Wieviel Strom braucht Sprit wirklich?

[JoDa]

Ich habe meine Zusammenfassung des Themas aktualisiert.
Keine Angst man muss nicht alles lesen, es soll als Nachschlagewerk dienen.
Außerdem ist am Ende eine kurze Zusammenfassung.



"You have enough electricity to power all the cars in the country if you stop refining gasoline“
Elon Musk 2011 [1]
D.h. Elektroautos benötigen zum Laden keine zusätzliche elektrische Energie. Da diese elektrische Energie nicht mehr von den Raffinerien zur Erzeugung von Benzin benötigt wird.

Seit dieser Falschaussage von Elon Musk werden immer wieder ähnliche falsche Behauptungen von Elektroautofans aufgestellt. Ich glaube es ist nicht notwendig zu Lügen, um die Vorteile des Elektroautos gegenüber den Verbrennern zu erkennen. Im Gegenteil, durch solche offensichtlichen Falschaussagen machen sich die Anhänger des Elektroautos nur unglaubwürdig. Daher ist es notwendig diese Aussagen richtig zu stellen.

Die Aussage von Elon Musk geht von Daten von Jake Wand einem Mitarbeiter des Department of Energy DoE aus dem Jahr 2008 [6] aus. Raffinerien in den USA hatten demnach einen Energiebedarf von ca. 6kWh pro amerikanische Gallone (=3,785 l) = 1,6 kWh/l = ca. 20% vom Heizwert von Benzin (=8,4 kWh/l).
Vergleicht man die Fuel Economy in Miles per Gallon MPG, des damals in den USA meistverkauften Elektroautos Tesla S und des meistverkauften Verbrennerautos Ford F 150 so erhält man lt. EPA 17MPG/89MPGe = ebenfalls ca. 20%.
Elon hat offensichtlich geglaubt es handelt sich bei den 6kWh/Gallon um den elektrischem Energiebedarf, stattdessen handelte es sich um den Gesamtenergiebedarf, den man zur besseren Unterscheidung in MJ/Gallon anschreiben sollte.

Wie viel Energie wird zur Produktion von Benzin nun wirklich benötigt?
Für Raffinerien in Deutschland liefert einer Studie der Deutschen Energie Agentur DENA aus dem Jahre 2011 nur ca. die Hälfte des von der DoE angegebenen Gesamtenergiebedarfs pro Liter Benzin. [7]
Aktuellere Daten von einzelnen deutschen Raffinerien findet man in deren Umwelterklärungen, jedoch nicht aufgeschlüsselt auf die einzelnen Produkte. Z.B.: Raffinerie Ingolstadt 2017 [8]: Gesamtenergieverbrauch pro Tonne Rohöl = 0,718MWh/toe (1toe = 11,63MWh) = 0,062 = 6%
Der Energiebedarf vom Bohrloch bis zum Tank (=well to tank), inklusive Energiebedarf für den Bau und die Instandhaltung der Infrastruktur, wird statistisch nicht erfasst. Auf Wikipedia [9] wird nur mehr eine Studie für die Schweiz genannt welche im Auftrag der Stadt Zürich im Jahr 2008 einen Primärenergiefaktor von Benzin von 1,29 berechnete. Also 29% von 8,4kWh/l = 2,4kWh/l. (Mittlerweile ist auch diese Studie nicht mehr allgemein zugänglich.)
Die CO2-Emissionen werden jedoch von den Umweltbundesämtern berechnet. Und da der Energiebedarf der Vorkette fast ausschließlich durch Verbrennung von Erdöl und Erdölprodukten gedeckt wird, schätze ich den Anteil der Vorkette beim Energieaufwand gleich hoch, wie der Anteil der CO2-Emissionen.
Lt. CO2-Rechner des österreichischen Umweltbundesamtes [10] gilt derzeit (Werte werden ca. jedes Jahr aktualisiert) für 1 Liter Benzin in Österreich:
Emissionen indirekt : Emission direkt = 0,602 kgCO2equ : 2,144 kgCO2equ = 0,281 = 28%
Also nahezu das gleiche Ergebnis wie bei der Studie für die Schweiz.

