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Technologieoffenheit

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

Im Kontext der Energiewende im Verkehr spricht man von Technologieoffenheit, wenn es darum geht, den Wettbewerb der alternativen Antriebe und Energieträger offen zu gestalten. Dazu muss der Wettbewerb der verschiedenen Technologien in einem unverzerrten Entscheidungsfeld stattfinden, in dem alle volkswirtschaftlichen Kosten und Nutzen bekannt sind und miteinbezogen werden. In der Regel sind Entscheidungsfelder allerdings verzerrt und damit nicht technologieoffen. So findet sich auch beim Umstieg auf alternative Antriebe und Energieträger im Verkehrssektor ein Entscheidungsfeld vor, dass unter anderem durch Pfadabhängigkeiten und unberücksichtigte externe Kosten (zum Beispiel Klima- und Umweltkosten), das System aus Verbrennungsmotor und fossilem Kraftstoff begünstigt. In diesem Fall kann über technologiespezifische Regulierung von staatlicher Seite eingegriffen werden, um Technologieoffenheit herzustellen. Dabei kann es sich um Maßnahmen zur Förderung alternativer Technologien handeln, wie zum Beispiel dem Umweltbonus für Elektrofahrzeuge. Die Regulierungsmaßnahmen können sich auch auf die Zurückdrängung der konventionellen Technologien beziehen, beispielsweise über strikte CO2-Flottengrenzwerte. Beide Ansätze führen dazu, dass die Wettbewerbsfähigkeit alternativer Technologien gestärkt und ein möglicher Markteintritt erleichtert wird [AgVe20].

Inwieweit welche alternative Technologie gefördert wird, hängt von dem Erkenntnisstand über die volkswirtschaftlichen Kosten und Nutzen der verschiedenen Antriebstechnologien und -energien ab. Der Erkenntnisstand und die Entwicklungen sind bei den einzelnen Verkehrsträgern unterschiedlich fortgeschritten. Gerade im Segment der Personenkraftwagen (Pkw) sind batterieelektrische Fahrzeuge mit dem größten Nutzen verbunden zu sein. Dementsprechend fokussieren sich die staatlichen Eingriffe auf die Förderung batterieelektrischer Fahrzeuge. Als zentrale Instrumente gelten der Umweltbonus und der Aufbau einer öffentlichen Ladeinfrastruktur. Ergänzend werden Forschung und Entwicklung von Brennstoffzellenfahrzeugen, synthetischen Kraftstoffen und Biokraftstoffen der zweiten und dritten Generation unterstützt. Ein Hauptkritikpunkt an den staatlichen Eingriffen bezieht sich auf die Regulierungsmaßnahmen zum Marktaustritt der konventionellen Verbrennungsfahrzeuge. Von Umweltverbänden und Teilen der Wissenschaft werden hier im Zuge des Emissionshandels vor allem höhere Preise je ausgestoßener Tonne Kohlenstoffdioxid gefordert. Daneben sollen striktere Flottengrenzwerte für Kohlenstoffdioxidemissionen und eine Kraftfahrzeugsteuer, die sich am Kohlenstoffdioxidausstoß des Fahrzeuges orientiert, den Marktaustritt fossiler Kraftstoffe beschleunigen. Im Gegensatz zum Pkw-Segment sind die Entwicklungen und der Erkenntnisstand beim Straßengüterfern-, Luft- und Schiffsverkehr weniger fortgeschritten. Der klimafreundlichste Technologiemix ist weder für 2030 noch darüber hinaus im Detail vorhersehbar [AgVe20]. Gerade bei solchen Unsicherheiten ist es sinnvoll, keine alternative Technologie auszuschließen, sondern möglichst technologieoffen zu regulieren [AgVe17]. Uneinigkeit besteht darüber, ab wann der Punkt erreicht ist, sich auf eine oder mehrere Technologien festzulegen und dementsprechend andere auszuschließen. Hier werden von unterschiedlichen Akteursgruppen wegweisende Entscheidungen gefordert, die Investitionssicherheit in bestimmte Technologien und ihre Infrastrukturen schaffen. Zum Beispiel wird vom Institut für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW) gefordert, bereits mit dem derzeitigen Wissensstand (2022) Bereiche zu definieren, in denen Wasserstoffanwendungen in Zukunft sinnvoll eingesetzt werden können (zum Beispiel als Energiespeicher oder für die Stahlproduktion). Im Umkehrschluss sollen mit solch einer Festlegung kostspielige Fehlentwicklungen im Verkehr und anderen Sektoren vermieden werden. Als Negativbeispiel nennt das IÖW in diesem Zusammenhang die Einführung des Linienbetriebes einer Wasserstoff-Zugflotte auf einer kurzen Strecke in Niedersachsen. Der Einsatz batterieelektrischer Triebzüge wäre dagegen energieeffizienter und kostengünstiger gewesen [IÖW21].

