«E-Fuels» – Bottleneck oder Lösung für die Verkehrswende? · 20.06.2017...

LBST.de 20.06.2017 Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH

ludwig bölkow

systemtechnik

Jahreskonferenz Power to Gas 2017 ∙ F.A.Z. Atrium ∙ Berlin ∙ 20. Juni 2017

«E-Fuels» – Bottleneck oder Lösung für die Verkehrswende?

Patrick R. Schmidt

LBST ∙ Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH

München/Ottobrunn

2017-06-20 ∙ FINAL


ludwig bölkow

systemtechnik

Agenda

1. Taxonomie

2. Nachhaltigkeit

3. Energie

4. Fazit

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Power-to-X | Taxonomie

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Quelle: Bünger et al. (LBST), Wasserstoff – Schlüsselelement von Power-to-X, in: Wasserstoff und Brennstoffzelle, Springer Vieweg, 2017


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Neue Ansätze im Umfeld synthetischer Kraftstoffe | Kraftstofflandschaft E-Fuels

TÜV SÜD

AG

Folie 4

4


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Agenda

1. Taxonomie

2. Nachhaltigkeit

3. Energie

4. Fazit

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Nachhaltigkeit

Schlüsselelemente für Nachhaltigkeit synthetischer Kraftstoffe:

=> Umweltperformance (THG, Land, Wasser) am Beispiel von PtL-Jetfuel

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PtL greenhouse gas emissions ‘well-to-wake’ (gCO2eq/MJ)

=> Near net-zero greenhouse gas emissions when using electricity and CO2 from renewable sources (non-CO2 climate impacts not included here; synthetic fuels reduce particulate emissions)

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Source: LBST and BHL, Power-to-Liquids – Potentials and Perspectives for the Future Supply of Renewable Aviation Fuel, UBA (ed.), 2016


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PtL land demand

Energy supply per area significantly higher with RES electricity.

Land coverage of wind <1% of gross land demand. 8



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PtL water demand

Water is a critical resource in many parts of the world.

Water demand for PtX production negligible compared to alternative fuels. 9



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Agenda

1. Taxonomie

2. Nachhaltigkeit

3. Energie

4. Fazit

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Transport fuel demand (incl. electricity) | DE | FVV

Future transport fuel demand is highly sensitive towards future transportation demand.

Passenger car efficiency is important to reduce fuel consumption in transport.

Without efficiency increase, DE fuel demand would grow in the “HIGH” transport demand.

If considering an evolutionary change of the vehicle mix:

– 50% of DE fuel demand in 2050 could still be PtL

– This is equivalent to 1/4th of today’s fuel demand

If PtCH4 and PtL was imported, the import share would still decrease.

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Electricity (0.4 kV)

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Graphics: LBST, Renewables in Transport 2050, FVV (ed.), 2016

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Past Future

Transport fuel demand DE (FVV + LOW)


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Transportation demand is the key driver for energy use across all scenarios.

Truck freight and aviation push transportation demand in the HIGH scenarios.

Total electricity demand in 2050 may be a factor 2 to 4 of today’s electricity demand.

All scenarios would likely require renewable energy imports.

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LBST

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non-transport PtX (heat, chemicals)

non-transport efficiency targets

521 TWhe net electricity consumption 2014

Electricity demand (TWhe/a) | DE | Today + transportation

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1000 TWhe/a technical renewable electricity potential (this study)

Source: LBST, Renewables in Transport 2050, FVV (ed.), 2016


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Cumulated investments until 2050 | Germany

13 For comparison 2014 in Germany:

Gross domestic product (GDP) = 2900 billion €/a

>70 GW renewable power (38 GW wind onshore, 3 GW wind offshore, 39 GW PV)

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PTL+HIGH PTL+LOW FVV+HIGH FVV+LOW eMob+LOW

billion €

6200 H2 refuelling stations

4600 CH4 refueling stations

PtX production plants

360-900 GW RES power plants

PTL FVV eMob

LBST

, 201

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BEV: Home charging

Source: LBST, Renewables in Transport 2050, FVV (ed.), 2016


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Inland/Import

Welche E-Fuels könnten perspektivisch wo produziert werden?

Was sind resultierende Beiträge von E-Fuels zur EE-Integration in DE?

