Strommix der Zukunft

Well-to-Wheel - Ganzheitliche Effizienzbetrachtung

Ob Biomasse, Sonnenstrom oder Wasserstoff – die Quelle der Energie allein ist kein Garant für umweltfreundliche Mobilität. Ebenso wichtig sind die Schritte von der Kraftstoffproduktion bis zum Tank sowie die Wahl der richtigen Antriebstechnologie. Bei der Betrachtung der gesamten Wirkkette für die Fortbewegung von der Gewinnung und Bereitstellung der Antriebsenergie bis zur Umwandlung in kinetische Energie spricht man von der “Well-to-Wheel-Analyse”, also einer Untersuchung vom “Bohrloch bis zum Rad”. Bei der Well-to-Wheel-Betrachtung werden zwei Teilbereiche Well-to-Tank (Energiebereitstellung) und Tank-to-Wheel (Fahrzeugwirkungsgrad) unterschieden. Fahrzeughersteller können dabei nur den zweiten Bereich “Vom Tank bis zum Rad” konstruktiv beeinflussen

Die wichtigsten Regionen

Abbildung 1 gibt einen Überblick über die Hauptabsatzmärkte für PKW. Der weltweit größte Markt für PKW ist China mit einer Zahl von knapp 16 Millionen neu zugelassenen Fahrzeugen im Jahr 2013, dicht gefolgt von den USA. Große Bedeutung haben neben dem gesamten europäischen Markt auch die Märkte der aufsteigenden Länder, wie Brasilien oder Indien [2]. Dieses Poster soll einen kurzen Einblick in die Energiepolitik einiger Länder geben, die für den weltweiten PKW-Markt von großer Bedeutung sind. Untenstehende Abbildung 2 zeigt im direkten Vergleich den Energiemix der EU-27 Staaten, USA, China und weltweit im Jahre 2009. In den folgenden Textblasen wird der Energiemix der USA, von China und Deutschland genauer erläutert.

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Fahrzeugmärkte

Energiemix

USA

In den USA wurden 2011 politisch die Weichen für die folgenden vier Jahre gestellt. In der Energiepolitik setzen die Amerikaner weiter auf den bewährten Energiemix. Dieser sieht wie folgt aus: 37% Erdöl, 24,7% Erdgas, 22,4% Kohle, 10% Kernenergie und 5,7% erneuerbare Energien[6]. Laut den USA haben Schiefergase bei den erneuerbaren Energien eine „Brückenfunktion“ und seien damit der „perfekte Partner für die Sonnen- und Windenergie“. Ein Teil der Gewinne, die aus dem Schiefergasabbau resultieren, sollen in einen Fond fließen, der die Forschung von Solar- und Windenergie unterstützt. Derzeit sieht es allerdings so aus, dass durch die Erschließung von riesigen Erdgasreserven, dem Schiefergas, der Bau von Windkraftanlagen in den USA fast vollständig zum Erliegen gekommen ist. Kritisch ist auch die Tatsache, dass für die Schiefergasgewinnung meist neuartige Fracking-Methoden eingesetzt werden [7].

China

Die Umweltbelastungen und Umweltzerstörungen sind in China insbesondere durch Energiegewinnung und Energieumwandlung gravierend. Über 40 % der Landfläche leiden unter saurem Regen, zusätzlich sind ca. 65% aller großen Städte von hohem Schwebstoffgehalt betroffen und annähernd alle Gewässer in Chinas Osten sind hoch belastet. 2010 setzte sich Chinas Energiemix aus rund 66 % Kohle, 20 % Öl, 6 % Gas, 1 % Kernenergie, 6 % Wasserkraft und 1 % erneuerbare Energien zusammen [3]. Im 12. Fünfjahresplan wurde in China die Entwicklung der Energiestruktur für die Jahre 2011-2015 vorgegeben. Dabei soll die Entwicklung der sauberen Energie den Schwerpunkt bilden, damit der Anteil der nichtfossilen Energien am Primärenergieverbrauch auf 11,4% erhöht wird [4]. Weltweit liegt China derzeit mit seiner installierten Leistung von Windkraftanlagen bereits auf Platz 1, jedoch sind einige noch gar nicht in Betrieb oder schon wieder vom Netz gegangen. China legt zukünftig Wert auf erneuerbare Energien, zu denen es allerdings nicht nur Windkraft, Photovoltaik und Bio-Energie sondern auch Atomenergie zählt [5]. Ein moderner PKW, der mit einem konventionellen Diesel-Motor betrieben wird stößt, in etwa 120g CO2/km aus. Ein Elektroauto, was in China betrieben wird, verursacht beim aktuellen Energiemix etwa 184g CO2/km und wird bei der geplanten Entwicklung auch im Jahre 2020 noch 140g CO2/km verursachen [10].

