Nachhaltige Treibstoffe für die Luftfahrt

Power-to-Liquid

Remagen, 25. Mai 2018

Was treibt die Luftfahrt an in 20 Jahren?

Unter diesem Titel stand der Vortrag von IASA-Vorstand Michael Wühle, der zu Beginn der Betriebsleiterbesprechung 2018 der Fernleitungsbetriebsgesellschaft (FBG) die Teilnehmer auf den Tag thematisch einstimmte.

Zuvor betonte der FBG-Geschäftsführer Horst Saal in seiner Begrüßung die Wichtigkeit für das Unternehmen, am heutigen Tag einen intensiven Blick auf die wahrscheinlichen Entwicklungen und Trends zu werfen, die für die Fernleitungsbetriebsgesellschaft in den nächsten 20 Jahren relevant sind oder werden. Horst Saal spannte einen weiten Bogen vom Klimawandel und seinen Folgen, der wirtschaftlichen Entwicklung in Asien und Afrika, Hunger und Not in vielen Teilen der Welt, der Automatisierung bis zu Erneuerbaren Energien und nachhaltigen Treibstoffen.

Im folgenden Vortrag von Michael Wühle ging es dann auch hauptsächlich um nachhaltige Treibstoffe für die Luftfahrt. Zuvor erläuterte der Referent anhand aktueller Zahlen über das Wachstum der Luftfahrt, dass deren Klimaziele mit neuen Flugzeugkonstruktionen, neuen Triebwerken und Werkstoffen unmöglich erreicht werden können. Die so erreichbaren Treibstoff- und damit Emissionseinsparungen werden durch das ungebrochene Wachstum (+7,6% an verkauften Passagierkilometern in 2017) mehr als kompensiert werden.

Die Fachleute sind sich einig, so Michael Wühle, dass die Klimaziele der Luftfahrt weltweit nur über die Treibstofffrage gelöst werden können. Bio-Treibstoffe mindern zwar die CO2-Emissionen und sind auch schon verfügbar, durch das begrenzte Mengenpotenzial und den sogenannten Teller-Tank-Konflikt können sie jedoch nur einen sehr begrenzten Beitrag leisten. Elektro- und Hybridantriebe für Flugzeuge sind möglich und werden in wenigen Jahren geflogen werden. Der Referent erläuterte, dass aufgrund der 4-fach geringeren Energiedichte von Wasserstoff und wegen der 20-fach kleineren Speicherdichte von Lithium-Ionen-Akkus, bezogen auf das Kilogramm, die Reichweite solcher Flugzeuge auf Kurzstrecken und eine relative kleine Passagierzahl pro Flug begrenzt bleiben werde. Für die Mittel- und Langstrecke brauche es noch viele Jahre flüssige Treibstoffe mit der gleichen oder sogar höheren Energiedichte wie das jetzige fossile Kerosin.

Power-to-Liquid

Unter dem Begriff “Power-to-Liquid” (PtL) ist ein Verfahren zur Erzeugung synthetischer Treibstoffe aus Erneuerbaren Energien (EE) bekannt. Das EE-Kerosin der Zukunft wird ein PtL-Kerosin sein, da ist sich Michael Wühle sicher. Bei der Produktion von PtL-Treibstoffen wird Wasser mittels Strom aus Erneuerbaren Energien (z.B. Photovoltaik, Windkraft, Biogas, usw.) in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Mit dem Wasserstoff und CO2 (entweder aus der Atmosphäre oder durch Abscheidung aus Industrieanlagen) wird ein Synthesegas erzeugt und in einem nachfolgenden Reaktor in flüssigen Treibstoff umgewandelt, der chemisch nahezu identisch mit dem fossilen Gegenpart ist. Das Ergebnis ist in jedem Fall ein CO2-armer Treibstoff, der prinzipiell auch das Potenzial hat, CO2-neutral zu sein. Bereits heute ist ein solcher PtL-Treibstoff mit einem Volumenanteil von 50% für die Luftfahrt zugelassen. Herr Wühle stellte noch kurz das PtL-Projekt des Luftfahrtverbands IASA e.V. vor (siehe PtL-Impulskampagne) und lud die Teilnehmer der Betriebsleiterbesprechung ein, sich mit ihrer Expertise in Treibstofffragen in das Projekt einzubringen.

