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Integrierte Treibhausgasbewertung der Prozessketten von Erdgas und industriellem Biomethan in Deutschland

2010; Springer Nature; Volume: 22; Issue: 2 Linguagem: Alemão

10.1007/s12302-010-0125-6

1865-5084

Katherine Arnold, Carmen Dienst, Stefan Lechtenböhmer,

Global Energy Security and Policy

HintergrundDie Bezugsquellen und Transportwege von fossilem Erdgas werden sich in den kommenden beiden Dekaden diversifizieren. Veranderungen der Lieferstruktur, verbunden mit weiteren Transportentfernungen und dem Neubau von Pipelines sowie der verstarkte Einsatz von verflussigtem Erdgas (LNG – Liquefied Natural Gas) sind zu erwarten. Entsprechend werden sich auch die vorgelagerten Prozessketten und die damit verknupften THG-Emissionen verandern. Im Sinne einer korrekten und ganzheitlichen Bilanzierung der Lebenszyklusemissionen und weitgehender Treibhausgasminderungsziele, sind die vorgelagerten Emissionen eine nicht zu vernachlassigende Grose. Gleichzeitig wird Biomethan als Beimischung zum fossilen Erdgas an Bedeutung gewinnen. Obwohl seine Verbrennung als klimaneutral gewertet wird, sind die Prozesse zur Herstellung von Biomethan mit Emissionen verbunden. Die Treibhausgasemissionen (THG) der Vorketten von in der EU eingesetzten Energietragern werden in der neuen EU-Kraftstoffqualitatsrichtlinie (vom Dez. 2008) reguliert. Ihre Hohe und ihre Entwicklung wird fur die klimapolitischen Diskussionen und politische Entscheidungen somit immer wichtiger. ZielVor dem Hintergrund der angesprochenen Aspekte sollen die zukunftige Entwicklung der Gasversorgung in Deutschland und die Veranderungen der vorgelagerten THG-Emissionen von Erdgas und Biomethan ermittelt werden. In zwei Szenarien werden die mit der Herstellung und dem Transport von Erdgas und Biomethan verknupften Emissionen bis zum Jahr 2030 einschlieslich des zu erwartenden technischen Optimierungspotenzials bilanziert. Mittels dieser Analyse konnen Einschatzungen der zukunftigen Emissionspfade und der durchschnittlichen Emissionen (Klimaqualitat) des eingesetzten Gases (als Mischung fossiler und biogener Gase einschlieslich der damit verbundenen Prozesskettenemissionen) gegeben werden. Diese konnen als Grundlage fur energie- und klimapolitische Entscheidungen dienen. Ergebnisse und Diskussion Nach Erlauterung der Prozesskette von Biomethan werden die zu erwartenden technischen Entwicklungen der einzelnen Prozessschritte (Substratbereitstellung, Fermentierung, Aufbereitung, Garrestnutzung) diskutiert und die Hohe der hiervon zu erwartenden Emissionen bilanziert. Basis sind Ergebnisse der wissenschaftlichen Begleitforschung des Wuppertal Instituts zur Einspeisung von Biomethan ins Erdgasnetz. Dabei gehen wir davon aus, dass die nachste Anlagengeneration „optimierte Technik“ das aus heutiger Sicht bestehende Optimierungspotenzial des heutigen Stands der Technik ausschopfen wird, sodass sich die spezifischen, auf den Heizwert des Biomethan bezogenen, THG-Emissionen der Vorkette von aktuell 27,8 t CO2-Aq/TJ auf 14,8 t CO2-Aq/TJ in 2030 fast halbieren werden. Die zu erwartenden Emissionen der Erdgasprozesskette wurden in einem Vorgangerartikel bereits im Detail analysiert. Bei der Forderung und der Transportinfrastruktur ist ebenfalls eine Optimierung der Technik zu erwarten. Die dadurch erzielte Verringerung der spezifischen THG-Emissionen kann die aus den kunftig langeren Transportstrecken und aufwendigen Produktionsprozessen resultierende Erhohung ausgleichen. Abschliesend werden zwei Szenarien (Hoch- und Niedrigverbrauch) der kunftigen Gasversorgung Deutschlands bis 2030 aufgestellt. Im Hochverbrauchszenario wird damit gerechnet, dass der Gaseinsatz in Deutschland um 17 % steigen wird. Im Niedrigverbrauchszenario wird er dagegen um etwa 17 % sinken. Gleichzeitig wird der Anteil von Biomethan am eingesetzten Gas auf 8 bzw. 12 % ansteigen. Die – direkten und indirekten – Treibhausgasemissionen der Gasnutzung in Deutschland werden im Niedrigverbrauchszenario um 25 %, d. h. uberproportional von 215,4 Mio. t CO2-Aq auf 162,4 Mio. t CO2-Aq zuruckgehen. Im Hochverbrauchsszenario steigen die Gesamtemissionen leicht um 7 % (auf 230,9 Mio. t CO2-Aq) an. SchlussfolgerungenGasformige Energietrager werden in den kommenden beiden Dekaden eine zentrale Saule der deutschen Energieversorgung bleiben. Insgesamt zeigt sich, dass die THG-Emissionen der Nutzung von Erdgas v. a. von den Verbrauchsmengen der Gasversorgung abhangig sind. Das heist, dass sowohl aus klima- als auch aus energiepolitischer Sicht die Steigerung der Energieeffizienz ein zentraler Faktor ist. Daneben bestehen sowohl in der verstarkten Nutzung von Biomethan als auch in der weiteren Investition in emissionsoptimierte Technologien entlang der Vorketten signifikante Emissionsminderungspotenziale. Hierdurch kann die „Klimaqualitat“, d. h. die spezifische Treibhausgasemissionshohe uber alle Prozessstufen, des eingesetzten Gases deutlich verbessert werden. Die spezifischen Gesamtemissionen pro TJ eingesetzten Gases werden hierdurch um ca. 9 % von heute 63,3 t CO2-Aq pro TJ auf etwa 54,5 t/TJ sinken. Entscheidend ist hierfur der verstarkte Einsatz von Biomethan, dessen Verbrennung aufgrund der biogenen Herkunft des Kohlenstoffs weitgehend klimaneutral ist (im Vergleich zu direkten Emissionen von 56 t CO2/TJ bei der Verbrennung von Erdgas oder 111 t CO2/TJ bei z. B. Braunkohle). Die Vorteile der gasformigen Energietrager in der Klimaqualitat und effizienten Nutzung werden – insbesondere auch in der kunftig zu erwartenden Beimischung von Biomethan – auch zukunftig Bestand haben.