Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.18419/opus-2040
Authors: Bruchof, David
Title: Energiewirtschaftliche Verkehrsstrategie - Möglichkeiten und Grenzen alternativer Kraftstoffe und Antriebe in Deutschland und der EU-27
Other Titles: Energy-economic transport strategy - potentials and barriers of alternative fuels and power trains in Germany and the EU-27
Issue Date: 2012
metadata.ubs.publikation.typ: Dissertation
Series/Report no.: Forschungsbericht / Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung;109
URI: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:93-opus-80303
http://elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/2057
http://dx.doi.org/10.18419/opus-2040
Abstract: Vor dem Hintergrund allgemeiner energie- und klimapolitischer Ziele wie der Verringerung der Ölabhängigkeit oder der Reduktion der Treibhausgasemissionen werden hohe Erwartungen an den Einsatz alternativer Kraftstoffe und Antriebe im Verkehr geknüpft. Unsicherheiten bestehen jedoch in der Frage, welche Kraftstoff-Antriebskombinationen sowohl in ökonomischer als auch in ökologischer Hinsicht die besten Voraussetzungen mitbringen, um den gestellten Zielsetzungen gerecht zu werden. Die Beantwortung dieser Frage kann nicht durch eine isolierte Betrachtung des Verkehrssektors erfolgen, sondern erfordert zusätzlich die Berücksichtigung von Wechselbeziehungen zwischen dem Verkehrssektor und anderen Bereichen des Energiesystems. So müssen beispielsweise die während der Bereitstellung alternativer Kraftstoffe (Well-to-Tank) entstehenden Treibhausgasemissionen oder alternative Verwertungsmöglichkeiten für zur Kraftstoffbereitstellung eingesetzte Energieträger, wie z. B. Biomasse, in die Bewertung einfließen. Gerade im Hinblick auf ihren möglichen Beitrag zum Klimaschutz stehen verkehrspolitische Maßnahmen zur Senkung des Treibhausgasausstoßes zudem nicht nur untereinander sondern auch mit Vermeidungsoptionen in anderen Sektoren des Energiesystems im Wettbewerb. Das Ziel dieser Arbeit besteht daher darin, die mögliche Rolle alternativer Kraftstoffe und Antriebe als Teil einer energiewirtschaftlichen Verkehrsstrategie zu analysieren, welche darauf ausgerichtet ist, im Einklang mit allgemeinen energie- und klimapolitischen Zielen eine umweltverträgliche, bezahlbare und versorgungssichere Mobilitätsbereitstellung in Deutschland und der EU-27 zu gewährleisten. Dazu werden zunächst im Rahmen einer Technologiecharakterisierung unterschiedliche alternative Kraftstoffpfade und Antriebskonzepte bezüglich ihrer derzeitigen und zukünftigen technischen, ökonomischen und ökologischen Eigenschaften bis zum Jahr 2050 analysiert. Die Ergebnisse dieser Technologiecharakterisierung werden anschließend zusammengeführt, indem ausgewählte Kraftstoff-Antriebskombinationen in einem Well-to-Wheel Vergleich hinsichtlich ihrer Mobilitätskosten, Treibhausgasemissionen und Treibhausgasvermeidungskosten gegenüber konventionellen Antrieben auf Mineralölbasis bewertet werden. Aufbauend auf den Ergebnissen der Technikanalyse wird im Anschluss die mögliche Bedeutung alternativer Kraftstoffe und Antriebe in Deutschland und Europa bis zum Jahr 2050 unter Berücksichtigung der energie- und klimapolitischen Rahmenbedingungen sowie in Abhängigkeit von den technischen Entwicklungsfortschritten untersucht. Dazu wird eine modellgestützte Systemanalyse unter Anwendung des Energiesystemmodells TIMES PanEU durchgeführt, welche es ermöglicht, die genannten Wechselbeziehungen zwischen Verkehrssektor und restlichem Energiesystem zu erfassen und bei der quantitativen Bewertung der Potenziale alternativer Kraftstoffe und Antriebe einzubeziehen. Im Ergebnis zeigt sich, dass vor allem Biokraftstoffe und elektrische Antriebskonzepte, wie Batterie betriebene Elektrofahrzeuge und Plug-in-Hybridfahrzeuge, bei ambitionierten Klimaschutzvorgaben oder eingeschränkter Verfügbarkeit konventioneller Kraftstoffe langfristig (nach 2030) in zunehmendem Maße eine wichtige Rolle im Verkehrssektor spielen.
Alternative fuels and power trains are often appreciated as possible options for the achievement of general targets from energy and climate policy like the decrease of oil dependency or the reduction of greenhouse gas emissions. However, uncertainties exist, which combinations of fuels and power trains are suited best from an economic and ecological point of view to cope with the existing requests. This question cannot be answered by an isolated analysis of the transport sector. Instead, an additional consideration of interdependencies among the transport sector and other sectors of the energy system is required. This comprises for example the inclusion of well-to-tank greenhouse gas emissions that occur during the preparation of alternative fuels or other possible options for the utilization of energy carriers that are needed as feedstock for alternative fuel production (e. g. biomass). Especially with regard to climate protection, measures for greenhouse gas mitigation in the transport sector are not only in competition among each other but also with measures in other sectors of the energy system. The intention of this study therefore is to analyze the potential role of alternative fuels and power trains as part of an energy economic transport strategy, which in the context of general targets from energy and climate policy aims at an environmentally friendly, affordable and secure mobility in Germany and the EU-27. The study starts with a characterization of the technical, economic and ecological properties of different pathways for alternative fuel production and alternative propulsion concepts, looking at the state of the art and the development until 2050. The results of this analysis are then used for a well-to-wheel assessment of selected combinations of alternative fuels and power trains regarding mobility costs, greenhouse gas emissions and greenhouse gas abatement costs related to conventional oil based vehicles. Based on the outcome of the previous investigation, the potential role of alternative fuels and power trains in Germany and the EU-27 as a whole until 2050 is evaluated, depending on the energy and climate policy framework and on the further technical development. For that purpose a model based analysis with the energy system model TIMES PanEU is applied, which allows to cover also the mentioned interconnections between the transport sector and the rest of the energy system. As a result of the analysis, especially biofuels and electric power trains like battery electric and plug-in hybrid electric vehicles prove to be important alternative technological options for the transport sector in the long run (after 2030), if ambitious climate targets are set or if the availability of conventional oil based fuels is limited.
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