In einer aktuellen Untersuchung haben Forscher des Paul Scherrer Instituts (PSI) die Produktionskosten von 21 verschiedenen Technologien zur Herstellung von klimafreundlichen Kraftstoffen analysiert. Diese umfassende Studie zeigt, dass die Wettbewerbsfähigkeit dieser Technologien stark von standortspezifischen Faktoren abhängt, wie etwa der Verfügbarkeit von Ressourcen und den finanziellen Rahmenbedingungen. Klimafreundliche Kraftstoffe, zu denen unter anderem biogene und synthetische Brennstoffe gehören, die aus erneuerbarem Strom mittels Power-to-X-Technologien erzeugt werden, haben das Potenzial, die Treibhausgasemissionen signifikant zu reduzieren. Dies ist besonders wichtig für Sektoren, die schwer zu dekarbonisieren sind, wie die Luftfahrt, die Schifffahrt und bestimmte industrielle Abläufe. Hier stoßen andere Lösungen, wie die direkte Elektrifizierung, oft an technische Grenzen, da sie nicht die nötige Energiedichte oder die extrem hohen Temperaturen bereitstellen können, die in diesen Bereichen erforderlich sind.
Die Frage, wo und unter welchen Bedingungen diese klimafreundlichen Kraftstoffe am wirtschaftlichsten produziert werden können, war bislang unzureichend geklärt. Frühere Studien hatten sich meist auf spezifische Technologien oder regionale Märkte konzentriert, was globale Vergleiche erschwerte. Das Team um Zipeng Liu hat in seiner Analyse nun einen harmonisierten und international konsistenten Bewertungsrahmen erstellt, um die Produktionskosten dieser Technologien über verschiedene Länder und Zeiträume, von 2024 bis 2050, zu vergleichen.
Ein zentrales Ergebnis der Studie ist, dass es keine universelle Lösung gibt, die sich global durchsetzen wird. Vielmehr variieren die Produktionskosten stark zwischen den Regionen und hängen stark von den lokal verfügbaren Ressourcen sowie den jeweiligen finanziellen Rahmenbedingungen ab. Der Forschungsansatz beinhaltete die Berechnung der durchschnittlichen Produktionskosten über die gesamte Lebensdauer der Technologien. Dabei wurden Investitionskosten, Betriebskosten, länderspezifische Arbeitskosten sowie die Finanzierungskosten berücksichtigt. Letztere sind abhängig von Faktoren wie dem politischen und wirtschaftlichen Risiko eines Landes und dem Entwicklungsstand der jeweiligen Technologie.
Die Ergebnisse zeigen, dass geografische Gegebenheiten eine entscheidende Rolle spielen. Die Verfügbarkeit lokaler Energiequellen sowie die spezifischen Kapitalkosten in einem Land haben erheblichen Einfluss auf die Gesamtkosten der Produktion. Beispielsweise sind Wasserstofftechnologien, wie blauer Wasserstoff aus Erdgas mit CO2-Abscheidung, in Regionen mit reichlichen Gasvorkommen, wie den USA, dem Nahen Osten und Zentralasien, wirtschaftlich besonders attraktiv. Im Gegensatz dazu könnte grüner Wasserstoff, der aus erneuerbarem Strom gewonnen wird, in Ländern mit reichlichen erneuerbaren Ressourcen, wie Kanada, Spanien oder Australien, bis 2050 zunehmend wettbewerbsfähig werden. Liu weist jedoch darauf hin, dass innerhalb eines Landes die Bedingungen stark variieren können, insbesondere in großen Ländern wie China oder den USA, wo regionale Unterschiede erheblich sind.
Ein weiterer Aspekt, der die Wirtschaftlichkeit klimafreundlicher Kraftstoffe beeinflusst, sind die Transportkosten. Liu hat die Transportwege von klimafreundlichen Kraftstoffen nach Europa untersucht, angefangen bei einem Schiffstransport nach Antwerpen bis hin zum Weitertransport nach Basel, das zentral in Europa liegt. Die Analyse zeigt, dass der Aufbau eines europäischen Pipelinesystems die Wirtschaftlichkeit der in Europa produzierten klimafreundlichen Kraftstoffe erheblich steigern könnte. Besonders profitieren könnten Regionen wie Spanien, die über hohe Solarressourcen verfügen, sowie windreiche Gebiete in der Nordsee.
Die Studie verdeutlicht, dass es keinen globalen Sieger unter den Technologien gibt und dass die wirtschaftliche Sinnhaftigkeit stark von regionalen Ressourcen und finanziellen Rahmenbedingungen abhängt. Während grüner Wasserstoff von den sinkenden Kosten für erneuerbare Energien profitieren kann und somit langfristig günstiger werden dürfte, könnte türkiser Wasserstoff kurzfristig dort im Vorteil sein, wo Erdgas günstig verfügbar ist. Biokraftstoffe sind besonders wettbewerbsfähig, wenn nachhaltig erzeugte Biomasse ausreichend vorhanden ist.
Politische Entscheidungsträger sind daher gefordert, die lokalen Rahmenbedingungen zu berücksichtigen, um die technologische und wirtschaftliche Machbarkeit klimafreundlicher Kraftstoffe zu fördern. Viele der untersuchten Technologien befinden sich noch in einem frühen Entwicklungsstadium, und die Analysen bieten wertvolle Hinweise darauf, wann und für welche Produktionspfade diese Technologien wirtschaftlich tragfähig werden könnten. Während Marktdynamiken, Zölle und spezifische Umweltwirkungen nicht Teil der Untersuchung waren, bleibt dies ein relevantes Forschungsfeld für die Zukunft. Die Studie wurde im Rahmen des Projekts „SHELTERED“ durchgeführt, das vom Bundesamt für Energie geför
