SI/502453

Schlussbericht

Das Projekt nutzte ein Energiesystemmodell, um den Wert synthetischer Gase und Brennstoffe für die Erreichung der Schweizer Klimaziele zu quantifizieren. Diese sind definiert als Netto-Null-Treibhausgasemissionen im Jahr 2050. Im Gegensatz zu früheren Studien werden auch die Emissionen aus dem Flugverkehr berücksichtigt. Ausgehend vom Szenario CROSS-V2022-01 werden Basisszenarien erstellt. Zusätzlich werden verschiedene Varianten analysiert, welche die Auswirkungen von Importpreisen für Methan, Kerosin und Elektrizität, die Verfügbarkeit einer schweizerischen CO2- Transportinfrastruktur und die Verfügbarkeit von technologischen Optionen wie auf Vergasung basierende Biomasse-Konversionsprozesse oder eine höhere Kerosinselektivität einer Fischer-Tropsch-Kraftstoffsynthese berücksichtigen. Die Unsicherheit von Schlüsselfaktoren wie Bevölkerungszahl, Nutzenergiebedarf und Technologiekosten wurde durch eine systematische Wiederholung der Analyse mit Hilfe eines Monte-Carlo-Ansatzes berücksichtigt. Die Auswirkungen der Technologieakzeptanz (neue Wasserkraftwerke, mehr Windenergie usw.) wurden untersucht, indem ein innovatives und konservatives Szenario definiert wurde. Aus dieser Analyse lassen sich eine Reihe von Schlussfolgerungen ziehen, die gegenüber künftigen Unwägbarkeiten robust sind. In den Basisszenarien werden die Netto-Null-Klimaziele mit einem Maßnahmenmix erreicht, der eine Elektrifizierung des Wärme- und Mobilitätssektors und ein starkes Wachstum der Photovoltaik beinhaltet. Die Stromerzeugung wird im Winter durch Gaskraftwerke mit fossilem Methan sichergestellt. Die CO2-Abscheidung und -Speicherung (CCS) wird eingesetzt, um Emissionen aus Punkt-Quellen wie Müllverbrennungsanlagen, Zementwerken und gas- und holzbefeuerten Heizkraftwerken zu vermeiden, wodurch ebenfalls negative Emissionen entstehen. Zusätzliche negative Emissionen werden mit Hilfe von Direct Air Capture erreicht. In der Luftfahrt wird nach wie vor fossiles Kerosin verwendet, wobei die CO2-Emissionen durch die oben genannten negativen Emissionen kompensiert werden. Dieses Bild ändert sich, wenn man davon ausgeht, dass die Importpreise für fossiles Methan und Kerosin steigen. Ein dreifacher Anstieg reduziert die Methaneinfuhren auf null. Dies wird durch verschiedene Maßnahmen innerhalb des gesamten Energiesystems ausgeglichen, wobei die wichtigsten der Ausbau der Photovoltaik und die Steigerung der Wasserstoff-Elektrolyse sind. Die Emissionen aus dem Luftverkehr werden weiterhin durch negative Emissionen kompensiert. Im Extremfall, in dem keine fossilen Brennstoffe importiert werden, wird Kerosin im Inland über ein Power-to-Liquid-Verfahren hergestellt, was einen massiven Ausbau der Photovoltaik und der Elektrolyse erfordert. Dies führt zu einem starken Anstieg der Gesamtsystemkosten. In den Basisszenarien wurde davon ausgegangen, dass keine Stromimporte (vor allem im Winter) und keine auf Vergasung basierenden Biomasseumwandlungsprozesse stattfinden. Die grundlegenden Schlussfolgerungen ändern sich jedoch nicht, wenn diese Beschränkungen aufgehoben werden: Wenn die Importpreise für Methan und Kerosin erhöht werden, gehen die Methanimporte zunächst schnell zurück und werden durch mehr Photovoltaik und Elektrolyse ersetzt, während die Emissionen des Luftverkehrs weiterhin durch negative Emissionen kompensiert werden. Wenn Importe verboten werden, wird Kerosin über Power-to-Liquid-Verfahren synthetisiert, wobei der einzige Unterschied im Anteil des importierten Stroms gegenüber dem durch Photovoltaik erzeugten Strom besteht. Vergasungsbasierte Biomassekonversionsverfahren sind ein wertvolles Element im Technologiemix, ihre Wirkung ist jedoch durch die Verfügbarkeit von Biomasse begrenzt. Das Fehlen einer schweizerischen CO2-Transportinfrastruktur erfordert mehr Kompensationen durch negative Emissionen im Ausland, was zu höheren Gesamtsystemkosten führt. Wenn die Emissionen aus dem Flugverkehr durch negative Emissionen kompensiert werden, ergeben sich die effektiven Versorgungskosten von Kerosin aus der Summe der Importkosten und der Kompensationskosten. Solange diese unter dem Preis von Sustainable Aviation Fuels (SAF) liegen, scheint die Kompensation die beste Strategie für die Schweiz zu sein. Wenn Kerosinimporte verboten werden, sind die inländischen Produktionskosten wahrscheinlich höher als die zukünftigen Kosten für SAF auf Basis von Power-to-Liquid. Der Grund dafür ist, dass die wichtigste zusätzliche erneuerbare Stromquelle in der Schweiz die Photovoltaik ist, die nur geringe jährliche Volllaststunden was negative wirtschaftliche Auswirkungen auf die weiteren Verarbeitungsschritte hat, nämlich die Elektrolyse und die Kraftstoffsynthese. In der Analyse, die in diesem Projekt durchgeführt wurde, wurde die Luftfahrt als der Teil des Energiesystems betrachtet, der am schwierigsten zu dekarbonisieren ist. Langfristig wird dies die Synthese von Flugtreibstoffen erfordern, und Power-to-Liquid scheint die Technologie der Wahl zu sein. Die Schweiz sollte sich aktiv in der Forschung, Entwicklung, Demonstration und Kommerzialisierung dieser Technologien engagieren, nicht um eine inländische Produktion aufzubauen, sondern um Partner in einer internationalen Allianz zu werden und die Versorgung mit solchen Treibstoffen in Zukunft zu sichern.