Wie viel zusätzliche elektrische Energie wird bei der Produktion von Benzin nun wirklich benötigt?
Wenn man sich die gesamte Kette well-to-tank (vom Bohrloch bis zur Tankstelle) ansieht so benötigen nach den Raffinerien die Pumpen für die Ölpipelines am meisten elektrische Energie.
Der Energiebedarf einer Raffinerie wird zum größten Teil aus Rohöl oder zugekauftem billigen Erdgas gedeckt! Elektrische Energie welche in der Raffinerie selbst erzeugt wird darf nicht berücksichtigt werden, da ohne Raffinerie diese elektrische Energie nicht erzeugt würde. Zu berücksichtigen ist also nur die elektrische Nettoenergie, die angibt um wie viel mehr el. Energie die Raffinerie aus dem Netz entnimmt als einspeist.
Die Daten für den elektrischen Energiebedarf der Raffinerien eines Landes sind nicht ganz einfach zu finden. Für die meisten europäischen Länder findet man die Daten bei EUROSTAT [3]. Statistical Review of World Energy von BP [4] liefert den jährlichen Raffineriedurchsatz an Erdöl eines Landes. Damit kann man für ein Land den elektrischen Energiebedarf der Raffinerien pro Liter Benzin abschätzen wenn man annimmt, dass für jedes Endprodukt (Flüssiggas bis Heizöl) dieselbe Energiemenge pro Kilogramm aufgewendet wird. Typischerweise erhält man dann ca. 0,04 kWh pro Liter Benzin. Oder einfacher formuliert 0,5% vom Heizwert von Benzin (=8,4 kWh/l)

Die elektrischen Pumpen der Ölpipelines sind der zweite große elektrische Energieverbraucher bei der Produktion von Benzin.
Lt. Wikipedia benötigt z.B. die Südeuropäische Pipeline 100GWh/a elektrische Pumpenergie.
Damit könnte man zwar ca. 35 000 Elektroautos antreiben, aber wenn die Pumpen kein Öl mehr transportieren dann fehlt der Heizwert des transportierten Rohöls von 270 000GWh/a! [5]
Die relativen Verluste der Ölpumpen = Pumpenergie : transportierte Energie ist demnach 0,00037 =0,037%. Also ist auch die elektrische Pumpenergie 0,037% des Heizwertes von Benzin.
Je nach Länge der Pipeline variieren die Werte.

Meine Antwort, angegeben in % des Heizwertes von Benzin, lautet daher ca. 0,5% von den Raffinerien + ca. 0,1% von der restlichen Kette well-to-tank.
D.h.: Wenn man mit einem Elektroauto statt einem vergleichbaren Benziner fährt, und die daher nicht benötigte el. Energie zur Erzeugung von Benzin stattdessen zum Laden des Elektroautos verwendet, kann man damit nur 0,6%*3=2% der Strecke fahren. (Der Faktor 3 kommt daher, weil ein Elektroauto mit der gleichen Energiemenge den ca. dreifachen Weg fahren kann wie ein Benziner. Begründung siehe nachfolgend.)

Die wievielfache Energiemenge muss man durchschnittlich beim Benziner tanken?
(Im Vergleich zur geladenen Energiemenge beim Elektroauto ab Steckdose.)
Für Vergleiche werden Normverbräuche verwendet. In Europa wird seit 2019 der WLTP verwendet, in den USA wird von der EPA das Berechnungsverfahren vorgegeben.
Vergleicht man die Benzin- und die Elektroversion ein und desselben Autos z.B. des VW-Golfs so erhält man lt. WLTP den ca. 4 fachen Energiebedarf beim Benziner bzw. lt. EPA die ca. 4 fache fuel economy beim Elektroauto.
Tatsächlich sind die niedrigen Normverbrauchswerte der Elektroautos in der Praxis vom Durchschnittsfahrer nicht erreichbar, wie man auf spritmonitor.de erkennen kann, wo hauptsächlich sparsame Fahrer ihre Verbrauchswerte eintragen. Die meisten tragen die Verbrauchswerte laut Boardcomputer ein, da dies am einfachsten ist und nicht alle zu Hause einen separaten Stromzähler haben. Macht man sich die Mühe diejenigen einzeln herauszusuchen welche den Stromverbrauch ab Steckdose angeben, so erkennt man, dass deren Werte deutlich höher sind als um die üblicherweise geschätzten +10%. Vergleicht man so den VW Golf TSI 110PS mit dem VW e-Golf so erhält man „nur“ den ca. 3 fachen Energiebedarf (=“Verbrauch“).

