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E-Fuels auf dem Vormarsch?

Auf der Suche nach umweltverträglichen Fortbewegungsmöglichkeiten sind auch immer wieder die sogenannten E-Fuels anzutreffen. Was können sie und wie weit ist die Forschung?


Datum:
01.04.2021
Autor:
ff/jr
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Die Uhr tickt. Um die Klimaerwärmung zu bremsen, wird fieberhaft nach alternativen Kraftstoffen gesucht, die Energie liefern und die Umwelt nicht oder nur wenig belasten. Gut, dass sich der Kongress "Kraftstoffe der Zukunft 2021" auch dem Thema der E-Fuels widmete.

Zum Begriff

Unter E-Fuels versteht die Wissenschaft Kraftstoffe, die unter der Zuhilfenahme von Elektrizität hergestellt werden. Im Fachjargon werden sie auch Ptx (power to x) genannt. Es gibt verschiedene Verfahren mit etlichen komplizierten Prozessschritten, in denen Rohstoffe zu einem flüssigen oder gasförmigen Kraftstoff veredelt werden. In der Regel braucht es als Basis eine Kohlenstoff- und eine Wasserstoffquelle, aus denen schließlich das Endprodukt entwickelt wird. Wenn es nach der Initiative eFuel-Today geht, sollen diese Kraftstoffe die fossilen Brennstoffe bereits ab 2022 zum Teil ersetzen - so die Hoffnung. Im Zentrum der Kampagne steht die Internetseite efuel-today.com als zentrale Anlaufstelle rund um das Thema synthetische Kraftstoffe. Die Inhalte sind dabei den vier Kategorien Wissen, Gesellschaft, Praxis und Emotion zugeordnet und in Form von längeren Fachbeiträgen, kurzen Artikeln, Experten-Interviews und Videos aufgearbeitet.

Chemische Prozesse

Hinter der Entwicklung eines Kraftstoffes steht ein kompliziertes Geflecht verschiedener Arbeitsschritte. Beispiel: E-Diesel. Dieser wird unter anderem im Kopernikus-Projekt P2X des Bundesministeriums für Bildung und Forschung entwickelt. Ein Gerät filtert Kohlenstoffdioxid (die Kohlenstoffquelle) aus der Luft und schickt sie gemeinsam mit Wasserdampf (Wasserstoffquelle) in eine Elektrolyseanlage. Unter Zuhilfenahme von Strom generiert das Gerät Kohlen-Wasserstoff-Ketten, die am Ende teilweise wieder aufgespalten werden und drei Stoffe entstehen lassen, von denen einer in Raffinerien zu E-Diesel umgewandelt werden kann. Möglich wäre auch die Veredelung zu Benzin oder Kerosin.

Der gesamte Prozess sieht auf den ersten Blick wie ein bahnbrechender Erfolg auf der Suche nach umweltfreundlichen Fortbewegungsmöglichkeiten aus. Vorteil eins: Es wird kaum zusätzliches Kohlenstoffdioxid in die Umwelt geblasen. Denn der Anteil, den das Auto ausstößt, wird später in den Anlagen wieder zurückgewonnen und erneut in Kraftstoff umgewandelt. Vorteil zwei: Das bestehende Tankstellennetz kann für die E-Fuels weiterverwendet werden. Auch die Fahrzeuge brauchen keine Aufrüstung und können mit den bestehenden Motoren weiterfahren. Vorteil drei: Die E-Fuels sind Forschern zufolge sogar sauberer als herkömmliche Treibstoffe, da sie keine Verunreinigungen, wie Schwefel, enthalten. Weiterführend seien E-Fuels relativ geruchsneutral. Klingt alles nach heiler Welt - und doch ist ein flächendeckender Einsatz noch in recht weiter Ferne.

