einführungsstrategien für neue kraftstoffe · berlin, den 07. märz 2008 . abstract die endliche...

Studienarbeit

Einführungsstrategien für neue Kraftstoffe

Eingereicht beim

Institut für Land- und Seeverkehr

Fachgebiet Kraftfahrzeuge

Prof. Dr. rer. nat. V. Schindler

von

cand. Ing. Stefan Kronisch

Berlin, den 07. März 2008

Eidesstattliche Erklärung

Hiermit erkläre ich an Eides statt, dass ich die vorliegende Arbeit selbstständig und

ohne unerlaubte fremde Hilfe angefertigt, keine anderen als die angegebenen Quellen

und Hilfsmittel benutzt und die den benutzten Quellen wörtlich oder inhaltlich entnom-

menen Stellen als solche kenntlich gemacht habe.

Stefan Kronisch

Berlin, den 07. März 2008

Abstract

Die endliche Verfügbarkeit von Erdöl sowie die klima- und umweltschädigende Wirkung

fossilen Kraftstoffverbrauchs machen die Bereitstellung neuer Kraftstoffe zwingend

erforderlich. Die vorliegende Arbeit zeigt, wie neue Kraftstoffe in den Kraftstoffmarkt

eingeführt werden können. Hierzu wird ein Marktüberblick über die bereits etablierten

Kraftstoffarten gegeben sowie eine Marktsegmentierung des weltweiten Kraftstoffmark-

tes anhand des Kriteriums der Kraftstoffqualität vorgenommen. Ferner werden die

Massenmarktstrategie und die Nischenmarktstrategie als mögliche Einführungsstrate-

gien für neue Kraftstoffe vorgestellt. Im Zuge einer Analyse der früheren Markteinfüh-

rungen von bleifreiem Benzin, Erdgas, Biodiesel und Bioethanol in Deutschland und

Europa werden die Marktdurchdringungen dieser vier Kraftstoffarten und die dabei von

den Marktakteuren verwendeten Handlungsmaßnahmen untersucht. Aus der Analyse

werden Erkenntnisse abgeleitet, die in Form von Handlungsempfehlungen auf die Ein-

führungsstrategien für BtL-Kraftstoffe und Wasserstoff als Kraftstoff übertragen wer-

den. Wesentliche Erkenntnisse sind, dass die früheren Einführungen neuer Kraftstoffe

von einem Staat-Markt-Ansatz geprägt waren und die Einführungen von bleifreiem

Benzin, Biodiesel und Bioethanol anhand der Massenmarktstrategie und die Einfüh-

rung von Erdgas als Kraftstoff anhand der Nischenmarktstrategie erfolgt sind. Die zu-

künftige Einführung von BtL-Kraftstoffen sollte daher unter Anwendung der Massen-

marktstrategie und die Einführung von Wasserstoff als Kraftstoff unter Anwendung der

Nischenmarktstrategie durchgeführt werden. Für beide Kraftstoffe werden entspre-

chende Einführungsszenarien für Deutschland und Europa aufgezeigt.

Inhaltsverzeichnis

I

Einführungsstrategien für neue Kraftstoffe

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis .......................................................................................................... I

Abkürzungsverzeichnis ............................................................................................... III

Abbildungsverzeichnis ................................................................................................. V

Tabellenverzeichnis ..................................................................................................... VI

1 Einleitung ................................................................................................................ 1 1.1 Ausgangssituation .................................................................................................... 1

1.2 Zielsetzung und Abgrenzung der Arbeit ................................................................... 3

1.3 Aufbau der Arbeit ..................................................................................................... 4

2 Weltweiter Kraftstoffmarkt .................................................................................... 6 2.1 Marktteilnehmer und Kraftstoffarten ......................................................................... 6

2.2 Marktsegmentierung .............................................................................................. 10

3 Theoretische Grundlagen .................................................................................... 20 3.1 Einführungsstrategien ............................................................................................ 20

3.1.1 Massenmarktstrategie ................................................................................ 23

3.1.2 Nischenmarktstrategie ................................................................................ 25

3.2 Neue Kraftstoffe ..................................................................................................... 26

3.2.1 Biomass-to-Liquid-Kraftstoffe ..................................................................... 28

3.2.2 Wasserstoff ................................................................................................. 32

4 Analyse früherer Markteinführungen ................................................................. 36 4.1 Einführung von bleifreiem Benzin .......................................................................... 36

4.1.1 Ursachen und Förderer der Markteinführung von bleifreiem Benzin .......... 36

4.1.2 Vorgehensweise bei der Markteinführung von bleifreiem Benzin ............... 37

4.1.3 Erkenntnisse aus der Einführung von bleifreiem Benzin ............................ 41

4.2 Einführung von Erdgas als Kraftstoff ...................................................................... 42

Inhaltsverzeichnis

II

4.2.1 Ursachen und Förderer der Markteinführung von Erdgas als Kraftstoff ..... 42

4.2.2 Vorgehensweise bei der Markteinführung von Erdgas als Kraftstoff .......... 43

4.2.3 Erkenntnisse aus der Einführung von Erdgas als Kraftstoff ....................... 47

4.3 Einführung von Biodiesel und Bioethanol .............................................................. 48

4.3.1 Ursachen und Förderer der Markteinführung von Biodiesel und

Bioethanol ................................................................................................... 48

4.3.2 Vorgehensweise bei der Markteinführung von Biodiesel und Bioethanol ... 49

4.3.3 Erkenntnisse aus der Einführung von Biodiesel und Bioethanol ................ 55

5 Zukünftige Kraftstoffeinführungen ..................................................................... 58 5.1 Einführung von Biomass-to-Liquid-Kraftstoffen ...................................................... 58

5.1.1 Bisherige Maßnahmen zur Einführung von Biomass-to-Liquid-

Kraftstoffen ................................................................................................. 59

5.1.2 Einführungsszenarien für Biomass-to-Liquid-Kraftstoffe ............................ 60

5.1.3 Handlungsempfehlungen für die Einführung von Biomass-to-Liquid-

Kraftstoffen ................................................................................................. 62

5.2 Einführung von Wasserstoff als Kraftstoff .............................................................. 64

5.2.1 Bisherige Maßnahmen zur Einführung von Wasserstoff als Kraftstoff ....... 65

5.2.2 Einführungsszenarien für Wasserstoff als Kraftstoff ................................... 66

5.2.3 Handlungsempfehlungen für die Einführung von Wasserstoff als

Kraftstoff ..................................................................................................... 71

6 Zusammenfassung und Ausblick ....................................................................... 74

Literaturverzeichnis .................................................................................................... 76

Anhang ............................................................................................................................ i

Abkürzungsverzeichnis

III


ACEA Association des Constructeurs Européens d´ Automobiles

Alliance Alliance of Automobile Manufacturers

ASTM American Society of Testing and Materials

BtL Biomass-to-Liquid

CEP Clean Energy Partnership

CGH2 Compressed Gaseous Hydrogen

CH Kohlenwasserstoff

CH4 Methan

CNG Compressed Natural Gas

CO2 Kohlenstoffdioxid

CtL Coal-to-Liquid

CUTE Clean Urban Transport for Europe

dena Deutsche Energie-Agentur GmbH

DME Dimethylether

EEA European Environmental Agency

EMA Engine Manufacturers Association

ETBE Ethyl-Tertiär-Butylether

EU Europäische Union

FAME Fettsäuremethylester

FFV Flexible-Fuel-Vehicles

FNR Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.

FT Fischer-Tropsch

GtL Gas-to-Liquid

H2 Wasserstoff

ha Hektar

IG Interessengemeinschaft mittelständischer Mineralölverbände

ISO International Organization for Standardization

JAMA Japan Automobile Manufacturers Association

k.A. keine Angaben

km Kilometer

LEV Low Emission Vehicle

LH2 Liquid Hydrogen

Lkw Lastkraftwagen


IV

LNG Liquefied Natural Gas

LPG Liquefied Petroleum Gas

MOZ Motor-Oktanzahl

NOx Stickstoffoxide

o.Jg. ohne Jahrgang

o.O. ohne Ort

o.V. ohne Verfasser

OEM Original Equipment Manufacturers

Pd Palladium

PJ Petajoule

Pkw Personenkraftwagen

PME Pflanzenmethylester

ppm parts per million

Pt Platin

Rh Rhodium

RME Rapsmethylester

ROZ Research-Oktanzahl

SME Sojaölmethylester

SO2 Schwefeldioxid

t Tonne

TEL Tetraethylblei

ULEV Ultra Low Emission Vehicle

USA United States of America

WWFC Worldwide Fuel Charter

Abbildungsverzeichnis

V

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1 Gliederung der Kraftstoffe ................................................................................. 4

Abb. 2 Marktteilnehmer des Kraftstoffmarktes ............................................................. 7

Abb. 3 Gesamtstrategie der Kraftstoffdiversifizierung .................................................. 8

Abb. 4 Marktsegmente von fossilem Otto- und Dieselkraftstoff, Erdgas, Biodiesel

und Bioethanol ................................................................................................ 13

Abb. 5 Anzahl der Erdgasfahrzeuge in Schwerpunktländern bei der Verwendung

von Erdgas als Kraftstoff 2006/2007 ............................................................... 14

Abb. 6 Verteilung der EU-Biodieselproduktion auf die EU-Mitgliedsländer 2004 ....... 15

Abb. 7 Top 10 der weltweit am meisten Bioethanol herstellenden Länder 2004 ........ 16

Abb. 8 Kraftstoffabsatz im Straßenverkehr in Europa, Deutschland, Japan und

den USA 2006 ................................................................................................. 17

Abb. 9 Entwicklung des Otto- und Dieselkraftstoffabsatzes in Deutschland .............. 18

Abb. 10 Phasenschema des Produktinnovationsprozesses ......................................... 21

Abb. 11 Wechselseitig abhängige Faktoren bei der Einführung neuer Kraftstoffe ....... 22

Abb. 12 Schema des Herstellungsprozesses von Biomass-to-Liquid-Kraftstoffen ....... 29

Abb. 13 Marktdurchdringung von bleifreiem Benzin in Deutschland ............................ 39

Abb. 14 Marktdurchdringung von bleifreiem Benzin in der EU 15 ................................ 40

Abb. 15 Entwicklung des Erdgasfahrzeugbestandes in Deutschland .......................... 44

Abb. 16 Erdgasabsatz- und Erdgastankstellenentwicklung in Deutschland ................. 45

Abb. 17 Absatzmengen und Produktionskapazitäten von Biodiesel und Bioethanol

in Deutschland ................................................................................................ 53

Abb. 18 Prognostizierte Entwicklung der Anzahl von Wasserstofftankstellen in

Deutschland, Großbritannien und Frankreich bis 2030 ................................... 68

Tabellenverzeichnis

VI

Tabellenverzeichnis

Tab. 1 Kraftstoffqualitätskategorien ............................................................................ 11

Tab. 2 Strategisch wichtige Handlungsbereiche und Handlungsmaßnahmen bei

der Einführung neuer Kraftstoffe ..................................................................... 23

Tab. 3 Parameter bei der Entwicklung neuer Kraftstoffe ............................................ 27

Tab. 4 Vor- und Nachteile von Biomass-to-Liquid-Kraftstoffen .................................. 31

Tab. 5 Vor- und Nachteile von Wasserstoff als Kraftstoff ........................................... 34

Tab. 6 Im Rahmen der Massenmarktstrategie getroffene Handlungsmaßnahmen

zur Einführung von bleifreiem Benzin in Deutschland ..................................... 42

Tab. 7 Im Rahmen der Nischenmarktstrategie getroffene Handlungsmaßnahmen

zur Einführung von Erdgas als Kraftstoff in Deutschland ................................ 47

Tab. 8 Vorgaben der Biokraftstoffrichtlinie der Europäischen Union und darüber

hinaus gehende Ziele ..................................................................................... 50

Tab. 9 Beimischungsquoten des Biokraftstoffquotengesetzes ................................... 52

Tab. 10 Im Rahmen der Massenmarktstrategie getroffene Handlungsmaßnahmen

zur Einführung von Biodiesel und Bioethanol in Deutschland ......................... 56

Tab. 11 Prognostizierte Entwicklung des Kraftstoffmarktes für Wasserstoff in

Europa bis 2020 und 2030 .............................................................................. 69

Tab. 12 Prognostizierte Investitionskosten bis 2020 und 2030 für die Einführung

von Wasserstoff als Kraftstoff in Europa ......................................................... 70

1 Einleitung

1

1 Einleitung

Einer der wichtigsten privaten und wirtschaftlichen Transportbereiche der heutigen Ge-

sellschaft ist der Straßenverkehr. Für seine Funktionalität ist eine gesicherte Versor-

gung mit Kraftstoff unverzichtbar. Aufgrund der Endlichkeit und der Klimarelevanz

bisher überwiegend verwendeter fossiler Kraftstoffe müssen für die Zukunft neue, aus

regenerativen Ressourcen erzeugte Kraftstoffe entwickelt und in den Markt eingeführt

werden.1

1.1 Ausgangssituation

Im gesamten Transportsektor wurden 2004 weltweit insgesamt rund 27 % (92.527 PJ)2

der verbrauchten Endenergie eingesetzt. Ein Großteil dieser Energie entfiel auf den

Verbrauch von Kraftstoffen im Automobilverkehr, dessen Kraftstoffe fast ausschließlich

auf dem Rohstoff Erdöl basieren. Die Verfügbarkeit von Erdöl und anderen fossilen

Ressourcen ist jedoch begrenzt und global ungleichmäßig verteilt. Das weltweite För-

dermaximum wird nach heutigen Prognosen3 in wenigen Jahrzehnten erreicht sein.

Gleichzeitig nimmt der Gesamtenergie- und damit auch der Kraftstoffbedarf durch die

voranschreitende wirtschaftliche Entwicklung vieler bisher wenig entwickelter Regionen

der Welt – insbesondere Chinas – stark zu. Die Verknappung und Verteuerung von

Erdöl ist daher unausweichlich. Darüber hinaus sind die externen Effekte des fossilen

Ressourcenverbrauchs zunehmend unübersehbar, vor allem in Form der Erwärmung

der Erdatmosphäre infolge des Treibhauseffektes sowie die daraus resultierenden Fol-

gewirkungen.4

Zur mittel- und langfristigen Reduzierung der Abhängigkeit vom Erdöl wird weltweit

nach neuen innovativen Antriebskonzepten und Kraftstoffen gesucht. Vor allem nach-

haltig erzeugte Kraftstoffe stehen hierbei im Mittelpunkt. Neben der technischen Kom-

patibilität zu den zu betreibenden Motoren müssen bei der Entwicklung auch die

Aspekte der Versorgungssicherheit, der Wirtschaftlichkeit und der Umweltfreundlichkeit

untersucht und mit berücksichtigt werden.5

1 Vgl. PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2004), S. 170. 2 Eigene Berechnung, Quelle: ENERGY INFORMATION ADMINISTRATION (EIA) (2007), S. 19 ff.. 3 Siehe weiterführend: BUNDESANSTALT FÜR GEOWISSENSCHAFTEN UND ROHSTOFFE (2007). 4 Vgl. BUNDESMINISTERIUM FÜR VERBRAUCHERSCHUTZ, ERNÄHRUNG UND LANDWIRTSCHAFT

(BMVEL) (2005), S. 7, LEOHOLD, J. (o.J.), S. 4 und SCHINDLER, V. (2006), S. 20. 5 Vgl. DEUTSCHER WASSERSTOFF- UND BRENNSTOFFZELLEN-VERBAND E.V. (DWV) (2004), S. 6,

PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2005), S. 25 und WEBER, F., FUNK, C. (2006), S. 199.

1 Einleitung

2

„Auch wenn in unseren Tagen die Abschätzungen über das nahende Ende von

Erdgas, Erdöl und Kohle durch Entdeckung neuer Vorkommen immer wieder

hinausgezögert werden, herrscht über den Rückgang dieser Energieträger und

über die künftig wachsende Bedeutung der erneuerbaren Energien weitestge-

hend Einigkeit.“ 6

Heute gelten synthetische Kraftstoffe aus Biomasse, sog. Biomass-to-Liquid-(BtL)-

Kraftstoffe, und Wasserstoff als am potentialstärksten und daher als besonders förde-

rungswürdig, sofern sowohl deren Ausgangsmaterialien regenerativen Ursprungs sind

als auch die zur Herstellung benötigte Prozessenergie aus erneuerbaren Energien ge-

wonnen wird. Auf diese Weise ergibt sich langfristig die Möglichkeit einer vollständigen

Abkopplung der Kraftstoffherstellung vom Erdöl.7

Für die erfolgreiche Einführung neuer Kraftstoffe auf dem Kraftstoffmarkt sind umfang-

reiche und detaillierte Einführungsstrategien zwingend notwendig.8 Durch sie sollen

geeignete Rahmenbedingungen zur Unterstützung der Markteinführung geschaffen

und das genaue Vorgehen bis zur Marktdurchdringung geplant, umgesetzt und kontrol-

liert werden. Bereits in der Vergangenheit wurden mit z.B. bleifreiem Benzin, Erdgas,

Biodiesel und Bioethanol mehrfach für den damaligen Zeitpunkt neue Kraftstoffe mit

Hilfe von Einführungsstrategien in den Kraftstoffmarkt erfolgreich eingeführt.

Die Erarbeitung einer Markteinführungsstrategie ist oft sehr kompliziert und umfang-

reich, da sie sich auf neue Technologien und Umstände bezieht, zu denen i.d.R. keine

bzw. nur sehr wenige Erfahrungswerte vorliegen. Vor allem auf globaler Ebene existie-

ren konkrete Einführungsstrategien für zukünftige Kraftstoffe bisher kaum. Die wach-

sende Anzahl von proklamierten nationalen und regionsbeschränkten internationalen

Einführungsstrategien für neue Kraftstoffe in den führenden Industrieländern in Europa,

Nordamerika und Japan sowie das zunehmende öffentliche Interesse weisen jedoch

auf die steigende Bedeutung der Einführung neuer Kraftstoffe hin.9 Eine nähere Unter-

suchung von bisher angewandten Einführungsstrategien im Hinblick auf die Bildung

möglicher Rückschlüsse zur Unterstützung und Verbesserung von Einführungsstrate-

gien für zukünftige Kraftstoffe wurde bisher noch nicht durchgeführt.

6 DEUTSCHER WASSERSTOFF- UND BRENNSTOFFZELLEN-VERBAND E.V. (DWV) (2007), S. 6. 7 Vgl. DEUTSCHE ENERGIE-AGENTUR GMBH (DENA) (2006), S. 6, LEOHOLD, J. (o.J.), S. 3 und

SCHINDLER, V. (2006), S. 19 f.. 8 Vgl. LANG, F. (1990), S. 22. 9 Vgl. PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2004), S. 172.

1 Einleitung

3

1.2 Zielsetzung und Abgrenzung der Arbeit

Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, aufzuzeigen, wie neue Kraftstoffe in den Markt ein-

geführt werden können. Neben den aktuellen Einführungsstrategien für zukünftige

Kraftstoffe müssen hierzu vor allem auch frühere Vorgehensweisen berücksichtigt wer-

den. Die vorliegende Arbeit bezieht sich aus diesem Grund nicht nur auf aktuelle Ein-

führungsstrategien für neue Kraftstoffe, sondern rückblickend auch auf die bei der

Einführung heute auf dem Markt etablierter Kraftstoffe angewendeten Einführungsstra-

tegien. Insgesamt soll somit ein möglichst breiter und vollständiger Überblick über

mögliche Einführungsstrategien für neue Kraftstoffe gegeben werden. Ferner sollen

Rückschlüsse aus den Erfolgen und Misserfolgen früher angewendeter Einführungs-

strategien gezogen und diese Erkenntnisse in Form von Handlungsempfehlungen auf

die Einführungsstrategien für zukünftige Kraftstoffe übertragen werden. Die dazu im

Einzelnen betrachteten Strategiefelder umfassen sowohl organisatorische als auch

technische und informatorische Bereiche der Politik, des Rechts, der Ökonomie und

der Ökologie.

Da die Analyse von Einführungsstrategien für neue Kraftstoffe aufgrund der Vielzahl an

Akteuren und Prozessen sowie der wechselseitigen Abhängigkeiten eine sehr kom-

plexe Aufgabe darstellt, kann sie nur unter hohen zeitlichen und finanziellen For-

schungsanstrengungen durchgeführt werden. Die aus dem historischen Rückblick ge-

wonnenen und auf die Einführungsstrategien zukünftiger Kraftstoffe übertragenen

Erkenntnisse sind daher als grundsätzliche Handlungsempfehlungen zu verstehen. In

der konkreten Umsetzung können die erforderlichen Maßnahmen bei der Einführung

neuer Kraftstoffe durchaus von den Ergebnissen dieser Arbeit abweichen.

Das Untersuchungsgebiet, auf das sich die vorliegende Arbeit bezieht, ist der europä-

ische Kraftstoffmarkt mit dem Schwerpunktland Deutschland, da Deutschland bei der

Einführung neuer Kraftstoffe in der Vergangenheit oft eine Vorreiterrolle eingenommen

hat, aber auch in der Gegenwart einnimmt. Kraftstoffbezogen wird im Einzelfall auch

auf die Kraftstoffmärkte anderer wichtiger Länder eingegangen. Die in der Arbeit

schwerpunktmäßig berücksichtigten Kraftstoffe sind bleifreies Benzin, Erdgas (Com-

pressed Natural Gas, CNG), Biodiesel und Bioethanol sowie BtL-Kraftstoffe und

Wasserstoff (s. Abb. 1).

1 Einleitung

4

Benzin(bleif rei)

Kraf tstoffe

Autogas / Flüssiggas Biokraf tstoffe Synthetische

Kraf tstoffe Wasserstof fErdgasDiesel

GtL- und CtL-Kraf tstoffeBioethanol Biodiesel BtL-

Kraf tstoffeBiogasPf lanzenöl

Berücksichtigte Kraftstoffe, Nicht berücksichtigte Kraftstoffe

Abb. 1 Gliederung der Kraftstoffe10

Die Kraftstoffe Diesel, Autogas/Flüssiggas (Liquefied Petroleum Gas, LPG), Pflanzen-

öl, Biogas und synthetische Kraftstoffe aus Kohle (Coal-to-Liquid, CtL) oder aus Erdgas

(Gas-to-Liquid, GtL) werden im Rahmen dieser Arbeit nicht berücksichtigt, da sie nicht

in der jüngeren Vergangenheit neu in den Kraftstoffmarkt eingeführt worden sind, z.T.

nur eine sehr geringe Bedeutung auf dem weltweiten Kraftstoffmarkt besitzen oder

über ein nur eingeschränktes Potential als Kraftstoff verfügen. Die Untersuchung be-

zieht sich ausschließlich auf Einführungsstrategien für neue Kraftstoffe für den Auto-

mobilverkehr.

1.3 Aufbau der Arbeit

Die Arbeit gliedert sich in fünf aufeinander aufbauende Stufen:

In Kapitel 2 „Weltweiter Kraftstoffmarkt“ erfolgt die Darstellung und Segmentierung des

weltweiten Kraftstoffmarktes. Hierzu werden die einzelnen Marktteilnehmer und Kraft-

stoffarten vorgestellt, bevor der Weltkraftstoffmarkt anhand des Kriteriums der Kraft-

stoffqualität in homogene Teilmärkte unterteilt und auf die Segmentgrößen ein-

gegangen wird.

Kapitel 3 „Theoretische Grundlagen“ gibt einen Einblick in die theoretischen Grundla-

gen von Markteinführungsstrategien und Neuproduktinnovationen im Kraftstoffmarkt.

Hierzu erfolgt neben der Definition des Begriffs der Einführungsstrategie die Darstel-

lung der Massenmarktstrategie und der Nischenmarktstrategie. Anschließend werden

10 Eigene Darstellung.

1 Einleitung

5

die neuen Kraftstoffe Biomass-to-Liquid und Wasserstoff in ihren Eigenschaften detail-

liert vorgestellt.

Kapitel 4 „Analyse früherer Markteinführungen“ beinhaltet die rückblickende Betrach-

tung welche Strategien und Maßnahmen in der Vergangenheit zur Einführung neuer

Kraftstoffe verwendet wurden. Hierzu wird exemplarisch auf die Einführung von blei-

freiem Benzin, Erdgas als Kraftstoff sowie Biodiesel und Bioethanol eingegangen, an-

hand derer die jeweilige Marktdurchdringung und das interdisziplinäre Vorgehen von

Politik, Wirtschaft und Wissenschaft bei der Einführung aufgezeigt wird. Zudem werden

Erkenntnisse für die Einführung zukünftiger Kraftstoffe gezogen.

In Kapitel 5 „Zukünftige Kraftstoffeinführungen“ erfolgt die Darstellung der Markteinfüh-

rung von Biomass-to-Liquid-Kraftstoffen und Wasserstoff als Kraftstoff in Deutschland

und Europa. Hierzu werden die jeweils bereits realisierten Einführungsmaßnahmen

dargelegt, bevor mögliche Einführungsszenarien vorgestellt werden. Abschließend

werden Handlungsempfehlungen für die Einführung der Kraftstoffe gegeben.

Kapitel 6 „Zusammenfassung und Ausblick“ gibt abschließend einen Überblick über die

wichtigsten Ergebnisse der Arbeit und einen Ausblick auf zukünftige Entwicklungen

und Forschungsaufgaben bei der Einführung neuer Kraftstoffe.

2 Weltweiter Kraftstoffmarkt

6


Für die Nachvollziehbarkeit der Arbeit ist ein einheitliches Verständnis des Kraftstoff-

marktes nützlich. In diesem Kapitel erfolgt deshalb eine knappe Definition und Erklä-

rung der wichtigsten Grundlagen des weltweiten Kraftstoffmarktes. In Abschnitt 2.1

wird hierzu zunächst der Begriff des Marktes abgegrenzt, bevor die einzelnen Marktteil-

nehmer und Kraftstoffarten des Kraftstoffmarktes dargestellt werden. In Abschnitt 2.2

wird anschließend der internationale Kraftstoffmarkt anhand des Kriteriums der Kraft-

stoffqualität in homogene Teilmärkte unterteilt und auf deren Größen eingegangen.

Abschließend werden die sich aus der Segmentierung für die Automobilhersteller er-

gebenden Herausforderungen aufgezeigt.

2.1 Marktteilnehmer und Kraftstoffarten

Märkte ergeben sich aus Gruppen potentieller Käufer und Verkäufer eines Gutes. Das

auf dem Kraftstoffmarkt gehandelte Gut ist Kraftstoff, welcher in verschiedenen Arten

angeboten wird. Die Gruppe der potentiellen Käufer bestimmt nach den Regeln der

freien Marktwirtschaft die Nachfrage nach den Kraftstoffen, die Gruppe der Verkäufer

bestimmt das Kraftstoffangebot.11 Zusammen mit den den Kraftstoff erzeugenden und

die gesetzlichen Rahmenbedingungen vorgebenden Akteuren bilden die Käufer und

Verkäufer die Marktteilnehmer. In Abbildung 2 sind die wichtigsten sechs den Kraft-

stoffmarkt aufspannenden Marktteilnehmer dargestellt.

