Im Straßen-, Schiffs- und Flugverkehr dominieren immer noch klimaschädliche fossile Kraftstoffe. Zunehmend kommen jedoch auch klimafreundlichere alternative Kraftstoffe und Antriebe zum Einsatz. Im Bereich der Treibhausgasminderung bei Kraftstoffen ist das UBA im Rahmen der 37. und 38. Bundes-Immissionsschutzverordnung (BImSchV) auch für den Vollzug zuständig. Unsere Mobilität basiert zurzeit zu großen Teilen auf der Verbrennung flüssiger Kraftstoffe in Verbrennungskraftmaschinen. Da das Verkehrsaufkommen in Deutschland stetig wächst, stagnieren trotz vorhandener Effizienzgewinne durch den Einsatz von moderneren Motoren und Flugzeugturbinen die absoluten Treibhausgasemissionen des Verkehrs auf einem hohen Niveau. Für die notwendige deutliche Reduktion der Treibhausgasemissionen des Verkehrs für einen ausreichenden Klimaschutzbeitrag des Verkehrs sind neben weiteren Effizienzverbesserungen bei Motoren und einer weitreichenden Elektrifizierung des Straßenverkehrs auch ein Umstieg auf nachhaltige alternative Kraftstoffe in der Schifffahrt und der Luftfahrt notwendig. Konventionelle Kraftstoffe Bei konventionellen Kraftstoffen handelt es sich um Mineralölprodukte. Im Jahr 2019 entfielen ca. 94 Prozent des Endenergieverbrauchs im Verkehrssektor auf diese Kraftstoffe. Die dominierenden Kraftstoffe im deutschen Verkehrssektor sind die im Straßenverkehr eingesetzten Diesel- und Ottokraftstoffe. Ottokraftstoff wird unter dem Namen E5 oder E10 vermarktet und bezeichnet Benzin, das einen bestimmten Anteil an Ethanol enthalten darf. Während "E" für Ethanol steht, gibt die Zahl "5", beziehungsweise "10" an, wieviel Prozent Ethanol das Benzin maximal enthalten kann. Bei dem im Benzin typischerweise enthaltenen Ethanol handelt es sich um biogen bereitgestelltes Ethanol – kurz Bioethanol – das hauptsächlich aus zucker- und stärkehaltigen Pflanzen wie Zuckerrohr, Zuckerrübe, Getreide und Mais Pflanzen gewonnen wird. Die Mindestanforderungen für Ottokraftstoffe sind in der Norm DIN EN 228 festgeschrieben. Im weiteren Sinne sind alle Kraftstoffe, die in Ottomotoren genutzt werden können, Ottokraftstoffe, also unter anderem auch Flüssiggas (LPG) bzw. Erdgas (CNG). Bei diesen handelt es sich zwar nicht um Mineralölprodukte, jedoch werden sie hauptsächlich fossil hergestellt. Da beide keine typischen Kraftstoffe sind, werden diese oft den „alternativen Kraftstoffen“ zugeordnet. Dieselkraftstoff – auch vereinfacht Diesel genannt – wird nach den in der Norm DIN EN 590 definierten Mindestanforderungen an Tankstellen unter dem Namen B7 geführt und bezeichnet Diesel aus Mineralöl mit einer Beimischung von maximal sieben Prozent Biodiesel. In Deutschland wird Biodiesel vorwiegend aus Rapsöl hergestellt. Der Großteil des Biodiesels wird jedoch importiert und aus Abfall- und Reststoffen sowie aus Palmöl sowie Rapsöl hergestellt. Palmöl als Ausgangstoff für hydrierte Pflanzenöle (HVO - Hydrogenated Vegetable Oils) spielt im Bereich des Dieselkraftstoffes zumindest für das Jahr 2020 auch eine entscheidende Rolle. Durch die Überarbeitung der Treibhausgasminderungsquote (THG-Quote) ist die Verwendung von Palmöl seit dem 1. Januar Jahr 2022 deutlich beschränkt und ab 2023 beendet, da der Anbau von Ölpalmen einer der Haupttreiber für die Rodung von Regenwald ist. Im Flugverkehr wird größtenteils aus Erdöl hergestelltes Kerosin getankt. Kerosin bezeichnet Kraftstoffe, die sich für den Einsatz in Flugturbinen eignen. In der Binnenschifffahrt wird schwefelreduzierter Binnenschiffsdiesel verwendet. In der Seeschifffahrt kommen Marinediesel- und Marinegasöle sowie Schweröle mit unterschiedlichem Schwefelgehalt und ggf. notwendigen Abgasnachbehandlungssystemen (Kraftstoffnorm: ISO 8217) zum Einsatz. Sowohl im Binnen- als auch im Seeverkehr werden mehr und mehr Schiffe mit Flüssigerdgas ( LNG – Liquified Natural Gas) oder – in ersten Modellanwendungen – mit LPG (Liquified Petroleum Gas), auch Autogas genannt, Methanol oder Biodiesel betrieben. Mehr Informationen hierzu finden Sie auf unserer Themenseite zur Seeschifffahrt. Nur durch den Ersatz von mineralölbasierten Kraftstoffen durch klimafreundliche Alternativen kann der Verkehrssektor den notwendigen Beitrag zur Senkung seiner Treibhausgasemissionen leisten. Um diese Energiewende im Verkehr zu erreichen, ist die Entwicklung und Innovation bei alternativen Antriebstechnologien von zentraler Bedeutung. Perspektivisch sollte Strom aus erneuerbaren Energiequellen zur Energieversorgung im Verkehr direkt genutzt werden, d. h. ohne weitere Umwandlungsschritte zu strombasierten Kraftstoffen, sofern dies, wie etwa im Pkw-Verkehr, technisch möglich ist. Alternative Kraftstoffe Alternative Kraftstoffe sind entweder bezüglich der Bereitstellung alternativ, also "biogen" oder "synthetisch", oder es handelt sich um andere Kraftstoffe als Alternative zu Benzin oder Diesel. Biogene Kraftstoffe, oder auch Biokraftstoffe, werden vor allem aus Pflanzen, Pflanzenresten und ‑abfällen oder Gülle gewonnen. Synthetische Kraftstoffe unterscheiden sich von konventionellen Kraftstoffen durch ein geändertes Herstellungsverfahren und oft auch durch andere Ausgangsstoffe als Mineralöl. Biokraftstoffe wie Bioethanol oder Biodiesel leisten bereits seit vielen Jahren einen Beitrag zur Minderung der Treibhausgasemissionen des Verkehrssektors. Biokraftstoffe sind entweder flüssige (zum Beispiel Ethanol und Biodiesel) oder gasförmige (Biomethan) Kraftstoffe, die aus Biomasse hergestellt werden und für den Betrieb von Verbrennungsmotoren in Fahrzeugen bestimmt sind. Man unterscheidet Biokraftstoffe der ersten und zweiten Generation, wobei eine klare Abgrenzung der Kraftstoffe beider Generationen schwierig ist. Bei der Erzeugung von Biokraftstoffen der ersten Generation wird nur die Frucht (Öl, Zucker, Stärke) genutzt, während ein Großteil der Pflanze als Futtermittel Verwendung finden kann. Biokraftstoffe der zweiten Generation sind noch in der Entwicklung und werden aus Pflanzenmaterial hergestellt, das nicht als Nahrung verwendet werden kann, zum Beispiel aus Ernteabfällen, Abfällen aus der Landwirtschaft oder Siedlungsmüll. Zu dieser Generation, dessen Vertreter auch „fortgeschrittene Biokraftstoffe“ genannt werden, gehört auch solches Bioethanol, das aus zellulosehaltigen Materialien wie Stroh oder Holz gewonnen wird. Generelle Informationen zur energetischen Nutzung von Biomasse und zu den Nachhaltigkeitsanforderungen sind auf unserer UBA-Themenseite zur Bioenergie zusammengestellt. Synthetische Kraftstoffe sind Kraftstoffe, die durch chemische Verfahren hergestellt werden und bei denen, im Vergleich zu konventionellen Kraftstoffen, die Rohstoffquelle Mineralöl durch andere Energieträger ersetzt wird. XtL-Kraftstoffe sind synthetische Kraftstoffe, die ähnliche Eigenschaften und chemische Zusammensetzungen wie konventionelle Kraftstoffe aufweisen. Sie entstehen durch die Umwandlung eines Energieträgers zu einem kohlenstoffhaltigen Kraftstoff, der unter Normalbedingungen flüssig ist. Das "X" wird in dieser Schreibweise durch eine Abkürzung des ursprünglichen Energieträgers ausgetauscht. "tL" steht für "to Liquid". Aktuell sind in dieser Schreibweise die Abkürzungen GtL (Gas-to-Liquid) bei der Verwendung von Erdgas beziehungsweise Biogas, BtL (Biomass-to-Liquid) bei der Verwendung von Biomasse und CtL (Coal-to-Liquid) bei der Verwendung von Kohle als