Zusammenfassung:

Frage: Wieviel Energie braucht die Benzinherstellung wirklich?
Kurzantwort: Viel! (ca. 30% des Heizwertes von Benzin, ist der Energiebedarf well-to-tank inkl. Energiebedarf für die Infrastruktur.)

Frage: Wieviel zusätzlichen Strom braucht die Benzinherstellung wirklich?
Kurzantwort: Wenig! (ca. 0,6% des Heizwertes von Benzin, wird vom Stromnetz zugekauft.)

Frage: Wen interessiert der Energieverbrauch bei der Benzinherstellung?
Kurzantwort: Niemand! (Den Kunden interessiert nur was der Sprit an der Tanke kostet. Die Industrie macht nur eine effizientere Produktion wenn es sich rechnet. Daher werden z.B. die Begleitgase [11] einfach abgefackelt.)

Quellennachweise:
[1] http://www.businessinsider.com/elon-mus ...
[2] https://www.spritmonitor.de/de/suche.html
[3] http://appsso.eurostat.ec.europa.eu/nui ...
Bei "Energieindikator" die „+“ Schaltfläche drücken und „Verbrauch in Raffinerien“ auswählen.
Bei „Maßeinheiten“ Gigawattstunden auswählen.
[4] http://www.bp.com/en/global/corporate/e ... nergy.html
Unter dem obigen Link als PDF oder xlsx downzuladen. Unterpunkt „Oil –Refinery throughput“ auswählen.
[5] viewtopic.php?p=1025377#p1025377
[6] https://evmc2.wordpress.com/2014/08/28/ ...
[7] https://www.mwv.de/wp-content/uploads/2 ...
Siehe Abbildung 11: 8,7% von 8,4kWh/l . (240/210) =0,84kWh/l
[8] https://gunvor-raffinerie-ingolstadt.de ...
[9] https://de.wikipedia.org/wiki/Well-to-Tank
[10] http://www5.umweltbundesamt.at/emas/co2mon/co2mon.html
[11] https://www.stefanschroeter.com/220-fue ...

[SRAM]

Danke ! Danke ! Danke !

Das ist sooo toll. Kann das bitte ein Admin ganz oben anpinnen ?

[Alex1]

Wenn man aber diese zusätzliche - 30 %! - Energie, die man für die Sprit-Raffinierung braucht, in Strom umsetzen würde, statt sie einfach zu verheizen für die Raffinierkolonnen, wäre alles wieder richtig. Ich glaube, da versucht man, jemanden absichtlich falsch zu verstehen.

[JoDa]

Ja, du willst mich absichtlich falsch verstehen.

Wenn du allerdings eine Maschine erfindest die den Heizwert von Erdöl zu 100% in elektrische Energie umwandelt dann reden wir weiter.
(So eine Maschine nennt sich übrigens "Perpetuum mobile 2. Art", und du hast nebenbei auch gleich bewiesen dass der "2. Hauptsatz der Thermodynamik" falsch ist.)

Aber ernsthaft, klar kann man ein kalorisches Kraftwerk (=Kraftwerk, dass einen Teil der Wärmeenergie in elektrische Energie umwandelt) bauen, welches als Brennstoff Rohöl verwendet. Das rechnet sich nur nicht, wie man an den kalorischen Gaskraftwerken sieht die derzeit unrentabel sind obwohl Erdgas pro Energieeinheit weniger kostet als Erdöl!
Und selbst wenn Rohöl/Erdgas billiger wird, so das sich diese Kraftwerke rechnen haben wir weiterhin die Probleme die Rohöl/Erdgas mit sich bringen. (Treibhausgas CO2 bei der Verbrennung, ... )

[Pinno]

Frage: Wen interessiert der Energieverbrauch bei der Benzinherstellung?
Kurzantwort: Niemand!