Kooperationsvereinbarung

Abschließend unterzeichneten Horst Saal und Michael Wühle eine Kooperationsvereinbarung zwischen beiden Organisationen. Die Kooperationspartner setzen sich dabei das Ziel, nachhaltige Strukturen und Projekte im Luftverkehr zu fördern, sowie nachhaltiges Handeln in sozialer, ökologischer, ökonomischer und partizipativer Hinsicht in allen Bereichen der Gesellschaft zu verankern. Hierzu unterstützen sich die Partner ab nun gegenseitig mit ihren Netzwerken und ihren Aktivitäten.

Power-to-Liquid

Horst Saal (FBG) und Michael Wühle (IASA) unterzeichnen den Kooperationsvertrag (von rechts nach links).

Quelle: IASA e.V.


 

Studie zu E-Fuels

IASA: Nachhaltige Luftfahrt - Sustainable Aviation

E-Fuels sind notwendig, um EU-Klimaschutzziele des Verkehrssektors zu erreichen

Neue Studie der Deutschen Energie-Agentur (dena) und der Ludwig-Bölkow-Systemtechnik (LBST) im Auftrag des VDA – E-Fuels senken Kohlendioxid massiv im gesamten Verkehr – Politik sollte strategische Agenda erstellen. 

E-Fuels aus erneuerbaren Quellen sind notwendig, um die EU-Klimaschutzziele des Verkehrssektors zu erreichen. Der Endenergiebedarf aller Verkehrsträger der EU im Jahr 2050 wird selbst in einem stark batterieelektrifizierten Verkehrsszenario zu mehr als 70 Prozent von E-Fuels gedeckt werden. Die derzeit noch hohen Kosten für E-Fuels werden sinken. Dies sind die Kernaussagen der Studie von dena und LBST, die heute im VDA erstmals vorgestellt wurde.

Die Studie „E-Fuels – The potential of electricity-based fuels for low emission transport in the EU“ untersucht den zukünftigen Energiebedarf des europäischen Verkehrssektors sowie den dafür notwendigen Bedarf für den Ausbau erneuerbarer Energieerzeugungskapazität. Auf dieser Basis folgt eine Analyse der notwendigen Investitionen, um eine Treibhausgasreduzierung von 95 Prozent im Verkehr zu erreichen.

„Unsere Studie zeigt, dass wir unsere Bemühungen in der Umwelt- und Verkehrspolitik deutlich breiter aufstellen und verstärken müssen, um die EU-Klimaschutzziele im Verkehrssektor zu erreichen. E-Fuels werden dabei eine wesentliche Rolle spielen. In erster Linie um Flug-, Schiff- und Straßengüterverkehr mit emissionsarmen Kraftstoffen zu betreiben. Aber auch in den Pkw-Bestandsflotten werden wir perspektivisch klimaneutrale flüssige und gasförmige Kraftstoffe aus erneuerbarem Strom benötigen, wenn wir es ernst meinen mit den Klimazielen für das Jahr 2030 und darüber hinaus“, sagte Andreas Kuhlmann, Vorsitzender der dena-Geschäftsführung.

Laut Studie bestehe derzeit in Europa ein ausreichendes technisches Potenzial zur erneuerbaren Stromproduktion, um den langfristigen Bedarf an Transportenergie und E-Fuels zu decken. Allerdings sei hierzu ein starker Ausbau der Stromproduktion aus erneuerbaren Energien erforderlich.

„Der voraussichtliche Bedarf an erneuerbarem Strom für den gesamten EU-Verkehrssektor im Jahr 2050 würde etwa dem Sieben- bis Zehnfachen der aktuellen jährlichen erneuerbaren Stromproduktion in der EU entsprechen. Gut 80 Prozent dieses Bedarfs gingen dann auf die Herstellung von E-Fuels zurück“, erläuterte Uwe Albrecht, Geschäftsführer der Ludwig-Bölkow-Systemtechnik. Damit rechtzeitig Kapazitäten im erforderlichen Maßstab zur Verfügung stehen, sei eine E-Fuels Roadmap auf nationaler, EU- und internationaler Ebene zwingend erforderlich.

