Zum Hauptinhalt springen
22.12.2020

Welche Rolle können synthetische Treibstoffe für PKW beim Klimaschutz spielen?

Anlass

Wenn es um die Verkehrswende geht, streiten sich in diesen Tagen hinter den Kulissen offenbar zwei Lager so heftig, dass sie sich nicht durchgängig auf gemeinsame Empfehlungen für die Bundesregierung einigen können, wie es gelingen kann, die CO2-Emissionen aus dem Straßenverkehr zu senken. Zankapfel ist dabei die Rolle, die synthetische Kraftstoffe bei der Verkehrswende und damit in der Klimastrategie Deutschlands spielen sollen.

Die Idee ist, Kraftstoffe aus Wasserstoff und Kohlendioxid herzustellen. Der Wasserstoff würde dabei per Elektrolyse aus Wasser gewonnen, das Kohlendioxid per Abscheidung aus der Luft. Dafür wird viel Strom benötigt. Die verschiedenen Verfahren werden daher auch zusammegefasst als Power-to-X (PtX), Power-to-Liquid (PtL) oder Power-to- kombiniert mit einem konkreten Produkt. Wenn dafür Strom aus Wind- oder Solaranlagen genutzt wird, dann können gegenüber fossilen Treibstoffen die Treibhausgasemissionen erheblich vermieden werden.

Die Automobil- und Mineralölindustrie sieht daher in diesen Treibstoffen die Möglichkeit, die Klimaziele und immer strengeren CO2-Emissionsgrenzwerte der EU auch mit Verbrennungsmotoren erfüllen zu können. Klimaforscher dagegen sehen darin keine Chance für das Klima, da die Technik viel ineffizienter ist als Brennstoffzellen- oder gar Batterie-Autos (siehe SMC-Fact Sheet Welche Rolle können synthetische Treibstoffe für den Klimaschutz spielen?), deren Markteinführung aber durch synthetische Brennstoffe blockiert werden kann. Dieser Streit zieht sich zum Beispiel durch eine aktuelle Veröffentlichung der Nationalen Plattform Zukunft der Mobilität [I].

Im Hintergrund zu diesem Streit läuft derzeit die Abstimmung über die geplante Umsetzung der Europäischen RED II Richtlinie in deutsches Recht [II]. Die Richtlinie legt fest, welcher Anteil an Erneuerbaren Energien unter anderem im Verkehr bis 2030 erreicht werden soll, und ob synthetische Treibstoffe dabei im Straßenverkehr eine Rolle spielen sollen.

Diese Frage ist brisant, weil mehrere Gutachten zeigen, dass die CO2-Emissionen mit den bisher formulierten Vorgaben bis 2030 bei Weitem nicht so stark gesenkt werden können wie politisch zugesagt. Synthetische Treibstoffe sind jedoch dafür nicht unbedingt notwendig: Auch die Verlagerung von Gütern auf die Schiene, weniger PKW-Fahrten oder stärkere Förderungen von E-LKW und E-Autos könnten den CO2-Ausstoß senken. Unsicher ist dagegen, ob synthetische Treibstoffe rechtzeitig vor 2030 am Markt verfügbar sind.

Angesichts dieser Auseinandersetzung haben wir bei der Auswahl der Experten bewusst auf diejenigen gesetzt, die einen Überblick über das Thema haben, aber aktuell nicht in regierungs- oder interessengruppennahe Beratungsprojekte zu synthetischen Treibstoffen eingebunden sind.

Die Redaktion des SMC hat folgende Fragen gestellt:

1. Welche Rolle sollten beziehungsweise könnten synthetische Treibstoffe für den PKW-Verkehr spielen – auch angesichts des großen Energiebedarfs und der Alternativen?

2. Welcher Weg für einen Ersatz fossilen Benzins oder Diesels ist derzeit schon erkennbar – und ab wann können wir damit rechnen, dass synthetische Treibstoffe im industriellen Maßstab einen Beitrag zum Klimaschutz leisten können?

3. Wie groß schätzen Sie die Gefahr ein, zu viel Geld in eine kurzlebige Technik zu investieren, oder einen möglicherweise teuren Pfad zu beschreiten, von dem die Wirtschaft nicht wieder herunterkommt, weil zu viele Sachzwänge – Zinsen, Produktionsmengen, Verzicht auf Alternativen – aufgebaut wurden?

4. Worauf müssen Journalistinnen und Journalisten in den kommenden Monaten bei der Veröffentlichung von Studien, Berichten oder Positionen zu dem Thema besonders achten, um die Aussagekraft und die Intention richtig einzuschätzen?


