SI/502343

Schlussbericht

Die Schweiz strebt an, die inländischen Treibhausgasemissionen bis 2050 auf «Netto-Null» zu senken. Um dieses Ziel zu erreichen, ist ein weitgehender Ausstieg aus fossilen Brennstoffen erforderlich. Diese können ersetzt werden durch 1) die sogenannte „direkte Elektrifizierung“, d. h. die Nutzung von Strom anstelle von fossilen Brennstoffen, was einen Wechsel bei den Endverbrauchstechnologien beinhaltet, beispielsweise von Verbrennungsmotoren zu batterieelektrischen Fahrzeugen, oder 2) durch den Einsatz von kohlenstoffarmen Brennstoffen (LCF4), die in den meisten Fällen fossile Brennstoffe direkt ersetzen können. Zu den kohlenstoffarmen Brennstoffen zählen Wasserstoff, Ammoniak sowie flüssige und gasförmige Kohlenwasserstoffe, die aus Biomasse („Biokraftstoffe“) oder aus Wasserstoff und CO2 hergestellt werden. Solche synthetischen Kohlenwasserstoffe werden oft als „E-Kraftstoffe“ bezeichnet, wenn der für ihre Herstellung benötigte Wasserstoff durch Wasserelektrolyse gewonnen wird. Trotz des klaren Ziels – Klimaneutralität der Schweiz bis 2050 – bleibt teilweise unklar, wie dieses Ziel erreicht werden soll. Insbesondere ist die Rolle von LCF bei der Transformation des Schweizer Energiesystems, vor allem im Verkehrssektor, unklar. Das Forschungsprojekt SHELTERED5 schliesst Wissenslücken in diesem Zusammenhang, um folgende Fragen zu beantworten: 1. Welche Verkehrsträger werden aufgrund fehlender Möglichkeiten zur direkten Elektrifizierung (teilweise) auf chemische LCF angewiesen sein? 2. Welche dieser Kraftstoffe und welche Versorgungswege sind unter Berücksichtigung wirtschaftlicher, ökologischer und sozialer Kriterien nachhaltig? 3. Welche Rolle spielen diese Kraftstoffe im Schweizer Energiesystem, um die Netto-Null-Ziele für Treibhausgasemissionen zu erreichen? 4. Die globale Perspektive: Welche Rolle werden LCF weltweit spielen, um die Netto-Null-Ziele zu erreichen, welche LCF werden unter bestimmten Rahmenbedingungen dominieren und welche Regionen sind prädestiniert, den globalen Bedarf zu decken? Um diese Fragen zu beantworten, wurde eine techno-ökonomische und ökologische Bewertung einer breiten Palette aktueller und zukünftiger LCF durchgeführt, wobei Produktionsstandorte und deren Eigenschaften weltweit, spezifische LCF-Versorgungswege in die Schweiz sowie die zukünftige Technologieentwicklung bis 2050 berücksichtigt wurden. Auf der Grundlage der techno-ökonomischen Bewertung von LCF wurden Energiesystemmodelle für Europa (wobei die Schweiz als einzelnes Land dargestellt wird) und weltweit entwickelt und zur Bewertung von Übergangspfaden hin zu Netto-Null-Treibhausgasemissionen herangezogen. Das in unserer Analyse berücksichtigte LCF-Portfolio umfasst Wasserstoff aus fossilen und biogenen Rohstoffen mit CCS, aus Methanpyrolyse und Wasserelektrolyse sowie aus Kernenergie; synthetisches Kerosin (Flugkraftstoff) auf Basis der direkten Nutzung von Solarenergie („Solarfuels“), Strom- und biomassebasierter Flugkraftstoff, Biodiesel, Strom- und biomassebasiertes Methan und Methanol sowie Ammoniak, sowohl strombasiert als auch aus fossilen Rohstoffen mit CCS. Die Energiesystemmodelle dienen der Untersuchung von Transitionsszenarien, in denen bis 2050 (CH, EU, einige andere Regionen) oder später Netto-Null-Treibhausgasemissionen erreicht werden. Diese Transitionsszenarien sind Ergebnisse von Optimierungen, die die Gesamtsystemkosten unter bestimmten Randbedingungen minimieren, wie z.B. CO2-Preise, bestimmte politische Rahmenbedingungen, erneuerbare Ressourcen und CO2-Speicherpotenziale sowie erwartete technologische Entwicklungen.

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