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Status Quo der Energiewende im Verkehr

Erstellt am: 20.06.2023 | Stand des Wissens: 20.06.2023
Synthesebericht gehört zu:

Im Koalitionsvertrag von 2021 haben sich die Regierungsparteien SPD, Bündnis 90/Die Grünen und FDP darauf geeinigt, Deutschland bis 2030 zum Leitmarkt für Elektromobilität zu machen. Demnach sollen bis 2030 15 Millionen batterieelektrische Fahrzeuge (ohne Hybridfahrzeuge) und eine Million öffentlich zugängliche Ladepunkte Teil des Verkehrssystems werden [SGF21]. Zum 1. Januar 2022 zählte das Kraftfahrtbundesamt (KBA) 618.460 batterieelektrische Fahrzeuge und 1.669.051 Hybridfahrzeuge. Fasst man diese zusammen, liegt der Anteil elektrisch angetriebener Fahrzeuge am Fahrzeugbestand von 48.540.878 bei 4,7 Prozent [KBA22g]. Entgegen den Zielen aus dem Koalitionsvertrag prognostizierte der deutsche Projektionsbericht 2021 der ehemaligen Bundesregierung bis 2030 noch eine Anzahl von lediglich 5,8 Millionen batterieelektrischen Fahrzeugen auf dem deutschen Markt [BMU21f]. Bei der Ladeinfrastruktur meldet die Bundesnetzagentur zum 1. Oktober 2022 59.228 Normalladepunkte und 11.523 Schnellladepunkte im öffentlichen Raum [BNetzA]. Auch hier sehen Prognosen die Zielerreichung in Gefahr. Auf dem Automobilmarkt gibt es im Jahr 2022 eine Vielzahl an batterieelektrischen und Hybrid-Modellen. Seit 2020 sind die Pkw-Neuzulassungen von batterieelektrischen Fahrzeugen und Plug-in-Hybridfahrzeugen stark angestiegen. 2021 lag der Anteil batterieelektrischer Fahrzeuge bei 13,6 Prozent und der Anteil von Plug-in-Hybridfahrzeugen bei 12,4 Prozent der Neuzulassungen [KBA22h]. Für die Attraktivität der Elektrofahrzeuge sind neben den Kosten, der öffentlichen Ladeinfrastruktur und den Netzkapazitäten auch die Reichweite und Ladedauer von Bedeutung. Durch die stetige Weiterentwicklung der Batterien sind Reichweiten von über 600 Kilometern möglich. Allerdings steigt mit der Größe der Batterie das Gewicht und damit der Energieverbrauch, der zusätzlich von der Effizienz des Elektromotors und den Ladeverlusten bestimmt wird. Das sparsamste batterieelektrische Fahrzeug auf dem deutschen Markt ist laut eines Vergleichstests aus dem Jahr 2022 der Hyundai Kona Elektro mit einem Energieverbrauch von 16,7 Kilowattstunden pro 100 Kilometer (inklusive Ladeverlusten) [Wiel23]. Die steigende Nachfrage nach Schnellladeinfrastruktur soll zukünftig das sogenannten Deutschlandnetz bedienen, das flächendeckend an etwa 1.000 Standorten rund 8.000 High Power Charger (HPC) umfasst. HPC-Ladepunkte verfügen über eine Ladeleistung von mehr als 50 Kilowatt (unterer Grenzwert). Im Deutschlandnetz sollen sie mit mindestens 300 Kilowatt laden können [BNetzA23][NLL22].

Die Nutzung von grünem Wasserstoff spielt im Pkw-Segment eine untergeordnete Rolle. Im Jahr 2022 gibt es auf dem deutschen Markt zwei Fahrzeugmodelle mit Brennstoffzellentechnik, die nur in kleinen Stückzahlen produziert werden [UBA22h]. Das spiegelt sich in einer sehr geringen Anzahl von Brennstoffzellenfahrzeugen an der Pkw-Gesamtflotte und deutschlandweit insgesamt nur 95 Wasserstofftankstellen wider [H2MO23]. Im Schwerlast- und Fernverkehr könnte grüner Wasserstoff als Antriebsenergie dagegen eine Alternative sein. Während an Brennstoffzellenantrieben für Schiffe und Flugzeuge noch geforscht wird, hat der Automobilhersteller Hyundai im Jahr 2020 den ersten Lastkraftwagen mit Brennstoffzellentechnik auf den Markt gebracht [ADAC21g]. Wasserstoff kann ebenfalls zur Herstellung synthetischer Kraftstoffe verwendet werden. Dazu muss im ersten Schritt aus Wasser und Strom mit Hilfe der Elektrolyse Wasserstoff hergestellt werden. Im zweiten Schritt entstehen über Syntheseprozesse gasförmige oder flüssige synthetische Kraftstoffe [UBA22h]. Diese eignen sich genau wie Wasserstoff als flexible Langzeitspeicher von Energie und können einen Beitrag zur Netzstabilisierung leisten. Aus diesen Gründen bleibt die Einbindung von Wasserstoff ein wichtiger Teil der Energiewende im Verkehr [BMVI16v].