Übersicht

     

  • Prof. Dr. Manfred Fischedick, Wissenschaftlicher Geschäftsführer, Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie, Wuppertal
    Dr. Sascha Samadi und Ole Zelt, Wissenschaftliche Mitarbeiter im Forschungsbereich Zukünftige Energie- und Industriesysteme, Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie, Wuppertal
  •  

  • Norman Gerhardt, Gruppenleiter Energiewirtschaft und Systemanalyse, Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE, Kassel
  •  

  • Dr. Martin Robinius, Institut für Energie- und Klimaforschung, IEK-3: Technoökonomische Systemanalyse, Forschungszentrum Jülich,
    heute Leiter des Bereichs Energiepolitik und Energiesysteme im Beratungsunternehmen umlaut SE, Aachen
  •  

  • Prof. Dr. Michael Sterner, Leiter der Forschungsstelle Energienetze und Energiespeicher FENES, Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg
  •  

  • Prof. Dr. Felix Creutzig, Leiter der Arbeitsgruppe Landnutzung, Infrastruktur und Transport, Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change (MCC), Berlin
  •  


Statements der Experten zu den Fragen

1. Welche Rolle sollten beziehungsweise könnten synthetische Treibstoffe für den PKW-Verkehr spielen – auch angesichts des großen Energiebedarfs und der Alternativen?


Prof. Dr. Manfred Fischedick

„Gegenüber direkt elektrisch betriebenen Fahrzeugen ist die Energiebilanz von PKW mit synthetischen Kraftstoffen um den Faktor sechs bis sieben schlechter. Dies liegt einerseits an den Umwandlungsverlusten bei der Herstellung der Kraftstoffe und andererseits am gegenüber dem Elektromotor deutlich schlechteren Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren. Anders ausgedrückt muss für die gleiche Mobilitätsdienstleistung sechs- bis siebenmal mehr Strom eingesetzt werden.“

„Vor dem Hintergrund begrenzter Potenziale der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien ist der Einsatz synthetischer Kraftstoffe daher nur an den Stellen sinnvoll, wo der direkten Anwendung von Strom Grenzen gesetzt sind. Dies gilt vor allem für den Luftverkehr, Schiffen und zum Teil für den Schwerlastverkehr.“

„Selbst wenn man unterstellt, dass weltweit genügend Möglichkeiten zum Einsatz erneuerbarer Energien bestehen, ändert sich nichts an dieser grundsätzlichen Einschätzung, da jegliche Form der Stromgewinnung immer mit Auswirkungen verbunden ist (zum Beispiel Flächenversiegelung), die es soweit wie möglich einzugrenzen gilt.“

„Letztlich ergibt sich für die Umsetzung von Klimaschutzbemühungen eine klare Hierarchisierung von Maßnahmen: Vermeidung von Energieeinsatz wo immer möglich (zum Beispiel Verkehrsvermeidung) an erster Stelle, Energieeffizienzsteigerung an zweiter Stelle, direkte Elektrifizierung an dritter Stelle und erst danach Einsatz von Kraft- und Brennstoffen, die auf erneuerbaren Energien basieren. Der Einsatz synthetischer Kraftstoffe steht daher ganz hinten in dieser Handlungskette.“

Norman Gerhardt

„In einer zukünftigen treibhausgasneutralen und kosten- und ressourcenschonenden Welt sollten synthetische Kraftstoffe die Funktion eines Reichweitenverlängerers für Elektro-Hybrid-Pkw übernehmen. Dabei geht es jedoch anders als bei den heute oft verkaufen Plug-In-Hybriden um Fahrzeuge, die einen großen Elektromotor und eine ausreichende elektrische Reichweite für alle Fahrten des Alltags haben. Der Anteil der Kraftstoffe macht dabei nur einen geringen Anteil am Jahresverbrauch aus, und durch Innovationen und Verhaltenswandel wie Schnellladen, Roboter-Taxis, Car-Sharing und anderes kann dabei der Anteil der voll-elektrischen Fahrzeuge weiter gesteigert werden.“

Dr. Martin Robinius

„Synthetische Treibstoffe können überall dort eine Rolle spielen, wo aufgrund der benötigten Energiedichte keine Alternativen absehbar vorhanden sind. Dabei dachte man meistens somit an LKW, Busse, Schiffe oder Flugzeuge. Aktuell zeigt sich jedoch, auch in unseren Ergebnissen, dass direkte Wasserstoff- und batterie-elektrische Antriebe auch zunehmend in diesen Anwendungen genutzt werden könnten. Für den Schwerlastverkehr auf der Straße und Langstreckenflugzeuge scheinen bisher jedoch synthetische Treibstoffe noch alternativlos.“

„Insgesamt, zeigen unsere Modelle, sollte der Bedarf an synthetischen Treibstoffen möglichst gering bleiben. Insbesondere da die möglichen Vorteile aufgrund der hohen Energiedichte sowie die Nutzung bestehender Infrastrukturen und Technologien (Verbrennungsmotor) durch die Nachteile insbesondere in der Effizienz und der verbleibenden lokalen Emissionen überkompensiert werden.“