E-Fuels würden dabei keinen Widerspruch zum Hochlauf der Elektromobilität darstellen. „Die Verkehrsmittel sollten dort, wo technisch möglich und ökologisch sinnvoll, elektrifiziert und teilelektrifiziert werden. E-Fuels werden aber insbesondere für Anwendungen im Verkehr, für die aus heutiger Sicht keine elektrischen Antriebssysteme zur Verfügung stehen, unverzichtbar sein. Die Mobilität von morgen wird daher einen Mix aus unterschiedlichen Technologien erfordern. Deutschland als Kernland der Automobilindustrie sollte auf keine dieser Technologien verzichten oder sie gar verbieten. Politik sollte Ziele, aber nicht den Weg vorgeben“, sagte Matthias Wissmann, Präsident des Verbandes der Automobilindustrie (VDA). Er betonte des Weiteren: „Synthetische Kraftstoffe ermöglichen, dass bestehende Tankstellen und Motoren genutzt werden können. Somit wirken E-Fuels auf den gesamten Fahrzeugbestand in der EU, nicht nur auf Neuzulassungen. Deshalb ist dies ein wirkungsvoller Hebel zur CO2-Minderung – und bietet zudem dem Verbrennungsmotor neue Optionen.“

Die Studie weist darauf hin, dass E-Fuels derzeit noch in der Entwicklungs- und Marktvorlaufphase und damit deutlich teurer als die fossilen Alternativen sind. Derzeit belaufen sich die Kosten für E-Fuels auf bis zu 4,5 Euro pro Liter Dieseläquivalent. Ein Zielkostenniveau von circa 1 Euro pro Liter Dieseläquivalent erscheint mit Importen aus Regionen mit hohem Angebot an Sonne oder Wind aus heutiger Perspektive erreichbar, so die Experten. Politik und Industrie sollten daher eine strategische Agenda für die Technologieentwicklung, Marktentwicklung und Regulierung für E-Fuels erstellen. Über eine branchenübergreifende E-Fuels-Plattform könne dieser Prozess zeitnah angeschoben und koordiniert werden.

Quelle: dena


 

Strombasierte Brennstoffe

Agora Verkehrswende und Agora Energiewende legen Studie zu Einsatzmöglichkeiten und Kosten von aus erneuerbarem Strom produzierten Kraftstoffen und Gasen vor

Berlin, 13. Februar 2018.

Steigende Anforderungen an den Klimaschutz, wie im Koalitionsvertrag zwischen Union und SPD vereinbart, erfordern langfristig den gezielten Einsatz strombasierter synthetischer Brennstoffe und den Ausstieg aus fossilem Öl und Gas. Damit die gegenwärtig sehr hohen Kosten für die Herstellung solcher strombasierten Energieträger sinken, sollte frühzeitig und kontinuierlich in den Bau von Erzeugungsanlagen investiert werden, empfehlen die beiden Thinktanks Agora Energiewende und Agora Verkehrswende. Es geht um „eine internationale 100-Gigawatt- Herausforderung“ und um einen „Öl- und Gaskonsens“, heißt es in einer gemeinsamen Analyse der beiden Stiftungs-Initiativen.

Aus erneuerbarem Strom erzeugtes Gas wird langfristig nicht nur zwecks Rückverstromung benötigt, um bei vorübergehend geringer Einspeisung von Strom aus Windenergie und Photovoltaik („Dunkelflaute“) die klimaneutrale Elektrizitätsversorgung zu sichern. Synthetisches Gas oder synthetisch hergestellter flüssiger Kraftstoff sind darüber hinaus als Ergänzung der direkten Erneuerbaren-Energien- und Stromnutzung für die sehr weitgehende Dekarbonisierung des Verkehrs, der Industrie und der Wärmebereitstellung aus heutiger Sicht unverzichtbar.

Allerdings sollten synthetische Brennstoffe nur sehr gezielt genutzt werden – „wie ein Joker beim Kartenspiel“, sagt Patrick Graichen, Direktor von Agora Energiewende. „Dort, wo sie wirklich Vorteile bringen und nicht durch bereits vorhandene Trümpfe ersetzbar sind. Vor allem im Flug- und Schiffsverkehr, bei chemischen Grundstoffen und für Hochtemperaturwärme. Wo wir jedoch Strom direkt nutzen können, etwa im Gebäudesektor, sollten wir das tun. Es wird immer günstiger und effizienter sein als die Nutzung synthetischer Brennstoffe.“

