Anwendungsseitige Merit-Order-Kurven für synthetische Brennstoffe im deutschen Energiesystem

Vortrag im Rahmen ENERDAY 2019 - 13th International Conference on Energy Economics and Technology, 12. April 2019 in Dresden

Die Analyse energie- und klimapolitischer Szenarien zeigt, dass bei hohem Klimaschutzambitionsniveau bis zum Jahr 2050 mit einem massiven Einsatz synthetischer Brennstoffe zu rechnen ist [1], [2], [3], [4], [5]. Allein die Elektrifizierung und Umsetzung inkrementeller Effizienz- und Suffizienzmaßnahmen reicht nicht aus, um die ambitionierten Klimaziele zu erreichen [6], [7]. Darüber hinaus wird der Anteil kurzfristig und saisonal fluktuierender Energie im Zuge des Pariser Klimaabkommens und der umsetzungsorientierten Beschlüssen von Kattowitz weiter anwachsen und temporal zu erheblichen Residuallasten im Energiesystem führen [8], [7], [9], [10]. Neben der THG-Verminderung bietet der Einsatz synthetischer Brennstoffe kurzfristige und langfristige Flexibilität im Energiesystem sowie die Nutzung bestehender Infrastruktur und Handelsnetze [11], [12], [13], [7]. In diesem Zusammenhang birgt der Einsatz synthetischer Brennstoffe jedoch die Gefahr, Ineffizienzen im Energiesystem zu verursachen, da diese eingesetzt werden könnten, obwohl kostengünstigere und -effizientere Alternativmaßnahmen verfügbar sind. So werden synthetische Brennstoffe in den Szenarienrechnungen auch in Bereichen eingesetzt, für die adäquate erneuerbare Alternativen zur Verfügung stehen [1].

Um Ineffizienzen offenzulegen und den synthetischen Brennstoffeinsatz zu analysieren werden sektorenübergreifende statische Merit Order-Kurven für das Jahr 2020 und 2050 erstellt. Es werden zwei Untersuchungen durchgeführt. Zum einen wird der synthetische Brennstoffeinsatz in einer Merit-Order fossilen Alternativen gegenübergestellt. Zum anderen werden, falls möglich, Elektrifizierungstechnologien identifiziert und mit dem synthetischen Brennstoffeinsatz in einer Differenzbetrachtung verglichen (vgl. Abbildung 1).

Abbildung 1

Abbildung 1: Übersicht über die fünf Hauptkomponenten des Methodischen Vorgehens

Die Analyse zeigt, dass synthetische Brennstoffe unter Berücksichtigung der aktuellen Energiepreisentwicklung mit Zeithorizont bis 2050 im Vergleich zu konventionellen fossilen Brennstoffen keine wirtschaftliche Option darstellen (Vgl. Abbildung 2).

 

Anwendungsseitige Merit Order von synthetischen Brennstoffen

 

Abbildung 2: Anwendungsseitige Merit-Order von synthetischen Brennstoffen ohne Technologiewechsel in Deutschland 2020 und 2050 - Referenz: konventionelle Anwendungen

Die Kombination synthetischer Brennstoffe mit hocheffizienten Technologien wie Brennstoffzellen bietet jedoch Kostenvorteile gegenüber herkömmlichen fossilen Alternativen. Dies ist insbesondere in Teilen des Verkehrssektors zu beobachten, in denen synthetische Brennstoffe zu einer kostenoptimalen Defossilisierung beitragen könnten. Durch den Einsatz synthetischer Brennstoffe entstehen kumuliert zusätzliche Kosten in Höhe von insgesamt 48 Mrd. € gegenüber der herkömmlichen Alternative. Diese zusätzlichen Kosten sind nur etwa doppelt so hoch wie die deutsche EEG-Umlage im Jahr 2018. (vgl. Abbildung 3)

Abbildung 3

Abbildung 3: Anwendungsseitige Merit-Order von synthetischen Brennstoffen in Deutschland 2050 - Referenz: Konventionelle fossile Brennstoffe und Technologien

