Status und Perspektiven flüssiger Energieträger in der Energiewende

Flüssige Energieträger wie Benzin oder Heizöl werden für die Mobilität und die Beheizung auch weiterhin benötigt.

In der chemischen Industrie, im Flug- und im Schwerlastverkehr sind flüssige Energieträger und Rohstoffe bis auf Weiteres nicht oder kaum zu ersetzen. Im Autoverkehr und im Wärmesektor werden hingegen die Elektromobilität und die Strom-Wärmepumpe künftig verstärkt mit flüssigen Energieträgern konkurrieren.

Um flüssige Energieträger klimafreundlicher zu machen, können diese mit Hilfe von erneuerbaren Energien gewonnen werden. Die Kosten von treibhausgasneutralen flüssigen Energieträgern („E-fuels“) sind heute noch wesentlich höher als die von fossilen Energieträgern, lassen sich aber zukünftig deutlich senken.

So lautet das Ergebnis des Zwischenberichts einer Analyse im Auftrag der Verbände der Mineralölwirtschaft, die Prognos zusammen mit Fraunhofer UMSICHT und dem Deutschen Biomasseforschungszentrum (DBFZ) erstellt hat.

Flüssige Energieträger - schrittweise CO2-ärmer

Mineralöl ist der wichtigste Rohstoff der organischen Chemie. Daraus werden tausende Produkte erzeugt, vom Basketball bis zu pharmazeutischen Produkten. Flüssige Energieträger, die auf Roh- und Pflanzenölen basieren, zählen zu den wichtigsten Energieträgern in Deutschland. Sie tragen derzeit zu mehr als einem Drittel des deutschen Primärenergieverbrauchs bei. Im Straßenverkehr, der Luftfahrt und der Schifffahrt sind es sogar 99 Prozent, bei der Hauswärmeversorgung rund ein Viertel.

Laut den Prognos-Experten lassen sich flüssige Energieträger schrittweise CO2-ärmer – und langfristig sogar CO2-neutral – herstellen und nutzen.

Drei Verfahren

Drei Verfahren führen zum Ziel – mit unterschiedlichen Vor- und Nachteilen:

•   Die Erhöhung des Biomasseanteils in der Rohstoffbasis (zum Beispiel Pflanzenöle): „Biofuels“ können eine wichtige Ergänzungsfunktion einnehmen und sind vielseitig einsetzbar. Allerdings ist in Deutschland die Anbaufläche für Energiepflanzen begrenzt und es ist verhältnismäßig teuer, flüssige Energieträger aus Biomasse herzustellen (1,90 bis 2,50 Euro pro Liter). Hinzu kommen die Kosten für Aufbereitung und Vertrieb sowie Abgaben und Steuern.

•   Die Erzeugung von Wasserstoff mit Hilfe von Strom aus erneuerbaren Energien, der in den Produktionsprozess der Raffinerien eingebunden wird. Dieses Verfahren könnte rasch zu einer Reduktion der Treibhausgasemissionen bei den Raffinerien beitragen. Auch Wind- und Solaranlagen greifen auf begrenzte Flächen zu und könnten langfristig an Potenzialgrenzen stoßen.

•   Die Nutzung von Power-to-Liquid (PtL)-Technologien: Dabei handelt es sich um die derzeit aussichtsreichsten Verfahren, um flüssige Energieträger großindustriell treibhausgasneutral zu produzieren.

"E-Fuels" sind in allen Sektoren einsetzbar

Solche CO2-neutralen Energieträger haben gegenüber anderen Methoden, um Treibhausgase einzusparen, besondere Vorteile. So sind PtL-Energieträger („E-Fuels“) in allen Sektoren einsetzbar – ohne teure Umrüstungen. Sie können als Rohstoffe den erheblichen Kohlenstoffbedarf treibhausgasneutral decken – und sind damit derzeit praktisch die einzige Möglichkeit, um zahlreiche Produkte der Chemieindustrie klimaneutral zu machen. Die Möglichkeiten der Kreislaufwirtschaft und der Kohlendioxidabscheidung und Speicherung am Ort der Verbrennung mit dem CCS-Verfahren wurden in Phase I nicht untersucht.

Da PtL-Energieträger speicher- und transportierbar sind, können sie in den sonnen- und windreichen Regionen der Welt - günstiger als in Deutschland - erzeugt werden. Für synthetisches Rohöl, das mit PtL-Technologie im Ausland gewonnen wird, erwarten die Autoren im Jahr 2050 inflationsbereinigt Produktionskosten von 70 Cent bis 1,30 Euro pro Liter.

Erheblicher Kapitaleinsatz und internationale Kooperationen nötig

Um diese Vorteile der flüssigen Energieträger für die deutsche Energiewende nutzbar zu machen, sind aber zwei komplexe und kapitalintensive Vorhaben nötig: Der Bau von großen Wind- sowie Solarparks einerseits und andererseits die Errichtung von integrierten Produktionsanlagen aus Kohlendioxid-Abscheidung, ggf. Meerwasserentsalzung, Elektrolyse und Synthese. Hierzu bedarf es erheblichen Kapitaleinsatzes und internationaler Kooperation.

Im weiteren Verlauf der Untersuchung werden die Prognos-Experten herausarbeiten, wie eine treibhausgasneutrale Energieversorgung in Deutschland aussehen könnte. Hierbei soll der Lösungsbeitrag von PtL-Energieträgern herausgearbeitet werden.

Hinweis: Gegenüber der Fassung vom 30.09.2017 musste der Zwischenbericht aufgrund eines Rechenfehlers korrigiert werden. Dieser Fehler betraf die Kosten der PtL Produktion. Die PtL Kosten liegen nun etwas höher als in der Fassung vom 30.09.2017, die Bandbreite hat sich nach oben verschoben.

Endergebnisse der Studie

Die Ergebnisse von Phase II und die Endergebnisse der Studie "Status und Perspektiven flüssiger Energieträger" finden Sie hier.

Autorinnen und Autoren:

Jens Hobohm, Alex Auf der Maur, Hans Dambeck, Dr. Andreas Kemmler, Sylvie Koziel, Sven Kreidelmeyer, Dr. Alexander Piégsa, Paul Wendring (Prognos AG), UMSICHT, DBFZ