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13.08.2019 | Betriebsstoffe | Im Fokus | Onlineartikel

Synthetische Kraftstoffe weiter unter ferner liefen

Autor:
Stefan Schlott

Die Industrialisierung möglicher Prozessketten zur Erzeugung synthetischer Kraftstoffe will nicht in Gang kommen. Dabei böten die E-Fuels durchaus Vorteile.

Bei allen hektischen Bemühungen um Elektroantriebe geht die Optimierung der verbrennungsmotorischen Antriebe kontinuierlich weiter. Eine Alternative zu motorischen Maßnahmen stellt nach wie vor die Nutzung von regenerativen Kraftstoffen, sogenannten E-Fuels dar. Darauf weisen Lars Hentschel, Karsten Michels, Thomas Garbe und Martin Hönig im Kapitel E-Fuels – ein zentraler Baustein für den Motor der Zukunft? des Fachbuchs Zukünftige Kraftstoffe hin. 

Mit gutem Grund. Die positiven Effekte des Kraftstoffs können in Synergie mit bestimmten anderen motorischen Modulen genutzt oder als technische Alternative zur Anwendung gebracht werden. Sieht man den Kraftstoff als einen Baustein künftiger Aggregate an, können den Autoren zufolge in exemplarischen Anwendungsfällen die Komplexität und die Kosten eines Aggregates positiv beeinflusst werden. 

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Im Vorgriff auf das Pariser Klimaschutzabkommen von 2015 hat die Bundesregierung bereits im Jahr 2010 Ziele für die Reduktion von Treibhausgasen in Deutschland veröffentlicht. Das Energiekonzept 2010 sah CO2-Minderungsziele von 55 % bis 2030, 70 % …

Das ist eigentlich nicht neu. "Biomass to Liquid (BtL) ist heute eine der vielversprechendsten Optionen im Kraftstoffbereich. Die größten Vorzüge dieses synthetischen Biokraftstoffs sind seine hohen Biomasse- und Flächenausbeuten von bis zu 4000 l/ha, sein hohes CO2-Minderungspotenzial von über 90 Prozent sowie seine hohe Qualität, die keinen Einsatzbeschränkungen in heutigen und absehbaren Motorengenerationen unterliegt. Folglich hat die Bundesregierung im Rahmen ihrer Kraftstoffstrategie dem BtL-Kraftstoff ein hohes Potenzial für Versorgungssicherheit, Klimaschutz und Wertschöpfung im ländlichen Raum eingeräumt." 

So vollmundig beginnt die Zusammenfassung einer Realisierungsstudie für synthetische Kraftstoffe der Deutschen Energieagentur (Dena), die auch von der Automobilindustrie mitfinanziert worden war. Die Studie schließt mit der Erkenntnis: "Deutschland ist auf dem Gebiet der BtL-Technologie heute weltweit führend. Für die Wahrung und den Ausbau dieser Führungsrolle ist die Realisierung eines ersten Großprojekts in Deutschland von großer Bedeutung." Das war 2006. Wirklich weitergekommen sind Politik, Industrie und Verbände seither nicht.

Flaschenhals fehlende Wasserstoffinfrastruktur

Als einen der Gründe dafür hat Martin Zapf "die Henne‐Ei‐Problematik des fehlenden Wasserstoffabsatzmarktes aufgrund einer fehlenden Infrastruktur" ausgemacht. Im Kapitel Power-to-Gas – Stand der Technik und Einsatzmöglichkeiten des Fachbuchs Stromspeicher und Power-to-Gas im deutschen Energiesystem beschreibt er synthetische Kraftstoffe als Übergangstechnologie, bis hohe Erneuerbare‐Energien‐Anteile im Stromsystem erreicht sind. Gegenüber vergleichbaren Benzinmodellen könne mit solchen Fahrzeugen eine signifikante Minderung der Treibhausgase zu geringeren Kosten für den Endkunden erwirkt werden.

Auch für Ulrich Bünger, Jan Michalski, Patrick Schmidt und Werner Weindorf ist "die Herstellung von Wasserstoff die Schlüsseltechnologie in allen PtX-Pfaden". Im Kapitel Wasserstoff – Schlüsselelement von Power-to-X des Fachbuchs Wasserstoff und Brennstoffzelle bringen die Autoren auch Ordnung in die heterogene Gemengelage von Begriffen rund um Power-to-X (PtX). Die bislang gebräuchlichsten Terminologien sind demnach Power-to-Gas (PtG) und Power-to-Heat (PtH). Daneben tauchen zunehmend weitere Begriffe auf, wie zum Beispiel Power-to-Power (PtP), Power-to-Liquids (PtL), Power-to-Fuels (PtF) oder Power-to-Chemicals (PtCh). 

Mit Ausnahme des PtH-Konzepts beschreiben alle Begriffe die Herstellung von stofflichen Energieträgern, die alle als ersten Prozessschritt die Elektrolyse von Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff mit erneuerbarem Strom verbindet. "Damit stellt die zukünftige technische und ökonomische Weiterentwicklung der Elektrolyse ein wesentliches technisch-strategisches Element einer gelingenden Energiewende in den Sektoren Strom (gesicherte Leistung), Verkehr (Kraftstoff) und Industrie (Rohstoff) dar", so die Autoren.

Beitrag zur Versorgungssicherheit

Geht es nach Günther Brauner, lässt sich mit der PtX-Technik auch ein drängendes Problem moderner Stromversorgungsnetze lösen. Im Kapitel Effizienz durch Sektorenkopplung des Fachbuchs Systemeffizienz bei regenerativer Stromerzeugung beschreibt er zunächst die Situation, dass in der regenerativen Energieversorgung Energiequellen überwiegen, deren Eigenschaften in der Umwandlung von volatiler Umweltenergie in Elektrizität bestehen. Brauner: "Das ungleiche Dargebot führt zu Perioden mit hoher Übererzeugung und solchen mit längerem Erzeugungsmangel. Die kurzfristige Speicherung der Elektrizität mittels Pumpspeichern und stationären oder mobilen Akkumulatoren kann nur teilweise in ausreichendem Potenzial bei guter Wirtschaftlichkeit bereitgestellt werden." 

Bisher seien die Methoden zur flexiblen Nutzung der regenerativen Überschussenergie nur ungenügend entwickelt. Wegen der zu geringen Übertragungskapazitäten der Übertragungs- und Verteilungsnetze und wegen der zu geringen Flexibilitäten der Lasten nehme die Häufigkeit der Abregelung von Windenergie oder die Abschaltung von PV-Anlagen zu. Die Nutzung der regenerativen Überschussenergie durch Kopplung zu anderen Sektoren der Energieanwendung stellt Brauner zufolge künftig eine Möglichkeit dar, diese Energie direkt mit hohen Wirkungsgraden zu nutzen oder kurz- und längerfristig in umgewandelter Energieform zu speichern.

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