Well-to-Tank

Well-to-Tank (auch Well2Tank oder WTT, sinngemäß: „vom Bohrloch bis zum Tank“, oder Well-to-Station: „vom Bohrloch bis zur Tanksäule“) ist eine Betrachtungsweise des Aufwandes zur Bereitstellung der Antriebsenergie bei Kraftfahrzeugen von der Primärenergiegewinnung bis zur Bereitstellung für das Fahrzeug.Joint Research Centre – Institute for Energy and Transport (IET), 3. Juli 2011: , S. 11 „Pathways“, eingefügt am 18. April 2011 Übergabepunkt für die wirtschaftlichen und energetischen Betrachtungen ist dabei allgemein die letzte (meist geeichte) Messeinrichtung vor dem Fahrzeug.

Allgemeines Well-to-Tank bezeichnet die Wirkkette, die bis zur Energiebereitstellung am Fahrzeug entsteht und nicht den Fahrzeugwirkungsgrad betrifft.A.M. Foley, B. Smyth, B. Gallachoir, 2011: , eingefügt am 18. April 2012JRC, UBA, September 2013: Treibgasemissionen verschiedener Kraftstoffe und Antriebsarten, aufgerufen am 22. September 2014 Sachlich übertragen betrachtet WTT den Energiepfad „von der Primärenergie bis zur Endenergie an der Tanksäule/Ladesäule/Steckdose“, ohne das Kraftfahrzeug einzubeziehen. Die zu berücksichtigenden Einflüsse sind dabei nicht absolut, da sie nicht nur von der Art der Antriebsenergie und den Herstellungsverfahren abhängig sind, sondern auch von der gewählten Betrachtung, der Rohstoffverfügbarkeit, der Preisentwicklung und anderen Faktoren. Dadurch ergeben sich Unterschiede in den Bereitstellungsketten je nach globalem Standort und auch nach der Art und dem Zeitpunkt der Betrachtung. Folgende Betrachtungsweisen sind üblich: Wirkungsgrad Kosten pro Energieeinheit Schadstoffausstoß pro Energieeinheit

Die Well-to-Tank-Wirkkette ist vom Fahrzeughersteller nicht beeinflussbar und daher in den Verbrauchs- oder Schadstoffangaben der Hersteller nicht enthalten. Die Summe aus Well-to-Tank und Tank-to-Wheel ergibt die Gesamtwirkkette des Fahrzeuges im Betrieb Well-to-Wheel.AMS, Januar 2009: (PDF), eingefügt am 26. Januar 2012.Zeit online, Juli 2010: Kein Elektroauto ist völlig sauber, eingefügt am 26. Januar 2012. Eine Simulation mit Computerprogrammen, z. B. Optiresource,Softwaretool für Well-to-Wheel-Vergleiche: Optiresource, Informationen und Online-Simulationsprogramm, eingefügt am 26. Januar 2012. kann dabei die Zusammenhänge darstellen und Optimierungsmöglichkeiten aufzeigen.

Noch umfassender ist die Betrachtung des gesamten Lebenszyklus eines Produktes. Diese erfasst für Kraftfahrzeuge neben der Betrachtung des Fahrzeugbetriebes Well-to-Wheel die Wartung, den Unterhalt und auch die Herstellung und Entsorgung. Derartige Betrachtungen werden als umfassende Kostenanalyse, als Ökobilanz oder Ökoeffektivität erstellt.

Well-to-Tank für fossile Kraftstoffe Bei Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor sind derzeit (2014) fossile Kraftstoffe auf der Basis von fossilen Energien, vor allem aus Erdöl und Erdgas Standard. Well-to-Tank fasst dabei den Produktionsaufwand zusammen, der für Primärenergieförderung, den Transport der Primärenergieträger, die Raffinierung, Aufbereitung und beispielsweise Kompression bei Antriebsgasen, sowie den Transport der Treibstoffe zu den Tankstellen entsteht. Da es sich um eine reine Aufwandsbetrachtung handelt, bleiben energetische Verluste und ökologische Auswirkungen, die beispielsweise bei der Erdölgewinnung durch das Abfackeln von Begleitgasen entstehenSpiegel online, 6. September 2007: Profitdenken schlägt Umweltschutz, aufgerufen am 8. Januar 2017Spiegel online, 22. September 2012: Erdgas – In den Wind geblasen, aufgerufen am 7. Januar 2017, bei WTT ebenso wie beim Erntefaktor weitgehend unbetrachtet. Zusätzlich zum Förderaufwand wird nur der Aufwand für die Errichtung und den Betrieb der Anlagen zur Abfackelung bilanziert.