Werden synthetische Brennstoffe und die Elektrifizierung im Hinblick auf die Defossilisierung verglichen, wird deutlich, dass es Bereiche gibt, in denen synthetische Brennstoffe aus Kostengründen der Elektrifizierung vorzuziehen sind. Insbesondere im Verkehrsbereich gibt es synfuelbasierte Anwendungen, die zur Defossilisierung des Energiesystems eingesetzt werden sollten. Darüber hinaus zeigt die Literaturrecherche, dass fast 28% der Anwendungen existieren, bei denen keine technologisch ausgereifte und effiziente Elektrifizierungsoption zur Defossilisierung des Energiesystems identifiziert werden konnte. Insbesondere im Verkehrssektor gibt es synfuelbasierte Anwendungen, mit denen sich das Energiesystem kostengünstig defossilisieren lässt. Aus den kostenquantifizierbaren Anwendungen ergeben sich zusätzliche Gesamtkosten von 22 Mrd. € für die synthetische Brennstoffnutzung im Vergleich zur Elektrifizierung (Vgl. Abbildung 4).

Abbildung 4

Abbildung 4: Anwendungsseitige Merit-Order von synthetischen Brennstoffen in Deutschland 2050 - Referenz: Elektrische Anwendungen und Technologien

 

Weitere Informationen:

 

Literatur:

[1]

Hübner, Tobias et al.: Die Rolle synthetischer Brennstoffe zur Erreichung der klimapolitischen Ziele - Bedeutung im Jahr 2050. In: BWK (Brennstoff, Wärme, Kraft) - Das Energie-Fachmagazin 10/2018. Düsseldorf: Springer-VDI-Verlag GmbH & Co. KG, 2018.

[2]

Kruse, Jürgen et al.: dena-Leitstudie Integrierte Energiewende - Teil B. Köln: ewi Energy Research & Scenarios gGmbH, 2018.

[3]

Gebert, Philipp et al.: Klimapfade für Deutschland. München: The Boston Consulting Group (BCG), prognos, 2018.

[4]

Repenning, Julia; Emele, Lukas; Blanck, Ruth et al.: Klimaschutzszenario 2050 - 2. Endbericht. Berlin: Öko-Institut e.V., 2015

[5]

Schlesinger, Michael; Lindenberger, Dietmar; Lutz, Christian: Entwicklung der Energiemärkte - Energiereferenzprognose - Projekt Nr. 57/12 - Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie . Berlin: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi), 2014.

[6]

Köckhuber, Claudius; Guminski, Andrej; von Roon, Serafin: Die Grenzen der Elektrifizierung - Analyse und Bewertung von Green Fuels als Ergänzung zu Strom im dekarbonisierten Energiesystem in: et - Energiewirtschaftliche Tagesfragen 67. Jg. (2017) Heft 8. Essen: etv Energieverlag GmbH, 2017

[7]

Klein, Sebastian et al.: Erneuerbare Gase - ein Systemupdate der Energiewende. Berlin: enervis energy advisors GmbH, 2017.

[8]

Graf, Mario: Kattowitz: Gutes Ergebnis und ein Problem für die Schweiz. In: https://www.energate-messenger.ch/news/188335/kattowitz-gutes-ergebnis-und-ein-problem-fuer-die-schweiz. (Abruf am 2018-12-18); (Archived by WebCite® at http://www.webcitation.org/74lQcmk63); Essen: energate gmbh, 2018.

[9]

Die Bundesregierung: Klimaabkommen von Paris wird Gesetz in: https://www.bundesregierung.de/Content/DE/Artikel/2016/07/2016-07-06-ratifizierung-pariser-klimaabkommen.html (Abruf: 29.06.2017) (Archived by WebCite® at http://www.webcitation.org/6rZrhjoQj). Berlin: Die Bundesregierung, 2016

[10]

Schenuit, Carolin; Heuke, Reemt; Paschke, Jan: Potenzialatlas Power to Gas - Klimaschutz umsetzen, erneuerbare Energien integrieren, regionale Wertschöpfung ermöglichen. Berlin: Deutsche Energie-Agentur GmbH, 2016

[11]

Vorholz, Fritz et al.: Strombasierte Brennstoffe: Für den Klimaschutz so viel wie nötig, aus Effizienzgründen so wenig wie möglich. Berlin: Agora Verkehrswende, 2018.

[12]

Philibert, Cédric: Renewable Energy for Industry: From green energy to green materials and fuels. Paris: International Energy Agency, 2017.

[13]

Estermann, Thomas et al.: Kurzstudie Power-to-X - Ermittlung des Potenzials von PtX-Anwendungen für die Netzplanung der deutschen ÜNB. München: FfE, 2017.

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