Klima- und Umwelteffekte der Herstellung von PtGLS- Produkten und technische Maßnahmen zur Minderung

Zum Forschungsvorhaben: Kriterien für eine nachhaltige Bereitstellung und klimagerechte Integration von strombasierten Energieträgern. Teilbericht

Autor*innen: Thomas Fröhlich, Axel Liebich, Sabrina Ludmann, Daniel Münter, Marian Rosental, Clemens Wingenbach

Ziel des Arbeitspakets 3 im Forschungsvorhaben „NEET – Kriterien für eine nachhaltige Bereitstellung und klimagerechte Integration von strombasierten erneuerbaren Energieträgern“ ist es, die Umweltwirkungen synthetischer Energieträger (PtGLS: Power to Gas, Liquids, Solids) umfassend zu bewerten und Handlungsoptionen zur umweltgerechten Ausgestaltung dieser Technologien aufzuzeigen. Im Mittelpunkt steht die Analyse, wie PtGLS-Produkte wie Wasserstoff, Methan, Methanol, Ammoniak oder flüssige Kraftstoffe ökologisch tragfähig und langfristig in ein klimaneutrales Energiesystem eingebettet werden können. 

Der gewählte methodische Ansatz basiert auf Ökobilanzen (Life Cycle Assessment, LCA) für 56 detailliert modellierte Bereitstellungspfade. Diese decken die gesamte Prozesskette ab – von der Strombereitstellung über die Synthese und Derivatisierung bis hin zu Transport und Rückumwandlung. Ergänzend wurden Maßnahmen zur Reduktion der Umweltwirkungen abgeleitet und in zwölf Zielszenarien deren Minderungspotential analysiert. 

Die Ergebnisse zeigen, dass PtGLS-Produkte in Bezug auf die Klimawirkung in vielen Fällen deutliche Entlastungen gegenüber fossilen Referenzen ermöglichen – insbesondere bei der Verwendung von vollständig regenerativem Strom. Für Methanol, DME, Ammoniak und Fischer-Tropsch-Kraftstoffe können bis zu 80 % weniger Treibhausgasemissionen erreicht werden, synthetisches Methan ermöglicht eine Reduktion um rund 60 %. Die Wahl der Stromquelle ist dabei entscheidend: Windstrom weist die niedrigsten Klimabelastungen auf, während die Nutzung von Netzstrom („Graustrom“) alle Klimavorteile zunichtemachen kann. 

Gleichzeitig zeigen sich in anderen Umweltkategorien – etwa Versauerung, Eutrophierung, Feinstaub, Ressourcen- oder Flächenverbrauch – in vielen Fällen höhere Belastungen gegenüber fossilen Vergleichsprodukten. Ursache sind unter anderem Emissionen aus Transport, Infrastruktur, chemischen Vorprodukten und dem hohen Strom- und Materialbedarf. 

Die Studie identifiziert konkrete Minderungsmaßnahmen für diese Umweltwirkungen, u. a. die durchgängige Nutzung von erneuerbarem Strom, Abgasnachbehandlung bei Ammoniakprozessen, alternative Membranmaterialien sowie den Einsatz von Meerwasserentsalzung zur Schonung von Süßwasserressourcen. Zusätzlich werden
Handlungsspielräume und Zielkonflikte aufgezeigt, die für zukünftige Regelwerke und Zertifizierungssysteme von Bedeutung sind.  

Die Untersuchung liefert damit fundierte Grundlagen für eine ökologische Bewertung und Steuerung synthetischer Energieträger auf dem Weg zu einer klimaneutralen Energieversorgung.