Deutschland

Die aktuellsten Zahlen über den Energiemix liegen für Deutschland vor. Im Jahr 2012 liegt der Anteil am Primärenergieverbrauch von Gas bei 21,6%, Kohle bei 24,3%, Mineralöl 33,1 %, Kernenergie 8% [8]. Der Beitrag der erneuerbaren Energien zur Energieversorgung in Deutschland ist in den letzten Jahren beständig gewachsen. Im Jahr 2012 trugen sie bereits 12,6% zum Endenergieverbrauch (beinhaltet unmittelbar gebrauchsfähigen Energie in Form von bspw. Strom oder Benzin) bei und 22,9% zur Brutto-Stromerzeugung (Erzeugung elektrischer Energie aus anderen Energieformen) bei. Die Erneuerbaren Energien sollen im Strombereich bis zum Jahr 2025 auf 40 bis 45 Prozent und bis zum Jahr 2035 auf 55 bis 60 Prozent ausgebaut werden [9]. Beim aktuellen Energiemix in Deutschland verursacht ein Elektroauto 112g CO2/km und wird 2020 voraussichtlich 61g CO2/km ausstoßen [10].

Wissenswertes zu Energiebilanzen

Der Primärenergieverbrauch ist der Verbrauch an primären Energieträgern, die noch keiner Umwandlung unterworfen wurden. Dazu zählen Stein- und Braunkohle, Erdöl, Erd- und Grubengas, aber auch die erneuerbaren Energien, Atomenergie sowie Abfälle, die zur Energiegewinnung verwertet werden. Der Verbrauch ergibt sich aus der Gewinnung dieser Energieträger im Land, den Bezügen und Lieferungen über die Landesgrenzen und aus den erfassten Lagerbestandsveränderungen [12]. Die Endenergie bezeichnet den Teil der ursprünglich eingesetzten Primärenergie (=liegt in freier oder gebundener Form in den ursprünglichen Energieträgern (Kohle, Erdöl etc.) vor), der nach Umwandlung und Transport dem Endverbraucher zur Verfügung steht. Es gehen die Verbrauchergruppen „Industrie“, „Haushalte“, „Gewerbe, Handel, Dienstleistungen“ und „Verkehr“ ein. Der Endenergieverbrauch gibt somit Auskunft über den Verbrauch der unmittelbar gebrauchsfähigen Energie in Form von bspw. Strom oder Benzin. Die Angaben über den Endenergieverbrauch beruhen im Allgemeinen auf Statistiken über die Lieferungen an diese Verbrauchergruppen [12]. Die Bruttostromerzeugung ist die Erzeugung elektrischer Energie aus anderen Energieformen, z. B. Kernkraft oder Windenergie. Die Bruttostromerzeugung wird in der Regel in Gigawattstunden (GWh) angegeben. Die Bruttostromerzeugung insgesamt umfasst die Bruttostromerzeugung in sämtlichen Kraftwerkstypen. Die Bruttostromerzeugung auf der Ebene des einzelnen Kraftwerks ist definiert als am Ausgang der Haupttransformatoren gemessene Elektrizitätsmenge, d. h. der Stromverbrauch der Hilfsaggregate und Transformatoren [13].

Einzelnachweise

[1] Fuelcell E-Mobility Daimler AG [Online] http://www.fuel-cell-e-mobility.info/h2-infrastruktur/Well-to-Wheel/ [29.12.2013] [2] Die Welt [Online] http://www.welt.de/wirtschaft/article123050561/Deutsche-Autobauer-sollten-China-nicht-trauen.html [20.12.2013] [3] Energiemarkt China, Dr. Klaus Ritter http://www.eitep.de/de/pdf/press_energiemarkt_china.pdf [02.01.2014] [4] Vortrag 12. Fünfjahresplan China, Botschafter Wu http://www.china-botschaft.de/det/dshd/t826701.htm [02.01.2014] [5] Agentur Zukunft-Solarify: China – Nachholbedarf bei Entwicklung erneuerbarer Energien http://www.solarify.eu/2013/08/24/116-china-nachholbedarf-bei-entwicklung-erneuerbarer-energien/ [6] Bundezentrale für politische Bildung [26.12.2013] http://www.bpb.de/cache/images/3/75943-1x2-orginal.gif?C42FD [7] Energiewirtschaftliche Tagesfragen –Zeitschrift für Energiewirtschaft http://www.et-energie-online.de/Aktuelles/Veranstaltungen/tabid/67/Year/2013/Month/6/NewsModule/450/NewsId/586/Die-neue-Energiepolitik-der-USA-und-die-Schiefergasrevolution.aspx [07.01.2014] [8] AG Energiebilanzen http://www.ag-energiebilanzen.de/index.php?article_id=7&clang=0 [06.01.2014] [9] Bundesministerium für Wirtschaft und Energie http://www.bmwi.de/DE/Themen/Energie/Energietraeger/erneuerbare-energien.html [06.01.204] [10] Präsentation: Herausforderungen Elektromobilität, Dr. Tobias Löscheter (Leiter Konzernforschung Antriebe VW-AG)