Synthetische Kraftstoffe stellen vorwiegend eine Möglichkeit zur Substitution fossiler Energieträger im Luft- und Schiffsverkehr dar. Zusätzlich können sie relativ kurzfristig in konventionellen Verbrennungsmotoren eingesetzt werden und somit die Treibhausgasemissionen der Pkw-Bestandsflotte reduzieren [SeEh18]. Vom Bundesministerium für Digitales und Verkehrs (BMDV) wurde das Ziel ausgerufen, bis 2030 mindestens 10 Millionen Tonnen Treibhausgase mithilfe synthetischer Kraftstoffe im Verkehr einzusparen. Allerdings werden synthetische Kraftstoffe bisher nur in kleineren Pilotanlagen zu Forschungszwecken hergestellt und sind kaum am Markt verfügbar. Um dies zu ändern, hat das BMDV ein neues Förderkonzept initiiert, bei dem im Zeitraum von 2021 bis 2024 rund 1,54 Milliarden Euro in die Entwicklung und den Markthochlauf von synthetischen Kraftstoffen, Wasserstoff und Biokraftstoffen der zweiten Generation investiert werden sollen. Für den Luftverkehr wurden in der Power-to-Liquid Roadmap genauere Ziele festgehalten. Demnach sollen bis 2030 mindestens 200.000 Tonnen synthetischen Kerosins pro Jahr für den deutschen Flugverkehr hergestellt werden. Dazu wurde das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt vom BMDV mit der Planung einer Pilotanlage zur Produktion im industriellen Maßstab beauftragt [BMDV21f]. Insgesamt wird es wohl noch bis Ende der 2020er Jahre dauern, bis synthetische Kraftstoffe Marktreife erreichen und die Produktionsanlagen skalierbar sind [Ruds21].