Neben den verschiedenen Regierungen der einzelnen Staaten setzten sich die Markt-

teilnehmer des weltweiten Kraftstoffmarktes vor allem aus den internationalen Mineral-

öl- und Automobilkonzernen, den Kraftstoffherstellern der sowohl herkömmlichen als

auch neu einzuführenden Kraftstoffe sowie den Rohstofflieferanten zusammen. Die

sechste Gruppe von Marktteilnehmern sind die Endverbraucher, welche durch ihr

Kaufverhalten angebotene Kraftstoffe akzeptieren oder die Einführung neuer Kraftstof-

fe fordern können. Der Kraftstoffmarkt setzt sich damit aus Akteuren der Politik, der

Wirtschaft und Wissenschaft sowie den Kraftstoffkonsumenten interdisziplinär zusam-

men.12

11 Vgl. MANKIW, N.G. (2001), S. 70. 12 Vgl. MOSIMANN, M. et al. (2002), S. 203.


7

Rohstoff-lieferanten

Endver-braucher

Kraftstoff-hersteller

Regie-rungen

Automobil-konzerne

Mineralöl-konzerne

Kraftstoffmarkt

Politik, Wirtschaft und Wissenschaft, Endverbraucher

Abb. 2 Marktteilnehmer des Kraftstoffmarktes13

Im Straßenverkehr eingesetzte Kraftstoffe sind i.d.R. flüssige, vereinzelt aber auch

gasförmige Gemische von kohlenwasserstoffhaltigen chemischen Verbindungen, deren

Energiegehalt meist durch Verbrennung (Oxidation) zum Betrieb technischer Systeme

genutzt wird.14 Die wesentlichen Anforderungen an Kraftstoffe sind eine hohe Energie-

dichte, eine sichere Versorgung, die gesamtwirtschaftliche Tragfähigkeit und die Kom-

patibilität mit Umwelt- und Klimaschutzverordnungen. Diese Kriterien lassen sich

jedoch nicht durch einen einzigen Kraftstoff optimal erfüllen, sondern erfordern eine

Diversifizierung der zum Verkauf angebotenen Kraftstoffarten. Um die Wirtschaftlichkeit

der angebotenen Kraftstoffe zu gewährleisten, ist eine Diversifizierung mit möglichst

wenigen Varianten zu realisieren.15 Die dabei von allen Marktteilnehmern zusammen

verfolgte Gesamtstrategie ist in Abbildung 3 dargestellt.

Die heutzutage weltweit verbreitetsten Kraftstoffarten sind die auf fossilen Energieträ-

gern basierenden Mineralölkraftstoffe Benzin und Diesel. Zunehmend spielen aber

auch Erdgas sowie die aus erneuerbaren Rohstoffen erzeugten Alternativkraftstoffe

Biodiesel und Bioethanol eine Rolle.16

13 Eigene Darstellung. 14 Vgl. FISCHER, R., GSCHEIDLE, R., HEIDER, U. et al. (2004), S. 23. 15 Vgl. MALY, R.R., STEIGER, W. (2003), S. 256 f.. 16 Vgl. MEYERS LEXIKONVERLAG (2007 f).


8

BtL-Kraftstoffe sind ebenso wie Wasserstoff noch nicht am Markt verfügbar, besitzen

jedoch beide sehr große Potenziale. BtL-Kraftstoffe werden den Kraftstoffmarkt vor-

aussichtlich in mittlerer Zukunft ab ungefähr 2030 und Wasserstoff langfristig ab etwa

2050 in größerem Maß durchdringen.17 Die Verwendung der verschiedenen Kraftstoff-

arten erfolgt dabei parallel, so dass sich ein fließender Übergang zwischen der Ver-

wendung der verschiedenen Kraftstoffarten ergibt. Der noch erforderliche Forschungs-

und Entwicklungsaufwand nimmt mit der zeitlichen Entfernung der beabsichtigten

Kraftstoffeinführung und Marktdurchdringung zum heutigen Zeitpunkt zu.

Verbesserte Otto- und Dieselkraftstoffe

Erdgas (CNG)

Biodiesel und Bioethanol

BtL-Kraftstoffe

Wasserstoff

Bereits am Markt verfügbar

Fors

chun

gs-u

nd

Ent

wic

klun

gsau

fwan

d

Noch nicht am Markt verfügbar

kurzfristig

2010

langfristig

2050

mittelfristig

2030

Abb. 3 Gesamtstrategie der Kraftstoffdiversifizierung18

Ottokraftstoffe bestehen aus den niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffen des Rohöls,

die im Bereich von 35 °C bis 210 °C im Rahmen der Raffination sieden. Sie werden

allgemein als Benzin bezeichnet und unterscheiden sich vor allem durch die Höhe der

Oktanzahl19. In Deutschland werden auf diese Weise Normalbenzin (ROZ 91), Super-

17 Vgl. PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2004), S. 173 f.. 18 Eigene Darstellung in Anlehnung an: MALY, R.R., STEIGER, W. (2003), S. 257, weitere Quel-

len: LINßEN, J., WALBECK, M. (2006), S. 192, PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2004), S. 172 ff. und PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2005), S. 26.

19 Die Oktanzahl ist ein Maß für die Klopffestigkeit des Ottokraftstoffs. Je nach Bestimmungs-methode wird die ROZ (Research-Oktanzahl) und die MOZ (Motor-Oktanzahl) unterschieden (vgl. MINERALÖLWIRTSCHAFTSVERBAND E.V. (MWV) (2001), S. 55).


9

benzin (ROZ 95) und Super Plus-Benzin (ROZ 98) unterschieden. Ottokraftstoffe wer-

den bei der motorischen Verbrennung fremdgezündet.20

Dieselkraftstoff wird aus den zwischen 200 °C und 360 °C siedenden langkettigen Koh-

lenwasserstoffen des Rohöls durch fraktionierte Destillation hergestellt und anschlie-

ßend weiter aufbereitet. Im Gegensatz zu Ottokraftstoffen wird Dieselkraftstoff in

selbstzündenden Verbrennungsmotoren eingesetzt.21

Erdgas besteht zum Großteil aus Methan (CH4) und kann unter hohem Druck bei 200

bis 250 bar in komprimierter Form als Compressed Natural Gas (CNG) oder bei

-162 °C verflüssigt als Liquefied Natural Gas (LNG) gespeichert werden. LNG erfordert

gegenüber CNG einen wesentlich höheren technischen und energetischen Herstel-

lungsaufwand und wird daher in der Praxis kaum verwendet. Darüber hinaus kann

CNG als Kraftstoff direkt in entsprechend modifizierten Ottomotoren eingesetzt werden.

Im Vergleich zu Ottokraftstoffen besitzt Erdgas eine viel höhere Oktanzahl von bis zu

130 ROZ und ist darüber hinaus aufgrund seines geringeren Kohlenstoffanteils und

den sich daraus ergebenden geringeren Kohlenstoffdioxidemissionen deutlich umwelt-

schonender.22 In dieser Arbeit wird unter Erdgas immer CNG verstanden.

Biodiesel und Bioethanol sind aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugte Biokraftstoffe

der sog. 1. Generation und können sowohl als Reinkraftstoff als auch als Kraftstoffzu-

satz in konventionellen Otto- und Dieselkraftstoffen verwendet werden. Biodiesel ist

Fettsäuremethylester (FAME) und wird aus Fetten (Fettmethylester, FME) oder ölhalti-

gen Pflanzen (Pflanzenölmethylester, PME), wie z.B. Raps (Rapsmethylester, RME),

Sonnenblumen, Palmen oder Soja (Sojaölmethylester, SME), durch Umesterung mit

Methanol gewonnen. Bioethanol ist ein Alkohol, der durch alkoholische Vergärung

zucker- oder stärkehaltiger Rohstoffe, wie z.B. Zuckerrohr, Zuckerrüben, Mais, Getrei-

de oder Kartoffeln, unter Kohlenstoffdioxidfreisetzung erzeugt wird.23

20 Vgl. MEYERS LEXIKONVERLAG (2007 g). 21 Vgl. MEYERS LEXIKONVERLAG (2007 c), MINERALÖLWIRTSCHAFTSVERBAND E.V. (MWV) (2001),

S. 19 und ROBERT BOSCH GMBH (2003), S. 321. 22 Vgl. BEUTLER, M., NAUMANN, M. (1998), S. 649 und MEYERS LEXIKONVERLAG (2007 d),

KRÜGER, R. (2002), S. 41 ff., LINßEN, J., WALBECK, M. (2006), S. 193 und ROBERT BOSCH GMBH (2003), S. 327.

23 Vgl. MEYERS LEXIKONVERLAG (2007 a), MEYERS LEXIKONVERLAG (2007 b), MEYERS LEXIKONVERLAG (2007 e), PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2004), S. 172 und VOGEL, A., REICHMUTH, M., KALTSCHMITT, M. (2005), S. 66 f..


10

BtL-Kraftstoffe gehören zu den Biokraftstoffen der sog. 2. Generation und werden

ebenso wie Wasserstoff in Abschnitt 3.2 als neue, noch nicht auf dem globalen Kraft-

stoffmarkt oder einem seiner Teilmarktsegmente verfügbare Kraftstoffarten ausführlich

vorgestellt.

2.2 Marktsegmentierung

Die derzeit auf dem weltweiten Kraftstoffmarkt verfügbaren Kraftstoffe gleichen sich

innerhalb der einzelnen Kraftstoffarten aufgrund wachsender internationaler Wirt-

schaftsverbindungen zunehmend an. Trotz dieser Tendenz unterscheiden sich die

weltweit angebotenen Kraftstoffe teilweise noch sehr stark, so dass der weltweite

Kraftstoffmarkt anhand von Segmentierungskriterien für jede Kraftstoffart in mehrere

weitgehend homogene Teilmärkte unterschieden werden kann. In dieser Arbeit wird

hierzu das Kriterium der Kraftstoffqualität herangezogen.

"Global betrachtet weisen die Kraftstoffe erhebliche Qualitätsunterschiede in

unterschiedlichen Weltregionen auf." 24

Norbert Pelz, Leiter der Abteilung Betriebsstoffe in der Pkw-Entwicklung von DaimlerChrysler

Die Kraftstoffqualität ist ein konstruktives Element bei der Entwicklung moderner

Motoren- und Abgasreinigungskonzepte. Nur mit qualitativ hochwertigen und in ihren

Eigenschaften genau definierten Kraftstoffen können die technischen Potenziale der

heutigen und zukünftigen Kraftfahrzeuge bestmöglich realisiert und so die Abgas-

emissionen reduziert werden.25

Die Schwerpunktregionen des Weltautomobil- und damit auch des Weltkraftstoffmark-

tes sind Europa, Nordamerika und das industrialisierte Ostasien. In diesen Märkten

werden mehr als die Hälfte aller weltweit produzierten Personenkraftwagen jährlich neu

zugelassen. Gleichzeitig gelten in ihnen und ganz besonders in den USA die weltweit

strengsten Emissionsvorschriften. Um diese besser einhalten und die Kraftfahrzeuge

entsprechend konstruieren zu können, haben die Automobilindustrien in Europa, Japan

und den USA die Kraftstoffqualitäten von Otto- und Dieselkraftstoffen in einem

24 STEGERS, W. (2005). 25 Vgl. ARAL FORSCHUNG (2007 a), ARAL FORSCHUNG (2007 b) und STEGERS, W. (2005).


11

Worldwide Fuel Charter entsprechend ihres Emissionsminderungspotenzials in vier

Kategorien unterteilt (s. Tab. 1).26

Tab. 1 Kraftstoffqualitätskategorien27

Qualitätskategorie Qualitätsanforderungen Abgasnormen

Kategorie 1

Ottokraftstoff: ROZ min. 91, 95, 98 Schwefel max. 1000 ppm

Dieselkraftstoff: CZ min. 48 Schwefel max. 2000 ppm

Märkte mit keinen oder sehr niedrigen Ab-gasnormen wie bspw. der US Tier 0, der EURO 1 oder ähnlichen Emissionsrichtli-nien

Kategorie 2



Märkte mit engen Abgasnormen wie z.B. der US Tier 1, der EURO 2, der EURO 3 oder ähnlichen Emissionsrichtlinien

Kategorie 3



Märkte mit strengen Abgasnormen wie bspw. der US/California LEV oder ULEV, der EURO 3, der JP 2005 oder ähnlichen Emissionsrichtlinien

Kategorie 4



Märkte mit sehr strengen Abgasnormen wie z.B. der US EPA Tier 2, der US/California LEV-II, der EURO 4, der EURO 5 oder ähnlichen Emissionsrichtlinien

Kraftstoffe der Kategorie 1 verursachen besonders viele gesundheitsschädigende Ab-

gasemissionen, da sie bspw. sehr hohe Schwefelanteile28 oder nur geringe Oktanzah-

len (ROZ) bzw. Cetanzahlen29 (CZ) besitzen. Zusammen mit den Kraftstoffen der

26 Vgl. ASSOCIATION DES CONSTRUCTEURS EUROPÉENS D´ AUTOMOBILES (ACEA), ALLIANCE OF

AUTOMOBILE MANUFACTURERS (ALLIANCE), ENGINE MANUFACTURERS ASSOCIATION (EMA), JAPAN AUTOMOBILE MANUFACTURERS ASSOCIATION (JAMA) (2006), S. 1, ENVIRONMENTAL TECHNOLOGIES DIVISION (2005), S. 1, MINERALÖLWIRTSCHAFTSVERBAND E.V. (MWV) (2001), S. 19, SCHLECHT, L. (2005), S. 5 und STEGERS, W. (2005).

27 In Anlehnung an: ASSOCIATION DES CONSTRUCTEURS EUROPÉENS D´ AUTOMOBILES (ACEA), ALLIANCE OF AUTOMOBILE MANUFACTURERS (ALLIANCE), ENGINE MANUFACTURERS ASSOCIATION (EMA), JAPAN AUTOMOBILE MANUFACTURERS ASSOCIATION (JAMA) (2006), S. 1 und 3 ff. und 9 ff..

28 Hohe Schwefelanteile führen zu hohen direkten SO2-Emissionen sowie einem erhöhten Par-tikelausstoß. Darüber hinaus können NOx-Speicherkatalysatoren erst ab einem Kraftstoff-schwefelanteil von unter 50 ppm wirksam eingesetzt werden, da sich sonst ihre Speicherfähigkeit deutlich verringert (Schwefelvergiftung) (vgl. FISCHER, R., GSCHEIDLE, R., HEIDER, U. et al. (2004), S. 26 und 318 sowie ROBERT BOSCH GMBH (2003), S. 323).

29 Die Cetanzahl drückt die Zündwilligkeit des Dieselkraftstoffes aus. Sie liegt umso höher, je leichter sich der Kraftstoff entzündet (vgl. FISCHER, R., GSCHEIDLE, R., HEIDER, U. et al. (2004), S. 26 und ROBERT BOSCH GMBH (2003), S. 321).


12

Kategorien 2 und 3 bestimmen die Kraftstoffe der Kategorie 1 den heutigen Kraftstoff-

markt. Kraftstoffe der Kategorie 4 sind nahezu schwefelfrei (<10 ppm), haben eine ho-

he Oktan- bzw. Cetanzahl und bilden auch in Bezug auf den Anteil anderer

emissionsfördernder Kraftstoffkomponenten eine Vorreiterrolle. Sie sind bisher nur sehr

vereinzelt auf dem weltweiten Kraftstoffmarkt verfügbar und erfüllen auch die Quali-

tätsanforderungen für zukünftige Kraftfahrzeugtechnologien.

Anhand der Kategorisierung lässt sich der weltweite Kraftstoffmarkt für Otto- und Die-

selkraftstoff in vier weitestgehend homogene Teilmärkte gliedern, in denen aufgrund

ähnlich geltender Abgasnormen Kraftstoffe der gleichen Kategorie angeboten werden

bzw. werden sollten. Die Intentionen der die Abgasnormen vorgebenden Regierungen

einzelner Staaten oder Staatengemeinschaften sind somit hauptursächlich für die Exis-

tenz der Kraftstoffteilmärkte.

Die auf den Kraftstoffmärkten der führenden Industriestaaten West-Europas, Nordame-

rikas und Ostasiens (sog. Triade) bereitgestellten Kraftstoffqualitäten entsprechen fast

ausschließlich den höchsten Kategorien 3 und 4 und bilden damit einen Teilmarkt

(s. Abb. 4).30 Australien bietet überwiegend Benzin- und Dieselkraftstoffe der Qualitäts-

kategorie 3 und die restlichen nicht zur Triade gehörenden asiatischen Staaten sowie

die Länder Südamerikas Kraftstoffe der Kategorie 2 und 3 an. Die afrikanischen Staa-

ten unterliegen kaum Emissionsgrenzen und sind daher bezogen auf die Kraftstoffqua-

lität bis auf sehr wenige Ausnahmen wie z.B. Südafrika oder Ägypten der

Qualitätskategorie 1 und 2 zuzurechnen. Trotz dieser Segmentierung können die in-

nerhalb der Teilmärkte angebotenen Kraftstoffqualitäten je nach den spezifischen na-

tionalen oder sogar bundesstaatlichen Kraftstoffanforderungen und Emissions-

richtlinien deutlich voneinander abweichen.

Der weltweite Kraftstoffmarkt für Erdgas, Biodiesel und Bioethanol kann anhand der

jeweiligen Kraftstoffqualität nur sehr schwer segmentiert werden, da diese Kraftstoffe

zwar in vielen Ländern, jedoch weltweit nicht flächendeckend angeboten werden und

es deshalb auch nur vereinzelte oder global allgemeingültige Qualitätsnormen für diese

Kraftstoffe gibt. Zur Marktsegmentierung ist für diese Kraftstoffe daher neben dem Kri-

terium der Kraftstoffqualität vor allem das Kriterium der Kraftstoffverfügbarkeit aus-

schlaggebend.

30 Vgl. ESYOIL GMBH (2006).


13

Benzin und Diesel Kategorie 3 + 4

ErdgasBiodiesel

BioethanolBenzin und Diesel

Kategorie 2 + 3Erdgas

Bioethanol

Benzin und Diesel Kategorie 3


Bioethanol

Benzin und Diesel Kategorie 1


ErdgasBioethanol


ErdgasBiodiesel

Bioethanol

Abb. 4 Marktsegmente von fossilem Otto- und Dieselkraftstoff,

Erdgas, Biodiesel und Bioethanol31

Erdgas als Kraftstoff unterscheidet sich weltweit qualitativ weniger als konventionelle

Otto- und Dieselkraftstoffe, da die Qualität von CNG international in den Normen ISO

15403-1:200632 und ISO 15403-2:200633 festgelegt ist und von diesen Normen evtl.

abweichende national- oder regionsspezifische Qualitätsstandards bisher kaum beste-

hen. 2007 gab es weltweit über 7 Mio. Erdgasfahrzeuge, von denen über 3 Mio. in Süd

Amerika, ca. 600.000 in Europa, 150.000 in Nord Amerika, 80.000 in Afrika und über

2 Mio. in Asien betrieben wurden. Die weltweit führenden Länder bei der Verwendung

von Erdgas als Kraftstoff sind Argentinien mit derzeit rund 1.460.000 Erdgasfahrzeu-

gen, Brasilien mit etwa 1.320.000 Erdgasfahrzeugen und Pakistan mit rund 1.200.000

Erdgasfahrzeugen (s. Abb. 5).34 In Japan und den anderen industrialisierten Ländern

Ostasiens sowie Australien wird kaum Erdgas, sondern überwiegend Auto-

gas/Flüssiggas als Kraftstoff verwendet. Die Marktsegmente für Erdgas ergeben sich

somit vor allem aus den vier geografisch voneinander abgrenzbaren Regionen Nord-

amerika, Südamerika, Europa und das weniger stark industrialisierte Asien (s. Abb. 4).

31 Eigene Darstellung. 32 Vgl. INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO) (2006 a). 33 Vgl. INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO) (2006 b). 34 Vgl. FACHVERBAND GAS WÄRME (FGW) (2008), PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER

BUNDESREGIERUNG (2004), S. 172 und ROBERT BOSCH GMBH (2003), S. 327.


14

60.000

1.200.000

229.000

335.000

127.000

65.000

3.300

11.500

500.000

10.000

54.700

44.000

138.000

1.320.000

58.000

1.460.000

146.800

0 200.000 400.000 600.000 800.000 1.000.000 1.200.000 1.400.000

Russland

Pakistan

Iran

Indien

China

Ägypten

Schweiz

Schweden

Italien

Frankreich

Deutschland

Venzuela

Kolumbien

Brasilien

Bolivien

Argentinien

USA

Nordamerika, Südamerika, Europa, Afrika, Asien

Abb. 5 Anzahl der Erdgasfahrzeuge in Schwerpunktländern bei der Verwendung von Erdgas als Kraftstoff 2006/200735

Der Kraftstoffmarkt für Biodiesel beschränkt sich überwiegend auf Europa. Die Europä-

ische Union ist mit einem weltweiten Anteil von fast 95 % der Hauptbiodieselproduzent

und -abnehmer und hat dementsprechend – neben den USA (Biodieselnorm: ASTM D

6751)36 – bisher als einzige Staatengemeinschaft Biodiesel bzgl. seiner Qualitätsmin-

destanforderungen in der DIN EN 14214 genormt. Biodiesel, der in Ländern außerhalb

der Europäischen Union hergestellt wird (z.B. in Malaysia und Indonesien), kann häufig

aufgrund minderwertigerer Ausgangsmaterialien die Standards der in Europa gelten-

den Biodieselnorm nicht erfüllen. Zur Förderung des internationalen Biodieselhandels

orientieren sich daher immer mehr Länder bei der Einführung eigener Biodiesel-

qualitätsstandards an der in Europa geltenden Normierung. Innerhalb Europas ist

35 Eigene Darstellung, Quelle: FACHVERBAND GAS WÄRME (FGW) (2008). Die Statistik beinhaltet

Mono- und bivalente Erdgasfahrzeuge. 36 Vgl. NATIONAL BIODIESEL BOARD (2002).


15

Deutschland mit einem Anteil von über 50 % der größte Biodieselproduzent (s. Abb. 6).

Die zweit- und drittgrößten Biodieselhersteller waren 2004 Frankreich und Italien.37

Deutschland53,5 %

Frankreich18,0 %

Italien16,6 %

Dänemark3,6 %

Österreich 2,9 %

Tschechien3,1 %

Andere1,1 %

Spanien0,7 %

Groß-britannien

0,5 %

2 Mio. t

Abb. 6 Verteilung der EU-Biodieselproduktion auf die EU-Mitgliedsländer 200438

Bioethanol wird weltweit in wesentlich mehr Regionen verwendet als Biodiesel. Eine

Normierung bzgl. der Kraftstoffqualität besteht jedoch bisher nur in den USA durch die

Norm ASTM D 579839. Die Segmentierung des Kraftstoffmarktes für Bioethanol

(s. Abb. 4) ergibt sich daher vor allem aus der geografischen Verfügbarkeit des Kraft-

stoffs, welche i.d.R. stark mit den Produktionskapazitäten der einzelnen Länder korre-

liert. 2004 waren Brasilien und die USA mit Marktanteilen in Höhe von 38 %

(11,9 Mio. t) und 32 % (10 Mio. t) die weltweit größten Bioethanolproduzenten

(s. Abb. 7). Aufgrund einer in den USA zunehmend stärkeren Bioethanolnachfrage,

werden die USA Brasilien jedoch als weltweit größten Bioethanolhersteller in den

kommenden Jahren ablösen. In Europa wird Bioethanol bisher nur vereinzelt und in

geringen Mengen produziert. In Japan und den anderen industrialisierten Ländern Ost-

asiens wird Bioethanol aufgrund von Rohstoffmangel kaum hergestellt.40

37 Vgl. BUNDESMINISTERIUM DER FINANZEN (BMF) (2007), S. 5, INTERNATIONAL INSTITUTE FOR

ENVIRONMENTAL AND DEVELOPMENT (IIED) (2006), S. 7 f. und UNION ZUR FÖRDERUNG VON OEL- UND PROTEINPFLANZEN E.V. (UFOP) (2004), S. 26.

38 Eigene Darstellung, Quelle: INTERNATIONAL INSTITUTE FOR ENVIRONMENTAL AND DEVELOPMENT (IIED) (2006), S. 8.

39 Die Norm ASTM D 5798 ist eine Standardspezifikation für Mischungen aus Bioethanol und Ottokraftstoff. Die Norm ASTM D 4806 ist eine Standardspezifikation für denaturierten Alko-hol, der als Beimischung zu fossilen Kraftstoffen eingesetzt wird.

40 Vgl. GATTERMAYER, F. (2006), S. 154, HENKE, J.M. (2005), S. 7 und INTERNATIONAL INSTITUTE FOR ENVIRONMENTAL AND DEVELOPMENT (IIED) (2006), S. 5 f.


16

Brasilien38 %

USA 32 %

China 9 %

Indien 4 %

Russland 2 %

Frankreich2 %

Südafrika1 %

Saudi Arabien1 %

Groß-britannien

1 %

Andere10 %

31 Mio. t

Abb. 7 Top 10 der weltweit am meisten Bioethanol herstellenden Länder 200441

Die Größe der verschiedenen Kraftstoffmarktsegmente ergibt sich aus den Absatzvo-

lumina der jeweiligen Kraftstoffe. Die Absatzmengen hängen dabei vor allem von der

Einwohnerzahl und der wirtschaftlichen Entwicklung des betrachteten Landes oder der

betrachteten Staatengemeinschaft ab. Abbildung 8 zeigt den Kraftstoffabsatz von Otto-

und Dieselkraftstoffen, Erdgas, Biodiesel und Bioethanol im privaten und wirtschaftli-

chen Straßenverkehr in den zum Marktsegment mit den höchsten Kraftstoffqualitäten

für Otto- und Dieselkraftstoff gehörenden drei Schwerpunktregionen des Weltauto-

mobil- und Weltkraftstoffmarktes und Deutschland.

Die Absatzmengen von Erdgas, Biodiesel und Bioethanol sind in Europa, Deutschland,

Japan und den USA im Verhältnis zu den Absatzmengen von Otto- und Dieselkraftstoff

noch sehr gering. Vor allem Erdgas trägt bisher mit Absätzen in Höhe von 0,0895

Mio. t in Europa und 0,2267 Mio. t in den USA kaum zur Kraftstoffversorgung in diesen

Regionen bei. Mit einem Biodieselabsatz in Höhe von ungefähr 5,2 Mio. t konnten in

der Europäischen Union im Jahr 2006 etwa 3,6 % des insgesamt im Straßenverkehr

verbrauchten Dieselkraftstoffs durch biogen erzeugten Dieselkraftstoff bereitgestellt

werden. Das größte Marktvolumen für Bioethanol innerhalb der drei betrachteten Re-

gionen ergibt sich mit einem Absatz in Höhe von ca. 8,1 Mio. t in den USA. Der Absatz

von Bioethanol in Japan in Höhe rund 3,9 Mio. t 2006 resultiert überwiegend aus

41 Eigene Darstellung, Quelle: INTERNATIONAL INSTITUTE FOR ENVIRONMENTAL AND DEVELOPMENT

(IIED) (2006), S. 6.