Christian Hochfeld, Direktor von Agora Verkehrswende dämpft insbesondere die Hoffnung, dass synthetische Kraftstoffe für Pkw mit Verbrennungsmotor eine Brücke ins Zeitalter der Klimaneutralität seien. „Ein mit synthetischem Sprit fahrendes Verbrenner-Fahrzeug benötigt für die gleiche Strecke rund fünfmal so viel Strom als Ausgangsprodukt wie ein batteriebetriebenes Elektroauto. Das ist nicht nur extrem ineffizient, sondern auch teuer. Synthetischer Kraftstoff ist deshalb alles andere als ‚Wunderdiesel‘“, sagt Hochfeld. „Er kann eine Ergänzung zur E-Mobilität sein, keine Alternative.“

Synthetische Brennstoffe werden aus elektrischer Energie erzeugt. Hierzu wird mittels Elektrolyse zunächst Wasserstoff und anschließend durch Hinzufügen von Kohlenstoffmolekülen Methan oder flüssiger Kraftstoff produziert. Im Vergleich zur direkten Stromnutzung liegt der Vorteil synthetischer Brennstoffe in ihrer hohen Energiedichte, ihrer guten Speicherbarkeit und der zum Teil bereits vorhandenen Verteil- Infrastruktur. Allerdings ist die Produktion mit hohen energetischen Umwandlungsverlusten verbunden: So können von ursprünglich 100 Kilowattstunden Strom beispielsweise in einem Verbrenner-Pkw nur 13 Kilowattstunden unmittelbar für die Fortbewegung verwendet werden.

Der in Deutschland kurz- und mittelfristig anfallende Überschussstrom von Solar- und Windparks bietet laut der Studie der beiden Thinktanks „rein mengenmäßig keine ausreichende Basis für den wirtschaftlichen Betrieb“ von Anlagen zur Erzeugung synthetischer Brennstoffe. Vielmehr muss der Strom dafür in eigens errichteten Anlagen erzeugt werden; synthetischer Brennstoff hat deshalb die Vollkosten der benötigten Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien zu tragen. Daher ist eine Kilowattstunde davon anfänglich mit 20 bis 30 Eurocent rund fünfmal so teuer wie beispielsweise fossiler Dieselkraftstoff.

Allerdings lassen sich langfristig Kostensenkungen erzielen, wenn synthetische Brennstoffe dort hergestellt werden, wo sich Erneuerbarer Strom über viele Stunden pro Jahr besonders billig erzeugen lässt, beispielsweise in Marokko, in Saudi-Arabien oder auch in Windparks in der Nord- oder Ostsee. Das geht aus dem zweiten Teil der Studie hervor, der im Auftrag von Agora Energiewende und Agora Verkehrswende von dem international tätigen Beratungsunternehmen Frontier Economics angefertigt wurde. Die Kosten für synthetisches Gas, das aus Nordafrika importiert wird, können danach bis Mitte des Jahrhunderts auf etwa 10 Cent pro Kilowattstunde fallen. Werden synthetische Brennstoffe importiert, um in Deutschland zur Emissionsminderung beizutragen, ist in besonderem Maße darauf zu achten, dass die Herstellung in den Herkunftsländern Nachhaltigkeitskriterien gerecht wird. Unter anderem ist sicherzustellen, dass der erneuerbare Strom für die synthetischen Energieträger zusätzlich erzeugt und gegebenenfalls benötigter Kohlenstoff der Luft entnommen wird. Außerdem dürfen in den Herkunftsländern Strategien zur Energieversorgung und zum Klimaschutz nicht beeinträchtigt werden.

Agora Energiewende und Agora Verkehrswende warnen davor, fossiles Öl und Gas eins zu eins durch synthetische Brennstoffe zu ersetzen. Die Bedingungen für den Ausstieg aus den fossilen und den Einstieg in synthetische Brennstoffe sollten in einem Öl- und Gaskonsens zwischen Politik und Wirtschaft vereinbaret werden.

nachhaltige Luftfahrt

 

 

 

 

 

Die Studie mit dem Titel: „Die zukünftigen Kosten strombasierter synthetischer Brennstoffe“ steht unter www.agora-verkehrswende.de sowie unter www.agora- energiewende.de kostenlos zum Download zur Verfügung. Begleitend dazu wird ein Excel- Tool angeboten, mit dem sich die Gestehungskosten von synthetischen Brennstoffen in Abhängigkeit von verschiedenen Annahmen berechnen lassen.

 

Quelle: Agora Verkehrswende


 

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