Biokraftstoffe der ersten Generation stellen mit einem Anteil von 87,1 Prozent noch den Großteil der im Verkehr genutzten erneuerbaren Energiequellen dar [UBA23]. Bioethanol wird konventionellem Ottokraftstoff mit einem maximalen Volumenanteil von 10 Prozent beigemischt (E10) und Biodiesel wird mit einem maximalen Volumenanteil von 7 Prozent mit konventionellem Dieselkraftstoff vermengt (B7). Da Biokraftstoffe der ersten Generation aus Anbaubiomasse erzeugt werden, steht ihre Umweltbilanz aufgrund von Flächenbedarf, Wasserverbrauch und -verschmutzung sowie Energiebedarf für Anbau und Produktion in der Kritik. Daher konzentrieren sich die aktuellen (2022) Forschungs- und Entwicklungsarbeiten auf Biokraftstoffe der zweiten Generation, die aus Pflanzenreststoffen gewonnen werden. Es gibt bislang allerdings keine großindustrielle Herstellung und die Verfahren sind ökonomisch noch nicht konkurrenzfähig [SeEh18]. Hier setzt das Förderkonzept des BMDV für erneuerbare Kraftstoffe an, um Forschungs- und Entwicklungslücken zu schließen. Gefördert wird unter anderem eine Pilotanlage für synthetisches Biomethan (ein Biokraftstoff der zweiten Generation) am Deutschen Biomasseforschungszentrum (DBFZ) [BMDV21f]. Im Gesamtkontext der Energiewende im Verkehr wird den Biokraftstoffen der zweiten Generation aufgrund der begrenzten Rohstoffbasis jedoch nur eine ergänzende Funktion eingeräumt [SeEh18].
Ansprechpartner
IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Energiewende im Verkehr durch klimaneutrale Antriebsenergie (Stand des Wissens: 21.06.2023)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?572442
Literatur
[ADAC21g] ADAC (Hrsg.) Wasserstoffautos: Technik, Modelle, Tests, Tankstellen, 2021/09/09
[BMDV21f] Bundesministerium für Digitales und Verkehr (Hrsg.) Klimaschutz im Verkehr - Alternative Kraftstoffe, 2021/10/27
[BMU21f] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (Hrsg.) Projektionsbericht 2021 für Deutschland, 2021
[BMVI16v] P. Schmidt, T. Raksha, J. Jöhrens, U. Lambrecht, N. Gerhardt, M. Jentsch MKS-Studie: Analyse von Herausforderungen und Synergiepotenzialen beim Zusammenspiel von Verkehrs- und Stromsektor, 2016/04
[BNetzA] Bundesnetzagentur (Hrsg.) Elek­tro­mo­bi­li­tät: Öf­fent­li­che Ladein­fra­struk­tur, 2023/02/02
[BNetzA23] Bundesnetzagentur (Hrsg.) FAQ / Be­grif­fe, 2023
[H2MO23] H2 MOBILITY Deutschland (Hrsg.) Das Tankstellennetz für Wasserstoffautos in Deutschland , 2023
[KBA22g] Kraftfahrtbundesamt (Hrsg.) Bestand an Personenkraftwagen am 1. Januar 2022 nach Bundesländern und ausgewählten Kraftstoffarten, 2022/01/01
[KBA22h] Kraftfahrtbundesamt (Hrsg.) Jahresbilanz 2021, 2022
[NLL22] Nationale Leitstelle Ladeinfrastruktur (Hrsg.) Das Deutschlandnetz, 2022
[Ruds21] Wolfgang Rudschies 2026 sind E-Fuels marktreif, 2021/09/09
[SeEh18] Bierkandt, Thomas , Severin, Michael , Ehrenberger, Simone , Köhler, Markus Klimaneutrale synthetische Kraftstoffe im Verkehr, 2018/12
[SGF21] Sozialdemokratische Partei Deutschlands , BÜNDNIS 90/DIE GRÜNEN, Freie Demokratische Partei (Hrsg.) Koalitionsvertrag - Mehr Fortschritt wagen, 2021/12/07
[UBA22h] Umweltbundesamt Wasserstoff im Verkehr: Häufig gestellte Fragen, 2022/08/09
[UBA23] Umweltbundesamt (Hrsg.) Erneuerbare Energien in Zahlen, 2023/03/17
[Wiel23] Jochen Wieler Elektroautos im Test: So hoch ist die Reichweite wirklich, 2023/03/24
Glossar
Hybrid
Der Ausdruck Hybrid bedeutet "etwas Gebündeltes, Gekreuztes oder Gemischtes". Es stammt ab von dem lateinischen Fremdwort griechischen Ursprunges Hybrida. In der Technik wird ein hybrides System, aus zwei unterschiedlichen Technologien miteinander kombiniert.
Treibhausgase Diese in der Atmosphäre sich befindlichen Gase verhindern, dass langwellige Infrarotstrahlung auf direktem Weg von der Erdoberfläche ins Weltall gelangt. Sie verhalten sich wie Glasscheiben eines Treibhauses und heizen die Atmosphäre auf. Natürliche Treibhausgase:
  • Wasserdampf
  • Kohlendioxid
  • Ozon
  • Methan
  • Stickoxid
Vom Menschen gemachte Treibhausgase:
  • FKW
  • HFKW
  • FCKW
  • SF6
Elektromobilität
Die Elektrifizierung der Antriebe durch Batterie- und Brennstoffzellentechnologien. Im Kontext des "Nationalen Entwicklungsplans Elektromobilität" wird der Begriff auf den Straßenverkehr begrenzt. Hierbei handelt es sich insbesondere um Personenkraftwagen (Pkw) und leichte Nutzfahrzeuge, ebenso werden aber auch Zweiräder (Elektroroller, Elektrofahrräder) und Leichtfahrzeuge einbezogen.
BMDV
Bundesministerium für Digitales und Verkehr (bis 10/2005 BMVBW, bis 12/2013 BMVBS und bis 11/2021 BMVI)
H2 Wasserstoff ("H2" = grch.-lat. für hydrogenium "Wassererzeuger") ist das chemische Element mit der Ordnungszahl 1. Wasserstoff stellt sowohl bezogen auf die Masse (75%) als auch bezogen auf die Zahl der Teilchen (91%) das häufigste aller im All vorkommenden Elemente dar. Wasserstoff ist ein farb- und geruchloses Gas welches in der Natur aufgrund der hohen Reaktivität nicht in seiner elementaren Form vorkommt. Wasserstoff liegt gebunden in Form von Erdöl und Erdgas, in Mineralien, in Biomasse, aber vorwiegend in Form von Wasser vor. Wasserstoff ist somit ein Sekundärenergieträger (Energiespeicher)und muss erst aus den oben genannten fossilen oder nicht fossilen Primärenergieträgern unter Einsatz von zusätzlicher Energie hergestellt werden.
Energiewende im Verkehr
Mit der Energiewende im Verkehr (auch Antriebswende genannt), soll der Endenergiebedarf des Verkehrssektors mit klimaneutraler Antriebsenergie gedeckt und die verwendeten Energien sparsam genutzt werden. Dementsprechend ist die Energiewende im Verkehr insbesondere eine technische Herausforderung, bei der die Verbrennung fossiler Energieträger im Straßen-, Schienen-, Luft- und Schiffsverkehr durch die Nutzung von erneuerbarem Strom, grünem Wasserstoff, Biokraftstoffen und strombasierten synthetischen Kraftstoffen ersetzt wird.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?572323

Gedruckt am Mittwoch, 19. Juni 2024 09:14:35