Synthetische Kraftstoffe, auch E-Fuels genannt, könnten das geplante Verbot von Verbrennungsmotoren ab 2035 aushebeln. Wir beantworten die wichtigsten Fragen rund um diese Technologie.
Was sind E-Fuels?
E-Fuels sind synthetisch erzeugte Kraftstoffe wie E-Benzin, E-Methanol oder E-Diesel, die in konventionellen Verbrennungsmotoren eingesetzt werden können. Durch Elektrolyse von Wasser entsteht Wasserstoff, der anschließend mit CO2 kombiniert wird, sodass am Ende E-Fuels herauskommen.
Vorteile von E-Fuels
Die Nutzung von E-Fuels bietet einige Vorteile: Sie lassen sich einfach durch bestehende Logistiksysteme transportieren, sind kompatibel mit vorhandenen Verbrennungsmotoren und können – bei Nutzung ausschließlich erneuerbarer Energien – CO2-neutral sein. Somit könnten alle Verbrennungsmotoren, von Autos über Lkws bis hin zu Schiffen und Flugzeugen, theoretisch CO2-neutral betrieben werden. Zudem wäre keine neue Infrastruktur erforderlich.
E-Fuels: Die Kehrseite der Medaille
E-Fuels bergen großes Potenzial, doch Verfügbarkeit, Kosten und Energieaufwand stellen die Technologie vor große Hürden. Wir beleuchten die Schattenseiten dieser vielversprechenden Kraftstoffalternative.“
E-Fuels sind derzeit noch rar und die gesamte Branche für ihre Herstellung muss erst aufgebaut werden. Es gibt dabei einige bedeutende Hindernisse: Industrialisierung von Direct-Air-Capture, fehlende Finanzierung, mangelnde Elektrolyseure und der notwendige Aufbau von Energieparks.
Die Kosten sind noch enorm hoch und der Energieaufwand bei der Herstellung beträchtlich: derzeit 22-25 kWh pro Liter E-Benzin! Unternehmen arbeiten jedoch an Lösungen, um den Energieaufwand zu reduzieren.
Ein weiterer Nachteil: Abgase und Lärm werden, wie bei konventionellen Verbrennungsmotoren, auch hier erzeugt.
Wie werden E-Fuels hergestellt?
Zwei Verfahren sind derzeit im Einsatz: Das Fischer-Tropsch-Verfahren, welches zur Herstellung von E-Diesel oder E-Kerosin genutzt werden kann, und ein weiteres Verfahren, bei dem Exxon-Mobil das Patent hält und das hauptsächlich zur E-Benzin-Produktion eingesetzt werden könnte.
E-Fuels: Woher kommt der synthetische Treibstoff und das benötigte CO2?
Die Herstellung von E-Fuels erfordert erhebliche Energiemengen. Wo könnte die Produktion dieser Kraftstoffe stattfinden und welche CO2-Quellen werden in Betracht gezogen?
Da E-Fuels viel Energie benötigen und Europa bereits einen hohen Energiebedarf hat, sollten sie in Regionen mit reichlich Sonne und Wind produziert werden. Länder wie Chile, Australien oder Nordafrika könnten ideale Standorte für E-Fuel-Fabriken sein.
Es gibt derzeit drei mögliche CO2-Quellen: 1) Biogenes CO2 aus Biomasse: das ist begrenzt verfügbar und in energiereichen Regionen knapp. 2) CO2 aus der Luft (Direct Air Capture): wahrscheinlich die Zukunft, aber derzeit teuer und aufwändig. 3) Carbon Capture (CO2 aus Industrieanlagen und fossilen Kraftwerken): kostengünstiger, aber erfordert den Transport des CO2 in energiereiche Regionen, wofür noch eine erschwingliche Infrastruktur fehlt. Ein zusätzliches Problem: Die EU wird die Weiterverwendung von CO2 nicht als klimapositiv anerkennen, da die allgemeine CO2-Reduzierung oberste Priorität hat.
E-Fuels: Endprodukte und der aktuelle Stand der Produktion
Welche Endprodukte entstehen bei der Herstellung von E-Fuels und wo werden synthetische Kraftstoffe bereits produziert?
Es gibt kein bekanntes Verfahren, das nur ein einziges Endprodukt erzeugt. E-Fuel-Anlagen produzieren verschiedene Stoffe, die in Raffinerien weiterverarbeitet werden können, wobei der Fokus auf bestimmten gewünschten Endprodukten liegen kann.
