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Techno-ökonomischer Vergleich des Einsatzes von Strom, SNG und Fischer-Tropsch-Kraftstoff aus Biomasse im Pkw-Bereich

Techno-ökonomischer Vergleich des Einsatzes von Strom, SNG und Fischer-Tropsch-Kraftstoff aus Biomasse im Pkw-Bereich
Projektteam:

Hurtig, Oliver (Dissertation)

Starttermin:

2009

Endtermin:2013
Forschungsbereich:

Energie - Ressourcen, Technologien, Systeme

Projektbeschreibung

Seit der ersten Ölkrise 1972 werden Möglichkeiten gesucht, die Abhängigkeit von Erdöl und die Umweltauswirkungen des Verkehrs zu reduzieren. Hierzu wurden und werden der Verbrauch der Otto- und Dieselmotoren und die Emissionen durch technische Maßnahmen gesenkt und insbesondere an alternativen Antrieben und Kraftstoffen geforscht.

Erst seit einigen Jahren ist hierbei zunehmend eine ganzheitliche Betrachtungsweise der Kraftstoff- oder Antriebsvarianten ins Zentrum der Untersuchungen gerückt. Dabei wird versucht, alle wesentlichen Kosten und Stoffströme zu analysieren, um so eine ökonomische und umweltrelevante Gesamtbewertung der verschiedenen Alternativen zu ermöglichen. Dabei müssen insbesondere die Kraftstoffherstellung vom Rohstoff bis zum Energiespeicher im Fahrzeug sowie die Nutzungsphase, aber auch die Pkw-Herstellung, -Wartung und -Entsorgung berücksichtigt werden. Durch die Berechnung der Kosten und Umweltauswirkungen aller dieser Phasen lässt sich anschließend bewerten, welche Alternativen am effizientesten zur Reduzierung der verschiedenen Umweltauswirkungen im Verkehr beitragen könnten.

Das Promotionsvorhaben soll einen Beitrag zur Beantwortung der Fragestellung liefern, wie die energetische Nutzung von Biomasse für die Mobilität im Pkw-Bereich unter technischen, ökonomischen und umweltrelevanten Gesichtspunkten am effizientesten umgesetzt werden kann.

Für den Vergleich wurden drei Sekundärenergieträger aus Biomasse ausgewählt: Strom, substitute natural gas (SNG) und Fischer-Tropsch (FT) -Diesel. Jede dieser drei Alternativen wird zusätzlich mit einer fossilen Referenz verglichen. Strom aus Biomasse wird mit Strom aus dem deutschen Strommix verglichen, SNG mit Erdgas und FT-Diesel mit erdölstämmigem Diesel.

Basierend auf der Analyse des Fahrverhaltens in Deutschland werden zwei Pkw-Typen mit unterschiedlichen Anforderungen und Jahresfahrleistungen untersucht: ein Pendlerauto aus dem Kleinwagensegment mit geringerer Jahresfahrleistung und ein Allzweckauto aus dem Mittel- bis Oberklassesegment mit einer höheren Jahresfahrleistung.

Dabei werden zwei Zeithorizonte mit den Basisjahren 2020 und 2035 betrachtet. Auf diese Weise können auch die derzeit noch nicht in Serie verfügbaren Pkw-Antriebstechnologien berücksichtigt werden.

Als Ergebnisse werden für alle betrachteten Pkw-Antriebskonzepte neben den technischen und ökonomischen Kenngrößen das Treibhausgas (THG) -Minderungspotential und die THG-Minderungskosten berechnet, die über die Nutzung von Biomasse erzielbar sind. Zusätzlich wird untersucht, welche anderen Umweltauswirkungen für den Vergleich der biogen basierten Sekundärenergieträger eine wesentliche Rolle spielen.

Das Vorhaben ist in die Biomasse-Projektgruppe von ITAS eingebettet (s.u.), deren aktueller Forschungsschwerpunkt auf die Bereitstellung von Strom, SNG und FT-Kraftstoff aus Biomasse ausgerichtet ist. Die Untersuchungen zur Kraftstoffbereitstellung können daher auf diesen Ergebnissen aufbauen.

Dissertations-Publikation:

Titelbild

Hurtig, O.
Techno-ökonomischer Vergleich des Einsatzes von Strom, SNG und FT-Diesel aus Waldrestholz im Pkw-Bereich. Karlsruhe: KIT Scientific Publishing 2014
Titelbild/jpg Volltext/pdf

Administrative Daten

Referent: Prof. Dr.-Ing. Spicher
Koreferent: Dr. Ludwig Leible
Bezugnehmende Projekte: Systemanalyse biogene Gase (SNG), Systemanalyse zur Gaserzeugung aus Biomasse II/III, Treibhausgasbilanz nachwachsender Rohstoffe
Doktoranden bei ITAS: siehe Promovieren am ITAS

Kontakt

Oliver Hurtig
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS)
Postfach 3640
76021 Karlsruhe