17

Bioethanolimporten aus Brasilien. Der europäische Kraftstoffmarkt für Bioethanol

macht mit 2,6 Mio. t rund 10 % des weltweiten Kraftstoffmarktes für Bioethanol aus.42

103,5137,9

0,08955,2 2,622,6 28,4 0,0845

2,8 0,5

399,1

98,3

0,22670,5

8,139,4 26,0

k.A. k.A. 3,90

50

100

150

200

250

300

350

400

Ottokraftstoff Dieselkraftstoff Erdgas Biodiesel Bioethanol

Kra

ftsto

ffab

satz

[Mio

. t]

EU25 Deutschland USA Japan

Abb. 8 Kraftstoffabsatz im Straßenverkehr in Europa, Deutschland,

Japan und den USA 200643

In Bezug auf Ottokraftstoffe stellt der US-amerikanische Kraftstoffmarkt mit einem

Kraftstoffabsatz von 399,1 Mio. t im Jahr 2006 den mit Abstand größten Kraftstoffmarkt

dar. Dieselkraftstoff wird in den USA vergleichsweise wenig verbraucht (98,3 Mio. t),

was u.a. damit zusammen hängt, dass die in den USA geltenden sehr strengen Pkw-

Emissionsrichtlinien44 mit heutigen Dieselmotoren nicht oder nur mit sehr hohem zu-

sätzlichen technischen Aufwand eingehalten werden können.45

42 Vgl. INTERNATIONAL INSTITUTE FOR ENVIRONMENTAL AND DEVELOPMENT (IIED) (2006), S. 5 f.

und 13. 43 Eigene Darstellung und Berechnung, Quelle für Otto- und Dieselkraftstoff:

MINERALÖLWIRTSCHAFTSVERBAND E.V. (MWV) (2007), S. 52, 54, 73 f. mit den Annahmen: In allen vier Gebieten wird pro Jahr prozentual genau so viel leichtes Heizöl verbraucht und genauso viel Dieselkraftstoff für andere Verkehrsbereiche verwendet wie in Deutschland.; Die Absatzmengen für Erdgas wurden über die Bestände an Erdgasfahrzeugen in den jewei-ligen Regionen berechnet.; Der Kraftstoffabsatz von Biodiesel und Bioethanol in den vier Gebieten wurde u.a. aus den für Biodiesel und Bioethanol beschriebenen Produktionskapa-zitäten unter Berücksichtigung weiterer Informationen und Annahmen bestimmt.

44 Die nach der Abgasnorm US BIN 5 für das Jahr 2007 in allen US-Bundesstaaten höchstens zugelassenen Stickstoffemissionen entsprechen z.B. nur etwa 1/16 der erlaubten Stickstoff-emissionen der Abgasnorm Euro 4 (vgl. ENVIRONMENTAL TECHNOLOGIES DIVISION (2005), S. 1).

45 Vgl. ENVIRONMENTAL TECHNOLOGIES DIVISION (2005), S. 1.


18

Auch der japanische Kraftstoffmarkt zeichnet sich durch einen gegenüber Dieselkraft-

stoff höheren Verbrauch an Ottokraftstoffen aus. Im Vergleich zu dem US-

amerikanischen und europäischen Kraftstoffmarkt ist der japanische Kraftstoffmarkt mit

39,4 Mio. t abgesetzten Ottokraftstoff und 26 Mio. t Dieselkraftstoff im Jahr 2006 aller-

dings deutlich kleiner.

Der europäische Kraftstoffmarkt hatte 2006 ein Marktvolumen von 103,5 Mio. t für Ot-

tokraftstoff und 137,9 Mio. t für Dieselkraftstoff. Europa ist damit der größte Kraftstoff-

markt für Dieselkraftstoff und gleichzeitig der einzige Kraftstoffmarkt weltweit, der einen

höheren Diesel- als Benzinverbrauch aufweist. Dies liegt u.a. daran, dass die Anzahl

der Diesel-Pkw in Europa in den letzten 10 bis 15 Jahren aufgrund großer technischer

Verbesserungen bei der Fahrzeugtechnologie und einem gegenüber Ottokraftstoffen

günstigeren Preis für Dieselkraftstoff stark zugenommen hat. In Deutschland wurde im

Jahr 2003 erstmals mehr Diesel- als Ottokraftstoff abgesetzt (s. Abb. 9).46

0 %

10 %

20 %

30 %

40 %

50 %

60 %

70 %

80 %

90 %

100 %

1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006

Ottokraftstoff Dieselkraftstoff

Abb. 9 Entwicklung des Otto- und Dieselkraftstoffabsatzes in Deutschland47

Aus der Segmentierung des weltweiten Kraftstoffmarktes ergeben sich vor allem für die

global agierenden Automobilhersteller (Original Equipment Manufacturers, OEM) um-

fangreiche Herausforderungen. Zum einen müssen die Fahrzeuge in Abhängigkeit von

der auf dem jeweiligen Kraftstoffmarkt verfügbaren Kraftstoffqualität aufwändig und

kostenintensiv regions- oder sogar länderspezifisch entwickelt, produziert und behörd-

46 Vgl. ENVIRONMENTAL TECHNOLOGIES DIVISION (2005), S. 1 und FUNK, C. (2006), S. 60. 47 Eigene Darstellung und Berechnung, Quelle: EUROPÄISCHE KOMMISSION (2008 b).


19

lich zugelassen werden, wodurch gleichzeitig verhindert wird, dass weltweit die

emissionsärmsten Motoren- und Abgasreinigungstechnologien eingesetzt werden. Zum

anderen müssen die von den OEMs angebotenen Fahrzeugkonzepte in Bezug auf die

verwendbaren Kraftstoffqualitäten möglichst flexibel konzipiert werden, damit sie auch

mit qualitativ schlechteren konventionellen Kraftstoffen oder qualitativ hochwertigen

z.B. biogenen Kraftstoffen betrieben werden können. Nur durch eine grundsätzlich fle-

xible Fahrzeuggestaltung und im Einzelfall marktspezifische Fahrzeuganpassung kön-

nen alle Marktsegmente erschlossen und gewinnbringend genutzt werden.48

48 Vgl. ENVIRONMENTAL TECHNOLOGIES DIVISION (2005), S. 1 und STEGERS, W. (2005).

3 Theoretische Grundlagen

20


Nach der Darstellung des weltweiten Kraftstoffmarktes gibt dieses Kapitel einen Ein-

blick in die theoretischen Grundlagen von Markteinführungsstrategien und Neuprodukt-

innovationen im Kraftstoffmarkt. Hierzu erfolgt in Abschnitt 3.1 zunächst eine knappe

Definition und Einordnung des Begriffs der Einführungsstrategie, bevor im Einzelnen

auf die Massen- und auf die Nischenmarktstrategie eingegangen wird. In Abschnitt 3.2

werden anschließend zum einen neue Kraftstoffe allgemeingültig in die verschiedenen

Innovationsklassifikationen eingeordnet und zum anderen im Speziellen die neuen

Kraftstoffe BtL und Wasserstoff abgegrenzt und mit ihren spezifischen Eigenschaften

vorgestellt.

3.1 Einführungsstrategien

Einführungsstrategien sind Strategien zur Einführung eines neuen Produktes in einen

Markt. Sie verlangen das gemeinsame, langfristige und vorausschauende Planen und

Handeln aller an der Markteinführung beteiligten Akteure, um die begrenzten finanziel-

len und sonstigen Ressourcen optimal zu nutzen und Planungssicherheit für die Inves-

toren zu geben. Nur durch die zielgerichtete kooperative Zusammenarbeit aller

Marktteilnehmer ist eine erfolgreiche Produkteinführung und damit Strategieumsetzung

möglich. Die einzelnen Akteure müssen hierfür im Rahmen der Gesamtstrategie jeder

für sich eine eigene akteursspezifische Einführungsstrategie entwickeln, durch deren

Umsetzung sie zum Gelingen der Gesamtstrategie beitragen.49 In dieser Arbeit werden

ausschließlich Einführungsstrategien auf der akteursübergreifenden Ebene betrachtet.

Die Entwicklung einer Einführungsstrategie ist neben der Marketingplanung und dem

Beginn der Großproduktion Teil der Markteinführung. Die Markteinführung ist ihrerseits

die letzte und gleichzeitig ressourcen- und kostenintensivste Phase des Produktinnova-

tionsprozesses, welcher sich aus bis zu zehn Phasen zusammensetzen kann. Das in

Abbildung 10 dargestellte siebenphasige Schema des Produktinnovationsprozesses

zeigt mit den Phasen Ideengewinnung, Marktforschung, Entwicklung von Grobkonzep-

ten, Wirtschaftlichkeitsanalyse, Technische Entwicklung, Produkt- und Markttests und

Markteinführung einen idealtypischen Verlauf der einzelnen Entscheidungsschritte. Der

49 Vgl. GRAN, R.M., NIPPA, M. (2006), S. 43, LANG, F. (1990), S. 22, PRESSE- UND

INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2004), S. 170, 191 ff. und VOLLMUTH, H. J. (2001), S. 127.


21

Produktinnovationsprozess ist häufig ein Kreisprozess, welcher sich in mehr oder we-

niger regelmäßigen Abständen wiederholt und dabei teilweise neue Märkte schafft.50

Ideen-gewinnung

Marktforschung

Entwicklung von

Grobkonzepten

Produkt-und

Markttests

Technische Entwicklung

Marktein-führung

Wirtschaft-lichkeits-analyse

Abb. 10 Phasenschema des Produktinnovationsprozesses51

„Die Markteinführung eines neuen Produkts umfasst den Zeitraum vom Beginn

der vorbereitenden Maßnahmen für den Markteintritt bis zu der erfolgreichen

Behauptung der Problemlösung im Markt bzw. bis zum Erzielen eines stabilen

Umsatzwachstums.“ 52

Die erfolgreiche Markteinführung eines neuen Kraftstoffes hängt neben den spezifi-

schen Produkteigenschaften vor allem von den Marktbedingungen ab, welche die Pro-

dukteinführung begleiten. Kraftstoff ist eines von mehreren komplementären Gütern53

des Netzeffektgutes Kraftfahrzeug und steht daher mit einer Vielzahl von Faktoren in

wechselseitiger Abhängigkeit. Hierzu gehören z.B. der für den einzuführenden Kraft-

stoff relevante Kraftfahrzeugbestand, die Tankstelleninfrastruktur, die Kraftstoffproduk-

tions- sowie die Lager- und Transportmöglichkeiten, die Verwendung der bei der

Kraftstoffherstellung anfallenden Kuppelprodukte sowie der wirtschaftliche Wert der

Einführung (s. Abb. 11). Nur durch die gleichzeitige Berücksichtigung der verschiede-

50 Vgl. HANFELD, U. (1997), S. 41 ff., KUHN, J. (2007), S. 9 und PEPELS, W. (2007), S. 7 ff.. 51 Eigene Darstellung, Quelle: HANFELD, U. (1997), S. 41. 52 VAHS, D., BURMESTER, R. (2005), S. 256, zitiert nach: KUHN, J. (2007), S. 9. 53 Siehe weiterführend: VARIAN, H.R. (2007), S. 47 f. und PINDYCK, R.S., RUBINFELD, D.L.

(1998), S. 46 f..


22

nen Faktoren eröffnet sich den Konsumenten ein gegenüber der Verwendung anderer

Kraftfahrzeugtechnologien und Kraftstoffe erhöhter Nutzen, wodurch sie verstärkt die

neue Technologie annehmen. Mit zunehmender Verbraucherzahl und steigender

Marktdurchdringung wächst der Nutzen für die Konsumenten aufgrund von Skalenef-

fekten oder eines flächendeckenderen Kraftstoffangebots weiter an. Diese Wirkung

wird als Netznutzen oder Netzeffekt bezeichnet.54

Kraftfahrzeug-bestand

Produktions-möglichkeiten

Transport /Lagerung

Kuppelprodukte

Netzeffekt

Tankstellen-infrastruktur

Wirtschaft-licher Wert

Abb. 11 Wechselseitig abhängige Faktoren bei der Einführung neuer Kraftstoffe55

Die einzelnen Faktoren können jeweils durch verschiedene Handlungsmaßnahmen

aus unterschiedlichen Bereichen beeinflusst und gesteuert werden. Die bei der Einfüh-

rung neuer Kraftstoffe strategisch wichtigsten Handlungsbereiche sind in Tabelle 2

zusammen mit möglichen Handlungsmaßnahmen dargestellt. Sie geben den Rahmen

für die bei Einführungsstrategien für neue Kraftstoffe zu betrachtenden Aspekte vor.

54 Vgl. WIESE, H. (1991), S. 43 und 50. 55 Eigene Darstellung.


23

Tab. 2 Strategisch wichtige Handlungsbereiche und Handlungs-maßnahmen bei der Einführung neuer Kraftstoffe56

Handlungsbereich Handlungsmaßnahmen

Gesetzliche Rahmenbedingungen

Steuerliche Begünstigungen (nicht budgetierte Subventionen), Vergünstigte Finanzierung, Zuschüsse und andere budgetierte Sub-ventionen, Ordnungspolitische Vorgaben, Beimischungsquoten und Abnahmegarantien, Normierung

Pilot- und Demonstrationsprojekte

Förderung und Realisierung von innovativen Technologien in Form von Forschungs- und Entwicklungsanlagen sowie öffentlichkeitswirksamen Demonstrationsprojekten (Machbarkeitsnachweis)

Infrastrukturmaßnahmen Errichtung neuer Infrastrukturen für die Herstellung, den Transport, die Lagerung und den Vertrieb neuer Kraftstoffe

Öffentlichkeitsarbeit Bereitstellung von Informationsbroschüren und Fachbüchern, Beratungsangebote für Interessenten, Aufbau von Internetplattformen und -foren, Werbemaßnahmen (Förderung der Nachfrage)

Obwohl die zu berücksichtigenden Faktoren und strategischen Handlungsmaßnahmen

unabhängig von dem einzuführenden Kraftstoff prinzipiell gleich sind, unterscheiden

sich die einzelnen Einführungsstrategien sowohl in der jeweiligen Ausprägung der spe-

zifischen Maßnahmen als auch in der grundsätzlichen Zielausrichtung deutlich. KUHN

unterscheidet allgemein vier Arten von Strategien: die Massenmarktstrategie, die Seg-

mentierungsstrategie, die Nischenmarktstrategie und die Stuck-in-the-middle-Strategie,

von denen Letztere keine eindeutig definierte Einführungsstrategie erkennen lässt. Die

verschiedenen Strategien können im Verlauf der Einführung dynamisch gewechselt

und so flexibel an neue Ziele bzw. Märkte angepasst werden.57 In dieser Arbeit werden

ausschließlich die Massenmarkt- und die Nischenmarktstrategie betrachtet, da sie die

in der Realität am häufigsten verwendeten Einführungsstrategien sind.

3.1.1 Massenmarktstrategie

Die Massenmarktstrategie zielt auf eine schnelle Markteinführung von Produkten mit

einem für alle Marktteilnehmer verhältnismäßig geringen Neuheitsgrad auf breiter Ba-

sis ab. Die potenziellen Absatzmärkte müssen hierzu bereits sehr reif und entwickelt

56 In Anlehnung an: BUNDESMINISTERIUM FÜR VERBRAUCHERSCHUTZ, ERNÄHRUNG UND

LANDWIRTSCHAFT (BMVEL) (2005), S. 22 ff., KOMMISSION DER EUROPÄISCHEN GEMEINSCHAFTEN (2006), S. 8 und WUPPERTAL INSTITUT FÜR KLIMA UMWELT ENERGIE (WI), DEUTSCHES ZENTRUM FÜR LUFT- UND RAUMFAHRT (DLR), INSTITUT FÜR ENERGIE UND UMWELTFORSCHUNG (IFEU) (2006) S. 221 ff..

57 Vgl. KUHN, J. (2007), S. 136 f. und SCHREINER, O.M.E. (2006), S. 54.


24

sein, so dass keine kosten- und zeitintensiven Marktaufbaumaßnahmen mehr nötig

sind. Für die Einführung von neuen Kraftstoffen bedeutet dies, dass bereits eine hohe

Anzahl von Kraftfahrzeugen, die mit dem einzuführenden Kraftstoff betrieben werden

können, auf dem Markt existent sein muss und die bestehende Verteilungsinfrastruktur

bisher angebotener Kraftstoffe zum Absatz des neuen Kraftstoffs mit genutzt oder ein-

fach und schnell ergänzend aufgebaut werden kann. Auf diese Weise sind bereits zu

Beginn der Markteinführung eine massenhafte Produktion des neuen Kraftstoffs sowie

eine kostengünstige und flächendeckende Kraftstoffbereitstellung möglich. Hierdurch

ergeben sich früh gewinnfördernde Skalen- und Verbundeffekte, welche die weitere

Einführung beschleunigen. Die massenhafte zeitgleiche Produktbereitstellung erfordert

eine sehr enge und gut aufeinander abgestimmte Zusammenarbeit aller Marktteilneh-

mer, um die erforderlichen Produktmengen zügig, flächendeckend und auf Dauer in

hoher Qualität anbieten zu können.58

Die Hauptziele der Massenmarktstrategie sind:59

• Schnelle Eroberung von Marktanteilen

• Schnelle Erreichung eines hohen Bekanntheitsgrades

• Möglichst sofortige Erzielung eines positiven Kosten-Ertrags-Verhältnisses

• Direkte Konkurrenzfähigkeit gegenüber bisher angebotenen Produkten

• Schnelle Erreichung der Ziele, die zur Neuprodukteinführung beigetragen ha-

ben

• Minimierung des Umstellungs- und Adaptionsaufwandes für die Konsumenten

• Zeitnaher Abschluss der Markteinführung

Die Voraussetzungen für die Anwendung der Massenmarktstrategie bei der Einführung

von neuen Kraftstoffen sind:60

• Existenz ausreichend großer Produktionskapazitäten

• Gesicherte Versorgung der Produktionsstellen mit qualitativ hochwertigen Res-

sourcen

• Wirkungsvolles Kommunikations- und Marketingmanagement

• Technische Ausgereiftheit des Kraftstoffs 58 Vgl. KUHN, J. (2007), S. 137. 59 Vgl. Lang, F. (1990), S. 27. 60 Vgl. Lang, F. (1990), S. 27.


25

• Kompatibilität zu bereits verbreiteten Motoren- und Fahrzeugkonzepten

• Marktdeckende Verfügbarkeit qualifizierten Fachpersonals

• Bereitschaft der Konsumenten, den Kraftstoff anzunehmen

• Geringer bzw. kein technischer und organisatorischer Umrüstungsaufwand bei

der Kraftstoffverteilung

3.1.2 Nischenmarktstrategie

Die Nischenmarktstrategie beinhaltet die punktuelle Einführung eines neuen Produktes

in einen Nischen- bzw. Testmarkt, in dem hohe Preise für das Produkt erzielt werden

können. Aufgrund der begrenzten Größe des Zielmarktes zeichnet sich die Nischen-

marktstrategie durch ein stark spezialisiertes Markteinführungskonzept aus. Sie ist be-

sonders dann vorzuziehen, wenn das einzuführende Produkt technisch noch nicht

vollständig ausgereift ist und zu seiner Optimierung weitere Markterfahrungen erforder-

lich sind. Produkte, die mit der Nischenstrategie eingeführt werden, verfügen sowohl

für die Unternehmen, welche das Produkt einführen, als auch für den Zielmarkt über

einen relativ hohen Neuheitsgrad. Der jeweilige Absatzmarkt des neuen Produktes ist

entsprechend noch sehr jung und von den das Produkt einführenden Unternehmen

größtenteils noch nicht erschlossen.61

Bei der Einführung eines neuen Kraftstoffs liegt eine solche Situation vor, sofern zum

Zeitpunkt der Kraftstoffeinführung noch keine oder nur sehr wenige Kraftfahrzeuge auf

dem Markt verwendet werden, die mit dem neuen Kraftstoff betrieben werden können,

und darüber hinaus noch keine flächendeckende Verteilungsinfrastruktur für den einzu-

führenden Kraftstoff vorhanden ist. Die Einführung eines neuen Kraftstoffs erfordert in

diesen Fällen die parallele Markteinführung kompatibler Kraftfahrzeugtechnologien und

den Aufbau einer neuen Tankstellen-, Transport- und Lagerinfrastruktur für die Bereit-

stellung des Kraftstoffs. Dies ist in einem geografisch begrenzten Nischenmarkt besser

und schneller realisierbar. Der wirtschaftliche Wert der Einführung ist trotz dieser an-

fänglich begrenzten Einführung besonders hoch. Die Erkenntnisse aus dem Nischen-

markt bzgl. der Akzeptanz, der Wirtschaftlichkeit und der technischen Optimierung

dienen der weiteren Verbesserung des neuen Kraftstoffs und der Vorbereitung auf eine

schrittweise breitere Markteinführung. Im Einzelfall können die Markterkenntnisse je-

doch auch dazu beitragen, den Kraftstoff zurückzuziehen oder grundlegende Verände-

rungen an ihm vorzunehmen, was eine weitaus engere Kooperation zwischen den

61 Vgl. KUHN, J. (2007), S. 138 und Lang, F. (1990), S. 26.


26

wenigen gezielt ausgewählten an der Einführung beteiligten Marktteilnehmern erfordert

als bei der Massenmarktstrategie.62

Die Hauptziele der Nischenmarktstrategie sind:63

• Einfache Erfassung der Marktreaktionen im Hinblick auf die Technik, den Preis,

das Design, den Bedarf und die Akzeptanz

• Erkennung von Zusatz- und Änderungswünschen, die zur Verbesserung des

Produktes beitragen

• Schrittweiser Aufbau eines kosten- und technikintensiven Vertriebsnetzes, z.B.

in Form einer spezifischen Infrastruktur

Die Voraussetzungen für die Anwendung der Nischenmarktstrategie bei der Einführung

von neuen Kraftstoffen sind:64

• Existenz kleiner Nischenmärkte, die möglichst viele Bedingungen des breiten

Massenmarktes in sich vereinen

• Hohes Erfolgspotenzial durch grundsätzliche Aufgeschlossenheit der Konsu-

menten des Nischenmarktes gegenüber dem neuen Kraftstoff und der evtl. da-

zugehörenden Fahrzeugtechnologie

• Schnelle und einfache Kontrolle des ausgewählten Testgebietes

3.2 Neue Kraftstoffe

Kraftstoff ist ein Produkt, das sich in alte und neue Kraftstoffe unterteilt. Während alte

Kraftstoffe bereits am Markt verfügbar sind, stehen neue Kraftstoffe noch vor ihrer

Markteinführung und werden entsprechend von den Konsumenten als neu angesehen.

Der Begriff des neuen Produktes ist eng verbunden mit dem Begriff der Produktinnova-

tion, welcher sich auf die bisher angebotenen Produkte am Markt bezieht.65

62 Vgl. KUHN, J. (2007), S. 138 und Lang, F. (1990), S. 26. 63 Vgl. Lang, F. (1990), S. 26. 64 Vgl. Lang, F. (1990), S. 26. 65 Vgl. KUHN, J. (2007), S. 6 ff. und PEPELS, W. (2007), S. 9.


27

„Eine Produktinnovation liegt vor, wenn bei einem neu eingeführten Produkt aus

Konsumentensicht signifikante Änderungen zu bestehenden Produkten vorliegen

[…].“ 66

Bei Kraftstoffen ergeben sich derartige Änderungen vor allem aus den bei der Entwick-

lung von Kraftstoffen relevanten fünf Parametern Ausgangsrohstoff, Kraftstoffeigen-

schaften, Herstellungsverfahren, Antriebskonzept und Preis (s. Tab. 3).

Tab. 3 Parameter bei der Entwicklung neuer Kraftstoffe67

Parameter Beschreibung

Ausgangsrohstoff Art und Verfügbarkeit des Primärenergieträgers, aus dem der Kraftstoff gewonnen wird (Versorgungssicherheit)

Kraftstoff-eigenschaften Kraftstoffqualität sowie Art und Menge der emittierten Schadstoffe

Herstellungs-verfahren

Art des Verfahrens und der zur Kraftstoffherstellung eingesetzten Primär-energie, die in Abhängigkeit von ihrer Erzeugung aus fossilen oder er-neuerbaren Energieträgern Einfluss auf die CO2-Gesamtbilanz hat

Antriebstechnologie Art der Antriebstechnologie und des davon abhängenden gesamten Kraft-fahrzeugkonzeptes

Preis Von den anderen vier Parametern sehr stark abhängiger Preis des Kraft-stoffes

Je nach Neuheitsgrad der einzelnen Parameter können die entwickelten Kraftstoffe in

Basisinnovationen, Verbesserungsinnovationen, Anpassungsinnovationen, Imitationen

und Scheininnovationen unterschieden werden. In dieser Arbeit werden unter neuen

Kraftstoffen ausschließlich Basisinnovationen verstanden. Basisinnovationen sind

Marktneuheiten, die es den Konsumenten ermöglichen, einen vorhandenen Zweck auf

neuartige Weise mit innovativen Schlüsseltechnologien zu realisieren und damit die

Grundlage für die übrigen sog. Folgeinnovationen darstellen.68

Eine weitere Möglichkeit Produktinnovationen zu differenzieren besteht darin, sie auf-

grund ihres Innovationsauslösers in Push- und Pull-Innovationen zu unterteilen. Push-

Innovationen sind technologieinduziert, da sie aus der Existenz neuer Technologien

resultieren. Sie werden von den Unternehmen aus eigener Initiative entwickelt und in 66 KAMLAGE, K. (2001), S. 10. 67 In Anlehnung an: STEGERS, W. (2005). 68 Vgl. HANFELD, U. (1997), S. 30, KAMLAGE, K. (2001), S. 7 ff. und KUHN, J. (2007), S. 7.


28

den Markt eingeführt, bevor eine Kundennachfrage besteht. Pull-Innovationen sind

marktinduzierte Neuerungen, die auf die Erfüllung der Konsumentenbedürfnisse zu-

rückzuführen sind. Der Innovationsentwicklung geht somit immer eine Marktnachfrage

voraus. Die exakte Differenzierung in Push- und Pull-Innovationen ist in der Praxis je-

doch kaum möglich. Durch den fließenden Übergang bzw. das oftmalige Einhergehen

der beiden Formen vereinen Innovationen oft beide Innovationsarten in sich. Je nach

maßgeblichem Innovationstreiber können die Innovationen somit einen mehr oder we-

niger ausgeprägten Push- oder Pull-Charakter haben.69

Bei der Einführung neuer Kraftstoffe handelt es sich überwiegend um Push-

Innovationen, die zwar von den Endverbrauchern gewünscht werden, letztendlich aber

vom Staat durch Auflagen und Anreizprogramme für die Mineralöl- und Automobilkon-

zerne, vor allem aber durch Subventionierung in den Markt gedrückt werden.

