Liebich, AxelFröhlich, ThomasMünter, DanielNiederle, Werner2024-06-162024-06-162020Abschlussdhttps://doi.org/10.60810/openumwelt-6382https://openumwelt.de/handle/123456789/4318Im Zuge der Transformation zu einer treibhausgasneutralen Gesellschaft in der zweiten Hälfte des 21. Jahrhunderts wird der Einsatz von synthetischen Energieträgern diskutiert, die auf erneuerbarem Strom oder Biomasse basieren. Dieses Vorhaben bewertet die Umweltwirkungen technischer und logistischer Optionen für die Bereitstellung solcher Energieträger anhand von Umweltwirkungskategorien wie Treibhauspotenzial, Versauerung oder Flächenbedarf. Auf Basis ausgewählter Prozessschritte/Verfahren und deren aktuellen und zukünftigen technischen Daten wurde die Herstellung von fünf Produkten (Fischer-Tropsch-Kraftstoffe, Methanol, synthetisches Erdgas, Biomethan und Wasserstoff) betrachtet. Die Verfügbarkeit erneuerbarer Energiequellen wie Wind oder PV, von Rohstoffen wie Kohlenstoff oder Wasser sowie von Transportrouten nach Deutschland bildeten die Standortfaktoren für Deutschland, Europa und den Mittelmeerraum, mittels derer die Verfahren zu Bereitstellungspfaden für diese Energieträger kombiniert wurden. Mit der Methode der Ökobilanz wurden die Umwelteffekte heute und im Jahr 2050 analysiert sowie Kosten für die Anlagenerrichtung und den Betrieb geschätzt. Demnach weisen synthetische Energieträger aufgrund der Nutzung erneuerbarer Energien in der Regel ein deutlich niedrigeres Treibhauspotenzial als heutige fossile Referenzprodukte auf. Die Herstellung der Stromerzeugungsanlagen und damit verbundene Wirtschaftsprozesse - etwa die Stahl- und die Zementproduktion - können jedoch einen relevanten Beitrag zum Treibhauspotenzial leisten, wenn sie nicht ebenfalls treibhausneutral sind. Gleichzeitig führen vor allem die Herstellung der erforderlichen Anlagen gegenüber der fossilen Referenz zu (mitunter deutlich) erhöhten Belastungen in fast allen anderen Wirkungskategorien, insbesondere im Wasser- und Flächenbedarf. Diese Studie liefert somit auch Hinweise, welche Umweltwirkungen zukünftig weiter reduziert werden müssen. Quelle: ForschungsberichtIn the course of the transformation to a greenhouse gas-neutral society in the second half of the 21st century, the use of synthetic energy carriers based on renewable electricity or biomass is under discussion. This project evaluates the environmental impacts of technical and logistical options for the generation of such energy carriers on the basis of environmental impact categories such as global warming potential, acidification or land use. The production of five products (Fischer-Tropsch fuels, methanol, synthetic natural gas, biomethane and hydrogen) was examined on the basis of various process steps/procedures and their current and future technical data. By using regional factors for Germany, Europe and the Mediterranean region - like the availability of renewable energy sources such as wind or PV and of raw materials such as carbon or water as well as transport routes to Germany - these processes were combined to form supply paths for these energy carriers. Using the life cycle assessment method, the environmental effects were analysed for today and 2050. In addition, the costs for plant construction and operation were estimated. As a result, synthetic energy carriers generally have a significantly lower global warming potential than today's fossil reference products due to the use of renewable energies. However, the production of electricity generation plants and associated economic processes - such as steel and cement production - can still make a relevant contribution to the global warming potential if they are not also greenhouse neutral. At the same time, it is this production of the necessary plants that leads to (sometimes significantly) increased burdens compared with the fossil reference in almost all other impact categories, most notably in terms of water and land use. This study therefore also provides indications of which environmental impacts must be further reduced in the future. Quelle: ForschungsberichtEine wesentliche Voraussetzung für eine nachhaltige Energieversorgung und Treibhausgasneutralität in Deutschland und weltweit ist die vollständige Umstellung der Energieversorgung auf erneuerbare Energien. Hierbei sind Wind und Sonne die Quellen mit dem größten Bereitstellungspotenzial. Diese Energiequellen weisen jedoch eine geringe Energiedichte auf und sind nicht gleichförmig und überall in gleichem Umfang verfügbar. Deswegen wird ein System für die zeitliche und räumliche Verbindung zwischen Energiebereitstellung und -nutzung benötigt, welches die Bereitstellung der ⁠Primärenergie⁠ aus Sonne und Wind, ihre Umwandlung in speicherbare Energieträger und deren Transport zum Nutzungsort bewerkstelligt. Neben dem Übergang zu klima- und umweltverträglichen Energiequellen und deren effizienter Nutzung muss auch dieses verbindende System möglichst geringe Umwelteffekte aufweisen. Dieses Forschungsprojekt untersucht solche Bereitstellungspfade mit der Methode der Ökobilanzen und liefert damit Hinweise, welche Maßnahmen vorangetrieben werden müssen, um die Umwelteffekte der Bereitstellung, der Speicherung und des Transports speicherbarer Energieträger zu reduzieren. Wesentlich bleibt dabei, Energie möglichst sparsam und effizient zu nutzen, um die erforderliche Menge an speicherbaren Energieträgern aus erneuerbaren Energien und damit deren Umwelteffekte so weit wie möglich zu reduzieren. Neben dem Abschlussbericht als Zusammenfassung wesentlicher Methoden und Ergebnisse und dem Anhang mit einer ausführlichen Darstellung der durchgeführten Arbeiten werden nachstehend auch die Datentabellen mit den Eingangsdaten für die Ökobilanzrechnung, deren Ergebnisse und die Ergebnisse der Kostenschätzungen für weitere Arbeiten in diesem Themenfeld bereitgestellt.Abschlussbericht „Systemvergleich speicherbarer Energieträger aus erneuerbaren Energien“ (5 MB)Anhang zum Abschlussbericht „Detailanalysen zum Systemvergleich speicherbarer Energieträger aus erneuerbaren Energien“ (38 MB)Datentabellen:Eingangsdaten für die Ökobilanzrechnungen (Exceldatei, 1 MB)Ergebnisse der Ökobilanzrechnungen (zip-Ordner, Exceldateien, 4 MB)Ergebnisse der Kostenschätzungen (zip-Ordner, Exceldateien, 300 KB)1 Onlineressource (370 Seiten)online resourcegerhttp://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/EnergiewendeErneuerbare EnergieEnergieträgerSpeicherungPower-to-X-TechnologienÖkobilanzPower-to-XForschungsberichtKlima | Energie