Wie viel kosten Synfuels im Straßenverkehr unter Berücksichtigung ihrer Auswirkungen auf die Umwelt?
Welche Auswirkungen auf das Klima haben verschiedene synthetische Kraftstoffe, die im Verkehr eingesetzt werden? Und welche Kosten sind mit der Herstellung und Nutzung verbunden? Diese Fragen können mithilfe der beiden Methoden der Ökobilanzierung und der Lebenszykluskostenrechnung beantwortet werden. Bei Anwendung dieser Methoden zeigt sich, dass der Strommix der wichtigste Hebel ist, um sowohl die Kosten als auch die Klimaauswirkungen zu reduzieren. Der folgende Beitrag basiert auf dem Vortrag von Sofia Haas im Rahmen des Projekts BEniVer auf der Fuel Science Konferenz.
Das Projekt BEniVer
Im Projekt BEniVer, einem Projekt, das im Zeitraum 2018 bis 2023 technische Verbundprojekte wissenschaftlich begleitete, wurden die Auswirkungen verschiedener Kraftstoffe (z. B. synthetisches Benzin, Methan, …) und Verkehrsträger (z. B. Personenwagen, schwere Nutzfahrzeuge, Schiffe, Flugzeuge) auf das Klima untersucht. Die 15 begleiteten Verbundprojekte befassten sich je nach Verbund mit bestimmten Kraftstoffen und Herstellungsverfahren oder speziellen Anwendungsbereichen.
Vorgehensweise und Methodik
Im Rahmen des Projekts wurde sowohl die Methode der Ökobilanzierung (engl. Life Cycle Assessment (LCA)) als auch eine Lebenszykluskostenrechnung (engl. Life Cycle Costing (LCC)) durchgeführt. Während die Ökobilanzierung (standardisiert in ISO 14040 und 14044) Umweltwirkungen bewertet, betrachtet die Lebenszykluskostenrechnung die entsprechend anfallenden Gesamtkosten. In beiden Methoden wird der gesamte Lebenszyklus („cradle-to-grave“) betrachtet – von der Rohstoffgewinnung bis hin zur Entsorgung. Weiterhin ist es möglich, diese beiden Methoden zu kombinieren, indem die Gesamtkosten der LCC um die Umweltkosten, basierend auf Ergebnissen der LCA, ergänzt werden.
Ökobilanzierung und Lebenszykluskostenrechnung im Projekt BEniVEr
Die beschriebenen Methoden der LCA und LCC wurden im Projekt verwendet, um sowohl verschiedene synthetische Kraftstoffe wie Methan, Methanol, Hythan, Benzin, Diesel, Dimethylether (DME), Ammoniak, nachhaltiger Flugkraftstoff (SAF), als auch deren Einsatz in verschiedenen Verkehrsträgern wie Pkw, leichten und schweren Nutzfahrzeugen, Schiffen und Flugzeugen, zu untersuchen.
Wie in Abbildung 1 dargestellt, wurde der gesamte Lebenszyklus von der Rohstoffbereitstellung bis hin zur Nutzung der Kraftstoffe berücksichtigt. Es wurde davon ausgegangen, dass die Produktion und Nutzung in Deutschland stattfinden. Weiterhin wurden für die Berechnung entweder projektspezifische Daten oder generische Annahmen verwendet. Als Stromquelle wird der Strommix in Deutschland angenommen.
Für die LCC wurden die Gesamtkosten der Kraftstoffe über den gesamten Lebensweg berechnet. Diese setzen sich u. a. zusammen aus Produktions-, Anschaffungs-, Wartungs- und Instandhaltungskosten. Anschließend wurden die Ergebnisse dieser beiden Auswertungen zusammengeführt und die Gesamtkosten um eine Umweltperspektive erweitert. Hierbei wurden die Umweltkosten der Treibhausgasemissionen zu den Gesamtbetriebskosten addiert. Diese Umweltkosten sind Kosten für die Gesellschaft, welche durch Umweltbelastungen entstehen. Sie werden vom Umweltbundesamt veröffentlicht und beinhalten beispielsweise Kosten, die durch Gesundheits- und Materialschäden oder Ernteausfälle entstehen. Im Jahr 2020 werden sie mit 195 € 2020/t CO2 Äq. angenommen [1].
Ergebnisse
Abbildung 2 zeigt beispielhaft Ergebnisse der Ökobilanz hinsichtlich des Treibhausgaspotentials (GWP) aus dem Einsatz von synthetischem Diesel, DME, Methan und Methanol sowie fossilem Methan und fossilem Diesel in schweren Nutzfahrzeugen.
Es lässt sich erkennen, dass im Jahr 2018 die Treibhausgas (THG)-Emissionen für synthetische Kraftstoffe deutlich höher ausfallen, als die der fossilen Referenzkraftstoffe – ausschlaggebend hierfür sind Emissionen der Stromerzeugung für die Elektrolyse. Unter Berücksichtigung zukünftiger Entwicklungen, wie dem steigenden Einsatz erneuerbarer Energien, liegen die THG-Emissionen synthetischer Kraftstoffe im Jahr 2045 unter denen der fossilen Referenzkraftstoffe.
Auch die Auswertung der Lebenszykluskostenrechnung (vgl. Abbildung 3) zeigt, dass die Produktionskosten den größten Einfluss auf die Gesamtkosten haben. Unter Berücksichtigung der Umweltkosten steigen die Gesamtkosten um 78 %.
Die Auswertungen der Ökobilanz und der Lebenszykluskostenrechnung zeigen, dass die Produktionsphase einer der Haupttreiber der Gesamtkosten und der THG-Emissionen ist. Ein möglicher Hebel zur Reduktion ebendieser ist der Einsatz von erneuerbaren Energien zur Produktion von synthetischen Kraftstoffen.
Literatur
[1] Umweltbundesamt (2020): Methodenkonvention 3.1 zur Ermittlung von Umweltkosten Kostensätze https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/methodenkonvention-umweltkosten