Eine dritte Art der Differenzierung von Produktinnovationen ist mit Hilfe des betriebs-

wirtschaftlichen, des industrieökonomischen und des nationalökonomischen Innovati-

onsbegriffs möglich, welche sich aus der Reichweite der Neuartigkeit ergeben.

Während der betriebswirtschaftliche Innovationsbegriff die Neuheit für ein Unterneh-

men beschreibt, beziehen sich der industrieökonomische Innovationsbegriff auf die

Neuartigkeit eins Produktes für eine ganze Branche und der nationalökonomische In-

novationsbegriff auf die Neuheit einer Innovation für eine ganze Nation.70

Neue Kraftstoffe werden weltweit nicht zeitgleich, sondern i.d.R. länder- oder regions-

bezogen in den Kraftstoffmarkt eingeführt und fallen daher unter den nationalökonomi-

schen Innovationsbegriff. Um die mit der Einführung verbundenen betriebs- und

volkswirtschaftlichen Auswirkungen, wie bspw. die Schaffung neuer Arbeitsplätze oder

eigenständiger Industriezweige, bestmöglich zu nutzen, müssen die technischen und

finanziellen Ressourcen auf die erfolgversprechendsten Kraftstoffalternativen konzen-

triert werden. Diese sind einer Vielzahl von Studien und Analysen zufolge BtL-

Kraftstoffe und Wasserstoff.71

3.2.1 Biomass-to-Liquid-Kraftstoffe

Synthetische Kraftstoffe aus Biomasse, sog. Biomass-to-Liquid-(BtL)-Kraftstoffe oder

auch Designerkraftstoffe, sind Biokraftstoffe der 2. Generation. BtL-Kraftstoffe zeichnen

69 Vgl. KUHN, J. (2007), S. 7. 70 Vgl. KAMLAGE, K. (2001), S. 7. 71 Vgl. PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2004), S. 193.


29

sich durch ein besonders hohes CO2-Minderungspotenzial von über 90 % und die

Kompatibilität mit der heutigen Verteilungsinfrastruktur für Mineralölkraftstoffe aus. BtL-

Kraftstoffe sind noch nicht am Markt verfügbar und in ihren Produktionskosten noch

deutlich höher als die Biokraftstoffe der 1. Generation, Biodiesel und Bioethanol.72

BtL-Kraftstoffe werden in einem mehrstufigen thermo-chemischen Prozess über das

Zwischenprodukt Synthesegas hergestellt (s. Abb. 12 und Anhang A) und unterschei-

den sich damit deutlich von physikalisch-chemisch hergestelltem Biodiesel und bio-

chemisch erzeugtem Bioethanol. Aufgrund dieses Zwischenschrittes kann aus Bio-

masse eine Vielzahl hochqualitativer flüssiger und gasförmiger Kraftstoffe wie z.B. Fi-

scher-Tropsch-Benzin (FT-Benzin), Fischer-Tropsch-Diesel (FT-Diesel), Dimethylether

(DME), Wasserstoff, Methanol oder Methan erzeugt werden.73 In dieser Arbeit werden

unter BtL-Kraftstoffen jedoch ausschließlich FT-Benzin und FT-Diesel verstanden.

Rohstof faufbereitung

Produktaufbereitung

Vergasung

Gasreinigung und -konditionierung

Fischer-Tropsch-Synthese

Biomasse

BtL-Kraftstoff

Abb. 12 Schema des Herstellungsprozesses von

Biomass-to-Liquid-Kraftstoffen74

72 Vgl. BUNDESMINISTERIUM FÜR VERBRAUCHERSCHUTZ, ERNÄHRUNG UND LANDWIRTSCHAFT

(BMVEL) (2005), S. 32, DEUTSCHE ENERGIE-AGENTUR GMBH (DENA) (2006), S. 4, LINßEN, J., WALBECK, M. (2006), S. 194, SCHMITZ, N., HENKE, J., KLEPPER, G. (2006), S. 52 f. und WELTZIN, M. (2006), S. 8.

73 Vgl. BEHRENDT, F., NEUBAUER, Y. (2006), S. 151, SCHINDLER, V. (2006), S. 19, STUCKI, S., BIOLLAZ, S. (2001), S. 310 und VOGEL, A., REICHMUTH, M., KALTSCHMITT, M. (2005), S. 65.

74 Eigene Darstellung in Anlehnung an: FACHAGENTUR NACHWACHSENDE ROHSTOFFE E.V. (FNR) (2007 b) und SCHAUB, G., UNRUH, D., ROHDE, M. (2004), S. 353.


30

Der erste Herstellungsschritt ist die Aufbereitung der bereitgestellten Biomasse in Form

von Trocknung und Zerkleinerung. Als Biomasse dienen dabei alle Arten organischer

Materialien, wie z.B. Energie- oder Kurzumtriebspflanzen, aber auch Abfälle der Nah-

rungsmittelproduktion, der Holzverarbeitung, Teile des Siedlungsabfalls oder marine

Biomasse. Hierdurch ergibt sich ein besonders breites und geografisch relativ unab-

hängiges Rohstoffpotenzial, dass jedoch wie auch bei allen anderen Biokraftstoffen

aufgrund der Grenzen der Verfügbarkeit von Biomasse beschränkt ist.75

Die anschließende Vergasung76 der biogenen Festbrennstoffe zu Synthesegas führt zu

einer weitestgehend vollständigen Umwandlung der Biomasse bzw. Verwertung der in

ihr gebundenen Energie, wodurch sich ein besonders hohes sog. technisches Brenn-

stoffpotenzial77 ergibt. Das erhaltene Synthesegas ist eine Mischung hauptsächlich aus

Wasserstoff (H2), Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO2) und kann grundsätzlich

sowohl aus Biomasse, aber auch aus Erdgas (Gas-to-Liquid, GtL) oder Kohle (Coal-to-

Liquid, CtL) gewonnen werden. Die gesamte Verfahrensgruppe wird daher in der Lite-

ratur auch unter dem Begriff „XtL“ zusammengefasst.78

Im nächsten Herstellungsschritt wird das Synthesegas von Schwefel-, Stickstoff- und

anderen Schadstoffverbindungen gereinigt und zusätzlich durch Gaskonditionierung in

das gewünschte Wasserstoff-Kohlenmonoxid-Verhältnis gebracht. Hieran schließt sich

mit der Fischer-Tropsch-Synthese die eigentliche BtL-Kraftstoffherstellung an. Aus dem

Synthesegas werden dabei kurzkettige und längerkettige gesättigte Kohlenwasser-

stoffmoleküle synthetisiert.79

Trotz seiner bereits sehr hohen Qualität (u.a. schwefel- und aromatenfrei) muss der

BtL-Kraftstoff im Anschluss an die Synthese in einem letzten Schritt in einem klassi-

schen Raffinerieprozess noch weiter aufbereitet werden, um den Kraftstoffqualitäts-

ansprüchen sowohl heutiger als auch zukünftiger Verbrennungsmotoren gerecht zu

werden. Der BtL-Kraftstoff wird hierbei den für die Motoren optimalen Kraftstoffeigen-

schaften angepasst, so dass u.a. nur noch sehr geringe Abgas- und Rußpartikel-

75 Vgl. SCHAUB, G., UNRUH, D., ROHDE, M. (2004), S. 352 und SCHINDLER, V. (1997), S. 163. 76 Vergasungstechnologien lassen sich grundsätzlich in vier Kategorien unterteilen: Festbett-

vergasung, Wirbelschichtvergasung, Flugstromvergasung oder eine Kombination der Verfah-ren; siehe hierzu weiterführend: RUDLOFF, M. (2005), S. 75.

77 Das technische Brennstoffpotenzial beschreibt den Anteil der insgesamt verfügbaren Bio-masse, welcher unter Berücksichtigung der gegebenen technischen Restriktionen energe-tisch nutzbar ist (vgl. VOGEL, A., REICHMUTH, M., KALTSCHMITT, M. (2005), S. 57).

78 Vgl. BEHRENDT, F., NEUBAUER, Y. (2006), S. 151, SCHINDLER, V. (1997), S. 163, STUCKI, S., BIOLLAZ, S. (2001), S. 309 und VOGEL, A., REICHMUTH, M., KALTSCHMITT, M. (2005), S. 70.

79 Vgl. FACHAGENTUR NACHWACHSENDE ROHSTOFFE E.V. (FNR) (2007) und SCHAUB, G., UNRUH, D., ROHDE, M. (2004), S. 353.


31

emissionen bei der motorischen Verbrennung entstehen. Der Brennwert von BtL-

Kraftstoffen liegt bei 43,9 MJ/kg80.81

In Tabelle 4 sind die wichtigsten Vor- und Nachteile von BtL-Kraftstoffen zusammenge-

fasst.

Tab. 4 Vor- und Nachteile von Biomass-to-Liquid-Kraftstoffen82

Vorteile

− Sehr breite Basis an biogenen Energieträgern als Ausgangsmasse nutzbar

− Besonders hohes technisches Brennstoffpotenzial

− Hochqualitativer Kraftstoff mit klar definierbaren Eigenschaften

− Herstellungserfahrung mit Vergasungs- und Syntheseverfahren bei fossilen Einsatzstoffen

− Mit den konventionellen Mineralölkraftstoffen kompatibel

− Problemlose Vertreibung über die vorhandene Infrastruktur

− Für heutige und zukünftige Kraftfahrzeuge geeignet

Nachteile

− Komplexer und energieintensiver Herstellungsprozess

− Herstellungsverfahren für biogene Einsatzstoffe noch nicht ausgereift

− Hohe Investitionskosten

− Begrenzte Verfügbarkeit von Biomasse

In Dieselmotoren kann BtL-Kraftstoff in Reinform oder als Mischung mit einem beliebi-

gen Anteil ohne motorische Anpassungen verwendet werden. Als Ottokraftstoff kann

BtL-Kraftstoff nur nach zusätzlichen Konditionierungsschritten eingesetzt werden.83

Der theoretische Wandlungswirkungsgrad bei der Herstellung von BtL-Kraftstoffen liegt

bei bis zu 60 %. Momentan werden – abhängig von dem exakten Herstellungsverfah-

ren – jedoch noch nur deutlich geringere Umwandlungswirkungsgrade realisiert, was

eine weitere Erforschung und Entwicklung der genauen Herstellungsverfahren erfor-

derlich macht.84

80 Der Brennwert von Dieselkraftstoff liegt bei 43,1 MJ/kg und der von Ottokraftstoff ebenfalls

bei 43,9 MJ/kg (vgl. FACHAGENTUR NACHWACHSENDE ROHSTOFFE E.V. (FNR) (2007 a)). 81 Vgl. BARTSCH, C. (2004), S. 281, BEHRENDT, F., NEUBAUER, Y. (2006), S. 152, DEUTSCHE

ENERGIE-AGENTUR GMBH (DENA) (2006), S. 6, SCHINDLER, V. (2006), S. 19, SCHMITZ, N., HENKE, J., KLEPPER, G. (2006), S. 52 und VOGEL, A., REICHMUTH, M., KALTSCHMITT, M. (2005), S. 70 f..

82 Quelle: SCHINDLER, J. (2005), SCHMITZ, N., HENKE, J., KLEPPER, G. (2006), S. 21 und 53 ff. und VOGEL, A., REICHMUTH, M., KALTSCHMITT, M. (2005), S. 70.

83 Vgl. BARTSCH, C. (2004), S. 280 und SCHMITZ, N., HENKE, J., KLEPPER, G. (2006), S. 52 ff.. 84 Vgl. VOGEL, A., REICHMUTH, M., KALTSCHMITT, M. (2005), S. 70 f..


32

3.2.2 Wasserstoff

Wasserstoff ist ein chemisches Element mit dem Symbol H, welches für das lateinische

Wort hydrogenium steht. Hydrogenium leitet sich aus dem altgriechischen hydōr für

„Wasser“ und gignomai für „werden“ bzw. „entstehen“ ab und kann dementsprechend

mit „Wassererzeuger“ oder „Wasserbildner“ übersetzt werden. Wasserstoff kommt in

der Natur fast ausschließlich in gebundener Form vor allem im Wassermolekül H2O

vor. Elementarer Wasserstoff (H2) hat eine Dichte von 0,09 kg/m3 und ist unter Nor-

malbedingungen85 gasförmig.86

Wasserstoff ist kein Primärenergieträger, sondern ein von der Primärenergiequelle

unabhängiger Sekundärenergieträger bzw. Energiespeicher. Hieraus ergibt sich die

Chance, regenerative Primärenergien87, die in Form von Elektrizität oder Wärme nutz-

bar gemacht werden, CO2-neutral in Wasserstoff zu speichern. In der mobilen Anwen-

dung kann Wasserstoff unter Freisetzung geringer Mengen Stickoxide direkt in

Wasserstoff-Verbrennungsmotoren oder sogar emissionsfrei in einer Kombination aus

Brennstoffzelle und Elektromotor bei einem gleichzeitig höheren Wirkungsgrad von

60 % bis 80 %88 eingesetzt werden. Mit Wasserstoff als Kraftstoff ist somit eine nach-

haltige und CO2-neutrale Kraftstoffbereitstellung über den gesamten Erzeugungs- und

Verbrennungsprozess möglich.89

Wasserstoff kann zentral oder dezentral prinzipiell aus allen wasserstoffhaltigen Aus-

gangsmaterialien unter Energieaufwand hergestellt werden. Die drei nachstehenden

Erzeugungspfade sind dabei besonders wichtig: 90

1. Elektrolyse aus Wasser mit elektrischem Strom

2. Reformierung von wasserstoffhaltigen Gasen wie Erdgas oder Biogas

3. Vergasung von z.B. Biomasse oder Kohle.

85 25 °C und 1013 hPa. 86 Vgl. BEHRENDT, F., NEUBAUER, Y. (2006), S. 155 und GEITMANN, S. (2005), S. 88 f.. 87 Zu den regenerativen Primärenergien gehören Sonnen-, Wind- und Wellenenergie, Wasser-

kraft und Erdwärme. 88 Der Wirkungsgrad eines Ottomotors beträgt etwa 20 %, der eines guten Dieselmotors etwa

50 % (vgl. GROLIK, B., KOPP, J. (2003), S. 12 f.). 89 Vgl. DEUTSCHER WASSERSTOFF- UND BRENNSTOFFZELLEN-VERBAND E.V. (DWV) (2004), S. 4 f.

und 10, GROLIK, B., KOPP, J. (2003), S. 12 f ., LINßEN, J., WALBECK, M. (2006), S. 194 PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2004), S. 174 und SCHLECHT, L. (2005), S. 29.

90 Vgl. DEUTSCHER WASSERSTOFF- UND BRENNSTOFFZELLEN-VERBAND E.V. (DWV) (2004), S. 10, EUROPÄISCHE KOMMISSION (2003), S. 25 und PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2004), S. 174.


33

Für die drei Hauptpfade91 gibt es verfahrensabhängig verschiedene Erzeugungsunter-

pfade. Diese ergeben sich aus den unterschiedlichen Energiequellen zur Erzeugung

elektrischen Stroms für die Elektrolyse, der Möglichkeit auch feste und flüssige fossile

Energieträger wie Kohle oder Erdöl in wasserstoffhaltige Gase zu konvertieren und

anschließend zu reformieren sowie der Vergasbarkeit verschiedenster Biomassearten.

Die direkte Reformierung von Erdgas sowie die Vergasung und anschließende Refor-

mierung von festen oder flüssigen Primärenergieträgern stehen dabei in direkter Kon-

kurrenz zu der Direktverwendung der Primärenergieträger als Kraftstoff. Die Vergasung

und anschließende Reformierung von Biomasse konkurriert mit der Erzeugung von

BtL-Kraftstoffen. Besonders nachhaltig und nahezu CO2-neutral sind die Wasserstoff-

erzeugungspfade der Elektrolyse aus Wasser und der Vergasung von Biomasse, so-

fern die zur Wasserstofferzeugung benötigte Energie mit Hilfe erneuerbarer Energien

erzeugt wurde. Die heutige Weltproduktion von rund 600 Mrd. m3 (ca. 45 Mio. t) Was-

serstoff wird jedoch noch zu rund 48 % aus Erdgas mittels Reformierung, zu 30 % aus

Vergasung von Erdöl, zu 18 % aus Vergasung von Kohle und nur zu 4 % mittels Elekt-

rolyse aus Wasser und damit fast ausschließlich aus fossilen Primärenergieträgern

gewonnen. Dies zeigt, dass z.Z. weder das Herstellungsverfahren der Elektrolyse aus

Wasser noch das der Vergasung von Biomasse technisch ausgereift und am Markt

etabliert sind.92

Die Speicherung des gewonnenen Wasserstoffs erfolgt derzeit i.d.R. im flüssigen Zu-

stand in Flüssigtanks bei Temperaturen unter -253 °C als Liquid Hydrogen (LH2), ver-

einzelt aber auch im gasförmigen Zustand in Druckgasflaschen bei einem Druck von

700 bar als Compressed Gaseous Hydrogen (CGH2).93 Neben der leichteren Transpor-

tierbarkeit von flüssigem Wasserstoff mit z.B. Tanklastkraftwagen beträgt auch die

Energiedichte im flüssigen Aggregatszustand mit ρf = 70,8 g/l ein Vielfaches der Ener-

giedichte von gasförmigem Wasserstoff (ρg = 1,34 g/l), selbst wenn dieser komprimiert

91 Weitere Erzeugungspfade für die Herstellung von elementarem Wasserstoff sind der Ther-

mochemische Kreisprozess mit Hilfe kostengünstiger Hochtemperaturwärme aus z.B. Kern- oder Sonnenenergie sowie die biologische Erzeugung mit Hilfe von Algen und Bakterien. Beide Technologien befinden sich jedoch noch in der Forschung- und Entwicklungsphase (vgl. EUROPÄISCHE KOMMISSION (2003), S. 25).

92 Vgl. BEHRENDT, F., NEUBAUER, Y. (2006), S. 155, DEUTSCHER WASSERSTOFF- UND BRENNSTOFFZELLEN-VERBAND E.V. (DWV) (2004), S. 10 und PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2004), S. 174 und 193.

93 Weitere, jedoch noch nicht ausgereifte und daher nicht für eine größere Anwendung geeig-nete Wasserstoffspeichermöglichkeiten sind die Speicherung als Metallhydride und als Chemische Hydride (vgl. EUROPÄISCHE KOMMISSION (2003), S. 26).


34

ist. Massenbezogen besitzt Wasserstoff mit einem Brennwert von 120 MJ/kg die höch-

ste Energiedichte aller Energieträger.94

Die Speicherung als Flüssigwasserstoff erfordert jedoch einen besonders hohen Ener-

gieaufwand, der mit einem gegenüber anderen Speichertechnologien erhöhten Primär-

energiebedarf verbunden ist. Eine Speicherung in Form von CGH2 ist daher sowohl

aus wirtschaftlicher als auch aus energie- und umweltpolitischer Sicht erstrebenswert.

Das in Europa von der Industrie für den Transport von CGH2 genutzte Wasserstoff-

Pipeline-Netz hat jedoch bisher lediglich eine Gesamtlänge von ca. 1100 km und ist

damit für eine flächendeckende Wasserstoffversorgung nicht ausreichend. Eine flä-

chendeckende Erzeugungs-, Speicher- und Verteilungsinfrastruktur für Flüssig- oder

Druckwasserstoff besteht weltweit bisher nur vereinzelt im Rahmen von Pilot- und De-

monstrationsprojekten.95 Ein flächendeckender Wasserstoffinfrastrukturaufbau erfor-

dert sehr hohe Kapitalinvestitionen und stellt daher die Hauptherausforderungen bei

der Einführung von Wasserstoff als Kraftstoff dar.

In Tabelle 5 sind die wichtigsten Vor- und Nachteile von Wasserstoff als Kraftstoff zu-

sammengefasst.

Tab. 5 Vor- und Nachteile von Wasserstoff als Kraftstoff 96

Vorteile

− Kraftstoff mit hoher Qualität

− Geringe nutzungsseitige Emissionen

− Kann praktisch aus allen fossilen und erneuerbaren Primärenergiequellen hergestellt werden

− Erzeugungstechnologien auf Basis fossiler Energieträger zum Teil vorhanden

− Elektrolyse überall dort möglich, wo Strom und Wasser zur Verfügung stehen

− Geeignet für konventionelle Verbrennungsmotoren und Brennstoffzellen in Kombination mit Elektromotoren

− Durch Brennstoffzellentechnologie direkt verstrombar und dadurch hocheffizient

− Erlaubt gleitenden Übergang von fossilen auf erneuerbare Energien

94 Vgl. BEHRENDT, F., NEUBAUER, Y. (2006), S. 155, DEUTSCHER WASSERSTOFF- UND

BRENNSTOFFZELLEN-VERBAND E.V. (DWV) (2004), S. 9, EUROPÄISCHE KOMMISSION (2003), S. 26, GEITMANN, S. (2005), S. 92 und PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2004), S. 174 und 193.

95 Vgl. EUROPÄISCHE KOMMISSION (2003), S. 20 und 27 und WUPPERTAL INSTITUT FÜR KLIMA UMWELT ENERGIE (WI), DEUTSCHES ZENTRUM FÜR LUFT- UND RAUMFAHRT (DLR), INSTITUT FÜR ENERGIE UND UMWELTFORSCHUNG (IFEU) (2006), S. 107 f..

96 Quelle: DEUTSCHER WASSERSTOFF- UND BRENNSTOFFZELLEN-VERBAND E.V. (DWV) (2007), S. 10, SCHINDLER, J. (2005) und VOGEL, A., REICHMUTH, M., KALTSCHMITT, M. (2005), S. 71.


35

Nachteile

− Volumenbezogen sehr geringe Energiedichte

− Energieintensive Kühlung oder Komprimierung für wirtschaftliche Speicherung und effizienten Transport erforderlich

− Nutzungssysteme sind mit derzeitigen Systemen nicht kompatibel

− Neue kostenintensive Infrastruktur zur Erzeugung und Bereitstellung notwendig

− Leichte Modifizierung herkömmlicher Verbrennungsmotoren erforderlich

− Geringer Wirkungsgrad in Verbrennungsmotoren

− Wandlung von Produktgasen zu Wasserstoff bisher nur mit fossilen Energieträgern großtech-nisch realisiert

Bis zur großindustriellen Wasserstoffherstellung und Einführung von Wasserstoff als

Kraftstoff sind jedoch noch ähnlich wie bei der Herstellung von BtL-Kraftstoffen auf-

wändige Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen notwendig. Hierbei und bei der

Entwicklung einer erfolgsversprechenden Markteinführungsstrategie für diese beiden

Kraftstoffe ist eine Analyse früherer Markteinführungen in vergleichbaren Situationen

hilfreich.

4 Analyse früherer Markteinführungen

36


Dieses Kapitel dient der Analyse früherer Markteinführungen neuer Kraftstoffe in Euro-

pa, schwerpunktmäßig in Deutschland, sowie in Abhängigkeit vom Kraftstoff auch in

den USA und in Brasilien. Exemplarisch wird hierzu in Abschnitt 4.1 zunächst die

Markteinführung von bleifreiem Benzin beschrieben, wobei im Einzelnen auf die Ursa-

chen und Förderer sowie das interdisziplinäre Vorgehen von Politik, Wirtschaft und

Wissenschaft bei der Markteinführung eingegangen wird. Im Anschluss werden aus der

Einführung Erkenntnisse für die Einführung zukünftiger Kraftstoffe gezogen. In Ab-

schnitt 4.2 erfolgt anschließend die analoge Darstellung der Markteinführung von Er-

dgas, bevor in Abschnitt 4.3 unter gleichen Gesichtspunkten auf die Markteinführung

von Biodiesel und Bioethanol eingegangen wird. Auch aus den Markteinführungen die-

ser Kraftstoffe werden im jeweiligen Abschnitt Erkenntnisse für Einführungsstrategien

zukünftiger Kraftstoffe gezogen.

4.1 Einführung von bleifreiem Benzin

Die meisten Länder der Welt haben seit vielen Jahren bleifreies Benzin eingeführt. In

Westeuropa darf seit der Jahrtausendwende sogar ausschließlich nur noch bleifreies

Benzin für Kraftfahrzeuge verwendet werden. Gemäß einem Beschluss auf dem Welt-

gipfel für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen 2002 in Johannesburg soll

Bleibenzin in den kommenden Jahren weltweit komplett durch bleifreies Benzin ersetzt

werden. Bleifreies Benzin steht damit exemplarisch für die erfolgreiche weltweite Ein-

führung eines neuen Kraftstoffes bis zur totalen Marktdurchdringung.97

4.1.1 Ursachen und Förderer der Markteinführung von bleifreiem Benzin

Die Hauptgründe für die Einführung von bleifreiem Benzin waren sowohl neue Erkenn-

tnisse über die Gefährdung der menschlichen Gesundheit durch Blei als auch Umwelt-

aspekte. Blei und damit auch das im Ottokraftstoff seit den 1920er Jahren zur

Erhöhung der Klopffestigkeit verwendete Tetraethylblei (TEL) ist in höheren Konzentra-

tionen giftig und kann zu gesundheitlichen Schädigungen z.B. des Nerven- oder Herz-

Kreislaufsystems, aber auch zu einer Verminderung der Fortpflanzungsfähigkeit füh-

ren.98 Anfang der 1970er Jahre wurde bekannt, dass der menschliche Körper deutlich

97 Vgl. MOSIMANN, M. et al. (2002), S. 203. 98 Vgl. BUNDESAMT FÜR GESUNDHEIT (BAG) (2005) und MINERALÖLWIRTSCHAFTSVERBAND E.V.

(MWV) (2001), S. 10.