Prof. Dr. Michael Sterner

„Dafür ist der Gesamtkontext entscheidend: Ohne synthetische Kraft- und Rohstoffe erreichen wir die Pariser Klimaschutzziele in den Bereichen Verkehr und Industrie nicht. Dafür sind sie absolut notwendig und auf erneuerbarer Basis zu gewinnen. Die energieintensiven Industrien wie Stahl, Chemie und Glas haben zu synthetischen Brennstoffen via Wasserstoff und Power-to-X keine Alternative, um klimaneutrale Produkte bereitzustellen, die auch im Verkehr in allen Fahrzeugen stecken.“

„Im Verkehr werden sie als Kraftstoffe besonders dort benötigt, wo es ebenfalls kaum Alternativen gibt: vor allem im Bereich des Schwerlast-, Schiffs- und Flugverkehrs. Für den internationalen Transport kommen nur flüssige synthetische Kraftstoffe wie E-Kerosin, E-Diesel oder E-LNG in Frage, da Wasserstoff oder Batterien einerseits nicht die nötige Energiedichte und andererseits die Flugzeuge und Schiffe keine ‚Tankstellen‘ für Strom und Wasserstoff im Ausland vorfinden.“

„Züge sollten idealerweise direkt elektrifiziert werden und können mit Wasserstoffzügen auf alten Dieselstrecken bereits heute wirtschaftlich klimaneutral ergänzt werden – ebenso verhält es sich mit Bussen.“

„Im LKW-Segment gibt es wie beim PKW drei Optionen: erstens direkt elektrisch über Batterien oder auch über Oberleitungen, über zweitens Biokraftstoffe oder drittens über synthetische Kraftstoffe wie Wasserstoff oder E-Diesel. Da beim LKW das Gewicht ausschlaggebend ist für die Wirtschaftlichkeit, werden sich hier auch E-Fuels durchsetzen werden. Was die anderen Alternativen angeht: Es ist aus heutiger Sicht absolut unwahrscheinlich, dass sich Oberleitungen für LKW durchsetzen, viel eher noch Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antriebe.“

„Beim PKW gibt es die größte Variation und auch die breiteste Streuung: Kurz- und Mittelstrecke wird mit Batterieautos konkurrenzlos werden. Für die Langstrecke braucht es eine Energiedichte, welche die Batterie heute noch nicht liefern kann, weshalb hier synthetische Kraftstoffe kurz- und mittelfristig als Übergangstechnologie für die Klimaziele relevant sein können. Das kann sich aber mit der zunehmenden Batterieentwicklung ändern. Ich gehe daher fest davon aus, dass sich synthetische Kraftstoffe – egal ob Wasserstoff oder flüssige E-Fuels – im PKW-Bereich nicht durchsetzen werden.“

„Der Druck auf die Autoindustrie ist allerdings enorm groß durch die EU-Grenzwerte für CO2-Emissionen und die Strafzahlungen von 95 Euro pro Gramm CO2, die fällig werden, wenn diese nicht eingehalten werden und die umgerechnet in 450 Euro pro Tonne CO2 Vermeidungskosten resultieren. Die deutschen Automobilhersteller haben schlicht die Entwicklung der E-Mobilität verschlafen oder verschleppt, da wir die Initiative auf nationaler Ebene seit 2010 haben. Der Weg, das aufzuholen, ist mühselig und daher greift man nach jedem Strohhalm, der zu fassen ist.“

„Biokraftstoffe als Ersatz für fossiles Benzin oder Diesel sind dagegen begrenzt in nachhaltigem Potenzial und gesellschaftlicher Akzeptanz, weshalb sie nur eine Nebenrolle spielen werden.“

Prof. Dr. Felix Creutzig

„Wegen des hohen Preises und der geringeren Effizienz bei der Umwandlung von Erneuerbarer Energie in Nutzungsenergie sind synthetische Treibstoffe keine Alternative zum Elektroauto und werden es auch nicht werden.“

2. Welcher Weg für einen Ersatz fossilen Benzins oder Diesels ist derzeit schon erkennbar – und ab wann können wir damit rechnen, dass synthetische Treibstoffe im industriellen Maßstab einen Beitrag zum Klimaschutz leisten können?


Dr. Sascha Samadi und Ole Zelt

„In den vergangenen Jahren ist in vielen Ländern der Welt die Nachfrage nach Elektroautos stark gestiegen, ebenso die Produktpalette der Hersteller. Die Batteriepreise sinken, die Reichweiten werden größer und die Ladeinfrastruktur wird ausgebaut. Außerdem ist der direktelektrische Antrieb deutlich energieeffizienter – insbesondere bei Betrachtung des Gesamtsystems – als der Antrieb über Wasserstoff und insbesondere als der Antrieb über synthetische Treibstoffe. Viele vorliegende Szenarien und auch wir halten es daher für sehr wahrscheinlich, dass im Personenverkehr die batterieelektrischen Autos in Zukunft dominieren werden.“