Ausgangsenergieträger gebräuchlich. Zur Herstellung von Power-to-X (Power-to-Gas/ PtG oder PtL )-Kraftstoffen wird Wasser unter Einsatz von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. In einem Folgeschritt kann der gewonnene Wasserstoff in Verbindung mit anderen Komponenten – hier vor allem Kohlenstoffdioxid – zu Methan (PtG-Methan) oder flüssigem Kraftstoff (PtL) verarbeitet werden. Der gewonnene Wasserstoff (PtG-Wasserstoff) kann jedoch auch direkt als Energieträger im Verkehr, zum Beispiel in Brennstoffzellen-Fahrzeugen genutzt werden. Mehr Informationen hierzu finden Sie in den vom UBA beantworteten „Häufig gestellten Fragen zu Wasserstoff im Verkehr“ . Elektrischer Antrieb: Strom als Energieversorgungsoption Energetisch betrachtet, ist der Einsatz von PtG -Wasserstoff in Brennstoffzellen-Pkw bzw. von PtG-Methan und PtL in Verbrennungsmotoren von Pkw hochgradig ineffizient. Für dieselbe Fahrleistung muss etwa die drei- beziehungsweise sechsfache Menge an Strom im Vergleich zu einem Elektro-Pkw eingesetzt werden, wie die folgende Abbildung veranschaulicht. Da erneuerbarer Strom, beispielsweise aus Wind und Photovoltaik, und die notwendigen Ressourcenbedarfe für die Energieanlagen nicht unbegrenzt zur Verfügung stehen, muss auch mit erneuerbaren Energien sparsam umgegangen werden. Am effizientesten ist die direkte Stromnutzung im Verkehr, beispielsweise über Oberleitungen für Bahnen. Ähnlich effizient ist die Stromnutzung über batterieelektrisch betriebene Fahrzeuge. Deswegen sollte zur möglichst effizienten Defossilisierung des Straßenverkehrs ein weitgehender Umstieg auf batterieelektrisch betriebene Fahrzeuge angestrebt werden, wo immer dies technisch möglich ist. Vollzugsaufgaben des UBA zur 38. BImSchV In Deutschland sind Inverkehrbringer von Kraftstoffen gesetzlich verpflichtet, den Ausstoß von Treibhausgasen (THG) durch die von ihnen in Verkehr gebrachten Kraftstoffe um einen bestimmten Prozentsatz zu mindern. Dies regelt die im seit 1. Januar 2022 gültigen Gesetz zur Weiterentwicklung der Treibhausgasminderungsquote festgeschriebene THG‑Quote. Im Rahmen der THG-Quote hat das Umweltbundesamt ( UBA ) verschiedene Vollzugsaufgaben. Eine Aufgabe regelt die Verordnung zur Festlegung weiterer Bestimmungen zur Treibhausgasminderung bei Kraftstoffen (38. BImSchV ): Das UBA bescheinigt auf Antrag Strommengen, die im Straßenverkehr genutzt wurden. Weitere Informationen finden Sie auf der entsprechenden Themenseite zur 38. BImSchV .
Das Projekt "Untersuchungen zu maximalen Minderungspotentialen von Schwefel- und Stickstoffoxiden sowie Black Carbon Kontrollmechanismen durch operative und technische Maßnahmen und praktische Messungen des Einflusses der Kraftstoffqualität auf Black Carbon Emissionen in der Seeschifffahrt." wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) , Umweltbundesamt (UBA). Es wird/wurde ausgeführt durch: DNV GL SE.Die Seeschiffahrt ist eine starke Emissionsquelle für Luftschadstoffe (Schwefeloxide/SOx u. Stickstoffoxide/NOx) und klimarelevante Substanzen (Kohlenstoffdioxid/CO2 u. Black Carbon/BC). Während für SOx und NOx bereits Emissionsgrenzwerte von der IMO implementiert wurden, ist eine Beschränkung von BC aus der Seeschifffahrt von gleicher Stelle in Vorbereitung. Luftschadstoff- und BC-Emissionen werden durch technische und operative Parameter beeinflusst, dazu zählen u. a. alternative Kraftstoffe, alternative Antriebe/Motorenkonzepte, Abgasnachbehandlungssysteme und Motorbetriebszustände. Dabei wurde in Studien festgestellt, dass einzelne Maßnahmen zur SOx-Minderung (schwefelarme Kraftstoffe) auch Einfluss auf BC-Emissionen haben. AP1: Die SOx- u. NOx-Reduktionspotentiale