E-Fuels könnten Kerosin ersetzen und Flugzeuge CO2-neutral fließen lassen

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Science
09/18/2020

E-Fuels sollen Verbrennungsmotoren klimaneutral machen

Synthetische Kraftstoffe wie E-Fuels versprechen klimaneutrales Fahren und Fliegen, haben aber auch Nachteile.

von David Kotrba

Um die Pariser Klimaziele zu erfüllen, sollen die Kohlendioxid-Emissionen im Verkehrsbereich bis 2030 um mehr als ein Drittel reduziert werden. Während auf die Elektrifizierung große Hoffnungen gelegt werden, bedarf es laut Experten darüber hinaus noch weiterer Anstrengungen. Potenzial wird etwa in synthetischen Kraftstoffen gesehen, die fossile Produkte wie Benzin und Diesel ersetzen sollen. Durch erneuerbare Energien könnte man etwa Wasser per Elektrolyse in Sauerstoff und Wasserstoff umwandeln. Den Wasserstoff könnte man mit Kohlendioxid aus Kraftwerks- oder Fabriksabgasen kombinieren und ein Synthesegas herstellen. Mit Hilfe von Syntheseverfahren (Fischer-Tropsch, Methanolsynthese) lassen sich hieraus E-Fuels kreieren.

In Summe Null

Bei ihrer Verbrennung wird jenes CO2, das zuvor gebunden wurde, wieder ausgestoßen. In Summe fährt man somit CO2-neutral. E-Fuels besitzen außerdem einen hohen Reinheitsgrad und verbrennen sehr sauber. Herkömmliche Verbrennungsmotoren können den synthetischen Kraftstoff ohne große Modifikationen verwenden. Befürworter sehen E-Fuels somit als Möglichkeit, Verbrennungsmotoren, Tankstellennetze und Arbeitsplätze zu erhalten, die durch die wachsende Elektromobilität gefährdet sind. Außerdem könnten E-Fuels für CO2-neutrale Fortbewegung von Verkehrsmitteln sorgen, die langfristig auf flüssige Kraftstoffe mit hoher Energiedichte angewiesen sind, etwa Flugzeuge und Schiffe.

Auch Energiekonzern Shell forscht in die Richtung E-Fuels, bremst aber bei zu hohen Erwartungen. "Der große Nachteil ist die große Ineffizienz in der ganzen Erzeugungkette", meint Jörg Adolf, Chef-Volkswirt von Shell Deutschland. Sieht man sich an, welcher Anteil jener Energie, die für die Erzeugung des Kraftstoffs aufgewendet wird, am Ende in Bewegungsenergie eines Fahrzeugs umgewandelt wird, so seien das derzeit im besten Fall 16 Prozent. Die diversen Umwandlungsschritte bis zur Produktion eines E-Fuels seien außerdem mit hohen Kosten verbunden. Selbst bei einem Überangebot an erneuerbarem Strom werden E-Fuels in der Herstellung zwei bis drei Mal so teuer sein wie fossile Kraftstoffe, meint Adolf.

Produktionsstätten

Der Experte schätzt, dass sie daher am ehesten in der Luftfahrt eingesetzt werden. In Norwegen gibt es bereits ein Großprojekt dazu. Bis 2023 soll eine Industrieanlage entstehen, die genug E-Fuel produziert, um die fünf meistfrequentierten Inlandsflugrouten CO2-neutral betreiben zu können. In Österreich soll bis 2022 eine Anlage entstehen, mit der E-Fuels besonders energieeffizient hergestellt werden können. Die Projektpartner, das Institut für Wärme und Öltechnik (IWO) und AVL List, sehen durch E-Fuels die Möglichkeit, überschüssige Wasser-, Wind- und Solarkraft langfristig zu speichern. Außerdem ergebe sich laut dem IWO die Möglichkeit, Ölheizungen klimaneutral zu betreiben. Über 600.000 österreichische Haushalte verwenden diese derzeit noch.

Bis signifikante Mengen an E-Fuels produziert werden, um herkömmliche Treibstoffe zu ersetzen oder zu ergänzen, werde es allerdings noch Jahre dauern, meint Adolf. "Die größte Raffinerie in Deutschland erzeugt 17 Millionen Tonnen Mineralölprodukte in einem Jahr. Um eine marktrelevante Größenordnung zu erreichen, bedarf es eines großen zeitlichen Vorlaufs."

Borkenkäfer

Schadholz als Energielieferant

Neben E-Fuels gibt es noch andere synthetische Kraftstoffe. Unter anderem können eine ganze Reihe an natürlichen Stoffen verwendet werden, um Biogas oder Biodiesel herzustellen. Biogene Roh- und Reststoffe, in denen CO2 gebunden ist, werden durch ein thermochemisches Verfahren in Gas umgewandelt und können anschließend mittels Fischer-Tropsch-Synthese zu einem flüssigen Treibstoff, wie Holzdiesel, weiterverarbeitet werden. Bei der Nutzung des Holzdiesels wird nur die Menge an CO2 wieder an die Umgebung abgegeben, die zuvor im Holz gebunden war.. Eine neue Studie der TU Wien zeigt, dass man solcherart etwa Holz von Bäumen verwerten könnte, die wegen Borkenkäferbefall gefällt werden. "Der große Vorteil von Holzgas und Holzdiesel ist, dass man Reststoffe einsetzen kann", erklären Anna Mauerhofer und Alexander Bartik, die an dem Projekt mitarbeiten.

Landwirtschaft versorgen

"Das muss nicht nur Holz sein, man kann jegliche biogenen Abfälle verwenden." Die verfügbaren Reststoffe würden laut der Studie problemlos ausreichen, um die komplette heimische Land- und Forstwirtschaft mit Treibstoff zu versorgen. "Wenn man den gesamten Maschinen- und Fuhrpark der Landwirtschaft elektrifizieren wollte, wären riesige Investitionssummen notwendig." Mit synthetischen Kraftstoffen hingegen sei keine Umrüstung notwendig. Die Investitionen in den Aufbau von Holzgas- und Holzdieselanlagen wären aber auch nicht gerade gering. Laut den Forschern müsste man für den fossilen Ausstieg der Landwirtschaft rund 2 Milliarden Euro innerhalb von 10 Jahren aufwenden. Entscheidend für den Erfolg seien eine Bepreisung von CO2-Emissionen und politischer Wille.

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