„Einen gewissen ergänzenden Anteil könnten möglicherweise wasserstoffbetriebene Pkw haben, die relativ großbeziehungsweise schwer sind und häufig lange Strecken fahren. Für synthetische Treibstoffe im Pkw-Verkehr sehen wir – wie viele andere Institute auch – keine Rolle. Denkbar wäre höchstens eine vorübergehende Rolle, sofern in Europa oder sogar weltweit sehr ambitionierter Klimaschutz betrieben wird und noch im Betrieb befindliche Verbrenner-Autos schrittweise auf synthetische Treibstoffe umgestellt werden sollen (zum Beispiel durch eine stetig ansteigende Quote klimaneutraler Treibstoffe), um die Emissionen schnell zu senken, ohne ein paar Jahre alte Autos verschrotten zu müssen.“

„Selbst im Güterverkehr scheint zunehmend stärker (in aktuellen Klimaschutzszenarien aber auch von Seiten der Hersteller) auf direktelektrische Antriebe über Batterie oder (vorausgesetzt es gibt einen ausreichenden Infrastruktur-Push) über Oberleitungen auf Autobahnen sowie Wasserstoff gesetzt zu werden, denn auf die ineffizienten synthetischen Treibstoffe.“

„Während einige der heute bekannten Technologien (insbesondere natürlich die erneuerbare Stromerzeugung und Niedertemperatur-Elektrolyse) bereits jetzt großskalig verfügbar sind, dürfte dies für die meisten anderen Technologien, die für die Herstellung synthetischer Treibstoffe nötig sind, bis 2030 oder spätestens 2040 der Fall sein. Da es für einige der Produkte aber mehrere Bereitstellungspfade gibt, sollten in der Konsequenz alle synthetischen Kraftstoffe bis auf OME (Polyoxymethylendimethylether) 2030 über mindestens eine Route kommerziell verfügbar sein. Die Verfügbarkeit von OME sehen wir dann eher für 2040.“

„Konkret für synthetischen Diesel oder Benzin auf Basis erneuerbarer Energien sehen wir aktuell die Optionen der Bereitstellung über die Fischer-Tropsch-Synthese (ab 2030) oder alternativ über die Methanolsynthese (ab 2030) mit angeschlossenen Verfahren Methanol-to-Gasoline (schon heute verfügbar) oder Methanol-to-OME (ab 2040) – dann mit OME3-5 als Diesel-Substitut.“

„Hier geht es aber ausdrücklich nur um die großskalige Verfügbarkeit der Technologien. Ob und in welchem Umfang hierdurch tatsächlich ein Beitrag zum Klimaschutz geleistet wird, lässt sich nur in einer lebenszyklusweiten Betrachtung über komplette Kraftstoffpfade untersuchen. An Lebenszyklusanalysen für ausgewählte relevante Pfade arbeiten wir derzeit, Ergebnisse liegen aber noch nicht vor.“

„Insofern würden wir diese Route (synthetische Treibstoffe für den Straßenverkehr) nicht ausschließen, sehen sie aber nur als Ergänzung zu den aus energetischer Sicht sinnvolleren Routen der direkten Elektrifizierung und der Nutzung von Wasserstoff – insbesondere dann, falls zukünftig die Emissionen sehr schnell gesenkt werden sollen und gleichzeitig nicht schon recht kurzfristig ein (weitgehender) phase-out von Verbrennungsmotoren gelingt.“

Norman Gerhardt

„Wir befinden uns in einem Paradoxon. Einerseits benötigen wir schon heute einen möglichst schnellen Markthochlauf von Elektrolyseuren, PtL-Anlagen und später auch Luftabscheidern in Hinblick auf die langfristig notwendigen hohen Mengen von synthetischen Brennstoffen im Bereich Flug- und Schiffsverkehr und der chemischen Industrie. Andererseits aber betreiben wir in den nächsten Jahren und Jahrzehnten viel effizienter Klimaschutz, wenn wir Strom immer direkt nutzen und Elektromobilität ausbauen.“

„Im Offshore-Bereich, der nicht mehr in das Stromnetz integriert werden kann und in Ländern wie in der MENA-Region, also in Nordafrika und Arabien, kann dieses Paradoxon der vorrangigen direkten Stromnutzung aber aufgehoben werden. Für diese Länder bietet dieser neue Markt Chancen. Die Bundesregierung ist dort gemeinsam mit der Deutschen Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) aktiv und auch eine Pilotanlage in Marokko ist schon in Planung. Wenn die Rahmenbedingungen der Nachfrage stimmen, könnten technisch schon 2030 relevante Mengen erzeugt werden.“

Dr. Martin Robinius

„Aktuelle Projekte wie beispielsweise das vom Bundeswirtschaftsministerium geförderte Projekt ‚Haru Oni‘ mit Siemens, Porsche und anderen in Chile sind erste Umsetzungsprojekte im größeren Maßstab und sollen einen möglichen Weg aufzeigen. Hier sollen rund 130.000 Liter E-Fuel (Methanol-to-Gasoline) ab 2022 entstehen. Eine nachhaltige Integration des E-Fuels in Deutschland ergibt sich aber nur, wenn dieser in den zu Frage 1 genannten Bereichen genutzt wird.“