LBST

, 201

6-04

-13

RES-E Renewable Electricity PtG Power-to-Gas PtL Power-to-Liquids fern nah

1 – 5 10 – 60 10 – 60 10 – 60

Transportleistung (Trasse/Pipeline, GW)

Speicherbarkeit (Energiedichte, kWh/l)

Annahme: Distanz Produktion Verbrauch in Deutschland

Konsequenz: Beitrag zur Lastflexibilität in Deutschland

Verfügbarkeit probabilistisch*

Verfügbarkeit deterministisch**

– 0,5 – 2,5 2,5 – 6 10

Quelle: LBST/IFEU/IWES, Synergien; Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie der Bundesregierung (MKS), April 2016

EE-Strom PtG Wasserstoff

(H2)

PtG Methan (CH4)

PtL Benzin,

Diesel, ...

* Potenzial für positive/negative Regelleistung abhängig von Konnektivität, Batterieladestand, aktuellem Kundenwunsch. ** Flexible Nachfrage planbar durch Fahrplanerstellung am Vortag.

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Agenda

1. Taxonomie

2. Nachhaltigkeit

3. Energie

4. Fazit

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«E-Fuels» – Bottleneck oder Lösung für die Verkehrswende?

E-Fuels sind der Schlüssel zur Nutzung der großen EE-Strompotenziale.

Synthetische Kraftstoffe „Methadonprogramm“ für den motor. Verkehr?

– Spannungsfeld zwischen Wachstum, Umwelt und Soziales (Verkehr)

– Diskussionsebenen: Vermeiden, Verlagern, Effizienz, Erneuerbare

Power-to-H2 einziger chemischer Energieträger

– mit hoher Effizienz bei Erzeugung UND Nutzung

– als Langzeitspeicher UND für Elektromobilität

Robuste Entwicklung mit Doppelstrategie aus synthetischen Kraftstoffen für Bestandsflotten und zunehmender Elektrifizierung der Antriebe.

Selbst bei Import von PtCH4/PtL steigt lokale Wertschöpfung ggü. heute.

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Literature

P. Schmidt, W. Zittel, W. Weindorf, T. Raksha (LBST)

Renewables in Transport 2050 – Empowering a sustainable mobility future with zero emission fuels from renewable electricity – Europe and Germany

Research Association for Combustion Engines e.V. (ed.)

FVV-Report 1086 / 2016

Download

http://www.fvv-net.de/en/download/renewables-in-transport-2050/renewables-in-transport-2050.html

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Literature

Commissioned by German Environment Agency (UBA)

Joint expertise of LBST and Bauhaus Luftfahrt e.V.

Topics:

– Technology readiness and development potentials

– Techno-economics

– Environmental performance (efficiency, greenhouse gases, land and water demand)

Publications: flyer, background paper, presentation

Link:

– http://bit.ly/2cowOyf – https://www.umweltbundesamt.de/en/publikationen/power-to-liquids-potentials-perspectives-for-the

Recommended citation: Schmidt, P.; Weindorf, W. (Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH – LBST); Roth, A.; Batteiger, V.; Riegel, F. (Bauhaus Luftfahrt e.V.): Power-to-Liquids – Potentials and Perspectives for the Future Supply of Renewable Aviation Fuel; German Environment Agency (ed.), Background // September 2016, ISSN: 2363-829X 18

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Literature

Wasserstoff und Brennstoffzelle – Technologien und Marktperspektiven

Herausgeber: Johannes Töpler, Jochen Lehmann Springer Vieweg, 2017 Hardcover ISBN: 978-3-662-53359-8 http://www.springer.com/de/book/9783662533598

Das Buch gibt einen aktuellen Überblick über den Stand der Technik

Es zeigt das Entwicklungs- und Marktpotential von Wasserstoff auf

Behandelt werden stationäre und mobile Anwendungen

LBST-Fachbeitrag: Wasserstoff – Schlüsselelement von Power-to-X Ulrich Bünger, Jan Michalski, Patrick Schmidt, Werner Weindorf (LBST)

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LBST ∙ Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH

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Unabhängige Experten seit über 30 Jahren für nachhaltige Energieversorgung und Mobilität

Brücke zwischen Technologie, Wirtschaft und Politik

Erneuerbare Energien, Kraftstoffe, Infrastruktur

Machbarkeitsstudien, Nachhaltigkeitsanalysen, technologiebasierte Strategieberatung, Energiekonzepte

Globale und langfristige Perspektive

Konsequenter Systemansatz – Denken über Bereichsgrenzen hinweg

Internationale Kunden in Industrie, Politik und Verbänden

Ausgewählte Referenzen:

FVV Renewables in Transport 2050

BMVI Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie (MKS)

UBA Power-to-Liquids for Aviation

JRC/EUCAR/CONCAWE (JEC) Well-to-Tank Analysen

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