Alkoholkraftstoffe

Die vergangenen Jahrzehnte waren gekennzeichnet von einem rasch wachsenden Bedarf an Rohstoffen und Energie. Besonders die Verfügbarkeit preiswerter Energie in gut nutzbarer Form, wie bis 1973 durch billiges Rohöl gegeben, hat sich als Motor für eine exponentielle Wirtschaftsentwicklung erwiesen. Die zeitweise Erdölverknappung und der sich anschließende starke Energiepreisanstieg in den letzten Jahren haben einen grundsätzlichen Wandel mit sich gebracht, der sich insbesondere auf den Straßenverkehr auswirkt, der nahezu ausschließlich vom Rohöl abhängt.

Die heute verwendeten Kraftstoffe aus Mineralöl wurden über Jahrzehnte hinweg gleichzeitig mit den entsprechenden Motoren entwickelt und laufend verbessert. Die heutigen Kraftfahrzeugmotoren und die dazugehörigen Kraftstoffe einschheßlich der Herstellungstechnologie aus Mineralöl stellen deshalb ein optimiertes, außerordentlich effektives System dar. Ein Fahrzeug/Kraftstoff-System, basierend auf zum Mineralöl alternativen Primärenergien, muß nicht notwendigerweise die gleiche optimale Form haben wie das vorhandene System. Mögliche Alternativen müssen sich aber in jedem Falle an dem heutigen Stand der Technik messen lassen. Alternativen, die unter einem der Gesichtspunkte schlechter abschneiden als heutige Kraftstoffe aus Mineralöl, werden sich nicht als Langfristlösung für einen allgemeinen Einsatz im Individualverkehr qualifizieren.

Aus den im vorangehenden Kapitel diskutierten möglichen Alternativen zu heutigen Kraftstoffen bleiben für eine breite Anwendung nur die bei Umgebungsbedingungen flüssigen Kraftstoffe übrig. Der Grund dafür, daß nur flüssige Kraftstoffe für den allgemeinen Einsatz im individuellen Straßenverkehr in Frage kommen, liegt insbesondere in der einfachen Handhabung dieser Energieform. Flüssige Kraftstoffe

Methanol wird heute praktisch ausschließlich durch Synthese aus Synthesegas nach einer der beiden Bruttogleichungen

oder

hergestellt. Die Beiträge anderer Herstellungsverfahren, wie z. B. die trockene Destillation von Holz (Holzgeistherstellung) sind mengenmäßig bedeutungslos.

Für die Erzeugung von Ethanol-Kraftstoff werden im folgenden nur die Prozesse berücksichtigt, die von erneuerbaren Rohstoffen ausgehen. Industriealkohol aus Ethylen und Ethanol, das als Nebenprodukt bei der Fischer-Tropsch-Synthese anfällt, werden nicht weiter berücksichtigt.

Otto-und Dieselkraftstoffe heutiger Prägung bestehen aus einem Gemisch verschiedener Kohlenwasserstoffe. Ihre Stoffdaten sind, je nach Zusammensetzung dieser Gemische, in gewissen Grenzen variabel. Deshalb enthalten die Spezifikationen für Kraftstoffe bei den einzelnen Eigenschaften Toleranzbreiten.

Entsprechend den verschiedenen motorischen Arbeitsverfahren werden auch an die Kraftstoffe unterschiedhche Anforderungen gestellt. So zeigen sich Flüchtigkeit, Verdampfungswärme und Octanzahlen als besonders wichtige Eigenschaften für die Verwendung von Kraftstoffen in Ottomotoren. Für dieselmotorische Arbeitsverfahren ist die Zündwilhgkeit, gekennzeichnet durch die Cetanzahl, als eines der wichtigsten Kriterien zu sehen. Diese Eigenschaft begründet sich teilweise auf Flüchtigkeit bzw. Verdampfungswärme sowie auf den Aufbau der Moleküle des Kraftstoffes. Nahezu bei allen Kraftstoffen bedeuten hohe Octanzahlen geringe Cetanzahlen und damit bereits einen ersten Hinweis zur Eignung für das eine oder andere Arbeitsverfahren.

Der gegenwärtige Welt-Mineralölverbrauch hegt bei ca. 3 × 10⁹ t/Jahr, wovon ca. 1 × 10⁹ t/Jahr für den Straßenverkehrssektor in Form von Benzin oder Dieselöl verbraucht werden. Die gegenwärtige Welt-Methanolproduktion hegt mit ca. 12 × 10⁶ t/Jahr im Energiegehalt um mehr als zwei Zehnerpotenzen unter der der konventionellen Transport-Treibstoffe, die Produktion von agrarischem Ethanol liegt mit ca. 4 × 10⁶ t/Jahr noch erheblich niedriger. Eine gedankliche Substitution des heutigen Transportkraftstoffs durch Alkoholkraftstoffe führt auf eine Größenordnung der notwendigen Investitionen von 1 —2 × 10¹² DM. Dieser Zahlenwert allein zeigt bereits, daß ein global merklicher Ersatz heutiger Transportkraftstoffe durch Alkohol nur langfristig, in einem Zeitrahmen von vielleicht 20 Jahren, vorstellbar ist. Eine gleiche Mindestzeitspanne ergibt sich auch aus anderen Argumenten, wie z. B. der Bereitstellung entsprechender Mengen an alternativen Primärenergien, dem Auffinden und Erschheßen von Industriestandorten und schheßlich der Planung und dem Bau von Anlagen. Auch aus dem Vergleich des heutigen Welt-Mineralölverbrauchs mit den verbhebenen Mineralölvorräten ergibt sich, daß ein Substitutionszeitraum von 20 Jahren angemessen ist. Dieser Zeitraum steht für die sukzessive Errichtung von Produktionskapazitäten für alternative (Alkohol-)Kraftstoffe und ihre schrittweise Einführung in den Markt zur Verfügung. Da Alkoholkraftstoffe nicht ohne weiteres mit den heutigen Fahrzeugen und dem heutigen Verteilungssystem kompatibel sind (Kapitel 6 und 7), muß mit dem Anwachsen der Alkoholkapazitäten eine Anpassung auf der Anwendungsseite Hand in Hand gehen. Hierzu ist eine abgestufte Einführungsstrategie erforderlich, die die technischen und wirtschaftlichen Erfordernisse einer Umstellung berücksichtigt und die eine gewisse Flexibihtät in der Abstimmung von Alkoholverfügbarkeit und Alkoholbedarf ermöglicht.