Prof. Dr. Michael Sterner

„Wir werden synthetische Kraftstoffe in flüssiger Form vor allem im Flug- und Schiffsverkehr brauchen und in Form von Wasserstoff für Züge und LKW. Wir werden diese Treibstoffe in den nächsten zehn Jahren im großen Stil gerade auch für LKW, Züge und Busse benötigen, da diese sonst die Grenzwerte nicht einhalten können beziehungsweise durch die Kompensationszahlungen unwirtschaftlich werden. Wir dürfen nicht vergessen, dass Wasserstoff und andere synthetische Kraftstoffe Energieträger sind und keine Energiequellen: Nachhaltigen Sprit gibt es nur auf Basis erneuerbarer Energien und hier eignen sich wiederum Wind- und Solaranlagen am besten, weil sie das größte Potenzial zu den geringsten Kosten und dem geringsten Flächenverbrauch bieten.“

„Es gäbe genügend technisches Potenzial und Flächen, um bei uns in Deutschland eigene Wind- und Solarkraftstoffe herzustellen. Die Wertschöpfung bliebe im Lande, die Versorgungssicherheit wäre größer und der Transportaufwand geringer als beim Import dieser neuen Energieträger. Derzeit fehlt es aber am politischen Willen, diese Potenziale zu nutzen, was sich in Form von Abstandsregelungen für Windkraftanlagen und halbherziger Unterstützung für Solarstrom manifestiert. Dabei ist das so paradox: wenn ich synthetische Kraftstoffe und Erneuerbaren Strom für klimaneutrale Mobilität und Industrieprozesse haben will und mir das klar ist, müsste die entsprechende Industrie den massiven Ausbau erneuerbarer Energien im Land von Politik und Gesellschaft einfordern, anstatt die Debatte buchstäblich ‚ins Ausland‘ zu verlagern und auf Importe zu hoffen, die aufgrund der hohen Transportkosten und politischen Unsicherheiten kaum einen Kostenvorteil gegenüber der inländischen Produktion aufweisen. Hier haben wir von Corona noch nichts gelernt.“

„Andererseits kann man als Argument anführen: Die Diversifizierung unserer Energieimporte hin zu strategischen Partnerländern in Afrika und Lateinamerika bietet weitere große positive Effekte für die regionale Stabilität und Versorgung vor Ort und nicht zuletzt große Exportchancen für den deutschen Maschinen- und Anlagenbau.“

Prof. Dr. Felix Creutzig

„Batterie- und Hochleitungsnetze für LKW auf Autobahnen können sowohl den PKW- als auch LKW-Verkehr kostengünstig bis 2040 dekarbonisieren. Biotreibstoffe kommen wegen des großen Landbedarfs sowie wegen indirekter Verdrängungseffekte und damit verbundener CO2-Emissionen nicht oder nur in geringen Mengen in Frage. Synthetische Treibstoffe können aus Kostengründen nicht mit Batterietechnik mithalten und weisen eine schlechte Energieeffizienzbilanz auf.“

„Wasserstoff und Synfuels sind in der Industrie und Luftverkehr sinnvolle Alternativen. Beimischungsquoten für synthetische Treibstoffe für den Luftverkehr ab sofort sind eine der wenigen Möglichkeit den Luftverkehr möglichst bald zu dekarbonisieren.“

3. Wie groß schätzen Sie die Gefahr ein, zu viel Geld in eine kurzlebige Technik zu investieren, oder einen möglicherweise teuren Pfad zu beschreiten, von dem die Wirtschaft nicht wieder herunterkommt, weil zu viele Sachzwänge Zinsen, Produktionsmengen, Verzicht auf Alternativen – aufgebaut wurden?


Dr. Sascha Samadi

„Abgesehen von den Anlagen für die finalen Aufbereitungsschritte (wie Methanol-to-Gasoline) wäre ein Lock-in (in dem Sinne, dass die Technik andere, sinnvollere Technologien beziehungsweise Energieträger verdrängt) nur begrenzt zu befürchten, da die Wasserstofferzeugung auch unabhängig davon benötigt wird und die Kraftstoffe selbst ja bestehende Infrastrukturen (für flüssige fossile Energieträger) nutzen könnten. Es könnte sich daher lohnen, entsprechende Anlagen auch für ‚nur‘ zehn oder 15 Jahre zu betreiben. Eine gewisse Kapazität dieser Anlagen könnte langfristig für die Bereitstellung flüssiger Energieträger für den Schiffs- und Flugverkehr benötigt werden.“

„Ob zusätzlich noch Kapazitäten für entsprechende Energieträger für den Straßenverkehr errichtet werden, ist aus unserer Sicht noch unklar beziehungsweise nicht ganz auszuschließen. Im Falle von sehr ambitioniertem Klimaschutz (in Verbindung mit einer zu langsamen Umstellung der Flotten auf Batterie und Wasserstoff) und auch im Falle eines ‚unverbesserlichen‘ verbleibenden (kleinen) Marktsegments für Verbrennungsmotor-Liebhaber, könnten synthetische Treibstoff auch im Straßenverkehr eine gewisse Rolle spielen.“

