VERGLEICH VON STROM UND WASSERSTOFF ALS .Abbildung 35: LKW zum Transport von LH 2..... 76 Abbildung

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  • VERGLEICH VON STROM UND WASSERSTOFF ALS CO2-FREIE ENDENERGIETRGER

    Endbericht Studie im Auftrag der RWE AG

    Autoren:

    Martin Wietschel Fraunhofer-Institut fr System- und Innovationsforschung (Fraunhofer ISI)

    Ulrich Bnger Werner Weindorf Ludwig-Blkow-Systemtechnik GmbH (LBST)

    Karlsruhe, Mai 2010

  • Kontakt:

    Prof. Dr. Martin Wietschel Fraunhofer-Institut fr System- und Innovationsforschung Breslauer Strae 48 D-76139 Karlsruhe E-Mail: martin.wietschel@isi.fraunhofer.de Tel. +49 (0) 721 6809 254 Fax +49 (0) 721 6809 272

    Dr. Ulrich Bnger Ludwig-Blkow-Systemtechnik GmbH Daimlerstrae 15 D-85521 Ottobrunn E-Mail: buenger@lbst.de Tel. +49 (0) 89 608 110-42 Fax +49 (0) 89 609 97 31

  • VERGLEICH VON STROM UND WASSERSTOFF ALS CO2-FREIE ENDENERGIETRGER I

    Inhaltsverzeichnis

    Seite

    1 Zusammenfassung ................................................................................................. 9

    2 Einfhrung ............................................................................................................ 14

    3 Methodik ................................................................................................................ 173.1 Allgemeines ......................................................................................... 173.2 Betrachtungszeitraum .......................................................................... 173.3 Wirkungsgradmethode ......................................................................... 183.4 Berechnung der Treibhausgasemissionen .......................................... 183.5 Technisches und konomisches Lernen .............................................. 19

    4 Identifikation im Zusammenhang dieser Studie relevanter Energieversorgungspfade (mobil und stationr) (AP1) .................................... 20

    5 Entwicklung einer Datengrundlage (AP2) .......................................................... 23

    6 Analyse der identifizierten Versorgungsketten nach Primrenergieeffizienz, Treibhausgasemissionen, Kosten und weiteren nicht-technischen Aspekten (AP3) ...................................................... 256.1 PKW ..................................................................................................... 256.2 Lieferfahrzeuge .................................................................................... 326.3 Busse ................................................................................................... 356.4 Binnenschiffe ....................................................................................... 396.5 Hausenergieversorgung ....................................................................... 42

    7 Weitere kurzfristig relevante Anwendungen von Brennstoffzellen und Wasserstoff ........................................................................................................... 45

    8 Bewertung der Ergebnisse aus AP3 unter Einbezug von weiteren Aspekten und anderen Studienergebnissen (AP4) ........................................... 508.1 Schlussfolgerungen PKW .................................................................... 508.2 Schlussfolgerungen zu weiteren Anwendungen .................................. 58

    9 Literatur ................................................................................................................. 61

    10 Annex A: Ausfhrliche Beschreibung der Datengrundlage und Festlegung der Vorgehensweise ........................................................................ 6710.1 Einleitung ............................................................................................. 67

  • II VERGLEICH VON STROM UND WASSERSTOFF ALS CO2-FREIE ENDENERGIETRGER

    10.2 Stromerzeugung .................................................................................. 6710.2.1 Strom aus offshore installierten Windkraftanlagen .............................. 6710.2.2 Strom aus Strommix Deutschland ....................................................... 6810.3 H2-Produktion ...................................................................................... 6910.3.1 Dampfreformierung .............................................................................. 6910.3.2 Elektrolyse ........................................................................................... 7010.3.3 Vergasung von Braunkohle ................................................................. 7210.4 H2-Verflssigung .................................................................................. 7310.5 Verteilung ............................................................................................ 7510.5.1 Verteilung ber LKW ........................................................................... 7610.5.2 Verteilung mit Pipeline ......................................................................... 7810.6 Tankstellen .......................................................................................... 7910.6.1 CGH2 ................................................................................................... 7910.6.2 LCCH2.................................................................................................. 8210.7 Fahrzeuge ........................................................................................... 8310.7.1 Kraftstoffeigenschaften ........................................................................ 8310.7.2 Batterien .............................................................................................. 8310.7.3 Wasserstoff und Brennstoffzellen ........................................................ 8810.7.4 Szenario A1: A-Klasse (z. B. Smart) ................................................. 8910.7.5 Szenario A2: C-Klasse (z. B. VW Golf) ............................................. 9210.7.6 Szenario B: Lieferfahrzeuge (z. B. Mercedes Sprinter) ..................... 9610.7.7 Szenario C1: Stadtbus (Midi-Bus) Rampini ..................................... 10010.7.8 Szenario C2: Stadtbus Citaro .......................................................... 10310.7.9 Szenario D: Passagierschiff .............................................................. 10710.7.10 Strom und Wrmeversorgung ........................................................... 109

