Zukunftsfähige Bioenergie und nachhaltige Landnutzung

200 8 Optimale Einbindung und Nutzung der Bioenergie in Energiesystemen
Brennstoffnutzungsgrad im Fahrzeug [%]
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Kraftwerkswirkungsgrad der Stromerzeugung [%]
Abbildung 8.1-3
Effizienzvergleich zwischen der Nutzung fossiler bzw. biogener Kraftstoffe in Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor
und der Elektromobilität. In Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor wird ca. ein Fünftel der getankten chemischen Energie
in mechanische Antriebsenergie gewandelt. Beim Elektroantrieb können bis zu 80 % der „getankten“ elektrischen Energie
in den mechanischen Vortrieb umgesetzt werden. Entscheidend für den gesamten Effizienzgewinn ist jedoch die Art der
Stromerzeugung. Ein Effizienzgewinn durch Elektromobilität stellt sich bei Kraftwerkswirkungsgraden über 25 % ein – in der
Abbildung ist der für Kraftwerke typische Bereich von 30–60 % eingetragen. Die Elektromobilität lohnt sich in jedem Fall,
wenn die Abwärme im Kraftwerk genutzt wird. Da dies im konventionellen Fahrzeug mit Verbrennungsmotor nicht möglich
ist, können dort nur 20% des fossilen Brennstoffes als mechanische Antriebsenergie genutzt werden (horizontale Linie
„Fossile Kraftstoffe“). Im Fall der Biokraftstoffe verringert sich dieser Wert auf 10 %, da bei der Konversion von Biomasse zu
Kraftstoff im besten Fall (2. Generation Biokraftstoffe) nur die Hälfte der Bioenergie in Kraftstoff gewandelt werden kann
(horizontale Linie „Biokraftstoffe 2. Gen.“). Das maximale Effizienzpotential erreicht die Elektromobilität, wenn sie mit direkt
erzeugtem Strom aus Wasser-, Solar- oder Windenergie gespeist wird (rechte Säule). Hierbei werden die hohen thermischen
Wandlungsverluste vermieden.
Quelle: WBGU
Kraftstoff
Verbrennungsmotor
Effizienz 20%
Ungenutzte
Abwärme
Verluste
Bei Kraft-Wärme-
Kopplung als Wärme
nutzbar
Batterieverluste
Energiewandlung
in
thermischen Kraftwerken
Biokraftstoffe 2. Gen.
Antriebsenergie
Regenerativer
Strom aus
Direkterzeugung
Antriebsenergie
Elektroantrieb
Effizienz 80%
Gewinn durch
Elektromobilität
Fossile Kraftstoffe
0 10
20 30 40 50 60 70 80 90 100
Verluste
Abbildung 8.1-4
Effizienzgewinn im Verkehr: Energieaufwand und Effizienz eines herkömmlichen Antriebskonzepts mit fossilen und
biogenen Kraftstoffen im Vergleich mit einem Elektroantrieb, der regenerativen, direkt erzeugten Strom aus Wasser-, Solar-
und Windenergie nutzt. Dieselbe mechanische Antriebsenergie kann um ein vielfaches effizienter über eine regenerative
Elektromobilität bereitgestellt werden als über den Einsatz von Kraftstoff im konventionellen Verbrennungsmotor.
Quelle: WBGU
Direkte Stromerzeugung aus Solar-, Wasser- und Windenergie