„Eine große Lock-in-Gefahr sehe ich aber eher nicht. Dafür wird die Erzeugung der (strombasierten) synthetischen Treibstoffe einfach zu teuer sein. Langfristig wird sich sicherlich die Batterie (möglicherweise in Kombination mit Oberleitungen im Lkw-Segment) und – wo Batterien an Grenzen stoßen – der Wasserstoff durchsetzen, das dürfte langfristig deutlich günstiger sein und sich auch nicht durch mögliche frühzeitige Investitionen in die Erzeugung synthetischer Treibstoffe aufhalten lassen.“

Norman Gerhardt

„Richtig investiert wird erst werden, wenn die Anreize oder Verpflichtungen für Nachfrage stimmen. Derzeit fehlt eher der Rahmen, als dass falsche Anreize für Investitionen gesetzt würden. Die Offshore-Strategie der EU nimmt vor allem den Wasserstoff in den Fokus, der prioritär für Industrie und neue Gaskraftwerke genutzt wird. Für PKW-Hersteller stellt der Wasserstoffpfad ein deutlich größeres Risiko dar als für Lkw-Hersteller, wo Wasserstoff als zusätzliches Element zur Elektromobilität viel wahrscheinlicher ist.“

Dr. Martin Robinius

„Synthetische Kraftstoffe ergeben aufgrund der Alternativen im PKW-Verkehr techno-ökonomisch aus unseren Ergebnissen (siehe [III]; Anm.d. Red.); heraus gar keinen Sinn, auch nicht als eine mögliche Brückentechnologie. Der Aufbau zur Produktion oder der Import von synthetischen Kraftstoffen ist daher nur für die oben benannten aktuell alternativlosen Optionen (Schwerlastverkehr, Langstreckenflugzeuge) sinnvoll. Daher ist die Gefahr in mögliche Lock-in Effekte zu geraten erheblich.“

Prof. Dr. Michael Sterner

„Synthetische Kraft- und Rohstoffe sind ein No-Regret-Weg: ohne Wasserstoff und Power-to-X sind die Klimaziele zum Beispiel in der Industrie nicht zu erreichen. Ein Markthochlauf sollte wettbewerblich organisiert werden, wie es im Modell ‚H2 Global‘ der Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) der Fall ist: Die Bundesrepublik schreibt über eine Art KfW-Bank eine über zehn Jahre garantiert abgenommene Menge an synthetischen Kraftstoffen oder Rohstoffen wie Ammoniak aus und sucht sich im Inland über eine Ausschreibung die höchste Zahlungsbereitschaft. Die Differenzkosten werden von der Bank über ‚Contracts for Differences‘ ausgeglichen. Darüber wird der größte Hemmschuh der Markteinführung synthetischer Kraftstoffe beseitigt: Die fehlende Wirtschaftlichkeit der OPEX-Kosten (Betriebskosten). Denn selbst wenn eine PtX-Anlage für 0 Euro hingestellt wird und einen Wirkungsgrad von 100 Prozent hat, ist sie aufgrund der starken Belastung mit Steuern, Abgaben und Umlagen unwirtschaftlich. Ein EU-konformes OPEX-Modell wie ‚H2 Global‘ könnte das überwinden und durch die zeitliche und mengenmäßige Begrenzung die Markteinführung aufbauen, aber auch nicht dauersubventionierten, wie es in anderen Bereichen der Fall ist.“

Prof. Dr. Felix Creutzig

„Die Gefahr eines neuen Lock-ins besteht. Jedoch ist diese Gefahr bei kleinteiligeren granularen Technologien wie Batterien relativ gering [1]. Prinzipiell ist es sinnvoll, im Rahmen eines Portfolioansatzes mehrere Technologien gleichzeitig voranzubringen. Allerdings sollte dies nicht genutzt werden, um erfolgsversprechende Veränderungen in der Elektromobilität aufzuhalten. Es besteht aber die Gefahr, dass bei verbleibendem Fokus auf den Verbrennungs- und Dieselmotor und den dazugehörigen Treibstoffen Deutschland in der Zukunft des elektrifizierten globalen Automobilmarktes keine Rolle mehr spielen wird.“

4. Worauf müssen Journalistinnen und Journalisten in den kommenden Monaten bei der Veröffentlichung von Studien, Berichten oder Positionen zu dem Thema besonders achten, um die Aussagekraft und die Intention richtig einzuschätzen?