Diese Antwort ist so schlicht nicht zu akzeptieren, da der Primärenergiebedarf durchaus für viele Menschen eine relevante Rolle spielt. Diesen unter den Tisch fallen zu lassen weil sich das eh alles weit weg abspielt und die dafür erforderliche Energie nicht übers deutsche Stromnetzt fließt ist Tatsachen verdrehend.
Für die Förderung von Öl allein in der Nordsee werden Terrawattstunden jährlich an Energie aufgewandt. Die Emissionen dafür fallen schließlich trotzdem an.

Als Beispiel sind die Ölbohrplattformen Gullfak A, B und C sowie Snorre A und B zu nennen, die zusammen alleine über 1 TWh elektrische Energie pro Jahr benötigen und dabei über 500.000 Tonnen Emissionen verursachen. Die Bestrebung diesen Strombedarf in Zukunft über Windparks zu decken um das Öl grün zu machen hilft da auch nicht viel und resultiert da nur aus der Tatsache dass der Betrieb der Plattformen sonst hätte eingestellt werden müssen. So dürfen sie nochmal 20 Jahre in Betrieb bleiben. Diese Energie könnte man dann tatsächlich besser an Land führen und dem europäischen Netz zur Verfügung stellen.

https://www.equinor.com/en/what-we-do/h ... ampen.html

Wenigstens überlegt man die Ölbohrplattformen in Zukunft vielleicht zur Wasserstofferzeugung weiter zu nutzen, da wären die angeschlossenen Windparks dann sehr von Vorteil.

https://www.tuev-nord.de/explore/de/ent ... lyse-ahoi/

[Odanez]

Wenn aus einer Raffinerie aus einem Liter Öl dann 0,5l Benzin oder 0,2l Benzin herauskommt aufgrund der Effizienz des Prozesses, hat das absolut jeden zu interessieren! Es ist absolut entscheidend wieviel von dem Öl, was hereinfließt in nicht brauchbare Abwärme gewandelt wird. Wenn aber die Abwärme zur Fernwärme dienen kann, ist das wiederum nicht mehr so schlimm, da muss man aber fairerweise sagen, dass die Leute, die diese Fernwärme nutzen effektiv ihr Haus mit Öl wärmen, ob sie das gut finden oder nicht.

[SRAM]

In der Regel kommt aus einer Raffinerie mehr raus, als reingeht .

Google mal refinery yield . Nimm den Treffer der eia. Oder einen beliebigen anderen.


Gruß SRAM

[Odanez]

ach dieser Schmarrn der Öl-Lobby wieder. Als ob eine Raffinerie keine Energie in die Atmosphäre abgibt sondern sie sogar aufnimmt *kopfschüttel*

[SRAM]

Sagt doch niemand. Aber für einen Liter Rohöl kommen eben mehr als einen Liter Produkte raus:

Petroleum products produced from one 42-gallon barrel of oil input at U.S. refineries, 2019

Product Gallons

Finished motor gasoline 19.40
Distillate fuel oil 12.47
Kerosene-type jet fuel 4.41
Petroleum coke 2.06
Still gas 1.64
Hydrocarbon gas liquids 1.47
Residual fuel oil 0.88
Asphalt and road oil 0.80
Naptha for feedstocks 0.46
Lubricants 0.42
Other oils for feedstocks 0.25
Miscellaneous products 0.21
Special napthas 0.08
Finished aviation gasoline 0.04
Kerosene 0.04
Waxes < 0.01

Total 44.65

Processing gain 2.65

Source: U.S. Energy Information Administration, Petroleum Supply Annual, August 2020

In dem Falle 1,06 Liter Produkte pro Liter Rohöl.


Gruß SRAM

[Odanez]

ja und? Die Raffinerie gibt ja trotzdem Energie ab, und hat somit einen gewissen Wirkungsgrad von unter 100%. Dass Das Endprodukt weniger dicht ist, spielt doch keine Rolle. Denselben Trick kann man ja anwenden, wenn man aus einem flüssigen Kraftstoff einen gasförmigen macht.