37

mehr Blei aus den Autoabgasen aufgenommen hatte, als bis dahin angenommen wur-

de.99 Heute liegen die Werte der Bleibelastung in den Innenstadtbereichen in Deutsch-

land bei gesundheitlich nicht gefährlichen 0,02-0,05 μg/m3.100

Gleichzeitig wuchs aufgrund des zunehmenden Waldsterbens der Druck von Wissen-

schaft und Öffentlichkeit auf die Regierungen sowie die Mineralöl- und Automobilkon-

zerne, der Luftverschmutzung mit Stickstoffoxiden (NOx), Kohlenmonoxid (CO),

Kohlenwasserstoffen (CH) und Schwefeldioxid (SO2) entgegenzuwirken. Dies führte

Mitte der 1980er Jahre in vielen Ländern in zunehmendem Maß zur Einführung des

Katalysators.101 In Deutschland verabschiedete die Bundesregierung 1984 ein Gesetz,

wonach ab 1989 nur noch Neuwagen mit Katalysator zugelassen und bereits vor die-

sem Zeitpunkt Fahrzeuge mit Katalysator steuermäßig begünstigt werden sollten.102

Blei lässt Fahrzeugkatalysatoren durch Inaktivierung der aus Edelmetallen (Platin,

Rhodium und Palladium) bestehenden aktiven Schicht oder durch Schädigung der zur

Regelung der Katalysatoren benötigten Lambda-Sonde unwirksam werden.103 Die Ein-

führung bleifeien Benzins war daher zwingend erforderlich. Anfängliche Bedenken

bzgl. evtl. Versorgungsengpässe bei einer vorerst alleinigen Kraftstoffeinführung und

evtl. starker Benzinpreiserhöhungen stellten sich ebenso wie die Behauptungen eines

höheren Kraftstoffverbrauchs und möglicher Schädigungen des Motors schnell als un-

begründet heraus.104

4.1.2 Vorgehensweise bei der Markteinführung von bleifreiem Benzin

1971 verabschiedete die Bundesregierung der Bundesrepublik Deutschland das „Ge-

setz zur Verminderung von Luftverunreinigungen durch Bleiverbindungen in Ottokraft-

stoffen für Kraftfahrzeugmotoren“ (Benzinbleigesetz (BzBlG)), welches eine Senkung

des bis dahin geltenden Bleihöchstgehaltes von 0,60 g Pb/l auf 0,40 g Pb/l ab 1972

und eine weitere Reduzierung auf 0,15 g Pb/l ab 1976 vorsah.105 Von den gesetzlich

vorgesehenen Ausnahmebestimmungen für den Fall ernsthafter Versorgungsengpässe

oder nicht realisierbarer Anforderungen für die Mineralölindustrie wurde nur in sehr

99 Vgl. MOSIMANN, M. et al. (2002), S. 206. 100 Vgl. BAYRISCHES LANDESAMT FÜR UMWELTSCHUTZ (2002), S. 20. 101 Vgl. MOSIMANN, M. et al. (2002), S. 209. 102 Vgl. WESTDEUTSCHER RUNDFUNK (WDR) (2004). 103 Vgl. FISCHER, R., GSCHEIDLE, R., HEIDER, U. et al. (2004), S. 315 und ROBERT BOSCH

GMBH (2003), S. 318. 104 Vgl. MOSIMANN, M. et al. (2002), S. 208. 105 Vgl. REDERS, K. et al. (1989), S. 6.


38

geringem Umfang Gebrauch gemacht.106 1978 folgte eine EG-Richtlinie zur Anglei-

chung der Rechtsvorschriften der EG-Mitgliedstaaten über den Bleigehalt des Ben-

zins.107

1983 wurde in Deutschland von der Regierung die Einführung bleifreien Benzins mit

einem Bleigehalt von unter 0,013 g Pb/l beschlossen. Der Beschluss wurde von der

Mineralölindustrie in Abstimmung mit der Automobilindustrie ab 1985 unter hohen In-

vestitionen in die Raffinerien und den Aufbau eines flächendeckenden Tankstellennet-

zes für bleifreies Benzin umgesetzt. Die Raffinerien mussten dabei zwar i.d.R. nicht

vollständig neu aufgebaut, jedoch zu großen Teilen stark umgebaut werden, um im

Zuge des für die Herstellung von bleifreiem Benzin veränderten Raffinationsprozesses

eine ohne die Zugabe von TEL ausreichend hohe Oktanzahl zu erzielen und so den

Ansprüchen der Automobilhersteller gerecht zu werden. Größere motortechnische

Veränderungen sowie deren Erprobung in Pilot- oder Demonstrationsprojekten waren

daher seitens der OEMs nicht erforderlich. Auch die Transport-, Lager- und Tankstel-

leninfrastruktur musste nicht neu entwickelt oder aufwändig den spezifischen neuen

Kraftstoffeigenschaften angepasst werden, sondern nur ergänzend zu der Verteilungs-

infrastruktur von Bleibenzin in Form von z.B. separaten Lagertanks oder Zapfsäulen

aufgebaut werden. Aufgrund dieser Tatsache konnte bleifreies Benzin bereits zu Be-

ginn des Jahres 1986 an jeder dritten Tankstelle in Deutschland getankt werden.108 Der

wirtschaftliche Wert der Einführung von bleifreiem Benzin war trotz dieser Neuinvesti-

tionen verhältnismäßig gering, da durch die Substitution des verbleiten Benzins durch

das bleifreie Benzin kein neuer Wirtschaftsbereich mit größeren neuen Kraftstoffher-

stellungs- und Kraftfahrzeugtechnologien geschaffen wurde.

Ebenfalls 1983 beschloss die Bundesregierung in einem Grundsatzentscheid, ab 1986

nur noch Neuwagen zuzulassen, die mit bleifreiem Benzin fahren konnten sowie alle

Fahrzeuge steuerlich zu begünstigen, die mit bleifreiem Benzin betrieben wurden.109

Durch die EG-Richtlinie 85/210/EWG wurden kurze Zeit später auch die anderen EG-

Mitgliedsstaaten dazu verpflichtet, ab 1989 unverbleites Benzin zur Verfügung zu stel-

len. Vor allem für die Länder Südeuropas bedeutete dies eine große Herausforderung,

da hier, wie z.B. in Frankreich, Italien, Spanien und Portugal, der Anteil des unverblei-

106 Vgl. MOSIMANN, M. et al. (2002), S. 205. 107 Vgl. MINERALÖLWIRTSCHAFTSVERBAND E.V. (MWV) (2001), S. 11. 108 Vgl. MINERALÖLWIRTSCHAFTSVERBAND E.V. (MWV) (1986), S. 6 und 10 f.. 109 Vgl. BAYRISCHES LANDESAMT FÜR UMWELTSCHUTZ (2002), S. 6 und MOSIMANN, M. et al.

(2002), S. 206.


39

ten Benzins am jeweiligen Kraftstoffgesamtverbrauch bis dahin noch unter 1 % lag. Die

Qualitätsstandards bleifreien Benzins sowie die Pflicht, es als solches eindeutig bei der

Abgabe an der Tankstelle zu kennzeichnen, wurden in der bis heute gültigen Norm EN

228 europaweit geregelt.110

Seit 1998 darf in Deutschland ausschließlich nur noch bleifreies Benzin vertrieben wer-

den. Für die übrigen EU-Mitgliedsstaaten besteht seit dem Jahr 2000 – mit zeitlich be-

grenzten Ausnahmen für die Mittelmeerländer – ein Bleibenzinverbot. Für ältere Ver-

brennungsmotoren, die aufgrund von Materialeigenschaften auf Blei im Benzin ange-

wiesen sind, wurde ein sog. Bleiersatz entwickelt, der dem Benzin nachträglich zur

Schutzfunktion zugegeben werden kann. Der Bleigehalt in heutigem bleifreiem Benzin

ist im Sinne eines Toleranzwertes für Verunreinigungen auf 0,005 g Pb/l limitiert.111 Der

Verlauf der Marktdurchdringung von bleifreiem Benzin auf deutscher und europäischer

Ebene ist in Abbildung 13 und 14 grafisch dargestellt.

0 %

10 %

20 %

30 %

40 %

50 %

60 %

70 %

80 %

90 %

100 %

1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000

Bleifreies Benzin Verbleites Benzin

1986: Neuwagen-zulassung nur noch

für Bleifrei-Pkw

1998: Bleibenzinverbot in Deutschland

1989: Neuwagen-zulassung nur noch

mit Katalysator

Abb. 13 Marktdurchdringung von bleifreiem Benzin in Deutschland112

In Deutschland dauerte die Marktdurchdringung von bleifreiem Benzin insgesamt rund

12 Jahre. Die größten Anteilszugewinne verzeichnete bleifreies Benzin dabei zu Be- 110 Vgl. BAYRISCHES LANDESAMT FÜR UMWELTSCHUTZ (2002), S. 4 und REDERS, K. et al. (1989),

S. 7. 111 Vgl. BAYRISCHES LANDESAMT FÜR UMWELTSCHUTZ (2002), S. 4,

MINERALÖLWIRTSCHAFTSVERBAND E.V. (MWV) (2001), S. 10 f. und MOSIMANN, M. et al. (2002), S. 207.

112 Eigene Darstellung und Berechnung, Quelle: EUROPÄISCHE KOMMISSION (2008 b).


40

ginn seiner Einführung, so dass bereits nach zweieinhalb Jahren mehr bleifreies Ben-

zin als verbleites Benzin verkauft wurde. In der Europäischen Union (EU 15) verlief die

Marktdurchdringung von bleifreiem Benzin etwas langsamer und dauerte insgesamt

etwa 20 Jahre. Die Marktdurchdringung erfolgte dabei relativ linear, da sich die sehr

unterschiedlichen Absatzmengen von bleifreiem Benzin innerhalb der einzelnen Länder

durch die kumulierte Betrachtung der 15 EU-Mitgliedsstaaten ausgleichen. Seit 1992

wird in der Europäischen Union mehr bleifreies Benzin als verbleites Benzin verkauft.

0 %

10 %

20 %

30 %

40 %

50 %

60 %

70 %

80 %

90 %

100 %

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004

Bleifreies Benzin Verbleites Benzin

2000: EU-weitesBleibenzinverbot

1989: Alle EG-Mitglieds-länder müssen bleifreies

Benzin einführen

Abb. 14 Marktdurchdringung von bleifreiem Benzin in der EU 15113

Bei der gesetzlich verpflichtenden Einführung bleifreien Benzins in den EG-

Mitgliedsstaaten 1989 machte bleifreies Benzin in Europa einen Anteil von insgesamt

unter 30 % aus. In den USA besaß bleifreies Benzin zu diesem Zeitpunkt bereits einen

Marktanteil von rund 82 %114.115 Dies lag u.a. daran, dass die USA eine Doppelstrate-

gie zur Einführung bleifreien Benzins verfolgten. Die Strategie sah zum einen eine in

Bezug auf die Menge und Qualität ausreichende Bereitstellung von bleifreiem Benzin

seitens der Mineralölkonzerne sowie Grenzwerte für den Bleigehalt des bis 1996 in

abnehmendem Maß weiterhin angebotenen Bleibenzins vor. Darüber hinaus wurde in

den USA 1982 ein Bleizertifikathandel eingeführt, über den Mineralölkonzerne unter-

schiedlich schnelle Entwicklungsfortschritte bei der Reduzierung des Bleigehaltes in 113 Eigene Darstellung und Berechnung, Quelle: EUROPÄISCHE KOMMISSION (2008 b). 114 In Japan machte der Anteil unverbleiten Ottokraftstoffs am Gesamtbenzinverbrauch sogar

schon 100 % aus (vgl. REDERS, K. et al. (1989), S. 9). 115 Vgl. REDERS, K. et al. (1989), S. 9.


41

einzelnen Raffinerien über ein Punktesystem ausgleichen konnten. Gleichzeitig bot

dieses System den Unternehmen den Anreiz, besonders innovativ zu sein und den

Bleigehalt schneller als vom Gesetzgeber gefordert zu reduzieren. Die dadurch ge-

sammelten Gutschriften konnten anschließend gewinnbringend an andere Unterneh-

men verkauft werden. Im Gegensatz zu Deutschland regelten die USA die Preisdiffe-

Preisdifferenz zwischen verbleitem und unverbleitem Benzin jedoch nicht. Dies führte

dazu, dass in den USA jahrelang Millionen von Kraftfahrzeugen, die mit einem Kataly-

sator ausgerüstete waren, aufgrund von Marketingstrategien der Kraftstoffeinzelhänd-

ler, durch welche Bleibenzin billiger angeboten wurde als bleifreies Benzin, mit

Bleibenzin betrieben und dadurch in ihrer Wirkung weniger wirksam bzw. vollständig

wirkungslos wurden.116

4.1.3 Erkenntnisse aus der Einführung von bleifreiem Benzin

Anhand des Vorgehens und der einzelnen Handlungsmaßnahmen bei der Markteinfüh-

rung von bleifreiem Benzin lässt sich erkennen, dass bleifreies Benzin mit Hilfe der

Massenmarktstrategie in Deutschland eingeführt wurde. Eine besonders wichtige Rolle

nahm dabei der Staat ein, welcher durch die Erlassung von Gesetzen langfristig ver-

lässliche Rahmenbedingungen für die anderen Marktteilnehmer geschaffen hat. Nur

aufgrund der durch die Gesetzgebung gesicherten zukünftigen Marktentwicklung war-

en die Mineralöl- und Automobilindustrie dazu in der Lage, relativ risikoarm eine für die

Massenmarktstrategie benötigte ausreichend große Kraftstoffproduktions- und Tank-

stelleninfrastruktur für bleifreies Benzin im Vorfeld der tieferen Marktdurchdringung

aufzubauen bzw. die vorhandenen Kapazitäten entsprechend umzurüsten. Vor allem

der bereits 1983 getroffene ordnungspolitische Beschluss, ab 1986 nur noch Neuwa-

gen zuzulassen, die mit bleifreiem Benzin fahren konnten, trug mit zu der schnellen

und vorzeitigen Bereitstellung von bleifreiem Benzin an den Tankstellen bei. Den End-

verbrauchern wurde somit bei Inkrafttreten der Gesetzgebung bereits ein flächende-

ckendes Tankstellennetz mit bleifreiem Benzin angeboten, was die Einführung weiter

beschleunigte. Um der Industrie die Chance zu geben, auch während der Umrüstung

bereits von Einnahmen durch den Absatz von bleifreiem Benzin zu profitieren, wurde

der Konsum von bleifreiem Benzin mit Beginn der Umrüstungsmaßnahmen durch zu-

sätzliche Anreize überwiegend in Form von Steuerermäßigungen gefördert. Eine Über-

sicht der insgesamt im Rahmen der Massenmarktstrategie getroffenen Handlungs-

116 Vgl. MOSIMANN, M. et al. (2002), S. 205 ff..


42

maßnahmen zur Einführung von bleifreiem Benzin in Deutschland ist in Tabelle 6 dar-

gestellt.

Tab. 6 Im Rahmen der Massenmarktstrategie getroffene Handlungsmaßnahmen zur Einführung von bleifreiem Benzin in Deutschland117

Getroffene Maßnahmen zur Einführung von bleifreiem Benzin realisiert

Steuerbegünstigung Steuerbefreiung ordnungspolitische Vorgaben Beimischungsquoten Normierung Vergünstigte Kredite Finanzierungszuschüsse zur Kraftfahrzeuganschaffung Realisierung von Demonstrationsanlagen zur Kraftstoffherstellung Realisierung von Demonstrationsprojekten für die Anwendung in Kraftfahrzeugen Demonstrationsprojekte für die Anwendung im Flottenbetrieb Entwicklung neuer Kraftfahrzeugtechnologien Aufbau einer Infrastruktur für die Kraftstoffherstellung Aufbau einer Infrastruktur für den Transport und die Lagerung Aufbau einer Tankstelleninfrastruktur Öffentlichkeitsarbeit

4.2 Einführung von Erdgas als Kraftstoff

Erdgas hat sich als alternativer, aber nicht erneuerbarer Kraftstoff vor allem in den letz-

ten zehn Jahren auf dem Kraftstoffmarkt etabliert. Heute wird Erdgas in vielen Indust-

rienationen nahezu flächendeckend als Kraftstoff angeboten. Trotz dieses

Einführungserfolges ist der Marktanteil von Erdgas weltweit noch sehr gering. In

Deutschland beträgt er derzeit unter 0,5 % und stellt damit einen Nischenmarkt dar.118

4.2.1 Ursachen und Förderer der Markteinführung von Erdgas als Kraftstoff

Das gegenwärtig große Interesse an Erdgas als Kraftstoff ist auf mehrere Ursachen

zurückzuführen. Durch die Verwendung des global in Bezug auf die Reserven und

117 Eigene Darstellung. 118 Vgl. PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2004), S. 192.


43

Ressourcen in deutlich größeren Mengen vorkommenden Erdgases können die für

andere Industriezweige wichtigeren Erdölreserven und -ressourcen geschont und da-

mit länger genutzt werden.119 Darüber hinaus ist Erdgas geografisch weltweit gleich-

mäßiger verteilt als Erdöl, wodurch sich die weltwirtschaftliche Abhängigkeit von ein-

einzelnen, politisch teilweise instabilen Ländern verringert. Im Gegensatz insbesondere

zu den Biokraftstoffen der 1. Generation, die ebenfalls die Abhängigkeit von den erdöl-

fördernden Staaten reduzieren, benötigt Erdgas jedoch keine Anbauflächen und steht

daher als Rohstoffressource nicht wie z.B. Raps bei Herstellung von Biodiesel in Kon-

kurrenz zu anderen Anbaupflanzen.

Eine weitere Hauptursache für die Einführung von Erdgas als Kraftstoff besteht darin,

dass aufgrund der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Erdgas bei der

Verbrennung geringere Abgasemissionen mit einem vor allem niedrigeren CO2-

Ausstoß als bei der Verbrennung von konventionellen Mineralölkraftstoffen entstehen.

Dies eröffnet kurzfristig besonders im Innenstadtverkehr die Chance einer starken Luft-

verbesserung und langfristig die Reduzierung des Treibhauseffektes.120

Aufgrund dieser Vorteile und vieler Ähnlichkeiten zwischen der Erdgas- und Wasser-

stoffinfrastruktur wird Erdgas als Kraftstoff von einem Großteil der Marktteilnehmer als

Brückentechnologie bis zur Einführung von Wasserstoff angesehen und daher für be-

sonders förderungswürdig befunden.121 Der wirtschaftliche Wert ist dabei aufgrund der

Neuartigkeit der verwendeten Technologien sehr hoch und bietet nicht nur für die das

Erdgas liefernden Energieunternehmen einen zusätzlichen Absatzmarkt.

4.2.2 Vorgehensweise bei der Markteinführung von Erdgas als Kraftstoff

1995 senkte die deutsche Bundesregierung die Mineralölsteuer auf Erdgas als Kraft-

stoff für alle Fahrzeuge im öffentlichen Straßenverkehr. Seitdem kann Erdgas zu einem

deutlich niedrigeren Preis auf dem Kraftstoffmarkt angeboten werden als konventionel-

le Mineralölkraftstoffe. 2006 wurde die Steuerbegünstigung im Rahmen des Energie-

steuergesetzes überarbeitet und bis zum Jahr 2018 festgeschrieben. Weitere monetäre

Förderungsmaßnahmen für Erdgas als Kraftstoff ergeben sich indirekt aus den sowohl

von der Regierung als auch oft von den Energieversorgern gewährten finanziellen Zu-

schüssen bei der Neuanschaffung eines Erdgasfahrzeuges oder der Umrüstung eines

herkömmlichen Kraftfahrzeuges auf Erdgas. Für Unternehmen, die ein Erdgasfahrzeug

119 Vgl. BUNDESANSTALT FÜR GEOWISSENSCHAFTEN UND ROHSTOFFE (2007), S. 6. 120 Vgl. BEUTLER, M., NAUMANN, M. (1998), S. 648. 121 Vgl. PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2005), S. 27.


44

für gewerbliche Zwecke kaufen wollen, werden darüber hinaus von manchen Banken

zinsgünstige Kredite zur Finanzierung der Fahrzeuge vergeben.122 Mit aufgrund dieser

steuerlichen Begünstigungen und Subventionsmaßnahmen hat sich der Erdgasfahr-

zeugbestand in Deutschland seit dem Jahr 2000 auf insgesamt knapp 55.000 mono-

und bivalente123 Erdgasfahrzeuge 2006 fast verzehnfacht (s. Abb. 15).124 Vor allem die

Anzahl der monovalenten Erdgasfahrzeuge ist dabei von rund 1.400 Erdgasfahrzeugen

im Jahr 2000 auf etwa 26.900 Erdgasfahrzeuge im Jahr 2006 stark gestiegen. Bivalen-

te Erdgasfahrzeuge waren insbesondere zu Beginn der Erdgaseinführung zur Sicher-

stellung einer von der Erdgasinfrastruktur unabhängigen Kraftstoffversorgung erfor-

derlich und haben dementsprechend im Jahr 2000 mit etwa 5.500 Fahrzeugen über-

wogen. Heute machen sie mit rund 28.000 Erdgasfahrzeugen nur noch rund die Hälfte

der gesamten Erdgasfahrzeuge in Deutschland aus.125

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Anz

ahl d

er E

rdga

sfah

rzeu

ge

Gesamt Pkw Lkw Busse

Abb. 15 Entwicklung des Erdgasfahrzeugbestandes in Deutschland126

122 Vgl. GERL, B. (2002), S. 35, PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG

(2004), S. 174 f. und TRÄGERKREIS ERDGASFAHRZEUGE (2008). 123 Monovalente Erdgasfahrzeuge werden nur mit Erdgas betrieben und haben teilweise einen

Nottank mit bis zu 15 Litern Benzin. Bivalente Erdgasfahrzeuge können sowohl mit Erdgas als auch mit Benzin fahren. Ist der Gasvorrat erschöpft, schaltet der Motor während der Fahrt automatisch auf Benzinbetrieb um. Hierdurch erhöht sich die Reichweite des Fahr-zeugs erheblich und es bestehen keine Versorgungsengpässe mit Erdgas.

124 Zum Vergleich: 2007 gab es in Deutschland insgesamt rund 55,5 Mio. Kraftfahrzeuge, davon ca. 46,5 Mio. Pkw und 2,6 Mio. Lkw (vgl. STATISTISCHES BUNDESAMT (2007)).

125 Vgl. BUNDESVERBAND DER GAS- UND WASSERWIRTSCHAFT E.V. (BGW) (2007). 126 Eigene Darstellung, Quelle: BUNDESVERBAND DER GAS- UND WASSERWIRTSCHAFT E.V. (BGW)

(2007). Die Statistik beinhaltet Mono- und bivalente Erdgasfahrzeuge.


45

Auf die die einzelnen Fahrzeugklassen bezogen, hat besonders der Anteil der Erdgas-

Pkw stark zugenommen. Dies ist u.a. – wie auch die Zunahme der monovalenten Er-

dgasfahrzeuge – darauf zurückzuführen, dass Erdgas als Kraftstoff zunehmend flä-

chendeckend über die anfänglich lokal begrenzte Bereitstellung im Rahmen von Pilot-

und Demonstrationsprojekten hinaus auf dem Kraftstoffmarkt angeboten wird. Die

durch die Pilot- und Demonstrationsprojekte mit vor allem Bus- und Lkw-Flotten ge-

wonnenen Praxiskenntnisse und -erfahrungen bzgl. des Tankstellen- und Fahrzeugbe-

triebes haben dabei in Form von Verbesserungen und Weiterentwicklungen der

verwendeten Technologien mit zu dieser Entwicklung beigetragen.

Während die Anzahl der Erdgastankstellen in Deutschland im Jahr 2000 noch bei 122

lag (s. Abb. 16), betrug sie im Jahr 2006 bereits 642. Erdgas ist damit derzeit in

Deutschland bei einem Gesamttankstellenbestand von rund 15.000 öffentlichen Tank-

stellen an etwa jeder 20. Tankstelle erhältlich.127 Die Menge des an den Erdgastank-

stellen abgesetzten Erdgases nahm im gleichen Zeitraum in etwa proportional zu der

Anzahl der Erdgastankstellen zu. Die Absatzmenge Erdgas pro Tankstelle lag 2006

durchschnittlich bei ca. 130 Tonnen.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

80.000

90.000

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Anz

ahl d

er E

rdga

stan

kste

llen

Abs

atzm

enge

an

Erd

gas

[ t ]

Erdgasabsatz Erdgastankstellen

Abb. 16 Erdgasabsatz- und Erdgastankstellenentwicklung in Deutschland128

127 Vgl. MINERALÖLWIRTSCHAFTSVERBAND E.V. (MWV) (2006). 128 Eigene Darstellung, Quelle: BUNDESVERBAND DER GAS- UND WASSERWIRTSCHAFT E.V. (BGW)

(2008 a) und BUNDESVERBAND DER GAS- UND WASSERWIRTSCHAFT E.V. (BGW) (2008 b).


46

Die Verwendung von Erdgas als Kraftstoff ist im Vergleich zu den konventionellen Mi-

neralölkraftstoffen jedoch noch mit deutlich höheren Kosten für den Motor, die Erdgas-

speicheranlage in Form von Drucktanks im Fahrzeug sowie die weitestgehend neu

aufzubauende Tankstellen- und Lagerinfrastruktur sowie deren Betrieb und Wartung

verbunden.129 Der Aufbau einer neuen Transportinfrastruktur für Erdgas ist hingegen

i.d.R. nicht erforderlich, da zu der Verteilung des Erdgases häufig auf das etablierte

Erdgas-Pipelinenetz zurückgegriffen werden kann. Das gasförmige Erdgas wird hierbei

an den an das Pipelinenetz angeschlossen Tankstellen „End of Pipe“ auf den notwen-

digen Speicherdruck komprimiert und anschließend als CNG in z.B. dauerfesten Gas-

flaschen gespeichert, bevor es über Hochdruckrohrleitungen zu den Abgabe-

einrichtungen der Tankstelle gefördert wird.130 Eine andere, weitaus energie- und kos-

tenintensivere Möglichkeit, das benötigte Erdgas an den Tankstellen bereit zu stellen,

besteht darin, Erdgas in gekühlten Zustand als LNG in Tankfahrzeugen zu den Tank-

stellen zu transportieren, wo es in hochisolierten Tanks gelagert wird, bevor es unter

Druck durch Verdampfen in CNG umgewandelt wird. Die hierfür benötigten Tanklast-

kraftwagen und Lagertechniken sind bereits aus der Kältegasindustrie bekannt.131

Unabhängig von dem Verfahren zur Bereitstellung des CNG für den Endverbraucher

wird durch die Verwendung von Erdgas als Kraftstoff ein weitestgehend neuer Wirt-

schaftszweig geschaffen, durch den u.a. zusätzliche neue Arbeitsplätze entstehen und

dessen oftmals neu entwickelten oder verbesserten Technologien gewinnbringend ex-

portiert werden können. Der wirtschaftliche Wert der Einführung von Erdgas als Kraft-

stoff ist daher um ein Vielfaches größer als der von Kraftstoffen, die keine neuen bzw.

modifizierten Motorenkonzepte oder eigenständige Tankstellen- und Lagerinfrastruktur

benötigen. Die Werbemaßnahmen und Demonstrationsprojekte seitens der Marktteil-

nehmer waren daher besonders in der Anfangsphase der Markteinführung entspre-

chend vielseitig und aufwändig, um Erdgasfahrzeuge und mit ihnen Erdgas als

Kraftstoff in der Öffentlichkeit möglichst bekannt zu machen und dadurch ein großes

Kundenpotenzial zu gewinnen.

129 Vgl. PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2004), S. 172. 130 Siehe weiterführend die Animation: Das Funktionsprinzip der Erdgastankstelle, E.ON

RUHRGAS AG (2008). 131 Vgl. LINßEN, J., WALBECK, M. (2006), S. 193 und SCHINDLER, V. (1997), S. 102.


47

4.2.3 Erkenntnisse aus der Einführung von Erdgas als Kraftstoff

Die Analyse der Markteinführung von Erdgas als Kraftstoff zeigt, dass Erdgas in

Deutschland aufgrund des hohen Neuheitsgrades des Kraftstoffes und der dazugehö-

renden Kraftfahrzeugtechnologie anhand der Nischenmarktstrategie eingeführt wurde.

