentransports kommen müssen, der als der einfachste Sektor für BEVs und die größte Herausforderung für synthetische Kraftstoffe angesehen wird.”

Vergleich kohlenstoffneutraler synthetischer Kraftstoffe mit Strom – CO2-Preis von

“Wir entwickeln einen Bewertungsrahmen für den Vergleich von kohlenstoffneutralen synthetischen Kraftstoffen (CNSFs) mit batterieelektrischen Fahrzeugen (BEVs) als Alternativen zur Reduzierung der CO2-Emissionen von leichten Nutzfahrzeugen. CNSFs können unterteilt werden in Kraftstoffe, die aus Biomasse durch Vergasung hergestellt werden, und in Elektrokraftstoffe, die aus CO2 und Wasser unter Verwendung von Elektrizität hergestellt werden. Wir entwickeln CNSF-Kostenschätzungen für Erstanlagen, die im kommerziellen Maßstab betrieben werden. Obwohl sie auf kurzen Strecken bereits wettbewerbsfähig sind, stellen wir fest, dass BEVs mit größerer Reichweite wahrscheinlich teurer bleiben als CNSFs, selbst wenn niedrige (?$125/kWh) Batteriekosten erreicht werden, und dass alle drei Optionen Kohlenstoffpreise von mehr als € 107/tCO2 oder Ölpreise von mehr als € 82/bbl benötigen würden, um im Vergleich zu Erdöl wirtschaftlich rentabel zu werden. Die Rentabilität von Elektrotreibstoffen hängt letztlich vom Zugang zu kostengünstigen, extrem kohlenstoffarmen Stromsystemen oder kohlenstofffreien Stromquellen mit hoher jährlicher Verfügbarkeit ab. Zu den Prioritäten sollte der Einsatz eines Portfolios von CNSF-Technologien gehören, um die Bewertung von Dekarbonisierungspfaden, Skaleneffekten und Learning by Doing zu unterstützen.

“Das Potenzial von CCUS eröffnet viele weitere Handlungspfade, auch wenn es historisch gesehen vor allem im Stromsektor angewendet wurde. Elektrotreibstoffe sind deutlich teurer als CCS für das Kohlenstoffmanagement, aber sie stehen derzeit nicht vor ähnlichen politischen Hindernissen wie die unterirdische Speicherung von CO2, die im letzten Jahrzehnt wiederholt Rückschläge erlitten hat. Die Umwandlung von CO2 in Brennstoffe garantiert nicht automatisch Emissionseinsparungen, sondern muss mit einer besonders kohlenstoffarmen Energiequelle kombiniert werden, um den Umwandlungsprozess anzutreiben.”

Biokraftstoffe bis 2040 im Vorteil

Biokraftstoffe könnten laut Hannula kurz- und mittelfristig weitaus mehr zur Treibhausgasminderung beitragen: “Von den untersuchten Kraftstoffoptionen werden aus holzartiger Biomasse hergestellte synthetische Biokraftstoffe, derzeit als wettbewerbsfähiger identifiziert als Elektrokraftstoffe.” Sie würden bis 2040 den besten Beitrag zur CO2-Reduktion im Mobilitätssektor leisten. Die Analysen des VTT rechnen zwar weltweit mit einer flächendeckenden Einführung der E-Fuels ab 2030. Aber auch eine schnellere Verbreitung würde nichts am Umweltvorteil der Biokraftstoffe ändern. Elektrische Antriebe würden laut VTT ab etwa 2040 mit den Biokraftstoffen gleichziehen, und Fortschritte in der Energieeffizienz, die noch größere Minderungspotenziale entfalten könnten.

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