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Auch Schiffe könnten mit klimaneutralen E-Fuels angetrieben werden (Foto: Cameron Venti, Unsplash)
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Synthetische Kraftstoffe

E-Fuels: ein Baustein im Antriebsmix

Die Elektromobilität nimmt gerade im Individualverkehr an Fahrt auf. Doch sie muss nicht die einzige Antriebsform im emissionsfreien Mobilitätsmix von morgen sein. Auch synthetische Kraftstoffe, also E-Fuels, könnten eine wichtige Rolle spielen.

General Motors will ab 2035 keine Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor mehr bauen, genauso wie Renault, und bei Volvo soll ab 2025 jedes zweite Auto ein E-Fahrzeug sein. Ist das ein Abschied vom Verbrenner auf breiter Front? Selbst verbrennergetriebene Supersportwagen etwa aus der Edelschmiede AMG stehen mit der bevorstehenden strengen Euro-7-Abgasnorm auf dem Prüfstand, dabei galten sie doch als Innovationstreiber für den Massenmarkt.

Eine Hoffnung für den Verbrennungsmotor könnten emissionsfreie synthetische Kraftstoffe, sogenannte E-Fuels, sein. Porsche etwa hat mit Partnern wie Siemens Energy eine Pilotanlage in Chile zur Herstellung von E-Fuels im industriellen Maßstab entwickelt. Die hervorragenden Windbedingungen im Süden Chiles will die VW-Tochter nutzen, um 2022 etwa 130.000 Liter klimaneutralen Kraftstoff zu erzeugen. Die produzierte Menge soll dann sehr schnell gesteigert und 2026 sollen schon 550 Millionen Liter E-Fuels erzeugt werden.

„Elektromobilität hat bei Porsche höchste Priorität. E-Fuels sind dazu eine sinnvolle Ergänzung – wenn sie an Orten auf der Welt produziert werden, wo nachhaltige Energie im Überschuss vorhanden ist. Sie sind ein zusätzlicher Baustein auf dem Weg zur Dekarbonisierung“, erklärt Porsche-CEO Oliver Blume.

Erneuerbare Energien

E-Fuels sind synthetische Kraftstoffe, die aus Wasser und Kohlendioxid hergestellt werden – unter Einsatz von Strom. „Dafür steht das e“, erklärt Dipl.-Ing. Bastian Lehrheuer, Geschäftsführer des Exzellenzclusters „The Fuel Science Center“ an der RWTH Aachen. Im windreichen Süden Chiles käme dieser Strom aus grüner Windkraft. Er wird eingesetzt, um aus Wasser Wasserstoff zu gewinnen und den dann mit Kohlendioxid im Chemielabor zu langkettigen Kohlenwasserstoffen zusammenzubauen – zu gasförmigen Kraftstoffen (Power-to-Gas) oder zu flüssigen (Power-to-Liquid). Das sind dann etwa E-Benzin, E-Diesel oder E-Methan, mit denen konventionelle Fahrzeuge problemlos betrieben werden können.

Das Kohlendioxid für die E-Fuels stammt in der Regel aus der Biosphäre, etwa aus der Atmosphäre. „Wir forschen auch an CO2 aus Biomasse oder aus Abfallstoffen wie Holzresten“, erklärt Lehrheuer. „Und aktuell untersuchen wir, inwieweit man auch Plastikmüll verwenden kann.“ Schwieriger und energieintensiver ist die Herstellung des Wasserstoffs aus Wasser. Das dazu notwendige Verfahren der Elektrolyse verbraucht viel Energie. Diese aus erneuerbaren Quellen zu gewinnen, wird schwierig in den westlichen Industrieländern – ist aber durchaus denkbar in Regionen wie Nordafrika mit hohem Aufkommen an Wind- und Sonnenenergie oder eben in Chile.

Gründe für E-Fuels

Trotz des großen Energiebedarfs sprechen einige entscheidende Gründe für E-Fuels, betont der Maschinenbauer – vor allem, dass sie in Transport, Lagerung und Verwendung auf die Strukturen der Verbrennerwelt zurückgreifen können. Nicht nur kann das bestehende Transport- und Lagersystem von Erdöl sowie das Tankstellen- und Verteilernetz für Kraftstoffe weiterbetrieben werden. Auch die Fahrzeugflotte muss nicht verändert werden. Für Länder, etwa in Osteuropa, in denen der Lebenszyklus eines Pkws noch länger dauert als in Deutschland, sei das von großer Bedeutung. Und es impliziert auch einen sozialen Aspekt, so Lehrheuer: „E-Fuels verlangen, anders als etwa beim E-Auto, keine Investition vom Endverbraucher.“

Regionen mit einem hohen Aufkommen an erneuerbaren Energien könnten auch von synthetischen Kraftstoffen profitieren. In Nordafrika etwa könnte nicht nur in Windräder und Solarfarmen, sondern in die gesamte Produktion von E-Fuels investiert werden. „Das stärkt diese Regionen und schafft Arbeitsplätze“, so Lehrheuer. Und könnte, geopolitisch gesehen, sogar helfen, Fluchtursachen zu beseitigen.