Hierzu waren gegenüber einer Massenmarktstrategie erheblich mehr Handlungsmaß-

nahmen erforderlich (s. Tab. 7).

Tab. 7 Im Rahmen der Nischenmarktstrategie getroffene Handlungsmaßnahmen zur Einführung von Erdgas als Kraftstoff in Deutschland132

Getroffene Maßnahmen zur Einführung von Erdgas als Kraftstoff realisiert


Für die Auswahl der Nischenmärkte haben sich anfänglich als besonders geeignet die

Flottenbetriebe von Bussen, Lkw und anderen geografisch begrenzt betriebenen Fahr-

zeugflotten herausgestellt, da sie regelmäßig und zuverlässig Daten zur Weiterentwick-

lung der neuen Technologien liefern. Darüber hinaus wurde durch den Vertrieb

bivalenter Erdgasfahrzeuge für die Endkunden eine Möglichkeit geschaffen, den neuen

Kraftstoff und die damit verbundene neue Technologie anzunehmen, ohne gleichzeitig

Einbußen des Fahrkomforts hinnehmen zu müssen. Begleitet wurde die Einführung

von einer Vielzahl an vor allem staatlichen budgetierten und nicht budgetierte Subven-



48

tionen, durch die die Endkonsumenten zum Kauf der neuen Technologie animiert und

die Betreiber von mit Erdgas betriebenen Fahrzeugen in der Anwendung langfristig

unterstütz werden sollten. Die neue für die Bereitstellung von Erdgas an den Tankstel-

len benötigte Infrastruktur wurde hingegen nur im Rahmen von einigen Projekten staat-

lich subventioniert. In der Regel mussten die Unternehmen, welche die Transport-,

Lager- und Tankstelleninfrastruktur aufgebaut haben, für die Investitionskosten selbst

aufkommen. Trotz des zunehmend flächendeckenden Erdgasangebotes und der stei-

genden Erdgasfahrzeugzahl konnte sich Erdgas bisher nicht über die Verwendung

innerhalb des Nischenmarktes hinaus am Kraftstoffmarkt etablieren und damit auch

keine Änderung der Nischenmarktstrategie zu einer Massenmarktstrategie nach sich

ziehen.

4.3 Einführung von Biodiesel und Bioethanol

Biodiesel und Bioethanol werden in steigendem Maß in vielen Regionen der Welt pro-

duziert und in immer mehr Ländern als Reinkraftstoff, vor allem aber als Kraftstoffzu-

satz, verbraucht. Während Bioethanol primär in Brasilien und den USA hergestellt und

verwendet wird, liegt der Hauptmarkt für Biodiesel in Europa, wo sich Biodiesel beson-

ders in den letzten zehn Jahren erfolgreich am Kraftstoffmarkt durchgesetzt hat.133 Zu-

sammen mit Bioethanol (0,6 %) machte Biodiesel (6,0 %) im Jahr 2006 in Deutschland

einen Anteil von 6,6 % am Gesamtkraftstoffendenergieverbrauch aus. 134 Biodiesel und

Bioethanol stehen damit für eine erfolgreiche Markteinführung neuer Kraftstoffe mit

einer noch geringen Marktdurchdringung.

4.3.1 Ursachen und Förderer der Markteinführung von Biodiesel und Bioethanol

Biodiesel und Bioethanol wurden aufgrund mehrerer Ursachen in den deutschen Kraft-

stoffmarkt eingeführt. Biokraftstoffe können bei einer in den Herstellungsprozess ein-

gekuppelten regenerativen Energie CO2-neutral und damit umweltfreundlich erzeugt

werden.135 Gleichzeitig verfügen sie über einen hohen wirtschaftlichen Wert, welcher

sich hauptsächlich aus dem Aufbau eines neuen Industriezweiges zur Herstellung der

beiden Kraftstoffe ergibt, durch welchen es mittel- bis langfristig zu beschäftigungs-

133 Vgl. INTERNATIONAL INSTITUTE FOR ENVIRONMENTAL AND DEVELOPMENT (IIED) (2006), S. 5. 134 Vgl. BUNDESMINISTERIUM FÜR UMWELT, NATURSCHUTZ UND REAKTORSICHERHEIT (BMU) (2007),

S. 11 und 13 und VERBAND DER DEUTSCHEN BIOKRAFTSTOFFINDUSTRIE E.V. (VDB) (2007 a). 135 Vgl. SCHMITZ, N. (2006), S. 19.


49

und strukturpolitischen Verbesserungen sowie neuen Innovationen und einem damit

verbundenen Wissensvorsprung gegenüber anderen Ländern kommen kann.136

Neben den die Biokraftstoffe erzeugenden Industrieunternehmen können aber auch

Landwirte durch die Einführung von Biokraftstoffen profitieren, indem sie z.B. Stillle-

gungsflächen für den Anbau von Raps- oder anderen Energiepflanzen nutzen und da-

durch zusätzlich zu der Nahrungsmittelproduktion weitere Einkommensquellen generie-

generieren.137 Durch die Vermarktung von Kuppelprodukten wie bspw. Rapskuchen

und Glycerin, welche bei der Biodieselherstellung anfallen und als Futter- oder Dün-

gemittel bzw. als Ausgangsstoff für das in der Lebensmittel- und pharmazeutischen

Industrie benötigte Pharmaglyzerin verwendet werden, ergeben sich darüber hinaus

weitere Einkommensmöglichkeiten für die jeweiligen Akteure.138

4.3.2 Vorgehensweise bei der Markteinführung von Biodiesel und Bioethanol

Die Markteinführung von Biodiesel und Bioethanol in Deutschland ist stark geprägt von

der Kraftstoffpolitik der Europäischen Union mit ihren im Jahr 2003 verabschiedeten

Direktiven zur „Förderung der Verwendung von Biokraftstoffen oder anderen erneuer-

baren Kraftstoffen im Verkehrssektor“ (Direktive 2003/30/EG) und zur „Restrukturie-

rung der gemeinschaftlichen Rahmenvorschriften zur Besteuerung von Energie-

erzeugnissen und elektrischem Strom“ (Direktive 2003/96/EG).139

Die Richtlinie zur Förderung von Biokraftstoffen (sog. Biokraftstoffrichtlinie) beinhaltet

u.a. das Ziel, den Anteil von Biokraftstoffen am Gesamtkraftstoffabsatz bezogen auf

den Energiegehalt in Europa bis 2005 auf 2 % und bis 2010 auf 5,75 % zu erhöhen

(s. Tab. 8). Darüber hinaus hat die EU-Kommission in einer Mitteilung weitere Zielvor-

gaben bis 2020 formuliert, die einen alternativen Kraftstoffmix mit etwa 10 % Biokraft-

stoffen, 10 % Erdgas und 5 % Wasserstoff vorsehen. Insgesamt soll auf diese Weise

2020 rund ein Viertel des gesamten Kraftstoffverbrauchs aus nicht erdölbasierten

Kraftstoffen bereitgestellt werden.140

136 Vgl. PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2004), S. 170 und SCHMITZ,

N. (2006), S. 19. 137 Vgl. PICARD, K. (2006), S. 39 und SCHMITZ, N., HENKE, J., KLEPPER, G. (2006), S. 53. 138 Vgl. VERBAND DEUTSCHER BIODIESELHERSTELLER E.V. (2004), S. 11. 139 Vgl. HENKE, J.M. (2005), S. 12, PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG

(2004), S. 176 und WELTZIN, M. (2006), S. 1. 140 Vgl. BUNDESMINISTERIUM FÜR VERBRAUCHERSCHUTZ, ERNÄHRUNG UND LANDWIRTSCHAFT

(BMVEL) (2005), S. 21, EUROPÄISCHE KOMMISSION (2008 a), S. 8, PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2004), S. 176 und WELTZIN, M. (2006), S. 1.


50

Tab. 8 Vorgaben der Biokraftstoffrichtlinie der Europäischen Union und darüber hinaus gehende Ziele141

Kraftstoff 2005 2010 2020

Biokraftstoffe 2,0 % 5,75 % 10 %

Erdgas 2,0 % 10 %

Wasserstoff 2,0 % 5 %

Die Richtlinie zur Besteuerung von Energieerzeugnissen ermöglicht den einzelnen EU-

Mitgliedsstaaten die steuerliche Förderung von Biokraftstoffen durch Steuererleichte-

rungen von bis zu 100 % der Verbrauchssteuer auf Kraftstoffe. Hierdurch besteht eine

verbesserte Möglichkeit deutliche Preisunterschiede zwischen biogenen und konven-

tionellen Kraftstoffen zu realisieren und so einen Nachfrageschub auszulösen.142

In Deutschland tat dies die Bundesregierung 2004 in Verbindung mit der Notifizierung

der genannten Direktiven durch die EU und befreite durch eine Änderung des Mineral-

ölsteuergesetztes alle Biokraftstoffe sowohl in Reinform als auch als Gemischtanteile

bis 2009 von der Mineralölsteuer. Dies löste zusammen mit der bereits im Jahr 2000

auf Mineralölkraftstoffe eingeführten Ökosteuer starke Investitionen in Herstellungsan-

lagen für Biokraftstoffen in Deutschland aus und aktivierte mit der Mineralölindustrie,

die kostengünstig Biokraftstoffe den Mineralölkraftstoffen beimischen konnte, einen

Absatz bestimmenden Nachfragesektor.143

2006 wurde das Mineralölsteuergesetz (MinöStG) durch das Energiesteuergesetz

(EnergieStG) ersetzt, nach welchem zwar Kraftstoff mit einem 85 %igen Bioethanolan-

teil (E85) bis 2015 steuerfrei bleibt, die bis dahin vollständige Steuerbefreiung für rei-

nen Biodiesel (B100) sowie Biokraftstoffbeimischungen jedoch eingeschränkt bzw.

aufgehoben wurde. Für reinen Biodiesel gilt seitdem – mit Ausnahme im Landwirt-

schaftssektor – eine bis 2012 in jährlichen Stufen zunehmende Besteuerung. Biokraft-

141 Quelle: EUROPÄISCHE KOMMISSION (2008 a), S. 8, PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER

BUNDESREGIERUNG (2004), S. 176. Bezogen auf den Energiegehalt. 142 Vgl. HENKE, J.M. (2005), S. 12 und UNION ZUR FÖRDERUNG VON OEL- UND PROTEINPFLANZEN

E.V. (UFOP) (2006), S. 5. 143 Vgl. PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2004), S. 174 und 194 und

UNION ZUR FÖRDERUNG VON OEL- UND PROTEINPFLANZEN E.V. (UFOP) (2006), S. 5 f.


51

stoffbeimischungen werden seit Inkrafttreten des gleichzeitig beschlossenen Bio-

kraftstoffquotengesetzes (BioKraftQuG) 2007 sogar voll besteuert144.145

Das Biokraftstoffquotengesetz sieht eine Beimischungspflicht von Biodiesel und Bio-

ethanol zu Diesel- und Ottokraftstoffen vor (s. Tab. 9). Die Beimischungsquote für Die-

selkraftstoff beträgt ab dem Jahr 2007 bezogen auf den Energiegehalt 4,4 %, was der

durch die Qualitätsnorm für Dieselkraftstoff (DIN EN 590) begrenzten Höchstzumi-

schung in Höhe von 5 Vol % (B5) entspricht. Für Ottokraftstoffe wurde für das Jahr

2007 bezogen auf den Energiegehalt eine Beimischungsquote von 1,2 % festgelegt,

welche bis zum Jahr 2010 auf 3,6 % ansteigt und danach konstant bleibt. Die derzeiti-

ge Qualitätsnorm DIN EN 228146 für Ottokraftstoffe erlaubt jedoch nur eine Höchstzu-

mischung von 5 Vol % Bioethanol (E5), was bezogen auf den Energiegehalt lediglich

3,3 % entspricht und damit nicht die geforderte Beimischungsquote erfüllt.147 Um die

vorgeschriebene Beimischungsquote für Bioethanol in Höhe von 3,6 % und die zusätz-

lich zu den Mindestquoten ab dem Jahr 2009 geltende und sich stufenweise erhöhen-

de Gesamtquote von anfänglich 6,25 % für Biokraftstoffe am Gesamtkraftstoffabsatz

realisieren zu können, müssen die zulässigen Beimischungsgrenzen deutlich erhöht

werden.148 In Deutschland ist derzeit eine Anhebung der Beimischungsgrenze auf

7 Vol % Biodiesel zu Dieselkraftstoff und 10 Vol % Bioethanol zu Ottokraftstoffen ab

dem Jahr 2009 in Planung.149 Die Kompatibilität von Kraftstoffen mit biogenen Beimi-

schungen in dieser Höhe zu nicht modifizierten Kraftfahrzeugen wird z.Z. kontrovers

diskutiert.

144 Die Energiesteuer für Dieselkraftstoff beträgt derzeit 47,04 Cent/l und für Ottokraftstoffe

65,45 Cent/l, vgl. FACHAGENTUR NACHWACHSENDE ROHSTOFFE E.V. (FNR) (2007 a). 145 Vgl. BUNDESMINISTERIUM FÜR UMWELT, NATURSCHUTZ UND REAKTORSICHERHEIT (BMU) (2007),

S. 32, FUNK, C. (2006), S. 66 UNION ZUR FÖRDERUNG VON OEL- UND PROTEINPFLANZEN E.V. (UFOP) (2007), S. 2 und WELTZIN, M. (2006), S. 1 ff..

146 Laut DIN EN 228 darf konventionellem Ottokraftstoff auch bis zu 15 % Ethyl-Tertiär-Butylether (ETBE) beigemischt werden, welcher aus Bioethanol und Isobutyl hergestellt wird. ETBE ist ein Ersatzprodukt für fossil erzeugten Methyl-Tertiär-Butylether (MTBE), welcher Ottokraftstoff zur Erhöhung der Klopffestigkeit zugesetzt wird (vgl. VERBAND DER DEUTSCHEN BIOKRAFTSTOFFINDUSTRIE E.V. (VDB) (2007 b) und WELTZIN, M. (2006), S. 5). In dieser Arbeit wird ETBE nicht betrachtet.

147 Vgl. FACHAGENTUR NACHWACHSENDE ROHSTOFFE E.V. (FNR) (2007 a) und PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2004), S. 172.

148 Vgl. BUNDESMINISTERIUM FÜR UMWELT, NATURSCHUTZ UND REAKTORSICHERHEIT (BMU) (2007), S. 32.

149 Vgl. BUNDESMINISTERIUM FÜR UMWELT, NATURSCHUTZ UND REAKTORSICHERHEIT (BMU), BUNDESMINISTERIUM FÜR ERNÄHRUNG, LANDWIRTSCHAFT UND VERBRAUCHERSCHUTZ (BMELV), VERBAND DER AUTOMOBILINDUSTRIE (VDA), MINERALÖLWIRTSCHAFTSVERBAND (MWV), INTERESSENGEMEINSCHAFT MITTELSTÄNDISCHER MINERALÖLVERBÄNDE (IG), VERBAND DEUTSCHER BIODIESELHERSTELLER (VDB), DEUTSCHER BAUERNVERBAND (DBV) (2007), S. 1 ff..


52

Tab. 9 Beimischungsquoten des Biokraftstoffquotengesetzes150

Jahr Quote Dieselkraftstoff

Quote Ottokraftstoffe Gesamtquote

2007 4,4 % 1,2 % –

2008 2,0 % –

2009 2,8 % 6,25 %

2010 3,6 % 6,75 %

2011 7,00 %

2012 7,25 %

2013 7,50 %

2014 7,75 %

2015 4,4 % 3,6 % 8,00 %

Die Verwendung von Biokraftstoffen in Form von Beimischungen ist vorteilhaft, da bio-

gene Ressourcen zur Herstellung von Biokraftstoffen – zumindest regional betrachtet –

nur beschränkt zur Verfügung stehen und somit nicht das Potenzial besitzen, flächen-

deckend als Reinkraftstoffe angeboten zu werden.151 Durch die Beimischung zu kon-

ventionellen Kraftstoffen eröffnet sich für Biokraftstoffe trotz dieser Potenzial-

einschränkung ein sehr großer und breiter Absatzmarkt ohne dass wie bei biogenen

Reinkraftstoffen Investitionen in die Tankstelleninfrastruktur, den Kraftstofftransport, die

Kraftstofflagerung oder die Modifizierung der Verbrennungsmotoren notwendig sind.

Gleichzeitig erhöht sich die Kundenakzeptanz, da Biobeimischungen ohne zusätzlichen

Aufwand oder Einschränkungen an den Tankstellen bezogen werden können.152

1995 ging in Leer die erste industrielle Biodieselanlage in Betrieb. Seitdem haben sich

aufgrund von unternehmerischen Investitionen und staatlichen Investitionsförderungen

in Höhe von zusammen ca. 400-500. Mio. Euro sowie weiterer Anreize der Biodiesel-

absatz und die Biodieselproduktionskapazitäten mit einem Verbrauch von 2,81 Mio. t

und einer Produktionskapazität von 3,4 Mio. t im Jahr 2006 mehr als verzehnfacht

150 Quelle: FACHAGENTUR NACHWACHSENDE ROHSTOFFE E.V. (FNR) (2007 a). Alle Quoten bezie-

hen sich auf den Energiegehalt der Kraftstoffe. 151 Vgl. LEOHOLD, J. (o.J.), S. 10. 152 Vgl. PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2005), S. 28.


53

(s. Abb. 17).153 Die Anzahl der Biodieseltankstellen betrug mit etwa 1900 Stück im Jahr

2005 rund das Doppelte der 969 Biodieseltankstellen des Jahres 2000.154

Bioethanol wird in Deutschland erst seit der Mineralölsteuerbefreiung 2004 in größe-

rem Maßstab produziert und primär als Beimischung abgesetzt. Als Reinkraftstoff

(E100) oder E85 wird Bioethanol in Deutschland kaum verwendet und ist daher auch

nur an rund 100 Tankstellen in Deutschland erhältlich. Im Gegensatz zu der Biodiesel-

produktion bestehen bei Bioethanol jedoch in den drei derzeitigen Herstellungsanlagen

keine großen Produktionsüberkapazitäten, sondern es liegt ein relativ ausgeglichenes

Verhältnis zwischen Absatznachfrage und Herstellungsmöglichkeiten vor.155

2,81

3,40

0,480,48

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Mio

. t

Biodiesel-Absatz Biodiesel-Produktionskapazität

Bioethanol-Absatz Bioethanol-Produktionskapazität

Abb. 17 Absatzmengen und Produktionskapazitäten von Biodiesel

und Bioethanol in Deutschland156

Bis zur Einführung der Beimischungsquote durch das Biokraftstoffquotengesetz wurde

in Deutschland Biodiesel überwiegend als biogener Reinkraftstoff verwendet. Bei der

153 Vgl. HENKE, J.M. (2005), S. 9 und UNION ZUR FÖRDERUNG VON OEL- UND PROTEINPFLANZEN

E.V. (UFOP) (2006), S. 5 ff.. 154 Vgl. FACHAGENTUR NACHWACHSENDE ROHSTOFFE E.V. (FNR) (2006 b), S. 93. 155 Vgl. TÜV RHEINLAND (2008). 156 Eigene Berechnung und Darstellung: Quelle BUNDESMINISTERIUM FÜR UMWELT, NATURSCHUTZ

UND REAKTORSICHERHEIT (BMU) (2007), S. 17 mit 1 PJ = 0,2778 TWh und Heizwert Bioetha-nol 26,7 MJ/kg und Heizwert Biodiesel 37,1 MJ/kg (vgl. FACHAGENTUR NACHWACHSENDE ROHSTOFFE E.V. (FNR) (2007 a)), FACHAGENTUR NACHWACHSENDE ROHSTOFFE E.V. (FNR) (2006 b), S. 92 und UNION ZUR FÖRDERUNG VON OEL- UND PROTEINPFLANZEN E.V. (UFOP) (2006), S. 7.


54

Markteinführung von reinem Biodiesel kam dabei neben der relativen Unbekanntheit

des Kraftstoffs die kritische Hinterfragung bzgl. der Verwendbarkeit in herkömmlichen

Dieselmotoren erschwerend hinzu. Biodiesel erfordert zwar keine größeren moto-

rischen Anpassungen, jedoch eine Modifizierung des Tanksystems, da Biodiesel auf-

grund seiner chemischen Eigenschaften zu einer Versprödung der i.d.R. aus Kunststoff

gefertigten Kraftstoffleitungen bzw. anderer Bauteile führen kann, in Folge derer die

Kraftstoffschläuche undicht werden können. Darüber hinaus wirkt Biodiesel wie ein

Lösungsmittel, so dass es durch Ablösung evtl. Dieselkraftstoffrückstände im Tank

oder in den Leitungen zu Filterverstopfungen kommen kann, weshalb die jeweiligen

Filter regelmäßig gewechselt werden sollten. Viele Automobilhersteller empfehlen den

Einsatz von reinem Biodiesel in ihren Fahrzeugen aufgrund der dargestellten Gründe

nicht. Mit der Freigabenerteilung für alle Diesel-Pkw durch einen großen deutschen

Automobilhersteller wurde jedoch die Voraussetzung dafür geschaffen, ein großes

Kundenpotenzial für Biodiesel aufzubauen.157

Zur Sicherung der Qualität des Biodiesels und der damit verbundenen Freigabe für

entsprechend ausgelegte Kraftfahrzeuge, wurde in Abstimmung mit den Automobil-

herstellern und der Biodieselindustrie eine europaweit geltende Biodieselnorm (DIN EN

14214) eingeführt. Sie gewährleistet einen gleichbleibenden Mindestqualitätsstandard

über die gesamte Produktionskette vom Biodieselhersteller bis zum Verkauf an der

Tankstelle. 2004 wurde die Norm in die Kraftstoffqualitäten- und Kennzeichnungsver-

ordnung (10. Bundes-Immissionsschutzverordnung, BImSchV) aufgenommen. Öffentli-

che Tankstellen sind auf diese Weise verpflichtet, die Mindestqualität durch eine

entsprechende Kennzeichnung an den Zapfsäulen sichtbar zu machen. Biodiesel zählt

damit als erster Biokraftstoff zu den sog. handelsüblichen Kraftstoffen und unterliegt

damit – wie alle konventionellen Kraftstoffe – den unangemeldeten Kontrollen durch die

zuständigen Behörden. In Deutschland und Österreich haben sich darüber hinaus die

führenden Biodieselhersteller und -vermarkter in der Arbeitsgemeinschaft Qualitätsma-

nagement Biodiesel e.V. (AGQM) zur Gewährleistung und Einhaltung der Biodiesel-

norm zusammengeschlossen.158

157 Vgl. GEITMANN, S. (2005), S. 65, HENKE, J.M. (2005), S. 7, MEYERS LEXIKONVERLAG (2007 a)

und UNION ZUR FÖRDERUNG VON OEL- UND PROTEINPFLANZEN E.V. (UFOP) (2006), S. 5. 158 Vgl. AUSSENHANDELSVERBAND FÜR MINERALÖL UND ENERGIE E.V. (AFM+E), BUNDESVERBAND

MITTELSTÄNDISCHER MINERALÖLUNTERNEHMEN E.V. (UNTI) (2006), S. 16 und UNION ZUR FÖRDERUNG VON OEL- UND PROTEINPFLANZEN E.V. (UFOP) (2004), S. 26 ff..


55

Für Bioethanol besteht mit dem Entwurf der europäischen Norm DIN EN 15376 bisher

nur eine nicht verbindliche Qualitätsnorm. Sie sieht einen Mindestalkoholgehalt von

99 % vor und ist in der Zukunft weiter zu spezifizieren.159 Trotz dieses Normentwurfs ist

in Deutschland derzeit nur eine Bioethanolbeimischung von bis zu 5 % erlaubt, wäh-

rend in den USA eine Beimischung von bis zu 10 % möglich ist und in Brasilien sogar

eine Beimischungspflicht in Höhe von 25 % besteht.160

Die Beimischungspflicht in Brasilien geht auf das 1975 eingeführte „Programa Nacional

do Alcool“ zurück, durch das Brasilien heute der weltweit größte Bioethanolhersteller

und -verbraucher ist. Das sog. Proálcool-Programm wurde in Folge der ersten Ölpreis-

krise 1973 aufgrund zunehmender wirtschaftlicher Abhängigkeiten gegenüber dem

Ausland eingeführt. Ziel war zunächst die Erhöhung der Beimischung von Bioethanol

zu fossilem Benzin. Hierzu wurden in einer ersten Phase die Produktionskapazitäten

von Bioethanol erhöht sowie der Zuckerrohranbau durch umfassende Subventionen

und weitere finanzielle Anreize in Form von günstigen Krediten und Abnahmegarantien

zu festgelegten Preisen gefördert. In einer zweiten Phase wurde nach der zweiten Öl-

preiskrise 1979 auch reines Bioethanol bzw. E85 verstärkt auf dem Markt angeboten.

Heute tragen nicht nur in Brasilien vor allem sog. Flexible-Fuel-Vehicles (FFV), welche

mit bis zu E85 fahren können, zum Erfolg derartig hochprozentiger Bioethanolkraft-

stoffe bei.161 Ein Sensor erfasst dabei das Mischungsverhältnis und gibt die Daten an

das Motormanagement weiter, welches den Verbrennungsprozess flexibel bestmöglich

auf die Mischung einstellt. Die einzelnen mit dem Bioethanol in Berührung kommenden

Motor- und Fahrzeugbauteile müssen dabei aufgrund der Kraftstoffeigenschaften be-

sonders korrosionsbeständig sein.162

4.3.3 Erkenntnisse aus der Einführung von Biodiesel und Bioethanol

Die rückblickende Betrachtung des Vorgehens bei der Markteinführung von Biodiesel

und Bioethanol macht deutlich, dass diese beiden Kraftstoffe mit der Massenmarktstra-

tegie in den deutschen Kraftstoffmarkt eingeführt wurden. Eine Übersicht der dabei

insgesamt angewendeten Handlungsmaßnahmen ist in Tabelle 10 dargestellt.

159 Vgl. ARBEITSGEMEINSCHAFT QUALITÄTSMANAGEMENT BIODIESEL E.V. (AGQM) (2006), S. 2 und

LANDWIRTSCHAFTLICHE BIOKRAFTSTOFFE E.V. (LAB) (2007). 160 Vgl. WELTZIN, M. (2006), S. 6. 161 Vgl. SCHINDLER, V. (1997), S. 146 ff. WEBER, F., FUNK, C. (2006), S. 200 und WELTZIN, M.

(2006), S. 6. 162 Vgl. FACHAGENTUR NACHWACHSENDE ROHSTOFFE E.V. (FNR) (2006 a), S. 2.