In Deutschland wird der Well-to-Tank-Wirkungsgrad meist bei Benzin mit ca. 82 %, Diesel mit ca. 90 % und Erdgas mit ca. 86 % angesetzt. Eine Studie von 2008 aus der Schweiz im Auftrag der Stadt ZürichFrischknecht/Tuchschmid für esu-services, 18. Dezember 2008: Primärenergiefaktoren von Energiesystemen (PDF; 796 kB), aufgerufen am 4. August 2012 gab für Benzin 1,29, Diesel 1,22 und für Erdgas 1,17 als Primärenergiefaktoren an, also Benzin 77,5 %, Diesel 82 %, Erdgas 85 % Wirkungsgrad für die Herstellung. Die Deutsche Energie-Agentur bezifferte 2011 allein den Energieanteil der Raffinerien am Well-to-Wheel Verbrauch von Kraftfahrzeugen (S. 33) mit 8,7 % – ohne Förderung, Distribution und Transport. Die zu Grunde liegende Datenbasis stammt aus der Zeit vor 2008.dena, September 2011: Bedarf und Produktion von Mineralöl im künftigen Energiemix., aufgerufen am 22. Dezember 2014, Link aktualisiert am 5. Juni 2017

Diese Werte sind aber nicht absolut, da sich beispielsweise Aufwand und Kosten der Gewinnung mit zunehmender Verknappung (Erschließung ineffizienterer, komplizierterer Lagerstätten) erhöhen und sich damit der Wirkungsgrad verschlechtert oder eben der Primärenergiebedarf für die Bereitstellung der Kraftstoffe weiter steigt. Auch ist das Produktionsvolumen der verschiedenen Kraftstoffe in den Raffinerien unter Effizienzgesichtspunkten optimiert. In Deutschland waren es 2010 etwa 30 Mio. Tonnen Diesel und 21 Mio. Tonnen Benzin. Eine Verdoppelung des Dieselanteils gegenüber dem Benzinanteil würde zu einem etwa 6 % höherem Energiebedarf in den Raffinerien führen.

Die zunehmende Gewinnung von Schweröl aus Ölsanden ist mit einem drei- bis viermal höheren Energieverbrauch/Treibhausgasemissionen verbunden als bei konventionell gefördertem Öl.Hamburger Abendblatt, 14. Dezember 2011: Schmutzige Energie aus Teersand, aufgerufen am 26. September 2014 Da die Fördertechniken und Herstellungsprozesse der fossilen Kraftstoffe langjährig optimiert wurden, kann auch nicht mehr mit signifikanten Effizienzverbesserungen im Herstellungsprozess gerechnet werden. Die Förderkosten, die zunehmend vom Energieverbrauch dominiert werden, betragen heute etwa das 4 bis 6fache für unkonventionelle Ölförderung gegenüber der konventionellen Ölförderung. „Der hohe Energieverbrauch treibt schon jetzt die Kosten der Produktion: Schätzungen der Unternehmensberatung Cambridge Energy Research Associates haben ergeben, dass die Kosten bei der Gewinnung aus Ölsand schon heute [Anm.: 2011] bei etwa 85 Dollar pro Barrel liegen. Ein Barrel Öl in Saudi-Arabien zu fördern, kostet etwa 20 Dollar.“Handelsblatt, 10. Januar 2011: , aufgerufen am 26. September 2014 Der Wirkungsgrad der Bereitstellung fossiler Kraftstoffe wird sich zukünftig weiter verschlechtern.Focus, 25. September 2009: Neue Mythen um das Ende des Öls, aufgerufen am 26. September 2014

Auch der Energieaufwand für die Kraftstofferzeugung in den Raffinerien wird sich weiter erhöhen (bis 50 % der Kosten), da aus Umweltschutzgründen immer höhere Anforderungen (bspw. Schwefelarmut) an die Kraftstoffe gestellt werden.Angelika Heinzel, Universität Duisburg-Essen: , aufgerufen am 22. Dezember 2014

Well-to-Tank bei Biokraftstoffen Für die Herstellung von Biokraftstoffen, die in der Regel fossile Kraftstoffe für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren teilweise oder ganz ersetzen sollen, muss der Aufwand für den Anbau, die Ernte, die Aufbereitung und die Verteilung betrachtet werden. Während sich bei dezentral erzeugten und verbrauchten Biokraftstoffen wie Pflanzenöl und Bioethanol kurze Wirkketten ergeben, ist die Wirkkette bei hydriertem Pflanzenöl, Biodiesel oder BtL-Kraftstoff länger, der Aufwand größer und daher der WTT-Wirkungsgrad teils deutlich geringer.

