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13.09.2017 | Betriebsstoffe | Im Fokus | Onlineartikel

Fragen und Antworten zu synthetischen Kraftstoffen

Autor:
Christiane Köllner

Emissionsfrei unterwegs mit dem Verbrennungsmotor? Sogenannte E-Fuels sollen genau das ermöglichen. Fragen und Antworten zu synthetischen Kraftstoffen.

Um die in Paris gesteckten Klimaziele zu erreichen, müssen die CO2-Emissionen des Verkehrs in den nächsten vier Jahrzehnten weltweit um 50 Prozent gesenkt werden, in den Industriestaaten um mindestens 85 Prozent. Ein CO2-neutraler Verbrennungsmotor kann dabei helfen. Die Lösung sind synthetische Kraftstoffe, sogenannte E-Fuels. Hergestellt mithilfe von Wasserstoff erzeugt durch Elektrolyse von Wasser aus regenerativem Strom und CO2, können diese E-Fuels schädliche Emissionen senken. Gleichzeitig sind sie innerhalb der bestehenden Infrastruktur und mit vorhandenen Technologien nutzbar. 

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  • Welchen Umweltbeitrag können E-Fuels leisten?

„Synthetische Kraftstoffe können Benziner und Diesel CO2-neutral machen und einen großen Beitrag zur Begrenzung der Erderwärmung leisten“, sagt Dr. Volkmar Denner, Vorsitzender der Bosch-Geschäftsführung. Wie groß dieser Beitrag allein im Pkw-Bestand Europas wäre, haben Bosch-Experten errechnet: Bis 2050 könnte der konsequente Einsatz von synthetischen Kraftstoffen ergänzend zur Elektrifizierung bis zu 2.800.000.000.000 Kilogramm CO2 (= 2,8 Gigatonnen) einsparen. Das entspreche der dreifachen Menge des Kohlenstoffdioxid-Ausstoßes von Deutschland im Jahr 2016. 

Hinzu kommt, dass synthetische Kraftstoffe so designt werden können, dass sie praktisch rußfrei verbrennen. Sie sind idealerweise immer aus gleichartigen, sogenannten C1-Molekülen aufgebaut, und verbrennen annähernd vollständig und damit fast emissionsfrei, erklärt Wolfgang Maus im Interview "Fahrzeuge sollten die Luft reinigen können" aus der MTZ 1/2016. Die Anforderungen an die Abgasnachbehandlungssysteme und damit auch die Kosten für solche Systeme könnten sinken. 

  • Lohnt sich die Entwicklung synthetischer Kraftstoffe?

Obwohl Elektroautos in den nächsten Jahren deutlich günstiger werden, könnte sich die Entwicklung der Kraftstoffe lohnen. Bosch hat errechnet, dass je nach Kosten der eingesetzten regenerativen Energie ein mit E-Fuels betriebener Hybrid bis zu einer Laufleistung von maximal 160.000 Kilometern günstiger sein könnte als ein Langstrecken-Elektroauto. Dazu kommt: Das bestehende Tankstellennetz kann weiter genutzt werden. Das gilt auch für das bestehende Know-how bei der Verbrennungstechnik. 

Das Kapitel Wasserstoff – Schlüsselelement von Power-to-X aus dem Buch Wasserstoff und Brennstoffzelle beschreibt die wichtigsten PtX-Pfade hinsichtlich ihrer technologischen Komponenten, Anwendungen und Potenziale. Die Autoren vergleichen die technisch-ökonomische Performance am Beispiel von PtX-Kraftstoffen im Pkw.

  • Wie werden synthetische Kraftstoffe hergestellt?

E-Fuels werden ausschließlich mit erneuerbaren Energien hergestellt, indem aus Wasser zunächst Wasserstoff produziert wird. Für einen flüssigen Kraftstoff wird nun noch Kohlenstoff benötigt. Dieser kann aus Industrieprozessen oder mit Filtern aus der Luft gewonnen werden. Aus CO2 und H2 gewinnt man anschließend den synthetischen Kraftstoff – also Benzin, Diesel, Gas oder auch Kerosin.

  • Was muss getan werden, damit E-Fuels sich durchsetzen?

Damit sich synthetische Kraftstoffe in der Breite durchsetzen, ist trotz allem noch große Anstrengung notwendig. Denn die Anlagentechnik ist heute noch teuer und es gibt nur wenige Testanlagen wie etwa in Norwegen. In Deutschland fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie synthetische Kraftstoffe im Rahmen der Initiative "Energiewende im Verkehr". Auch die zunehmende Verfügbarkeit und der zukünftig sinkende Preis von regenerativ erzeugtem Strom sollen die Durchdringung der Kraftstoffe in der Breite beschleunigen.

  • Und wann könnte eine Großanlage in Betrieb gehen? 

Torsten Buddenberg, Head of Product Development bei Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe, hat darauf eine Antwort: "Wir rechnen damit, dass der Baubeginn einer ersten Großanlage innerhalb der nächsten zwei Jahre (vielleicht auch schon früher) beschlossen wird und wir in die Umsetzung gehen. Diese wird dann eine Produktion von 100.000 bis 300.000 Tonnen pro Jahr haben. Ein Bau einer solchen Anlage ist mit circa drei Jahren anzusetzen. Also wäre eine Inbetriebsetzung dieser ersten Anlage in vier bis sechs Jahren zu erwarten", zitiert Backhaus Buddenberg im Report Alternative Kraftstoffe – CO2-neutral in die Zukunft aus der MTZ 6/2017.

  • Wie teuer wird der Kraftstoff sein?

Noch ist die Herstellung von synthetischen Kraftstoffen aufwendig und teuer. Doch ein Markthochlauf der Produktion sowie eine günstige Preisentwicklung beim Strompreis könnten dafür sorgen, dass synthetisch erzeugte Kraftstoffe deutlich günstiger werden, prognostiziert Bosch. Langfristig seien nach aktuellen Studien reine Kraftstoffkosten von 1,00 bis 1,40 Euro pro Liter realisierbar (exklusive Steuer).

  • Was unterscheidet E-Fuels von Biokraftstoffen?

Anders als bei Biokraftstoffen gibt es bei synthetischen Kraftstoffen nicht die Abwägung zwischen Tank und Teller. Mit erneuerbarem Strom lassen sich E-Fuels zudem ohne die bei Biokraftstoffen zu erwartende Mengenbegrenzung – zum Beispiel durch begrenzte Anbauflächen – herstellen.

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