56

Tab. 10 Im Rahmen der Massenmarktstrategie getroffene Handlungsmaßnahmen zur Einführung von Biodiesel und Bioethanol in Deutschland163

Getroffene Maßnahmen zur Einführung von Biodiesel und Bioethanol realisiert


Wie bei der Einführung von bleifreiem Benzin, war auch bei der Einführung von Biodie-

sel und Bioethanol der Staat im Vorfeld der Markteinführung für die Schaffung länger-

fristiger Perspektiven für die anderen Marktteilnehmer verantwortlich. Die dazu primär

verwendete Maßnahme war vor allem zu Beginn der Einführung die Befreiung der Bio-

kraftstoffe der 1. Generation von der Mineralölsteuer zur Steigerung der Nachfrage, da

Biodiesel und Bioethanol aufgrund zu hoher Produktionskosten im Vergleich zu fossi-

len Kraftstoffen nicht konkurrenzfähig waren. Nach der Gestaltung der gesetzlichen

Rahmenbedingungen war es dann die Aufgabe der Akteure der Wissenschaft, die For-

schung und Entwicklung der Kraftstoffe voranzubringen, und die Aufgabe der Akteure

der Wirtschaft, die Anlagen zur Erzeugung der Kraftstoffe zu bauen und die Entwick-

lung und Bereitstellung der dazu kompatiblen Antriebstechnologien sicherzustellen.

Durch die staatlichen nicht budgetierten Subventionen sind die Biokraftstoffe der

1. Generation zunehmend, jedoch noch nicht vollständig wettbewerbsfähig geworden

und haben mittlerweile die für die Massenmarktstrategie erforderlichen Produktions-

und Herstellungskapazitäten erreicht. Die gesetzlichen Rahmenbedingungen wurden



57

daher von einer vollständigen Steuerbefreiung in eine Quotenregelung geändert. Durch

die vorgeschriebenen Beimischungsquoten ergibt sich jedoch das Problem, dass die

unter hohen finanziellen Zuschüssen errichteten Produktionskapazitäten die Kraft-

stoffmengen, welche zur Erfüllung der festgelegten Beimischungsquoten benötigten

werden, stark überschreiten. Darüber hinaus wird ein Großteil der Beimischungsquoten

mit kostengünstigeren Biokraftstoffen aus dem Ausland erbracht, so dass viele Bio-

kraftstoffproduktionsanlagen in Deutschland nicht mehr wirtschaftlich betrieben werden

können. Dies stellt einen Wiederspruch in der Einführungsstrategie in Deutschland dar.

5 Zukünftige Kraftstoffeinführungen

58


Dieses Kapitel beinhaltet die Einführung zukünftiger Kraftstoffe in Deutschland und

Europa. Hierzu wird in Abschnitt 5.1 zunächst auf die Markteinführung von BtL-

Kraftstoffen eingegangen, wobei im Einzelnen die bisher realisierten Einführungsmaß-

nahmen beschrieben und mögliche Einführungsszenarien vorgestellt werden. Im An-

schluss werden mögliche Handlungsempfehlungen für die Einführung aufgezeigt.

In Abschnitt 5.2 erfolgt anschließend unter gleichen Gesichtspunkten die Betrachtung

der Markteinführung von Wasserstoff als Kraftstoff.

5.1 Einführung von Biomass-to-Liquid-Kraftstoffen

Die Markteinführung von BtL-Kraftstoff resultiert – wie die der Biokraftstoffe der 1. Ge-

neration – in erster Linie aus klima- und umweltpolitischen Aspekten sowie dem Ziel

der Stärkung des ländlichen Raumes und der Reduzierung der Abhängigkeit vom Er-

döl. Ein besonders großes Interesse an der Einführung von BtL-Kraftstoffen haben

dabei neben der die Produktionsanlagen herstellenden Industrie vor allem die Land-

und Forstwirte. Für sie eröffnen sich aufgrund der vielseitigen zur BtL-Herstellung ge-

eigneten biogenen Rohstoffe umfangreiche wirtschaftliche Perspektiven. Gleichzeitig

ergibt sich hieraus jedoch z.T. eine Flächenkonkurrenz zwischen Anbaupflanzen für die

stofflich energetische Nutzung und für die Verwendung als Nahrungs- oder Futtermittel.

Dies hätte langfristig eine Preissteigerung der Lebensmittel sowie auch eine zuneh-

mende Flächenkonkurrenz mit für den Natur-, Boden-, Klima- und Hochwasserschutz

vorgesehenen sowie anthropogen beeinflussten Flächen zur Folge.164

Strukturelle Veränderungen und damit verbundene Wertschöpfungen ergeben sich

durch die Einführung von BtL-Kraftstoffen hingegen wie bei der Einführung von Biodie-

sel und Bioethanol nur bedingt, da die Einführung nicht den Aufbau einer neuen Trans-

port- und Verteilungsinfrastruktur sowie keine neuen Kraftfahrzeuge erfordert. Als

Einführungsstrategie für BtL-Kraftstoffe bietet sich daher die Massenmarktstrategie an,

für deren erfolgreiche Umsetzung der schnelle Aufbau einer ausreichenden Anzahl von

BtL-Produktionsanlagen Voraussetzung ist.165 Die größte Herausforderung bei der Ein-

führung von BtL-Kraftstoffen besteht jedoch darin, die Herstellungskosten für BtL-

Kraftstoffe durch Effizienz- und Produktionssteigerungen auf ein gegenüber den kon-

ventionellen Kraftstoffen wettbewerbsfähiges Niveau zu senken.166 Hierzu müssen vor

164 Vgl. SCHÜTZ, H., BRINGEZU, S. (2006), S. 5 und 19. 165 Vgl. DEUTSCHE ENERGIE-AGENTUR GMBH (DENA) (2006), S. 7. 166 Vgl. SCHINDLER, V. (1997), S. 166.


59

allem die Kosten der Rohstoffbereitstellung und des eigentlichen BtL-Herstellungs-

verfahrens reduziert werden. Ein gemeinsames Vorgehen von Politik, Wirtschaft und

Wissenschaft ist dabei unverzichtbar.

5.1.1 Bisherige Maßnahmen zur Einführung von Biomass-to-Liquid-Kraftstoffen

Die bisherigen Maßnahmen zur Einführung von BtL-Kraftstoffen ergeben sich vor allem

aus den bereits geschaffenen rechtlichen Rahmenbedingungen, den staatlichen und

wirtschaftlichen Förderungsmaßnahmen sowie den realisierten Demonstrationsprojek-

ten.

BtL-Kraftstoffe gelten nach dem 2006 in Kraft getretenen Energiesteuergesetz

(EnergieStG) in Deutschland als besonders förderungswürdige Biokraftstoffe und wer-

den daher im Gegensatz zu den Biokraftstoffen der 1. Generation vorerst bis zum Jahr

2015 nicht besteuert.167 Über diese nicht budgetierte Förderungsmaßnahme hinaus

subventioniert die deutsche Bundesregierung ebenso wie die Europäische Union zu-

sammen mit Akteuren der Automobil- und Mineralölwirtschaft eine Vielzahl von For-

schungs- und Entwicklungsprojekten mit budgetierten finanziellen Zuschüssen.

Die weltweit erste BtL-Produktionsanlage wurde 2003 in Freiberg von einem auf die

BtL-Produktion spezialisierten Anlagenbetreiber in Zusammenarbeit mit Akteuren der

Mineralöl- und Automobilindustrie sowie der deutschen Bundesregierung errichtet. Ziel

der Pilotanlage war die Erschließung weiterer Optimierungspotenziale in Bezug auf

einzelne Komponenten sowie die gesamte Herstellungsprozesskette. Darüber hinaus

sollten Erkenntnisse über die genaue Kostengestehung und mögliche Senkungspoten-

ziale gesammelt werden. 2007 wurde auf den Erfahrungen mit dieser Alpha-Anlage

aufbauend mit dem Bau einer Beta-Anlage begonnen. Sie wird die weltweit erste

kommerzielle BtL-Produktionsanlage und ist daher als Demonstrationsprojekt für den

zukünftigen großkapazitativen industriellen Anlagenaufbau besonders wichtig. Bis zum

Jahr 2010 sind in Deutschland bereits fünf weitere BtL-Produktionsanlagen mit einer

Gesamtproduktionskapazität in Höhe von 1 Mio. t BtL geplant.168

Im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit zur Förderung des Interesses und der Akzeptanz

von BtL-Kraftstoffen hat die deutsche Bundesregierung u.a. 2004 eine BtL-

167 Vgl. FACHAGENTUR NACHWACHSENDE ROHSTOFFE E.V. (FNR) (2007 a). 168 Vgl. BARTSCH, C. (2004), S. 280 und DEUTSCHE ENERGIE-AGENTUR GMBH (DENA) (2006), S. 5.


60

Informationsplattform errichtet. Auch von der Europäischen Union und anderen EU-

Mitgliedsländern gibt es ähnliche Informationsangebote.169

5.1.2 Einführungsszenarien für Biomass-to-Liquid-Kraftstoffe

Für BtL-Kraftstoffe wurden von den Marktteilnehmern bisher nur sehr vereinzelt explizi-

te Einführungsszenarien für Deutschland und Europa entwickelt. In der Regel wird die

Markteinführung von BtL-Kraftstoffen im Rahmen von übergreifenden Einführungssze-

narien für Biokraftstoffe der 1. und 2. Generation berücksichtigt. Dies liegt daran, dass

die biogenen Kraftstoffe der 1. und 2. Generation z.T. um die selben Rohstoffressour-

cen und Anbauflächen konkurrieren. Da bei der Produktion von BtL-Kraftstoffen die in

der Biomasse gebundene Energie170 effizienter genutzt wird, ist eine starke Zunahme

des Anteils an BtL-Kraftstoffen bei der Bereitstellung von Biokraftstoffen in der Zukunft

zu erwarten. Grundsätzlich ist sogar eine vollständige Substitution der Biokraftstoffe

der 1. Generation durch BtL-Kraftstoffe vorstellbar. Die Einführung von BtL-Kraftstoffen

in Deutschland und Europa wird dementsprechend unter der Annahme, dass keine

BtL-Kraftstoffe importiert oder exportiert werden, durch das gesamte in diesen Gebie-

ten zur Herstellung von Biokraftstoffen verwendbare Biomasserohstoffpotenzial be-

grenzt.

Zur Schätzung dieses Potenzials wurden bereits mehrere Studien unter verschiedenen

Gesichtspunkten durchgeführt. Eine exakte Aussage ist jedoch aufgrund sehr großer

Schwankungen bzgl. der potenziellen Anbauflächen, deren Hektarerträge sehr stark

von den darauf angebauten Pflanzen abhängenden, nicht möglich. Nach der Studie

„How much bioenergy can Europe produce without harming the environment?“, welche

2006 von der European Environmental Agency (EEA) veröffentlicht wurde, besteht in

Deutschland im Jahr 2020 für Energiepflanzen ein theoretisches Flächenpotenzial von

etwa 3,4 Mio. ha171.172 Unter der Annahme einer ausschließlichen Verwendung des

darauf angebauten Biomasserohstoffmixes zur Herstellung von BtL-Kraftstoffen ergibt

169 Vgl. PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2004), S. 178. 170 BtL kann mit ca. 4000 l pro ha einen sehr hohen spezifischen Flächenertrag erzielen. Der

spezifische Flächenertrag von Biodiesel aus Raps beträgt nur ca. 1400 l pro ha und der von Bioethanol je nach Ausgangsrohstoff zwischen ca. 1000 und 4000 l pro ha (vgl. SCHÜTZ, H., BRINGEZU, S. (2006), S. 13).

171 Die Anbaufläche für Energiepflanzen in Deutschland betrug 2005 rund 1,2 Mio. ha bzw. ca. 9,5 % der Ackerlandfläche.

172 Vgl. SCHÜTZ, H., BRINGEZU, S. (2006), S. 20 f..


61

sich ein Substitutionspotenzial von bis zu 20 % (ca. 10 Mio. t)173 des Kraftstoffver-

brauchs in Deutschland durch BtL-Kraftstoffe.

Für die Europäische Union wurde in einer anderen Studie für das Jahr 2010 ein Flä-

chenpotenzial für den Anbau von Energiepflanzen in Höhe von rund 13 Mio. ha ge-

schätzt. Bis zum Jahr 2020 könnte sich diese Fläche auf ca. 16,2 Mio. ha und bis zum

Jahr 2030 sogar auf etwa 19,3 Mio. ha174 vergrößern.175 Bei einer vollständigen Ver-

wendung der auf dieser Fläche angebauten Biomasse zur Erzeugung von BtL-

Kraftstoffen könnten in Europa bis zu 24 % (ca. 58 Mio. t)176 des benötigten Kraftstoffs

durch BtL-Kraftstoffe bereitgestellt werden.

Da BtL-Kraftstoffe aufgrund zu hoher Produktionskosten bisher jedoch nicht wettbe-

werbsfähig sind, muss für sie durch steuerliche Subventionen und verpflichtende Bei-

mischungsquoten zu fossilen Kraftstoffen ein künstlicher Absatzmarkt geschaffen

werden. Die Erfüllung der Beimischungsquoten für Biodiesel und Bioethanol zu Diesel-

und Ottokraftstoff durch BtL-Kraftstoffe (FT-Diesel und FT-Benzin) bietet sich daher zur

Beschleunigung der massenhaften Einführung von BtL-Kraftstoffen an.

Der Aufbau der dazu erforderlichen BtL-Herstellungsanlagen soll den Studien zufolge

wie bei der Einführung von Biodiesel und Bioethanol überwiegend dezentral in ländli-

chen Regionen erfolgen. Die besonders aufwändigen Biomasserohstofftransporte

könnten auf diese Weise reduziert und dadurch Kosten eingespart werden. Die weites-

te Entfernung für eine wirtschaftliche Bereitstellung beträgt den Studien zufolge ca.

50 km.177 Bei der Standortauswahl ist darauf zu achten, dass sich die einzelnen Anla-

gen in ihren Rohstoffeinzugsgebieten nicht überschneiden und aufgrund der Größe des

Einzugsgebietes sowie der darin angebauten Energiepflanzen genügend Biomasse für

die Auslastung der jeweiligen Anlagenkapazität zur Verfügung steht. Als kostengüns-

tigste Rohstoffe haben sich bei vielen Standortanalysen Waldrestholz und Stroh

herausgestellt, da sie als Abfallprodukt mit einem relativ hohen Energiegehalt kosten-

günstig eingekauft und relativ einfach zu den Herstellungsanlagen transportiert werden

können.

173 Eigene Berechnung unter den Annahmen: Spezifischer Hektarertrag von BtL = 4000 l pro

ha, spezifische Dichte von BtL-Kraftstoffen = 0,00076 t pro l, Gesamtkraftstoffverbrauch in Deutschland ca. 50 Mio. t.

174 Dies entspräche 2010 ungefähr 13 % der europäischen Ackerlandfläche, 2020 ca. 16 % und 2030 etwa 19 %.

175 Vgl. SCHÜTZ, H., BRINGEZU, S. (2006), S. 16. 176 Eigene Berechnung unter den Annahmen: Spezifischer Hektarertrag von BtL = 4000 l pro

ha, spezifische Dichte von BtL-Kraftstoffen = 0,00076 t pro l, Gesamtkraftstoffverbrauch in der Europäischen Union ca. 240 Mio. t.

177 Vgl. SCHINDLER, V. (1997), S. 166.


62

Die Voraussetzung für einen dezentralen Anlagenaufbau ist jedoch eine Vereinfachung

und Modularisierung der bisher noch sehr komplexen Anlagenstrukturen.178 Ohne eine

solche Standardisierung sind keine größeren Kostenreduktionen bei der Bereitstellung

von BtL-Kraftstoffen realisierbar. Die im Zuge der Kraftstoffdistribution entstehenden

Kosten sind aufgrund der uneingeschränkten Kompatibilität mit der bestehenden Ver-

teilungsinfrastruktur für Otto- und Dieselkraftstoffe als wettbewerbsfähig und wenig

reduzierbar anzusehen. Der Break-Even-Point für BtL-Kraftstoffe wird nach einer

Analyse der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) aus dem Jahr 2006

bei Produktionskosten von 1 Euro pro l BtL bei einem Rohölpreis von ca. 155 bis

160 US $ pro Barrel erreicht.179 Einer ebenfalls 2006 veröffentlichten Studie der

Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena) zufolge lassen sich jedoch BtL-Produktions-

kosten von deutlich unter 1 Euro pro l BtL in Deutschland realisieren, so dass bereits

bei einem Rohölpreis von unter 150 US $ pro Barrel eine wirtschaftliche BtL-

Bereitstellung möglich wird.180 Durch den internationalen Handel von BtL-Kraftstoffen,

würden die Bereitstellungskosten für BtL-Kraftstoffe in Deutschland und Europa weiter

sinken, da biogene Kraftstoffe in vielen tropischen Regionen kostengünstiger als in der

Europäischen Union hergestellt werden können.

5.1.3 Handlungsempfehlungen für die Einführung von Biomass-to-Liquid-Kraftstoffen

Für die Einführung von BtL-Kraftstoffen können aus den Erkenntnissen der Analyse

früherer Markteinführungen und unter Berücksichtigung der bisherigen Einführungs-

maßnahmen für BtL-Kraftstoffe nachstehende Handlungsempfehlungen abgeleitet

werden:

• Zur Einführung von BtL-Kraftstoffen sind bis zur wirtschaftlichen Wettbewerbs-

fähigkeit der Kraftstoffe langfristige gesetzliche Rahmenbedingungen zur Un-

terstützung der Markteinführung notwendig. Der dabei entscheidende wirt-

schaftspolitische Faktor ist die vollständige Mineralölsteuerbefreiung, um eine

künstliche Nachfrage zu schaffen und so den Investoren Planungssicherheit zu

geben. Eine Verlängerung der Steuerbefreiung von BtL-Kraftstoffen über das

Jahr 2015 hinaus ist daher ratsam.

178 Vgl. SCHAUB, G., UNRUH, D., ROHDE, M. (2004), S. 351 und SCHINDLER, V. (1997), S. 166. 179 Vgl. SCHMITZ, N., HENKE, J., KLEPPER, G. (2006), S. 31. 180 Vgl. DEUTSCHE ENERGIE-AGENTUR GMBH (DENA) (2006), S. 4.


63

• Ferner sollten für BtL-Kraftstoffe verbindliche Beimischungsquoten zu Otto- und

Dieselkraftstoffen vorgeschrieben werden. Um eine Produktionsüberkapazität,

wie sie derzeit in Deutschland für Biodiesel besteht, zu verhindern, sollten die

Biobeimischungsquoten insgesamt erhöht und ein Mindestanteil an dieser Quo-

te für BtL-Kraftstoffe festgelegt werden. Der BtL-Mindestanteil könnte sich dar-

über hinaus im Laufe der Zeit weiter erhöhen und so schrittweise die

Quotenanteile von Biodiesel und Bioethanol substituieren.

• Die Marktakteure der Wirtschaft und Politik sollten durch ein verstärktes ge-

meinsames Vorgehen europaweit einheitlichere und damit vergleichbarere

Rahmenbedingungen für die Einführung von BtL-Kraftstoffen schaffen. Nur so

können größere Wettbewerbsnachteile für einzelne EU-Mitgliedsländer bzw. die

in ihnen ansässigen Unternehmen vermieden werden.

• Die öffentlichkeitswirksame Vermarkung von BtL-Kraftstoffen müsste durch eine

stärkere Präsenz der Biokraftstoffe der 2. Generation in den Medien verbessert

werden. Dabei sollten die besonders hohe Qualität von BtL-Kraftstoffen und das

sich dadurch ergebende sehr hohe Emissionsminderungspotenzial sowie die im

Gegensatz zu Biodiesel und Bioethanol vollkommen uneingeschränkte Kompa-

tibilität mit derzeitigen und zukünftigen Verbrennungsmotoren hervorgehoben

werden.

• Die Bereitstellung der finanziellen Mittel, die für die Einführung von BtL-

Kraftstoffen erforderlich sind, sollte kooperativ durch Investitionen der Industrie

und der öffentlichen Hand geschehen, um die Risiken der Einführung unter den

Akteuren aufzuteilen. Darüber hinaus sollten die von der Politik und Industrie

zur Förderung der Biokraftstoffe der 1. Generation vorgesehenen Mittel redu-

ziert und stattdessen zur intensiven Förderung der Forschungs- und Entwick-

lungsarbeiten an BtL-Kraftstoffen sowie zum Aufbau eines flächendeckenden

dezentralen Anlagennetzes verwendet werden. Im Fokus der Entwicklungsar-

beiten sollte dabei besonders die Konzeptionierung eines kostengünstigen

modularisierten BtL-Anlagenkonzeptes stehen.

• Um den Investoren eine größtmögliche Sicherheit zu bieten, sind u.a. langfristi-

ge Biomasseliefer- und BtL-Abnahmeverträge erforderlich. Neben dem Staat

kommen daher als potenzielle Investoren für die ersten BtL-Großanlagen vor


64

allem Unternehmen aus der Mineralölindustrie in Betracht, welche die BtL-

Kraftstoffe selber langfristig abnehmen könnten.

• Zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Biokraftstoffproduk-

tion im Rahmen internationaler Handelsabkommen sollten sowohl für die euro-

päische Produktion als auch für außereuropäische Importe – aufbauend auf der

z.B. 2007 von der deutschen Bundesregierung verabschiedeten Biomasse-

Nachhaltigkeits-Verordnung (BioNachV) – internationale Nachhaltigkeitsstan-

dards eingeführt werden. Diese müssten sicherstellen, dass die jeweiligen Pro-

duktionsflächen nachhaltig bewirtschaftet und die Verarbeitung ökologisch und

sozial verträglich geschieht. Darüber hinaus sollte die Ausweitung der Anbau-

flächen für Energiepflanzen zu Lasten artenreicher natürlicher Ökosysteme

verhindert werden. Zur Erreichung dieser Ziele sind zum einen produktbezoge-

ne Zertifizierungs- und Kennzeichnungssysteme sowie regionale Zielvorgaben

und ihre strikte Umsetzung erforderlich. Je nach Erfüllung dieser Kriterien könn-

te eine unterschiedlich starke Steuerbegünstigung erfolgen

5.2 Einführung von Wasserstoff als Kraftstoff

Die Ursachen der Markteinführung von Wasserstoff als Kraftstoff ergeben sich vor al-

lem aus umwelt- und strukturpolitischen Gründen sowie dem sehr langfristigen Ziel der

vollständigen Ersetzung von fossilen Kraftstoffen. Besonders starke Förderer der Ein-

führung sind die Automobilkonzerne, die Gasindustrie sowie die Mineralölunterneh-

men, da sie von einer Einführung direkt profitieren.181 Die von ihnen bei der Einführung

zu bewältigenden zwei Hauptherausforderungen sind der zeitgleiche kapitalintensive

Aufbau einer leistungsfähigen Infrastruktur für die Erzeugung, den Transport, die Lage-

rung und die Abgabe des Wasserstoffs sowie die Senkung der Kosten für die Wasser-

stoffbereitstellung.182

„The most significant challenge […] will be the high cost and logistical complexity

of hydrogen distribution to fueling stations.“ 183

181 Vgl. DEUTSCHER WASSERSTOFF- UND BRENNSTOFFZELLEN-VERBAND E.V. (DWV) (2007), S. 26. 182 Vgl. PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2004), S. 193. 183 O.V. (2005), S. 1.


65

Der Aufbau der Wasserstoffinfrastruktur wird jedoch dadurch erschwert, dass von den

Automobilherstellern bisher keine für den Betrieb mit Wasserstoff geeigneten Kraftfahr-

zeuge in Großserien produziert und auf dem Markt angeboten werden.

„Carmakers do not want to start manufacturing cars until there are filling stations,

but petroleum producers aren´t going to be building any filling stations until there

are hydrogen cars.” 184

Peter Radgen, Hydrogenexperte am Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung

Als Einführungsstrategie für Wasserstoff als Kraftstoff bietet sich daher die Nischen-

marktstrategie an, im Rahmen derer schrittweise synchron Wasserstoffinfrastrukturen

in ausgewählten Regionen aufgebaut und Wasserstofffahrzeuge in kleinen Serien auf

dem Markt angeboten werden. Den Endverbrauchern kann auf diese Weise eine gesi-

cherte Versorgung mit Wasserstoff und den Automobil- und Mineralölkonzernen eine

garantierte Nachfrage nach ihren Produkten gewährleisten werden. Ein gemeinsames

Vorgehen von Politik, Wirtschaft und Wissenschaft ist dabei zwingend erforderlich.

5.2.1 Bisherige Maßnahmen zur Einführung von Wasserstoff als Kraftstoff

Die bisherigen Maßnahmen zur Einführung von Wasserstoff als Kraftstoff ergeben sich

wie die zur Einführung von BtL-Kraftstoffen vor allem aus den bereits geschaffenen

gesetzlichen Rahmenbedingungen, den staatlichen und wirtschaftlichen Förderungs-

maßnahmen sowie den realisierten Demonstrationsprojekten.

Wasserstoff als Kraftstoff unterliegt in Deutschland nach dem derzeitigen Recht grund-

sätzlich der Mineralölsteuer. Aufgrund einer Ausnahmegenehmigung für Projekte zur

Entwicklung alternativer Antriebstechnologien findet eine Besteuerung in der Realität

jedoch nicht statt.185 Darüber hinaus fördert die deutsche Bundesregierung seit einigen

Jahren in Zusammenarbeit mit der Wirtschaft verstärkt Forschungs- und Entwicklungs-

projekte, die dem Aufbau einer allgemeinen Wasserstoffinfrastruktur und der Weiter-

entwicklung von Brennstoffzellentechnologien dienen. Neben einer „H2-Roadmap“

wurde so u.a. 2006 das „Nationale Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoff-

zellentechnologie“ erarbeitet, welches von der Bundesregierung und der Wirtschaft mit

184 LINDE AG (2005), S. 10. 185 Vgl. PRESSE- UND INFORMATIONSDIENST DER BUNDESREGIERUNG (2004), S. 179 und 194.


66

jeweils rund 700 Mio. Euro gefördert wird.186 Auf europäischer Ebene hat die Europä-

ische Kommission z.B. 2004 die „Hydrogen and Fuel Cell Technology Platform“ initiiert,

welche die inhaltliche und strategische Ausrichtung der Förderung und Markteinfüh-

rung von Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien in Europa voranbringen soll.187

Demonstrationsprojekte und Feldversuche, die bei der Nischenmarktstrategie zum Be-

weis der Machbarkeit in Bezug auf den Nutzen, die Zuverlässigkeit und die Dauerhaf-

tigkeit der neuen Technologien besonders wichtig sind, finden im Rahmen der

Einführung von Wasserstoff als Kraftstoff bisher nur in begrenztem Maße statt. Welt-

weit sind derzeit etwa 200 Wasserstofftankstellen188 in Wasserstoffdemonstrationspro-

jekten in Betrieb. Sie konzentrieren sich im Wesentlichen auf die „California Fuel Cell

Partnership“ in den USA, das „Japan Hydrogen Fuel Cell Demonstration Project“ im

Großraum Tokio-Yokohama und das “CUTE-Projekt“189 in Europa.190 In Deutschland

finden derzeit Demonstrationsprojekte in Hamburg und Stuttgart (beides CUTE-

Projekte) sowie in München und Berlin statt. Das 2004 in Berlin begonnene Clean-

Energy-Partnership-(CEP)-Projekt ist derzeit das größte und technologisch fortschritt-

lichste mobile Wasserstoffdemonstrationsprojekt in Europa. Es umfasst zwei öffentliche

Wasserstofftankstellen und insgesamt 17 Pkws verschiedener Hersteller.191

5.2.2 Einführungsszenarien für Wasserstoff als Kraftstoff

Von den Akteuren des Kraftstoffmarktes sind bereits eine Vielzahl an umfangreichen

und detaillierten Einführungsszenarien für die Bereitstellung von Wasserstoff als Kraft-

stoff entwickelt worden. Eine der aktuellsten und umfangreichsten Analysen bzgl. des

Wasserstoffinfrastrukturaufbaus für den Automobilverkehr in Europa und Deutschland

ist die Studie „The Economics of a European Hydrogen Automotive Infrastructure“ aus

dem Jahr 2005 von E4Tech, welche im Auftrag der Linde AG durchgeführt wurde. Sie

analysiert unterschiedliche Szenariovarianten unter Betrachtung der Investitionskosten

186 Vgl. DEUTSCHER WASSERSTOFF- UND BRENNSTOFFZELLEN-VERBAND E.V. (DWV) (2007), S.30. 187 Vgl. DEUTSCHER WASSERSTOFF- UND BRENNSTOFFZELLEN-VERBAND E.V. (DWV) (2004), S. 15. 188 Siehe weiterführend: LUDWIG-BÖLKOW-SYSTEMTECHNIK GMBH (2008). 189 Im Rahmen des CUTE-Projects werden insgesamt 27 von der Europäischen Union geförder-

te Busse in den Städten Amsterdam, Barcelona, Hamburg, London, Luxemburg, Madrid, Porto, Stockholm und Stuttgart mit Wasserstoff betrieben.