Prof. Dr. Manfred Fischedick

„Wie immer kommt es darauf an zu fragen, was die jeweiligen Prämissen der Studien sind. Gerade Szenariostudien sind ja typische ‚Wenn-Dann-Betrachtungen‘, das heißt, ‚wenn die getroffenen Annahmen so zutreffen, dann sind das die Auswirkungen oder das die möglichen Lösungsoptionen‘. In Bezug auf deren Grundfragestellung spielt dabei natürlich eine zentrale Rolle, welche Restriktionen beispielsweise für die Durchdringung von Elektrofahrzeugen angenommen wurden (zum Beispiel begrenzte Reichweite), und ob bestehende Konzepte für die Elektrifizierung des Güterverkehrs betrachtet wurden.“

„Für die kritische Analyse der Ergebnisse sollte unter anderem Folgendes gefragt werden: ob genau analysiert wurde, aus welchen Quellen die synthetischen Kraftstoffe kommen (und welchen ökologischen Rucksack sie gegebenenfalls mitbringen) und wie nachhaltig sie entsprechend sind; in welchen Bereichen synthetische Kraftstoffe zur Anwendung kommen und ob alle direkten Alternativen (zum Beispiel Elektromobilität, Umstieg auf Bahn im Güterverkehr) und indirekten Alternativen (zum Beispiel Vermeidung von Mobilitätsbedarfen) geprägt wurden, um die Einsatzmenge gering zu halten.“

„Grundsätzlich ist bei den Studien wichtig darauf zu achten: Wer ist der Absender/Auftraggeber, und welche subjektiven Interessen hat er gegebenenfalls, die sich direkt auf das Ergebnis oder dessen Interpretation auswirken? Findet eine Reflexion der Ergebnisse statt (zum Beispiel Durchführung von Sensitivitätsanalysen), um die Robustheit der Ergebnisse einordnen zu können? Werden nachvollziehbare Gründe für unterstellte Kostendegressionen genannt? Wirken die Argumente insgesamt nur vorgeschoben/konstruiert beziehungsweise wie ein Zeugnis einer allgemein gering ausgeprägten Transformationsaffinität, sodass allein aus der Abwehr von Veränderung von Strukturen auf die Karte synthetische Kraftstoffe gesetzt wird?“

Norman Gerhardt

„Sicher wird uns jetzt noch die Umsetzung der europäischen Erneuerbaren Energien Richtlinie (RED II) und damit die Diskussion um die Anrechenbarkeit von Elektromobilität oder synthetischen Kraftstoffen weiter beschäftigen – auch in Hinblick auf die Verschärfung der EU-Klimaziele für 2030. Dabei hat das BMU mit dem Vorschlag, eine Mindestquote für synthetischen Kerosin im Flugverkehr einzuführen, einen zielgenauen Anreiz definiert. Anders als bei Benzin oder Diesel kann dabei eine Zahlungsbereitschaft generiert werden, ohne in Interessenskonflikte zu einem stärkeren Ausbau der Elektromobilität zu geraten.“

Dr. Martin Robinius

„Bei den Studien ist es insbesondere wichtig, ob es sich um Modell-exogene oder -endogene Daten handelt. Modell-exogene Daten sind Rahmendaten oder Inputdaten wie beispielsweise die Verkehrsnachfrage, bei Modell-endogenen Daten handelt es sich um Ergebnisse aus dem Modell heraus.“

„Übertragen auf die obige Fragestellung ist es wichtig zu verstehen, ob es sich um eine festgelegte Verteilung der Technologien handelt und deren Auswirkung analysiert wird oder ob die Verteilung selbst Teil des Ergebnisses ist. Hier also, ob eine gewisse synthetische Treibstoffnachfrage unterstellt wird oder berechnet wird.“

„Eine weitere Klasse, welche die Ergebnisse beeinflusst, ist die Art des Modells. Handelt es sich um eine Simulation oder eine Optimierung? Bei der Simulation können beliebige Annahmen und Verteilungen bezüglich Technologien exogen getroffen werden und deren Zusammenspiel wird simuliert und analysiert. Bei einer Optimierung werden alle Randbedingungen exogen gesetzt und das Modell findet je nach Optimierungsziel über mathematische Verfahren die optimale Lösung.“ 

„Daneben ist es wichtig zu verstehen, was das Ziel des Modells ist. Da ein Modell immer nur eine vereinfachte Abbildung der Realität sein kann, hat jedes Modell automatisch Vereinfachungen. Diese Vereinfachungen können beispielsweise bedeuten, dass nur ein Sektor abgebildet wird, keine detaillierten Abbildungen von Infrastrukturen berücksichtigt oder lokalen Emission vernachlässigt werden. Alle Analysen haben eine Berechtigung je nach Fragestellung. Aufgrund des Transparenzgebots müssen aber zwingend in den Studien alle Inputdaten und Modellannahmen sowie die Grenzen der Analyse transparent dargestellt sein. Erst durch die gesamten Informationen ist es möglich die Ergebnisse zu interpretieren.“

