E-Fuel. Politisch nicht gewollt.

Bei dem Hype um die Elektromobilität werden synthetische Kraftstoffe fast völlig außer Acht gelassen. Dabei können Sie einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der CO2-Bilanz leisten. Interessante Ideen sind vorhanden; jedoch müssen für die Umsetzung auch die politischen Rahmenbedingungen passen.

Gerade Porsche gibt man im Bereich der alternativen Kraftstoffe ordentlich Schub. Dabei geht es nach Aussagen von Baureihenleiter Frank-Steffen Walliser nicht allein darum, die Markenikone Porsche 911 so lange als möglich ohne Elektromotor am Leben zu erhalten, sondern den Kraftstoff für die Flotte der Bestandsfahrzeuge zu sichern.

Porsche setzt wie kaum ein anderer Hersteller auf das Thema E-Fuels. Derzeit errichten die Zuffenhausener zusammen mit Siemens Energy in Punta Arenas (Chile) mit einer Reihe von Firmen eine Industrieanlage zur Herstellung nahezu CO2-neutralen Kraftstoffs. Bereits im kommenden Jahr sollen 130.000 Liter E-Fuel erzeugt werden. In zwei Stufen soll die Kapazität dann bis 2024 auf rund 55 Millionen Liter und bis 2026 auf rund 550 Millionen Liter E-Fuel erweitert werden. Porsche will damit 2030 bilanziell CO2-neutral sein. Mit erneuerbarer Energie hergestellte Kraftstoffe können dazu einen Beitrag leisten. Die ersten Tests mit erneuerbaren Kraftstoffen liefen bei Porsche erfolgreich.

Doch die Schwaben sind nicht die einzigen, die an alternativen Kraftstoffen forscht. Schon vor gut hundert Jahren entwickelte die I.G. Farben das sogenannte Leuna-Benzin, einen Kraftstoff, der Hydrierwerken aus Kohle hergestellt wurde. Das Ziel war damals dem heutigen nicht unähnlich: Autarkie vom Erdöl. Die Idee entwickelte sich zum Dauerbrenner. Trotz des hohen energetischen Aufwands ist die Kohleverflüssigung nach dem Prinzip der Fischer-Tropsch-Synthese auch heute noch in den USA und China gebräuchlich.

Mittlerweile rückt die Elektromobilität immer mehr in den Fokus und man könnte meinen, dass damit synthetische Kraftstoffe obsolet würden. Das Gegenteil scheint der Fall zu sein. „Aktuelle Studien belegen, dass neben einer forcierten Elektrifizierung große Mengen an Wasserstoff und synthetischen Kohlenwasserstoffen notwendig sind, um aus dem fossilen Zeitalter auszusteigen und die Klimaziele zu erreichen“, erklärt Reiner Mangold, Leiter ‚Nachhaltige Produktentwicklung‘ bei Audi. Der Ingolstädter Autobauer verfolgt weiterhin die Entwicklung von E-Kraftstoffen und E-Gas. Letzteres, obwohl VW den erdgasbetriebenen Fahrzeugen Adieu gesagt hat.

Ein Problem bleibt der energetische Aufwand, um synthetische Kraftstoffe herzustellen, und damit die Kosten nach wie vor vergleichsweise hoch. In die gleiche Kerbe schlägt auch die Initiative Agora Verkehrswende, die deutlich macht, dass Wasserstoff und E-Fuels ohne die Verwendung von zu 100 Prozent erneuerbaren Energien keine ökologisch sinnvollen Alternativen sind. Die Verfechter der alternativen Kraftstoffe halten dagegen, dass der Strom aus regenerativen Quellen gewonnen wird und die ambitionierten CO2-Reduktionsziele nur mit einem Erdöl-Substitut zu erreichen sind. Und da Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren noch einige Jahre das Rückgrat der Mobilität bilden, sind alternative Kraftstoffe vonnöten.

Die Arbeit von 40 Millionen Bäume

Geforscht wird auf allen Kontinenten. Die kanadische Firma „Carbon Engineering“ stellt bereits synthetischen Kraftstoff her, indem es Kohlendioxid (CO2) mit Wasserstoff verbindet. Harvard-Professor und Mitbegründer des Start-ups David Keith rechnet vor, dass bei einer industriellen Herstellung des Kraftstoffes pro Jahr etwa eine Million Tonnen CO2 mithilfe einer mechanischen Vorrichtung aus der Luft gezogen werden. Das entspricht etwa dem CO2-Ausstoß von rund 250.000 Autos oder die „Fotosynthese-Arbeit“ von etwa 40 Millionen Bäumen.

Die Versuchsanlage in Squamish (British Columbia) produziert bereits den ökologischen Kraftstoff. Dort wird das Kohlendioxid einer Reihe von chemischen Prozessen unterzogen, um seine Konzentration zu erhöhen, es zu reinigen und zu komprimieren, damit es in Gasform zur Verwendung oder Lagerung geliefert werden kann. Dabei wird das Salz aus der Lösung in einer Art Pelletreaktor, in kleine Pellets getrennt, die dann in einem Kalzinator, erhitzt werden, um das CO2 in reiner Gasform freizusetzen, dass dann mit Wasserstoff reagieren kann.