verschiedener Abgasnachbehandlungskonzepte in Abhängigkeit der eingesetzten Kraftstoffe, der Motorenarten und der Betriebszustände sollen systematisch herausgearbeitet werden. Im Rahmen des Vorhabens soll untersucht werden, ob die genannten Optionen absehbar wirtschaftlich realisierbar sind und welche Systeme aus umweltpolitischer Sicht zukunftsfähig sind. AP2:Es soll der geeignete Messstandort für BC ermittelt werden (Motorprüfstand oder direkte Messung im Abgasstrom). Anhand dessen soll nachfolgend die Auswahl einer geeigneten Messmethode eingegrenzt werden. In einer Literaturstudie soll unter Einbeziehung von Experten aus der Industrie Kontrollmechanismen basierend auf den o. g. (fett) Parametern betrachtet werden. Die Ergebnisse sind in einem Strategiepapier zu 'BC-Emissionen der internationalen Schifffahrt' als möglicher Weg zu BC-Emissionsgrenzwerten zusammenzufassen. AP3:Messtechnisch wird der Einfluss von Schiffskraftstoffen, insbesondere derer mit 0,5% Schwefelgehalt (gemischt u. entschwefelt), auf die BC-Emissionen unter verschiedenen Motorlasten untersucht. Die Ergebnisse sollen in einer IMO Submission sowie auf einem ICCT Workshop publiziert werden.
Ziel dieses Vorhabens ist es, verschiedene Energieszenarien und -optionen für einen im Jahr 2050 treibhausgasneutralen Verkehrssektor zu vergleichen, um daraus Handlungsempfehlungen für eine langfristige Energieversorgungsstrategie im Verkehr abzuleiten. Dafür werden die Kosten für die Energieversorgung, die Anpassung der Infrastruktur und die Herstellung der Fahrzeuge in vier Szenarien mit unterschiedlichen Energieversorgungsoptionen verglichen. Neben der Option des erneuerbaren Stroms wurden verschiede strombasierten Kraftstoffe auf Basis erneuerbaren Stroms als mögliche Energieversorgungsoptionen mit aufgenommen.
Deutschland muss bis zur Mitte des Jahrhunderts nahezu treibhausgasneutral werden, um seine Klimaschutzziele zu erreichen. Doch welchen Beitrag muss der Verkehr leisten? Dass ein Verkehr ganz ohne Treibhausgase sehr wohl möglich ist, zeigt ein Kurzfilm, der im Rahmen des Projekts „Renewbility“ des Bundesumweltministeriums entstand. In „Renewbility“ untersucht ein Forschungsteam Klimaschutzstrategien für den Verkehrssektor. Kernelemente für einen treibhausgasneutralen Verkehr: mehr klimafreundliche Verkehrsmittel – wie Bus, Bahn oder das Fahrrad – nutzen und von Benzin, Kerosin und anderen fossilen Kraftstoffen auf erneuerbare wie Ökostrom umsteigen. Der Kurzfilm erklärt´s.
Techniken wie „Power to Gas“ (PtG) und „Power to Liquid“ (PtL), durch die sich – mit Hilfe von Strom – Wasserstoff und Methan beziehungsweise flüssige Kraft- und Rohstoffe herstellen lassen, sind der Schlüssel für eine komplett regenerative Energieversorgung. Vorausgesetzt, der Strom stammt aus erneuerbaren Energiequellen. Deutschland sollte diese Techniken mit Demonstrationsvorhaben fördern. In einem neuen Positionspapier schätzt das UBA die Rolle und Perspektive von PtG und PtL in einem vollständig regenerativen Energiesystem ein. Nur durch „Power to X“-Techniken wie Power to Gas und Power to Liquid besteht langfristig die Möglichkeit, eine vollständig regenerative Energieversorgung zu realisieren, ohne auf die energetische Nutzung von Anbaubiomasse zu setzen. Diese ist wegen der Konkurrenz zum Nahrungsmittelanbau problematisch. Das UBA benennt im Positionspapier die Herausforderungen der nächsten Jahre, um PtG und PtL weiterzuentwickeln und in den Transformationsprozess hin zu einem „treibhausgasneutralen Deutschland“ zu integrieren. Um den zusätzlichen Bedarf an regenerativen Strom zu decken, sollten etwa die nationalen Ausbauziele für erneuerbare Energien angepasst werden.