Well-to-Tank bei der Stromerzeugung für den Elektroantrieb

Bei Elektroautos kennzeichnet Well-to-Tank den Herstellungsaufwand bei der Erzeugung und Bereitstellung elektrischer Energie bis zur Übergabe an das Kraftfahrzeug an der Stromtankstelle/Steckdose. Die Betrachtung enthält also die Verluste der Stromerzeugung aus fossilen Quellen (Kohle, Erdgas und Erdöl) und aus regenerativen Quellen (Wasserkraft, Windenergie, Sonnenenergie, Biomasse, Geothermie) sowie die Verluste aus Stromtransformation und den Transport (Übertragungsverlust).

Die Stromgewinnung aus Kernenergie lässt sich unter Wirkungsgradaspekten schwierig betrachten, da der Wirkungsgrad mit 33 % willkürlich festgesetzt wurdeAG Energiebilanzen, November 2008: , eingefügt am 12. Februar 2012. Der Wirkungsgrad der Erzeugung und Bereitstellung elektrischer Energie hat sich durch verbesserte Technologien, den Einsatz von erneuerbaren Energien und dezentrale Stromerzeugung wie bspw. Anlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung bisher stetig verbessert.

Der KEA-Wert, der ganzheitlich den primärenergetischen Aufwand eines ökonomischen Gutes beschreibt, beträgt für einen Diesel-PKW „101,4“, für ein Elektro-Fahrzeug (Strommixes 2007) „121“ und für ein Elektro-Fahrzeug bei 100 % erneuerbar gewonnenem Strom „83“.

Wirkungsgrade der Bereitstellung elektrischer Energie und Primärenergiefaktoren Der Wirkungsgrad von Stromtransformation und Transport zum Endverbraucher (Übertragungs- und Verteilnetze) beträgt in Deutschland etwa 94 %. Die 6 % Übertragungsverluste werden bei jeder Stromgewinnungsart zusätzlich abgerechnet. Geringere Verluste entstehen dabei durch zunehmende dezentrale Energieerzeugung, da mehrfache Transformationen und lange Übertragungswege entfallen. Für Langstreckenübertragung elektrischer Energie wurde die verlustarme Hochspannungsgleichstromübertragung entwickelt. In einer US-Studie der Universität Berkeley von 2006 über elektrische Mobilität steht auf Seite 8: „6.6% electricity transmission loss (national average)“Universität Berkeley, 2006: , PPT, aufgerufen am 6. August 2012 für das chinesische Stromnetz. Deutschland hat kürzere Leitungswege und eine moderne Infrastruktur.

Neue, effiziente Braunkohlekraftwerke arbeiten mit 43 %, Steinkohlekraftwerke mit bis zu 47 %. In Deutschland wird der Gesamtwirkungsgrad aller Kohlekraftwerke mit 38 % angenommen. Der Gesamtwirkungsgrad für reinen Kohlestrom mit Transportverlusten wäre dabei 35,7 %, der Primärenergiefaktor für die Strombereitstellung ist dann 2,8.

Effizienter arbeiten Gas-und-Dampf-Kombikraftwerke mit einem elektrischen Wirkungsgrad bis über 60 %.60 %"> BINE Informationsdienst, 20. September 2011: Effizientestes Kraftwerk der Welt eröffnet, eingefügt am 23. Februar 2012 Im Durchschnitt werden 55 % angenommen, inklusive Verteilung ergäben sich dann 51,7 %, Primärenergiefaktor 1,93.

Da beim Einsatz von Wind, Wasser und Sonne keine Primärenergie eingesetzt werden muss, ergäben sich Wirkungsgrade von bis zu 94 %. Dabei fließt bei der Stromerzeugung aus regenerative Energien, wie Wasserkraft, Wind oder Photovoltaik nur die erzeugte elektrische Energie in den Primärenergieverbrauch und die Wirkungsgradbetrachtung ein. Bei der Stromerzeugung aus Biomasse sollte deren Erzeugungs- und Bereitstellungsaufwand einbezogen werden. Es wird daher von einem Wirkungsgrad von etwa 90 % (Primärenergiefaktor 1,11) ausgegangen. Bei der Betrachtung der Kosten von Well2Tank müssen die notwendigen Anlagen/Erzeugerkosten für alle Stromerzeugungsarten immer mit einbezogen werden.

Besonders betrachtet werden muss die Stromerzeugung in Atomkraftwerken. Deren willkürlich festgesetzter Wirkungsgrad von 33 % soll den Aufwand für Rohstoffgewinnung, Aufarbeitung, Stromerzeugung und Entsorgung radioaktiven Abfalls beinhalten. An der Steckdose ergäbe sich mit den Übertragungsverlusten ein Wirkungsgrad von 31 % und ein (fiktiver) Primärenergiefaktor von 3,22. Je nach Standpunkt wird die Wirkkette von Atomstrom allerdings stark kontrovers diskutiert.

Praktischer Ansatz im realen Strommix In der Praxis (außer bei Eigenerzeugung) besteht der Strom aus einem sich veränderndem Strommix verschiedener Erzeuger.