Auch in Deutschland tüftelt man unermüdlich an synthetischen Kraftstoffen. Heion hat einen umweltschonenden Dieseltreibstoff entwickelt, indem die Molekularstruktur verändert werden. Das Geheimnis ist der Reaktor, in dem das Wasser sowie der Diesel zusammengeführt werden und unter einem genau definierten Druck zu einem speziellen Zeitpunkt eine Synthese der beiden Stoffe erfolgt. Das Resultat ist ein sauberer Diesel.

„Wir radikalisieren zuerst die chemische Struktur des Diesels mit anschließender Stabilisierung durch Veresterung oder Verätherung“, erklärt Andreas Heine, Gründer und CEO von Heion Diesel. Um die Struktur eines Dieselkraftstoffs zu verändern, sind normalerweise viel Energie, eine hohe Temperatur oder ein hoher Druck nötig. Das soll bei diesem Kraftstoff nicht der Fall sein. Die Energie für die Herstellung des neuen Diesels stammt aus der chemischen Reaktion der beiden Ausgangsstoffe. Die zentrale Idee hinter dem Verfahren, mit dem lange Kohlenwasserstoff-Moleküle in kurzkettige umgewandelt werden, ist die Kavitation.

Erste Versuchsläufe klingen vielversprechend. Bei Tests mit einem Mercedes 350D (Baujahr 1993, ohne Katalysator) emittierte der Motor um 75 Prozent weniger Rußpartikel und etwa 30 Prozent weniger Stickoxide. Bleibt noch die Frage nach den Kosten. „Für den Betrieb unseres Reaktors, der 5.000 Liter am Tag produziert, benötigen wir etwa so viel Strom pro Stunde wie ein Staubsauger“, verdeutlicht Andreas Heine.

Zwischenlösung ist marktreif

Bei der Großserien-Produktion wird vermutlich die Reaktoren in Serie schalten. Ein weiterer Vorteil der Herstellung des umweltfreundlichen Diesels ist, dass sie problemlos in bestehende Distributionsketten eingefügt werden kann. Der Kraftstoff hat harte Tests, bei denen der BASF-Motor durch die Reduzierung der Ansaugluft zum harten Klopfen gebracht wurde, bestanden. Die Experten der „MiBö Prüfmotorentechnik Teile GmbH“ bescheinigen dem Sprit geringere Rußverunreinigungen als bei konventionellem Diesel.

„Wir sind technisch marktreif, kostengünstig und verhandeln bereits mit den ersten größeren Unternehmen. Wir bieten einen Quickwin eine Zwischenlösung, bis andere Konzepte greifen“, sagt Andreas Heine, der im Sommer die erste Heion-Tankstelle in Betrieb nehmen will. Allerdings beklagt Heine einen Mangel an Unterstützung seitens der Politik: „Wir bekommen politisch eher wenig Unterstützung, eigentlich keine. Unser Diesel scheint nicht gewollt zu sein.“ Zu sehr scheint man sich in Berlin auf die batteriebetriebene Elektromobilität zu versteifen.

In das gleiche Horn stößt Sunfire, ein weiteres deutsches Unternehmen, das einen alternativen Kraftstoff auf den Markt bringen will. „Die Bundesregierung sollte sich in der nationalen Umsetzung der Erneuerbare-Energien-Richtlinie II (RED II) für eine Gleichbehandlung von E-Fuels und fortschrittlichen Biokraftstoffen einsetzen“, lässt das Dresdener Unternehmen verlauten.

Das Unternehmen tüftelt schon seit einigen Jahren an synthetischen Kraftstoffen, das hat das Interesse von Firmen, wie dem Erdölkonzern Total geweckt. Sunfire hat sich auf die Hochtemperaturelektrolyse spezialisiert, mit der durch Einsatz von Ökostrom, Wasser und CO2 zunächst synthetisches Gas produziert wird, dass dann mit weiteren Schritten (Fischer-Tropsch Verfahren) zu synthetischem Kraftstoff weiterverarbeitet werden kann. Sunfire hat einen Weg gefunden, wie man das Synthesegas in einem einzigen Schritt und mit einem sehr hohen Wirkungsgrad von etwa 80 Prozent herstellen kann. Damit sinken die Investitions- und Betriebskosten für Power-to-X-Projekte, wie eben synthetische Kraftstoffe deutlich. Unterm Strich ergibt sich laut dem Dresdner Unternehmen bei „Well to tank“ im industriellen Maßstab, also vom eingesetzten Strom zum fertigen Kraftstoff an der Tankstelle ein Wirkungsgrad von rund 60 Prozent. Bezieht man auch noch „Tank to wheel“ ein – das heißt, nach der Verbrennung des Kraftstoffs im Motor – kommt man auf eine Gesamteffizienz von circa 21 Prozent.

Erneuerbare Energien im Überfluss

Ein wichtiger Stellhebel ist auch bei diesem Verfahren der Strom, der hierzulande einfach zu teuer ist. Deswegen zieht es das Dresdner Unternehmen nach Norwegen, wo erneuerbare Energien aus Wind und Wasserkraft fast im Überfluss vorhanden sind. Also laufen in dem skandinavischen Land bereits Pilotanlagen, die den Öko-Kraftstoff herstellen. Bei Sunfire könnte man sofort loslegen: „Die Technologie liegt reif in der Schublade, die Infrastruktur ist vorhanden, ausreichend Ökostrom ist in Norwegen vorhanden“, erklärt ein Sprecher des Dresdener Unternehmens. Allerdings hake es nach wie vor an den unzureichenden politischen Rahmenbedingungen. 

TEXT Wolfgang Gomoll / Stefan Grundhoff; press-inform

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