    11 Annex B: Datengrundlage und Quelle und weiterfhrende Analysen zu den identifizierten Versorgungsketten (AP3) ............................................. 11211.1 Treibhausgasbilanzen ....................................................................... 11211.1.1 Datengrundlage: Treibhausgasemissionen inklusive der

    Herstellung von Anlagen und Fahrzeugen ........................................ 11211.2 Treibhausgasvermeidungskosten ...................................................... 11311.2.1 Mobil .................................................................................................. 11311.2.2 Strom- und Wrmeversorgung ......................................................... 11611.3 Vergleich FCEV mit BEV unter Einbeziehung zustzlicher

    Pfade ................................................................................................. 117

    12 Annex C: berblick ber aktuell verfgbare BEV und PHEV-Fahrzeuge ........................................................................................................... 124

  • VERGLEICH VON STROM UND WASSERSTOFF ALS CO2-FREIE ENDENERGIETRGER III

    Abbildungsverzeichnis Seite

    Abbildung 1: bersicht ber die in dieser Studie untersuchten Energieversorgungspfade mit Strom und Wasserstoff ........................... 20

    Abbildung 2: Treibhausgasemissionen Well-to-Wheel (Kleinwagen, Szenario A1) .......................................................................................................... 25

    Abbildung 3: Treibhausgasemissionen Well-to-Wheel (Mittelklasse, Szenario A2) .......................................................................................................... 26

    Abbildung 4: Energieeinsatz Well-to-Wheel (Kleinwagen, Szenario A1) .................. 27

    Abbildung 5: Energieeinsatz Well-to-Wheel (Mittelklasse, Szenario A2) .................. 27

    Abbildung 6: Kosten Well-to-Wheel (Kleinwagen, Szenario A1)............................... 28

    Abbildung 7: Kosten Well-to-Wheel (Mittelklasse, Szenario A2) .............................. 29

    Abbildung 8: Kosten inklusive Steuern und Abgaben sowie EEG- und KWK-Umlage Well-to-Wheel (Mittelklasse, Szenario A2) ............................. 30

    Abbildung 9: Struktur Gesamtkilometerkosten Kosten Well-to-Wheel (Mittelklasse, Szenario A2), 2030 MAX-Szenario, ohne Steuern und Abgaben .......................................................................................... 31

    Abbildung 10:THG-Vermeidungskosten PKW (Mittelklasse, Szenario A2) 2015/2030 .............................................................................................. 31

    Abbildung 11: Treibhausgasemissionen Well-to-Wheel mit Bercksichtigung des Energieaufwands und den damit verbundenen Treibhausgasemissionen fr die Herstellung von Anlagen und Fahrzeugen (Mittelklasse, Szenario A2) ................................................ 32

    Abbildung 12:Energieeinsatz Well-to-Wheel (Lieferfahrzeug, Szenario B) ................ 33

    Abbildung 13:Treibhausgasemissionen Well-to-Wheel (Lieferfahrzeug, Szenario B) ............................................................................................. 34

    Abbildung 14:Kosten Well-to-Wheel (Lieferfahrzeug, Szenario B) ............................ 35

    Abbildung 15:Treibhausgasemissionen Well-to-Wheel (Midi-Stadtbus, Szenario C1) .......................................................................................... 36

    Abbildung 16: Treibhausgasemissionen Well-to-Wheel