Die Probleme

Ganz so einfach, wie eben beschrieben, ist es nämlich nicht. So gibt es bisher nur wenige Anlagen, die in der Lage sind, E-Fuels in großem Stil herzustellen. Um beim Kopernikus-Projekt zu bleiben: Der erste Komplex von der Größe eines Wohnzimmers schaffte gerade mal zehn Liter E-Fuel am Tag. Dieses Problem dürfte sich in den nächsten Jahren beheben lassen. So hat kürzlich das Unternehmen Ineratec angekündigt, schon bald 200.000 Liter E-Fuels pro Jahr produzieren zu wollen. An ausgewählten Tankstellen soll es dann spätestens Anfang 2022 möglich sein, 90-prozentigen E-Diesel zu tanken.

Ein anderes Problem bleibt: Die Frage des Stromes. Schon jetzt zeichnet sich ab, dass sich die politischen Streitigkeiten der Zukunft nicht mehr um Ölfelder, sondern um Gewinnungsmöglichkeiten von umweltfreundlichem Strom drehen werden. E-Fuels sind genau so lange umweltfreundlich, wie die Energie für die Elektrolyse aus regenerativen Quellen gewonnen wird. Bei "Kraftstoffe der Zukunft 2021" zeigte Ilkka Hannula von der International Energy Agency den deutschen Strombedarf für E-Fuels im Jahre 2050 auf. Der Forscher rechnet mit 587 Terawattstunden pro Jahr - für die Herstellung der umweltfreundlichen Treibstoffe. Zum Vergleich: Heute erzeugt Deutschland lediglich 302 Terawattstunden umweltfreundlichen Strom pro Jahr. Insgesamt.

Auch die Effektivität der Prozesse ist ein Thema. So berechnet Siegfried Bajohr (Karlsruher Institut für Technologie/KIT) für die Herstellung von E-Diesel mittels des Direct-Air-Capture-Verfahrens einen Wirkungsgrad von 48 Prozent. Andere Verfahren, beispielsweise der Gewinn von CNG oder LNG aus Biomasse, erreichen Wirkungsgrade von über 70 Prozent. On top muss berücksichtigt werden, dass Verbrennungsmotoren auch einen schlechten Wirkungsgrad haben. Die Folge: Eine Verkettung ineffizienter Prozesse, mit dem Effekt, dass mehr als drei Viertel der erzeugten Energie verpufft, ohne, dass sie auch nur einen Meter Fahrt gebracht hat. Allerdings, so Bajohr in seinem Vortrag beim Kongress, sollte der Wirkungsgrad kein Kriterium für die Auswahl des Gewinnungsverfahrens sein. Eher sei die Wissenschaft dazu angehalten, das als Anreiz zur Verbesserung zu sehen.

Die Zukunft

"Derzeit wird vielfach als einzige Lösung für eine erfolgreiche Verkehrs- und Klimawende die Elektromobilität gesehen und gefördert. Dabei werden wir mit E-Fuels eine weitere Alternative haben, nicht nur für den Schiffs- und Flugverkehr. E-Fuels können im aktuellen Pkw- und Lkw-Fahrzeugbestand getankt werden und damit unmittelbar für CO2-Emissionssenkungen sorgen, ohne dass eine eigene neue Infrastruktur notwendig ist", sagte kürzlich Duraid El Obeid, Vorsitzender des Mittelständische Energiewirtschaft Deutschland e.V.

Glaubt man den Experten, so werden E-Fuels eine entscheidende Rolle bei unserer Fortbewegung spielen. Fast alle sind sich aber auch einig, dass die Treibstoffe keine alleinige Lösung darstellen, sondern nur ein Puzzlestück sein können.

Wer das Engagement der Wissenschaft bei "Treibstoffe der Zukunft 2021" sieht, der erlebt Aufbruchsstimmung. Es gibt massenweise Ideen und Anreize, es folgen fortlaufend neue Erkenntnisse und Innovationen. Dass E-Fuels in der marktreifen und kostengünstigen Herstellung in nicht allzu ferner Zukunft möglich sein werden, steht außer Frage. Viel größer ist das Problem der Energiebeschaffung - hier liegt die eigentliche Hürde.

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