Prof. Dr. Michael Sterner

„Entscheidend ist, sich die Auftraggeber anzusehen und die Studienautoren. Es gibt die Verfechter von ‚All-Electric‘ – also einer reinen Strom- oder Elektronen-Welt, in der ‚alles mit Batterien und Wärmepumpen‘ zu schaffen ist, sogar Züge, LKW, Schiffe und Flugzeuge. Diese ‚All-Electric‘- und ‚Efficiency-First‘-Welt wird aber nicht ausreichend sein, um Klimaneutralität zu erreichen, wie die Industrie und die genannten Bereiche der Mobilität zeigen. Studien in diese Richtung sind als einseitig einzustufen.“

„Ebenso einseitig sind Studien, die nur e-Fuels sehen und sogar Ölheizungen damit klimaneutral machen wollen. Hier gilt wie bei der E-Mobilität: ja, zuerst den effizientesten Weg wählen (E-Mobilität ist zweimal effizienter als Wasserstoff-Mobilität beziehungsweise drei- bis viermal effizienter als e-Fuel-Mobilität). Aber dann gibt es auch noch die Themen des Gewichts, der Reichweite und der notwendigen Infrastruktur, auf dessen Aufbau der Klimaschutz nicht zu lange warten kann. Das ist der große Vorteil der e-Fuels wie e-Kerosin, e-Diesel, e-Gas: die Pipelines und Infrastruktur zur Verteilung und Nutzung besteht bereits und muss nicht erst wie bei Wasserstoff oder Oberleitungs-LKW mühselig und kostenintensiv aufgebaut werden.“

Prof. Dr. Felix Creutzig

„Das Stichwort ‚Technologieneutralität‘ muss kritisch hinterfragt werden. Darunter wird in einigen Positionspapieren verstanden, dass flüssige Kraftstoffe (Biotreibstoffe und synthetische Treibstoffe) weiterhin subventioniert werden, und zwar im Speziellen auch mit Hinblick auf den PKW. Das ist problematisch, weil damit die bestehende Technologie weiter gefördert wird, während die Technologie mit dem stärksten Einsparpotential, aber mit dem höchsten Innovationspotential (Elektromobilität zusammen etwa mit Shared Mobility und Digitalisierung) außen vor bleibt. Aus ökonomischer Sicht ist hier von einer intertemporalen Ineffizienz bei der Förderung marginal besserer Technologien zu Ungunsten des technologischen Durchbruchs zu sprechen.“

„Eine klimaschutzwirksame Förderung wäre eine Beimischungsquote für synthetische Kraftstoffe im Flugverkehr.“
 

Angaben zu möglichen Interessenkonflikten

Dr. Martin Robinius: „Dr. Martin Robinius leitet ab Februar 2021 den Bereich Energiepolitik und Energiesysteme bei umlaut, einem Unternehmen, das technologische und organisatorische Beratungs- und Umsetzungsleistungen anbietet.“

Prof. Dr. Felix Creutzig: „Es gibt keinerlei Interessenskonflikte.“

Alle anderen: Keine Angaben erhalten.
 

Literaturstellen, die von den Experten angegeben wurden

[1] Wilson C et al. (2020): Granular technologies to accelerate decarbonization. Science; 368, (6486): 36-39. DOI: 10.1126/science.aaz8060.

[2] Bauer F et al. (2019): Power‐to‐X im Kontext der Energiewende und des Klimaschutzes in Deutschland. Chemie Ingenieur Technik; 92: 1-2 Special Issue: Power-to-X. DOI: 10.1002/cite.201900167.

[3] Bauer F et al. (2019): Power-to-Gas. Electrolysis and methanation status review. Renewable and Sustainable Energy Reviews; 112: 775-787. DOI: 10.1016/j.rser.2019.06.030.

[4] Sterner M (2017): Energiewirtschaftliches Kurzgutachten Notwendigkeit und Chancen für Power-to-X-Technologien. Gutachten im Auftrag der PTX-Allianz.
 

Literaturstellen, die vom SMC zitiert wurden

[I] NPM (2020): Werkstattbericht alternative Kraftstoffe – Klimawirkungen und Wege zum Einsatz alternativer Kraftstoffe. Arbeitsgruppe 1 – Klimaschutz im Verkehr.

[II] EU-Parlament und EU-Rat (21.12.2018): Richtlinie (EU) 2018/2001 des europäischen Parlaments und des Rates vom 11. Dezember 2018 zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen (Neufassung). Amtsblatt der europäischen Union.

[III] Robinius M et al. (2020), Wege für die Energiewende. Kosteneffiziente und klimagerechte Transformationsstrategien für das deutsche Energiesystem bis zum Jahr 2050. Schriften des Forschungszentrums Jülich, Reihe Energie & Umwelt / Energy & Environment, Bd. 499.
 

Weitere Recherchequellen

Science Media Center Germany (2020): Welche Rolle können synthetische Treibstoffe beim Klimaschutz spielen? Fact Sheet. Stand: 15.12.2020.

Science Media Center Germany (2019): Batterien oder künstliche Treibstoffe für Autos? Research in Context. Stand: 09.09.2019.