Bei den volkswirtschaftlichen Nutzen steht vor allem der klimarelevante Nutzen im Vordergrund der Energiewende im Verkehr. Dementsprechend werden die neuen Technologien insbesondere hinsichtlich ihres Treibhausgaseinsparungspotenzials bewertet. Darüber hinaus gibt es weitere volkswirtschaftliche Nutzen, die in die Technologiebewertung einfließen und gegebenenfalls staatliche Eingriffe rechtfertigen. Solche Nutzen beziehen sich unter anderem auf die Luftreinhaltung, Lärmreduktion, Ressourceneffizienz, Energieeffizienz und Stabilität des Energiesystems [AgVe20]. Demgegenüber stehen die die volkswirtschaftlichen Kosten der Technologieeinführung. Hierzu wurden in einer Studie des Umweltbundesamtes die volkswirtschaftlichen Kosten eines Umstieges auf die direkte Nutzung von regenerativem Strom, grünem Wasserstoff, synthetischem Flüssigkraftstoff (Power-to-Liquid) und synthetischem Methan (Power-to-Gas) untersucht. Dabei wurden die Fahrzeuganschaffung, der Aufbau der notwendigen Infrastruktur und die Energiebereitstellung für den Zeitraum von 2010 bis 2050 in Deutschland betrachtet. Für alle vier untersuchten klimaneutralen Alternativen ergeben sich Mehrkosten im Vergleich zu einer Fortführung des bisherigen Systems auf Grundlage von fossilen Energieträgern. Allerdings sind in dieser Rechnung keine Umwelt- und Klimakosten berücksichtigt, die bei einem Festhalten an fossilen Energieträgern deutlich höher ausfallen würden. Im Vergleich der klimaneutralen Alternativen erweist sich die direkte Nutzung von regenerativem Strom als die kostengünstigste Option. Das ist darauf zurückzuführen, dass die direkte Nutzung von regenerativem Strom die energieeffizienteste Option ist und gleichzeitig die Energiebereitstellung bei allen vier untersuchten Optionen den größten Kostenpunkt beim Umstieg auf klimaneutrale Alternativen darstellt. Im Gegensatz dazu spielen die Kosten für die Fahrzeuganschaffung und insbesondere die Kosten für die Tank- und Ladeinfrastruktur bei allen untersuchten Optionen nur eine untergeordnete Rolle. Dementsprechend sieht das Umweltbundesamt gerade überall dort, wo eine Elektrifizierung technisch möglich und sinnvoll ist, die direkte Nutzung von Strom als präferierte Option an. Im Flug- und Schiffsverkehr, wo eine Elektrifizierung im Vergleich zum Straßen- und Schienenverkehr voraussichtlich keine Option ist, könnten vor allem synthetische Kraftstoffe auf Grundlage von Power-to-Liquid oder Power-to-Gas volkswirtschaftlich vorteilhafter sein als grüner Wasserstoff. Insgesamt rechtfertigt der hohe anfängliche Investitionsbedarf bei allen vier Optionen staatliche Eingriffe, um den Markteintritt und -hochlauf alternativer Technologien möglich zu machen [KaMo16]. Langfristig ist erwartbar, dass die vermiedenen Klima- und Umweltkosten durch die Reduktion von Treibhausgas- und Luftschadstoffemissionen die anfänglichen Mehrkosten rechtfertigen [UBA16i].
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
[AgVe17] Christian Hochfeld, Alexander Jung, Anne Klein-Hitpaß, Urs Maier, Kerstin Meyer, Fritz Vorholz Mit der Verkehrswende die Mobilität von morgen sichern: 12 Thesen zur Verkehrswende, 2017/03
[AgVe20] Agora Verkehrswende (Hrsg.) Technologieneutralität im Kontext der Verkehrswende. Kritische Beleuchtung eines Postulats, 2020/01
[IÖW21] Institut für ökologische Wirtschaftsforschung (Hrsg.) Wasserstoff-Hype: Studie fordert klare Prioritäten in der Energiepolitik, 2021/09/21
[KaMo16] Peter Kasten, Moritz Mottschall, Wolfgang Köppel, Charlotte Degünther, Martin Schmied, Philipp Wüthrich Erarbeitung einer fachlichen Strategie zur Energieversorgung des Verkehrs bis zum Jahr 2050, 2016
[UBA16i] Umweltbundesamt (Hrsg.) Elektromobilität volkswirtschaftlich klar im Vorteil, 2016/11/17
Glossar
CH4
= Methan. Es ist ein farbloses, geruchloses und leicht brennbares Gas, das zu Kohlendioxid und Wasser verbrennt. Methan ist Hauptbestandteil von Erdgas, Biogas, Deponiegas und Klärgas. Als Erdgas dient es hauptsächlich der Beheizung von Wohn- und Gewerberäumen, als industrielle Prozesswärmeenergie, zur elektrischen Stromerzeugung und in kleinem Umfang als Treibstoff für Kraftfahrzeuge.
Methan gehört zu den klimarelevanten Treibhausgasen. Methan entsteht bei allen organischen Gär- und Zersetzungsprozessen, wie z.B. in Sümpfen, Nassreisfeldern und Massenviehhaltung. (Der Verdauungstrakt von Wiederkäuern produziert Methan.)
Nach Kohlendioxid ist Methan mit einem Anteil von knapp 20 Prozent wichtigster Verursacher des Treibhauseffekts, wobei es ein 20- bis 30-mal wirksameres Treibhausgas als CO2 ist. Die weltweiten Methanemissionen werden auf 500 Mio. Tonnen/Jahr geschätzt, davon gehen rund 70 Prozent auf menschliche Aktivitäten zurück.
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.
Externe Kosten Kosten, die nicht vom eigentlichen Verursacher, sondern von der Allgemeinheit getragen werden und deshalb nicht in den Marktpreisen enthalten sind, werden als externe Kosten bezeichnet.

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

https://www.forschungsinformationssystem.de/?572342

Gedruckt am Freitag, 19. April 2024 01:15:27