Optionen für die Integration von Power-to-Fuel in den Energiewendeprozess aus einer sozioökonomischen Perspektive

Christian Schnülle, Arnim von Gleich, Stefan Gößling-Reisemann, Kasper Kisjes, Igor Nikolic, Torben Stührmann and Pablo Thier

Vierteljahrshefte zur Wirtschaftsforschung / Quarterly Journal of Economic Research, 2016, vol. 85, issue 4, 53-74

Abstract: The debate on the German Energiewende is focused on the challenges of fluctuating electricity generation from photovoltaic and wind power. However, in order to achieve international climate protection goals, a transformation of all energy sectors is necessary. This requires alternative solutions. A direct electrification of heavy transport, aviation, shipping and the chemical industry appears to be an unlikely future scenario. Instead, synthetic fuels made of renewable electricity (power-to-fuel, P2F) could provide energy to these applications. Furthermore, the P2F concept may contribute to the integration of fluctuating renewable electricity generation. However, renewable synthetic fuels are not economically competitive against conventional fuels yet. In this article, their potential development in Germany is simulated for a horizon of 20 years with a newly developed agent-based model. Besides regulatory decisions and social impacts, representative investing and customer groups were implemented with particular characteristics, which allows identifying relevant options for an economic uptake of the P2F concept. Die bisherige Debatte über die deutsche Energiewende ist elektrizitätszentriert und widmet sich vorrangig der Herausforderung der volatilen Stromproduktion aus Windkraft und Photovoltaik. Die Einhaltung der Klimaschutzziele erfordert jedoch eine Transformation aller energieverbrauchenden Sektoren. Hierfür werden zusätzliche, innovative Konzepte benötigt. Für den Schwerlast-, Schiffs- und Flugverkehr sowie die chemische Industrie ist bisher keine Form der direkten elektrischen Energieversorgung absehbar. Mit hoher Wahrscheinlichkeit muss zukünftig auf synthetische Kraftstoffe (Power-to-Fuel, P2F) gesetzt werden. Dadurch eröffnet sich nicht nur die Option der Bereitstellung nachhaltiger Energieträger für diese Bereiche, sondern auch eine Möglichkeit für den Ausgleich von Stromerzeugungsspitzen. Bisher sind erneuerbare synthetische Kraftstoffe allerdings noch nicht wirtschaftlich konkurrenzfähig. In diesem Beitrag wird ihre potentielle Entwicklung in Deutschland mit einem neu entwickelten agentenbasierten Modell über einen Modellzeitraum von 20 Jahren simuliert. Durch die Implementierung repräsentativer Marktakteure sowie den Einbezug soziotechnischer und regulatorischer Rahmenbedingungen können Optionen für eine wirtschaftliche Etablierung von P2F aufgezeigt werden.

Keywords: Power-to-Fuel; synthetische Kraftstoffe; agentenbasierte Modellierung; Energiewende; Sektorkopplung (search for similar items in EconPapers)
JEL-codes: O13 O31 Q55 Q56 (search for similar items in EconPapers)
Date: 2016
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