190 Zu europäischen Wasserstoff- und Brennstoffzellenprojekten siehe weiterführend: EUROPÄISCHE KOMMISSION (2004).

191 Vgl. BUNDESMINISTERIUM FÜR VERKEHR, BAU UND STADTENTWICKLUNG (BMVBS), BUNDESMINISTERIUM FÜR BILDUNG UND FORSCHUNG (BMBF), BUNDESMINISTERIUM FÜR WIRTSCHAFT UND TECHNOLOGIE (BMWI) (2006), S. 4, DEUTSCHER WASSERSTOFF- UND BRENNSTOFFZELLEN-VERBAND E.V. (DWV) (2007), S. 26 und EUROPÄISCHE KOMMISSION (2003), S. 20.


67

bis zum Jahr 2020 und 2030. Eine andere aktuelle und aussagekräftige Analyse ist das

Projekt „HyWays“, welches Teil der europäischen Wasserstoff-Roadmap ist und den

Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur für den Automobilverkehr in 10 europäischen

Ländern bis 2027 untersucht.192 Beide Studien gehen dabei von einem ähnlichen Ein-

führungsszenario aus, das in verschiedenen Varianten simuliert wird. Die Variablen

sind dabei vor allem möglichen Skalen- und Verbundeffekte, die zentral oder dezentral

zur Wasserstofferzeugung verwendeten Technologien sowie der davon direkt abhängi-

ge Transportaufwand. Da sich die Studie von E4Tech auf die gesamte Europäische

Union und nicht nur auf 10 daraus ausgewählte Länder bezieht, stehen ihre Ergebnisse

im Folgenden im Vordergrund.

Das Szenario der E4Tech-Studie basiert auf einer stufenweisen Wasserstoffinfrastruk-

turentwicklung in den 47 größten europäischen Ballungszentren mit jeweils über 1 Mio.

Einwohnern. In einem ersten Schritt werden dabei Stadtbusflotten und Lieferfahrzeuge

für den Nahverkehr mit der benötigten Wasserstofftechnologie ausgestattet, da sie sich

wegen der zentralen Betankungsmöglichkeiten, der Verfügbarkeit qualifizierten Perso-

nals, des intensiven Fahrplans unter erschwerten Bedingungen im dichten Stadtver-

kehr und der Förderung der öffentlichen Aufmerksamkeit besonders gut als anfängliche

Nischenmärkte eignen. Nach der Erschließung dieser ersten Nischenmärkte wird in

den Metropolen eine flächendeckende Wasserstoffinfrastruktur für private Pkws aufge-

baut. Anschließend werden die städtischen Gebiete durch den Aufbau von Wasser-

stofftankstellen im Abstand von 50 km an den wichtigsten Straßen miteinander ver-

knüpft, so dass eine korridorähnliche städteübergreifende Verwendung von mit

Wasserstoff betriebenen Kraftfahrzeugen möglich wird (s. Anhang B für das Projekt

HyWays). Für den Aufbau eines derartigen Infrastrukturnetzes wären der E4Tech-

Studie zufolge bis 2020 bei einer mittleren Verbreitungsgeschwindigkeit rund 2.800

Wasserstofftankstellen erforderlich, mit denen etwa 120 Mio. Menschen – etwa ein

Drittel der europäischen Bevölkerung – erreicht werden könnten.193

Die meisten Wasserstofftankstellen würden zu diesem Zeitpunkt mit ca. 800 Stück

(s. Abb. 18) aufgrund der hohen Bevölkerungszahl und der geografisch zentralen Lage

in Deutschland zur Verfügung stehen. Allein der Großraum Berlin würde für eine flä-

chendeckende Wasserstoffbereitstellung ein Tankstellennetz mit rund 100 Wasserstoff-

tankstellen benötigen. In Großbritannien und Frankreich würden bis zum Jahr 2020 192 Vgl. STILLER, C. et al. (2007), S. 2. 193 Vgl. EUROPÄISCHE KOMMISSION (2003), S. 20, LINDE AG (2005), S. 10 und O.V. (2005), S. 2.


68

jeweils rund 500 Wasserstofftankstellen realisiert worden sein. Bis zum Jahr 2030 ist

eine Zunahme der Wasserstofftankstellen auf rund 5.000 in Deutschland, 3.400 in

Großbritannien und etwa 2.700 in Frankreich realistisch.194

Abb. 18 Prognostizierte Entwicklung der Anzahl von Wasserstofftankstellen in

Deutschland, Großbritannien und Frankreich bis 2030195

Die Anzahl der Wasserstofftankstellen in Europa würde nach dem Jahr 2020 vermut-

lich weiter auf insgesamt rund 18.650 Wasserstofftankstellen im Jahr 2030 zu nehmen.

Dieser exponentielle Anstieg wäre vor allem auf den Netzeffekt der immer flächende-

ckerenden Einführung von Wasserstoff als Kraftstoff und der dazu kompatiblen Kraft-

fahrzeuge zurückzuführen. Gleichzeitig könnten die zur Erzeugung und Verteilung von

Wasserstoff erforderlichen Technologien und damit auch der Wasserstoff sowie

Wasserstofffahrzeuge aufgrund zunehmender Skalen- und Verbundeffekte immer

günstiger auf dem Markt angeboten werden. Die Anzahl der Wasserstofffahrzeuge in

Europa würde daher bis 2020 auf ca. 6,1 Mio. und bis 2030 sogar auf 41,2 Mio. anstei-

gen (s. Tab. 11). Die prognostizierte Absatzmenge an Wasserstoff würde entsprechend

bei einem angenommenen Jahresverbrauch von ungefähr 0,18 Tonnen Wasserstoff

pro Fahrzeug 2020 1,1 Mio. t und 2030 7,3 Mio. t Wasserstoff betragen.

194 Vgl. LINDE AG (2005), S. 11. 195 Quelle: LINDE AG (2005), S. 11.


69

Tab. 11 Prognostizierte Entwicklung des Kraftstoffmarktes für Wasserstoff in Europa bis 2020 und 2030196

2020 2030

Anzahl der Wasserstofffahrzeuge 6,1 Mio. 41,2 Mio.

Wasserstoffnachfrage 1,1 Mio. t 7,3 Mio. t

Anzahl der Wasserstofftankstellen 2.791 18.628

Die Investitionskosten zum Aufbau des Wasserstoffinfrastrukturnetzes variieren be-

sonders in Abhängigkeit von der Anzahl und Technologie der Wasserstofferzeugungs-

anlagen sowie dem davon direkt abhängenden Transportaufwand deutlich. Als

kostengünstigste Variante der betrachteten Szenarien hat sich in der Studie von

E4Tech, trotz höherer Transportkosten, die zentrale Wasserstofferzeugung durch Re-

formierung aus Erdgas ergeben. Der Transport zu den Tankstellen würde dabei zu

Beginn insbesondere mit LH2- und CGH2-Tanklastkraftwagen und nur zu einem gerin-

gen Anteil als CGH2 über das Wasserstoffpipelinenetz erfolgen. Im Verlauf der Zeit

würde mit dem Ausbau des Wasserstoffpipelinenetzes die Verteilung über das Pipeli-

nenetz jedoch deutlich zunehmen.197 Bis zum Jahr 2030 würden unter diesen Annah-

men für den Wasserstoffinfrastrukturaufbau in Europa Investitionskosten in Höhe von

insgesamt rund 18 Mrd. Euro entstehen. Bei einer Versorgung mit 50 % zentral und

50 % dezentral erzeugtem Wasserstoff durch Reformierung aus Erdgas entstünden

Gesamtkosten in Höhe von etwa 33 Mrd. Euro und bei einer Bereitstellung von 50 %

zentral und 50 % dezentral erzeugtem Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser ca.

27 Mrd. Euro.198 Die Aufteilung der Investitionskosten auf die drei Investitionsbereiche

Produktionsanlagen, Tanklastkraftwagen und Wasserstofftankstellen ist in Tabelle 12

für die günstigste Szenariovariante aufgezeigt.

Die Investitionskosten in Deutschland würden sich bis zum Jahr 2020 auf insgesamt

rund 870 Mio. Euro belaufen, um die nach dem kostengünstigsten Einführungsszenario

prognostizierten 1,9 Mio. Wasserstofffahrzeuge mit Wasserstoff versorgen zu können.

Bis zum Jahr 2030 wären bei einer schnellen Einführung sogar Gesamtinvestitionskos-

ten in Höhe von rund 4,9 Mrd. Euro bei einem erwarteten Wasserstofffahrzeugbestand

196 Quelle: LINDE AG (2005), S. 11. 197 Vgl. STILLER, C. et al. (2007), S. 6. 198 Vgl. LINDE AG (2005), S. 11.


70

von 11,6 Mio. Fahrzeugen erforderlich.199 2050 könnten unter der optimistischen An-

nahme einer Zunahme des Anteils der Wasserstofffahrzeuge an den Kraftfahrzeug-

neuzulassungen bis zu diesem Zeitpunkt auf 80 % (1 % 2020, 10 % 2030, 30 % 2040)

sogar rund die Hälfte der Pkws in Europa mit Wasserstoff betrieben werden.200

Tab. 12 Prognostizierte Investitionskosten bis 2020 und 2030 für die Einführung von Wasserstoff als Kraftstoff in Europa201

Investitionsbereich 2020 2030

Produktionsanlagen 2.305 Mio. € 10.216 Mio. €

Tanklastkraftwagen 393 Mio. € 2.294 Mio. €

Wasserstofftankstellen 826 Mio. € 6.002 Mio. €

Kumulierte Investitionskosten 3.524 Mio. € 18.512 Mio. €

Eine zusätzliche positive Wirkung auf die Einführung von insbesondere Druckwasser-

stoff als Kraftstoff könnte sich durch Synergien mit der bereits implementierten Erdgas-

technologie ergeben, da sich Erdgas und Wasserstoff in ihren Eigenschaften z.T. sehr

ähnlich sind. Viele technische Lösungen und Erfahrungen aus der Erdgastechnologie

können daher für den Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur und die Speicherung von

Wasserstoff in Kraftfahrzeugen verwendet werden. Gleichzeitig ergibt sich hierdurch für

die Unternehmen die Chance, für Erdgas aufgebautes Know-how erneut auf dem

Kraftstoffmarkt anzuwenden und auf diese Weise eine Refinanzierung der Wasserstoff-

forschung zu erreichen. Ferner könnten vor allem in der Anfangsphase der Einführung

von Wasserstoff als Kraftstoff dezentrale, an das Erdgasnetz angeschlossene Refor-

mer, die aus Erdgas Wasserstoff erzeugen, eine einführungsfördernde Rolle überneh-

men. Eine andere Möglichkeit, Wasserstoff an den Tankstellen bereitzustellen, besteht

darin, die bereits vorhandene Erdgasinfrastruktur für den Transport und die Verteilung

eines Erdgas-Wasserstoffgemisches oder – nach geringen Modifikationen – für die

ausschließliche Wasserstoffverteilung zu nutzen.202

199 Vgl. LINDE AG (2005), S. 10. 200 Vgl. WUPPERTAL INSTITUT FÜR KLIMA UMWELT ENERGIE (WI), DEUTSCHES ZENTRUM FÜR LUFT-

UND RAUMFAHRT (DLR), INSTITUT FÜR ENERGIE UND UMWELTFORSCHUNG (IFEU) (2006), S. 107. 201 Quelle: LINDE AG (2005), S. 11. 202 Vgl. DEUTSCHER WASSERSTOFF- UND BRENNSTOFFZELLEN-VERBAND E.V. (DWV) (2004), S. 4,

EUROPÄISCHE KOMMISSION (2003), S. 20 und WUPPERTAL INSTITUT FÜR KLIMA UMWELT ENERGIE (WI), DEUTSCHES ZENTRUM FÜR LUFT- UND RAUMFAHRT (DLR), INSTITUT FÜR ENERGIE UND UMWELTFORSCHUNG (IFEU) (2006), S. 104.


71

Eine weitere Synergie zwischen der Einführung von Erdgas und Wasserstoff ergibt sich

hinsichtlich der Marktakzeptanz. Die zunehmende Verbreitung von Erdgas als Kraft-

stoff und die damit einhergehende Einführung von Erdgasfahrzeugen fördert das Ver-

trauen der Endverbraucher in die Verwendung hochkomprimierter Druckgase im

Automobilverkehr. Besonders die Gewöhnung an die Erdgastechnologie im Straßen-

bild, in den Medien und der Presse, die Erlernung der neuen Tankvorgänge und der

zunehmend routiniertere Umgang mit der neuen Technologie auf technischen Prüfstel-

len tragen mit zu dieser Entwicklung bei.203

5.2.3 Handlungsempfehlungen für die Einführung von Wasserstoff als Kraftstoff

Für die Einführung von Wasserstoff als Kraftstoff können auf den Erkenntnissen der

Analyse früherer Markteinführungen aufbauend und unter Berücksichtigung der bishe-

rigen Maßnahmen zur Einführung von Wasserstoff als Kraftstoff folgende Handlungs-

empfehlungen abgeleitet werden:

• Die deutsche Bundesregierung und die Europäische Kommission sollten ver-

stärkt langfristige gesetzliche Rahmenbedingungen schaffen, die es Wasser-

stoff als Kraftstoff ermöglichen, sich in Nischenmärkten zu etablieren und

schrittweise eine tiefere Marktdurchdringung zu erreichen. Hierzu eignen sich

besonders anfängliche Steuerbefreiungen, die als Anschubsubventionen die-

nen und nach dem Erreichen der Wettbewerbsfähigkeit oder einer flächende-

ckenden Kraftstoffbereitstellung in z.B. degressive Steuerbegünstigungen

umgewandelt werden können. Darüber hinaus sollten weitere fiskalische Anrei-

ze geschaffen und staatliche Finanzierungshilfen bei der Anschaffung von

Wasserstofffahrzeugen und dem Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur gewährt

werden. Neben der durch langfristige gesetzliche Rahmenbedingungen ge-

schaffenen Planungssicherheit wächst durch die staatliche Subventionierung

und Finanzierung der Wasserstoffeinführung bei den privaten und industriellen

Akteuren das Vertrauen in die neue Technologie. Hierdurch kommt es verstärkt

zu Investitionen der Industrie und der privaten Haushalte, ohne die eine markt-

durchdringende Kraftstoffeinführung nicht möglich ist.

203 Vgl. WUPPERTAL INSTITUT FÜR KLIMA UMWELT ENERGIE (WI), DEUTSCHES ZENTRUM FÜR LUFT-

UND RAUMFAHRT (DLR), INSTITUT FÜR ENERGIE UND UMWELTFORSCHUNG (IFEU) (2006), S. 104.


72

• Ferner sollten die Regierungen die rechtlichen Rahmenbedingungen für die

Genehmigungs- und Zulassungsverfahren für Wasserstoffinfrastrukturaufbau-

maßnahmen sowie für Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb vereinfachen. Hierzu

ist eine Harmonisierung und Normierung der jeweiligen Technologien für die

Wasserstoffherstellung, den Transport und die Lagerung sowie die Wasserstoff-

tankstellen und die Wasserstoffantriebe hilfreich.

• Banken und andere Geldinstitute sollten durch die Bereitstellung von Kapital di-

rekt oder indirekt als Vorreiter bei Investitionen in die neue Wasserstofftechno-

logie fungieren. So könnten sie z.B. neben Direktbeteiligungen an neuen

Wasserstofferzeugungsanlagen besonders günstige Kredite für private Haus-

halte zur Anschaffung von Wasserstofffahrzeugen anbieten.

• Zur Verbesserung und Erprobung der Wasserstofftechnologie sollten unter der

Beteiligung möglichst vieler Akteure verstärkt anwendungsorientierte Demons-

trationsprojekte in dicht besiedelten Gebieten realisiert werden. Neben dem

Flottenbetrieb von Stadtbussen und Kleintransportern sollten zunehmend auch

Taxen und Dienstfahrzeuge staatlicher Stellen mit Wasserstoff betrieben wer-

den. Die dazu erforderlichen Investitionen sollten gemeinsam von staatlichen

und industriellen Organisationen getragen werden.

• Es sollten verbesserte Technologien für die Erzeugung, den Transport und die

Speicherung von Wasserstoff entwickelt werden. Insbesondere die Erzeugung

von Wasserstoff durch Elektrolyse aus Wasser unter Verwendung regenerativ

gewonnener Energie durch z.B. Photovoltaik sollte hierbei aufgrund der beson-

ders hohen Nachhaltigkeit im Vordergrund stehen. Auch in Bezug auf den Wir-

kungsgrad von Brennstoffzellen, die Fahrreichweite sowie die Platz- und

Gewichtseigenschaften von Wasserstoffspeichertechnologien im Kraftfahrzeug

sind weitere intensive Forschungsarbeiten erforderlich. Hierzu ist eine umfang-

reiche finanzielle Unterstützung mit öffentlichen Mitteln zwingend notwendig.

• Die von den Akteuren realisierten Demonstrationsprojekte müssten eine stärke-

re öffentliche Aufmerksamkeit erfahren, damit eine breitere gesellschaftliche

Akzeptanz der Wasserstoffeinführung herbeigeführt wird. Hierzu könnten zu-

sätzlich zu einer verstärkten medialen Berichterstattung z.B. Veranstaltungen

wie „Tag der offenen Tür“ bei Demonstrationsprojekten beitragen.


73

• Vom Staat vorgegebene verpflichtende Mengenziele in Form von Beimi-

schungsquoten eignen sich bei der Einführung von Wasserstoff als Kraftstoff

nicht, da Wasserstoff nicht einem anderen Kraftstoff beigemischt werden kann

und die Endverbraucher nicht dazu verpflichtet werden können, Wasserstoff als

Kraftstoff bzw. die Wasserstofffahrzeugtechnologie anzunehmen. Mengenziele

können bei der Einführung von Wasserstoff daher lediglich als empfohlene

Richtvorgaben verwendet werden, die durch die Schaffung von Anreizen für die

Akteure erreicht werden sollen. Im Rahmen einer Einführungsstrategie für

Wasserstoff als Kraftstoff können Mengenziele daher nachrangig behandelt

werden.

• Die Einführung von Hybridfahrzeugen, die mit Wasserstoff und fossilen Kraft-

stoffen betrieben werden können, sollte gefördert werden, um wie mit bivalen-

ten Erdgasfahrzeugen bei der Einführung von Erdgas als Kraftstoff, eine von

der Wasserstoffinfrastruktur geographisch unabhängige Kraftstoffversorgung für

die Endverbraucher gewährleisten zu können. Hierdurch wird eine Nachfrage

für Wasserstoff als Kraftstoff geschaffen, die den Aufbau einer Wasserstoffin-

frastruktur unterstützt. Die möglichen Förderungsmaßnahmen zur Einführung

von Hybridfahrzeugen ergeben sich aus den Maßnahmen zur Einführung von

reinen Wasserstofffahrzeugen.

• Die internationale Zusammenarbeit in Europa sollte zum schnellen Aufbau ei-

nes flächendeckenden Wasserstoffinfrastrukturnetzes weiter verbessert wer-

den. Hierzu ist u.a. eine bessere Koordination bestehender und geplanter

Förderprogramme in den einzelnen EU-Mitgliedsländern im Hinblick auf eine

möglichst optimale und effiziente Förderung empfehlenswert.

• Ballungszentren, die im Rahmen der Wasserstoffeinführung zu Beginn einer

flächendeckenderen Markterschließung miteinander verbunden werden, müss-

ten stärker miteinander kooperieren, um den zügigen Wasserstoffinfrastruktur-

aufbau an den sie verbindenden Straßen zu garantieren.

6 Zusammenfassung und Ausblick

74


Die Einführungen neuer Kraftstoffe erfordern umfangreiche und detaillierte Einfüh-

rungsstrategien, die bestmöglich auf die kraftstoffabhängigen Herausforderungen der

Einführung angepasst sein müssen. Die Analyse der früheren Kraftstoffeinführungen

von bleifreiem Benzin, Erdgas, Biodiesel und Bioethanol zeigt, dass in der Vergangen-

heit die Einführungen neuer Kraftstoffe von einem Staat-Markt-Ansatz geprägt wurden.

Dabei waren vor allem steuerpolitische Subventionen und langfristige gesetzliche

Rahmenbedingungen für die erfolgreiche Einführung ausschlaggebend. Durch sie wur-

den für die privaten und industriellen Marktteilnehmer Investitionsanreize geschaffen

und eine hohe Planungssicherheit gegeben. Ferner hat sich herausgestellt, dass blei-

freies Benzin, Biodiesel und Bioethanol anhand der Massenmarktstrategie und Erdgas

als Kraftstoff unter Anwendung der Nischenmarktstrategie in den deutschen und euro-

päischen Kraftstoffmarkt eingeführt wurden. Da die Voraussetzungen vergleichbar sind

und sich daraus ähnliche Einführungsherausforderungen ergeben, sollte die zukünftige

Einführung von BtL-Kraftstoffen mit der Massenmarktstrategie und die Einführung von

Wasserstoff als Kraftstoff mit der Nischenmarktstrategie erfolgen. Hierzu sind sowohl

für BtL-Kraftstoffe als auch für Wasserstoff als Kraftstoff eine Vielzahl an einführungs-

fördernden Handlungsmaßnahmen im Rahmen eines interdisziplinären Vorgehens von

Politik, Wirtschaft und Wissenschaft erforderlich.

In den kommenden Jahren werden sich vor allem Erdgas, Biodiesel und Bioethanol

weiter auf dem internationalen Kraftstoffmarkt etablieren. BtL-Kraftstoffe werden mittel-

bis langfristig eine große, jedoch begrenzte Marktdurchdringung erlangen, wobei sie

Biodiesel und Bioethanol im Zuge der Rohstoffkonkurrenz aufgrund des deutlich höhe-

ren technischen Brennstoffpotenzials zunehmend vom Markt verdrängen werden.

Langfristig wird Wasserstoff als Kraftstoff stark an Bedeutung gewinnen und Otto- und

Dieselkraftstoffe als weltweit verbreitetste und wichtigste Kraftstoffe ersetzen. Solange

Erdgas, Biodiesel, Bioethanol, BtL-Kraftstoffe und Wasserstoff gegenüber fossilen

Otto- und Dieselkraftstoffen jedoch nicht wettbewerbsfähig sind, werden diese Kraft-

stoffe weiter nur einen geringen Anteil zur internationalen Kraftstoffversorgung beitra-

gen. In den nächsten Jahrzenten werden Otto- und Dieselkraftstoffe daher weiterhin

den internationalen Kraftstoffmarkt bestimmen. Zur Reduktion der vom Automobilver-

kehr verursachten Abgasemissionen ist deshalb zusätzlich zu der Einführung neuer

umweltfreundlicher Kraftstoffe die weitere Verbesserung herkömmlicher Motoren in


75

Bezug auf den Wirkungsgrad und den Kraftstoffverbrauch sowie die Weiterentwicklung

der Otto- und Dieselkraftstoffe erforderlich.

Für die Zukunft sind neben Studien bzgl. der Potenziale und der Realisierbarkeit der

Einführungen von BtL-Kraftstoffen und Wasserstoff als Kraftstoff weitere repräsentative

Analysen früherer Kraftstoffeinführungen dringend notwendig. Die Analysen sollten

dabei nicht nur eine breite Untersuchung verschiedener Kraftstoffeinführungen beinhal-

ten, sondern sich detailliert auf die Analyse der Einführung eines Kraftstoffes konzent-

rieren und daraus Handlungsempfehlungen für die Einführung zukünftiger Kraftstoffe

ableiten. Hierzu müssten die einzelnen Handlungsmaßnahmen weiter differenziert und

individuell auf ihren Beitrag zur Einführung des betrachteten Kraftstoffs untersucht

werden. Das große Interesse der Politik, Wirtschaft und Wissenschaft an den Ergeb-

nissen derartiger Untersuchungen wird die weitere Analyse früherer Kraftstoffeinfüh-

rungen beschleunigen und dadurch zur Optimierung zukünftiger Einführungsstrategien

für neue Kraftstoffe beitragen.

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Anhang

i

Anhang

Anhang A Choren-Herstellungsverfahren von synthetischen BtL-Kraftstoffen .............. ii

Anhang B Wasserstoff-Einführungsszenario des EU-Projektes „HyWays“ ................... iii

Anhang C Interviews ..................................................................................................... iv

Anhang

ii

Anhang A Choren-Herstellungsverfahren von synthetischen BtL-Kraftstoffen

204

204 Quelle: WirtschaftsWoche (2006).

Anhang

iii

Anhang B Wasserstoff-Einführungsszenario des EU-Projektes „HyWays“

205

205 Quelle: STILLER, C. et al. (2007), S. 4.

Anhang

iv

Anhang C Interviews

14. November 2007 Telefonisches Interview mit Frau Dr. Karin Retzlaff, Stellv. Ge-

schäftsführerin, Verband der Deutschen Biokraftstoffindustrie

e.V. (VDB) über die Markteinführung von Biodiesel in Deutsch-

land.

20. November 2007 Telefonisches Interview mit Frau Dr. Barbara Meyer-Bukow,

Pressesprecherin des Mineralölwirtschaftsverbandes e.V. (MWV)

über die Markteinführung von Bleifreiem Benzin in Deutschland.

einführungsstrategien für neue kraftstoffe · berlin, den 07. märz 2008 . abstract die endliche...

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