E-Fuels-Produktion
Bislang werden E-Fuels nur in Demonstrations- und Pilotanlagen hergestellt. Ende 2022 wurde eine Produktionsanlage in Patagonien, Chile, in Zusammenarbeit mit Porsche und Siemens eröffnet. Allerdings musste der Antrag für den zugehörigen Windpark aufgrund von behördlichen Schwierigkeiten zurückgezogen werden. Weitere Anlagen befinden sich in Norwegen (Norsk E-Fuel für Kerosin) und Deutschland (Ineratec mit E-Kerosin und E-Diesel für Schiffe und Flugzeuge) im Aufbau. Eine Studie zeigt jedoch, dass die geplante Produktion im Jahr 2035 nur 10 % des deutschen Bedarfs für Flugverkehr, Schiffsverkehr und Chemieindustrie decken wird.
Kein Boom bei E-Fuels
Die fehlende Industrialisierung von Direct-Air-Capture, zögerliche Investoren und mangelnde Planungssicherheit bremsen den E-Fuel-Boom aus. In den kommenden Jahren könnten Engpässe bei Elektrolyseuren auftreten, da E-Fuels mit Wasserstoffkapazitäten konkurrieren. Viele Industriezweige benötigen grünen Wasserstoff zur Dekarbonisierung. Zudem wird der Aufbau von Energieparks in geeigneten Regionen Zeit in Anspruch nehmen.
E-Fuels und Emissionen
E-Fuels sind nicht völlig emissionsfrei. Bei der Verbrennung wird das während der Produktion gebundene CO2 wieder freigesetzt, sodass die CO2-Bilanz insgesamt neutral bleibt. Dennoch entstehen lokale Schadstoffe wie Stickoxide, Kohlenmonoxid und Partikel, weshalb Abgasnachbehandlung erforderlich ist und Fahrverbote in Großstädten weiterhin drohen.
E-Fuel-Mengen
Bisher gibt es keine signifikanten Mengen an E-Fuels. Sie sind noch nicht käuflich erhältlich. Es ist jedoch bekannt, dass Porsche E-Benzin aus Patagonien im Rennsport einsetzen wird.
E-Fuels: Zukünftiger Bedarf und Kostenperspektive
Wie viel E-Fuel könnte in Zukunft benötigt werden und welche Kosten sind damit verbunden?
E-Fuel-Bedarf: Betrachten wir Österreich als Beispiel. Im Jahr 2022 wurden im Straßenverkehr 9 Milliarden Liter Treibstoff verbraucht. Experten zufolge wären dafür 32 Gigawatt erneuerbare Energie nötig, was etwa 9.000 Windrädern in Patagonien entspricht. Ein weiteres Beispiel: Der gesamte EU-Flugverkehr würde 43 Millionen Tonnen E-Kerosin benötigen, was einer Leistung von 277 GW entspricht, die von 38.750 Windrädern erzeugt werden müssten.
E-Fuel-Literpreis
In den Demonstrationsanlagen liegt der Produktionspreis für Treibstoff bei 3-5 Euro pro Liter. Optimistische Schätzungen gehen von einem möglichen Preis von 1,50 Euro pro Liter aus, allerdings erst bei großindustrieller Produktion. Eine Studie eines Automobilclubs prognostiziert einen möglichen Verkaufspreis von 3,30 Euro im Jahr 2040, sofern E-Fuels nicht zusätzlich besteuert werden.
E-Fuels: Die EU und die Haltung der Autohersteller
Wie die EU und die Autohersteller die Rolle von E-Fuels einschätzen und welche Unterschiede zu Bio-Kraftstoffen und hydrierten Pflanzenölen bestehen.
Die EU-Kommission betrachtet E-Fuels als Maßnahme zur Dekarbonisierung schwer elektrifizierbarer Bereiche wie Luft- und Schifffahrt. E-Fuels werden jedoch auf absehbare Zeit knapp bleiben, daher setzt die EU im Pkw-Bereich auf Elektromobilität.
Für Europas Autohersteller spielen E-Fuels in ihren Neuwagen-Strategien kaum eine Rolle. Porsche etwa plant, den 911 zunächst weiterhin mit Verbrennungsmotor zu produzieren. Langfristig steht jedoch die E-Mobilität im Fokus.
E-Fuels, Bio-Sprit und Pflanzenöl
Bio-Kraftstoffe und hydrierte Pflanzenöle sind keine E-Fuels. Bio-Kraftstoffe werden aus Biomasse, also nachwachsenden Rohstoffen wie Ölpflanzen, Getreide oder Zuckerrohr, gewonnen. Hydrierte Pflanzenöle werden hingegen aus Altspeisefetten gewonnen.
Weiterführende Links:
> E-Fuels bei Wikipedia
> INSTADRIVER YouTube-Kanal abonnieren
> Elektroautos konfigurieren