Power to gas (PtG) is a technology for producing hydrogen and methane using electricity, while power to liquids (PtL) is an electricity-based process for the generation of liquid fuels. Jointly with other so-called power-to-x technologies PtG and PtL make it possible to provide renewable energies for all applications. This position paper assesses the role and prospects of the power-to-gas/power-to-liquids (PtG/PtL) technology in a fully renewable energy system and identifies, in particular, the challenges for integration and further development of this technology in the ongoing transformation process, which should be addressed in the next few years.
Unter Power to Gas (PtG) versteht man die Bereitstellung von Wasserstoff sowie Methan und unter Power to Liquid (PtL) die Bereitstellung flüssiger Kraftstoffe mithilfe von Strom. Zusammen mit anderen "Power to X-Techniken" ermöglichen diese Techniken eine regenerative Energieversorgung aller Anwendungsbereiche. Ziel dieses Positionspapiers ist es, aus dem derzeitigen Kenntnisstand des Umweltbundesamts die Rolle und Perspektive von Power to Gas/Power to Liquid (PtG/PtL) in einem vollständig regenerativen Energiesystem einzuschätzen und insbesondere die Herausforderungen bei der Integration und Weiterentwicklung dieser Technik im laufenden Transformationsprozess in den nächsten Jahren zu benennen.<BR>Quelle: Verlagsinformation
Die Studie zeigt auf, welche Kombinationen aus Antriebssystem und Kraftstoff - auch als Energieversorgungsoption bezeichnet - einen treibhausgasneutralen Verkehr in Deutschland im Jahr 2050 möglich machen. Auf Basis bestehender Forschungsarbeiten und Studienergebnisse wird ein systematischer Überblick über postfossile Optionen gegeben. Zu den potentiellen postfossilen Kraftstoffen zählen regenerativer Strom, aus regenerativem Strom hergestellte Kraftstoffe wie Power-to-Gas (PtG-Wasserstoff, PtG-Methan) und Power-to-Liquid (PtL) sowie Biokraftstoffe, zu den Antrieben neben Verbrennungsmotoren Elektromotoren, Hybride (Plug-in-Hybride, Elektrofahrzeuge mit Range-Extender) sowie Brennstoffzellen. Für Pkw, Lkw, Linienbus, Flugzeug und Seeschiff wurde untersucht, mit welcher postfossilen Energieversorgungsoption die jeweils höchsten Treibhausgasminderungen erreicht werden können. Außerdem wurden weitere ökologische, ökonomische, technische, infrastrukturelle sowie systemische Aspekte in die ganzheitliche Bewertung der Energieversorgungsoptionen einbezogen.<BR>Quelle: www.umweltbundesamt.de<BR>
Das Projekt "Verwendung von Rapsoel zu Motorentreibstoff und als Heizoelersatz in technischer und umweltbezogener Hinsicht" wird/wurde gefördert durch: Bayerisches Staatsministerium für Landwirtschaft und Forsten. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität München, Bayerische Landesanstalt für Landtechnik.
Das Projekt "Verbrennungsvorgaenge im Wasserstoffmotor" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wissenschaft und Forschung Österreich. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Wien, Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeugbau.Ziel: Untersuchung, inwieweit die Stickoxidemission vermindert werden kann. Untersuchung, welches Brennverfahren im Hinblick auf die Schadstoffemissionen das Beste ist. Resultat: In der vorliegenden Literaturrecherche wurden 365 Literaturstellen der internationalen Literatur, die zwischen 1927 und 1986 entstanden, gefunden. Als zusammenfassendes Ergebnis laesst sich folgendes sagen: Bei Verwendung konventioneller Kraftstoffe sind die Luftverhaeltnisse bei Ottomotoren auch unter Zuhilfenahme der Gemischschichtung auf Werte von ca. 1.5 begrenzt. Der Einsatz des Wasserstoffes ermoeglicht die gewuenschte Erweiterung des ottomotorischen Betriebsbereiches zu wesentlich hoeheren Luftverhaeltnissen. Das Haupthindernis bei der kurzfristigen Verwendung von Wasserstoff im Kraftfahrzeug liegt in der Herstellung, Verteilung, Lagerung und besonders in der Speicherung an Bord eines Fahrzeuges. Die unproblematischste Form der Speicherung bieten zur Zeit die Metalllhydride, bei denen allerdings das hohe Gewicht in Kauf genommen muss. In Bezu g auf den Einsatz von Wasserstoff im Ottomotor besteht die Moeglichkeit einen Tleil des konventionellen Kraftstoffes durch Wasserstoff zu ersetzen.
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