Wettbewerb der Technologien

Dennoch sei es sinnvoll, in Industrieländern nachhaltig produzierten Strom auch direkt als solchen einzusetzen, sprich: für E-Autos, betont der Ingenieur. „Das realisiert einen besseren Wirkungsgrad, als wenn ich den Strom für die Elektrolyse einsetze, um dann Wasserstoff zu bekommen.“ Deshalb ist aus Lehrheuers Sicht Technologieoffenheit wichtig. „Westliche Industrieländer sollten sich durchaus drei Infrastrukturen leisten.“ Neben dem ja schon bestehenden Tankstellennetz wären das eine Ladesäuleninfrastruktur für batterieelektrischen Antrieb und ein Wasserstoffversorgungsnetz für Brennstoffzellen-Fahrzeuge.

Diese Technologieoffenheit würde es dann ermöglichen, dass verschiedene Verkehrsarten von den Vorteilen verschiedener Antriebsformen profitieren: Pkw im Innenstadtverkehr vom günstigen Wirkungsgrad der E-Mobilität, Langstrecken- und Schwerlastverkehr von der hohen Reichweite der Brennstoffzelle und viele konventionelle Fahrzeuge von den genannten Vorteilen der E-Fuels. „Dafür sollte die Politik aber technologieoffen sein“, so Bastian Lehrheuer, „und anstatt selbst Entscheidungen für Antriebsformen zu treffen, diese lieber einem Wettbewerb der Technologien unter einheitlichen Nachhaltigkeitskriterien überlassen.“

Andreas Kuhlmann (Foto: Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena)/Christian Schlüter)
Andreas Kuhlmann (Foto: Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena)/Christian Schlüter)

„Nimmt man die Klimaziele ernst, wird es ohne E-Fuels nicht gehen. Dies haben wir in der dena E-Fuels-Studie dargelegt. Statt darüber zu diskutieren, wo wir E-Fuels nicht einsetzen sollten, sollten wir uns lieber darauf fokussieren, wie und über welchen Sektor eine selbsttragende Marktentwicklung erfolgen kann.“
Andreas Kuhlmann, Vorsitzender der Geschäftsführung der Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena)

 

Nils Aldag (Foto: Sunfire)
Nils Aldag (Foto: Sunfire)

„Wir liefern die Technologie für die erste kommerzielle Anlage zur Produktion von wasserstoffbasierten erneuerbaren Flugkraftstoffen, die 2023 in Norwegen in Betrieb genommen werden soll. Im Industriepark Herøya lässt sich die Anlage dank Norwegens umfangreicher Ressourcen an erneuerbarem Strom besonders kostengünstig betreiben. Damit wir E-Fuels im industriellen Maßstab produzieren können, fehlt nur noch eines: ein verlässlicher, regulatorischer Rahmen.“
Nils Aldag, CEO und Gründer von Sunfire

 

Philipp Engelkamp
Philipp Engelkamp

„Entscheidend für die breite Verfügbarkeit von E-Fuels sind Produktionsanlagen im industriellen Maßstab. Mit unserer Power-to-Liquid-Pionieranlage im Industriepark Frankfurt Höchst wollen wir mit der Produktion von bis zu 4,6 Millionen Liter Kraftstoff jährlich neue Maßstäbe setzen. Weitere Anlagen werden folgen.“
Philipp Engelkamp, Managing Director INERATEC

 

Björn Noack
Björn Noack

„CO2-neutrale Kraftstoffe können die Elektromobilität sinnvoll ergänzen. Deshalb setzt sich Bosch für drop-in-fähige erneuerbare Kraftstoffe ein. Diese erfüllen die aktuellen Normen und können bestehenden Kraftstoffen beigemischt werden. Somit können auch die vielen Millionen Bestandsfahrzeuge weltweit einen dringend erforderlichen Beitrag zum Klimaschutz leisten. Ein weiterer Vorteil: Anpassungen der bestehenden Einspritztechnik sind nicht erforderlich.“
Björn Noack, Produktmanager Marktsegment Pkw im Bosch-Geschäftsbereich Powertrain Solutions

 

Veranstaltungsreihe gestartet

Unter dem Titel „Energy 4 Mobility“ hat die Messe Frankfurt ein Veranstaltungsformat über alternative Antriebsformen gestartet. Im März 2021 sprachen dabei renommierte Experten aus Politik und Wirtschaft über CO2-arme Flüssigkraftstoffe. Adina Vălean, EU-Kommissarin für Verkehr, erklärte unter anderem bei dem Expertentalk, wie die EU den Einsatz von E-Fuels in der Luft- und Schifffahrt fördern will. Mehr zu dieser Veranstaltung finden Sie hier.

 

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  • Alternative Antriebe