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Wasserstoff – E-Fuels – Umrüstung: So können Verbrenner klimafreundlicher werden

E-Fuels können Verbrennungsmotoren umweltschonender machen.
© Foto: eFuels-Forum

Was ist mit den vielen Millionen Bestandsfahrzeugen mit Diesel oder Benziner unter der Motorhaube? Im Nutzfahrzeugbereich haben erste Hersteller bereits angekündigt, Nachrüstlösungen entwickeln zu wollen.


Datum:
19.12.2022
Autor:
Holger Holzer/SP-X
Lesezeit:
6 min
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Das Auto der Zukunft muss emissionsfrei fahren, so viel ist klar. Neuwagen werden künftig dazu wohl zum allergrößten Teil Strom nutzen, Bestandsfahrzeuge mit Diesel oder Ottomotor aber benötigen eine andere Lösung. Ob das Wasserstoff sein wird, ob E-Fuels das Rennen machen oder ob doch die Umrüstung auf Batterieantrieb eine Lösung sein kann, man weiß es nicht. Sicher ist nur: Zum Nulltarif gibt es ist keine der Lösungen.

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Für Neuwagen ist die Zukunft einigermaßen klar. Ab 2035, so will es die EU, dürfen neu zugelassene Pkw kein klimaschädliches CO2 mehr ausstoßen. Nach heutigem Stand werden daher fast alle neuen Autos elektrisch fahren – ob mit Energie aus einer Batterie oder einer Brennstoffzelle ist dem Gesetzgeber dabei egal. Die meisten Autohersteller haben für Europa bereits die komplette Umstellung auf Batterie-E-Mobilität angekündigt. Und viele wollen den Wechsel schon lange vor dem EU-Ultimatum abgeschlossen haben, so dass schon Ende dieses Jahrzehnts das Angebot an Pkw mit Otto- und Dieselmotor stark geschrumpft sein dürfte.

Ganz von unseren Straßen verschwinden werden Autos mit Verbrennungsmotor so schnell trotzdem nicht. Legt man das Durchschnittsalter des deutschen Pkw-Bestands zugrunde, das 2022 bei 10,1 Jahren liegt, werden Diesel und Benziner noch bis weit in die 40er-Jahre in nennenswerter Zahl unterwegs sein. Und auch nach ihrer Karriere in Deutschland lösen sie sich nicht einfach in Luft auf, sondern gehen häufig in den Export nach Osteuropa oder Afrika. Es stellt sich also die Frage, wie Millionen klimaschädlicher Verbrenner möglichst umweltfreundlich weiter betrieben werden können.

Verbrennungsmotor klimaneutral machen

Die einfachste Möglichkeit, einen Verbrenner-Pkw klimaneutral zu bekommen, wäre es, den Verbrennungsmotor selbst klimaneutral zu machen. Bereits seit Jahrzehnten ist das mit sogenannte Bio-Kraftstoffen möglich. Bio-Ethanol etwa wird heute in geringen Anteilen konventionellem Benzin zugemischt, kann theoretisch und mit ein wenig Umrüstung aber Ottomotoren auch nahezu allein betreiben. Analog dazu lässt sich Mineralöl-Diesel durch Bio-Diesel ersetzen, ebenfalls in Reinform oder wie heute üblich als siebenprozentige Beimischung. Die Bio-Kraftstoffe werden aus Pflanzen wie Raps und Rüben oder deren unverwertbaren Resten hergestellt. Ihr großer Vorteil: Bei der Verbrennung wird nur so viel CO2 frei, wie zuvor in den Stängeln, Blüten und Früchten gespeichert wurde. Bilanziell ist Bio-Sprit also klimaneutral.

Trotzdem ist er umstritten. Zumindest global gesehen steht die Kraftstoffproduktion in Konkurrenz zur Nahrungsmittelherstellung – das sogenannte Tank-statt-Teller-Problem. Und auch in Deutschland, wo es genug zu essen für alle gibt, blockieren Ölfrüchte Agrarflächen, die nach einer Renaturierung auch dem Naturschutz dienen oder als Standorte für Solar- oder Windkraftanlagen genutzt werden könnten. Umweltschützer sind daher wenig begeistert von den Designer-Kraftstoffen aus Feldfrüchten und lehnen die Vorsilbe "Bio" ab. Stattdessen soll der Ausdruck "Agrosprit" auf den quasi-industriellen Anbau hinweisen. Am Ende bleibt dem Bio-Sprit also höchstens eine Nebenrolle beim Ersatz von Mineralölsprit.

Als Alternative zu den klassischen Bio-Kraftstoffen haben sich daher in den vergangenen Jahren die sogenannten E-Fuels etabliert. Bei ihnen handelt es sich um synthetisch nachgebauten Mineralöl-Sprit, der problemlos in heutigen Autos genutzt werden kann. Doch statt den Kohlenstoff aus Nahrungspflanzen zu extrahieren, nimmt man ihn bei der E-Fuels-Produktion aus der Luft, genauer aus dem darin enthaltenden CO2. Der zweite wichtige Baustein, Wasserstoff, wird aus Wasser gewonnen. Die entscheidende Zutat ist aber der Strom aus erneuerbaren Quellen, der für das Elektro-"E" in E-Fuels verantwortlich ist. Elektrische Energie wird in großen Mengen benötigt, um die einzelnen gasförmigen Elemente zu einer Flüssigkeit zu montieren. Und genau das ist das Problem: Solar- und Windstrom sind knapp und teuer – und in der Folge gilt das auch für E-Fuels. Aktuell sind sie überhaupt nicht frei verkäuflich, und auch für Spezialanwender nur in homöopathischen Dosen und zu Preisen zu bekommen, die weit über dem Kurs konventioneller Kraftstoffe liegen. Langfristig dürften sich Verfügbarkeit und Kostensituation verbessern. Ob sie jemals auf dem Niveau der aktuellen Preise für Mineralölsprit ankommen werden, wird nicht zuletzt auch von der Besteuerung abhängen.

Wasserstoff als Gemisch oder in Reinform nutzen

Ein Sonderfall unter den E-Fuels ist der Wasserstoff. Dieses Gas wird ebenfalls unter Einsatz von elektrischer Energie aus Wasser gewonnen und kann ähnlich wie Erdgas im Verbrennungsmotor genutzt werden - als Gemisch oder in Reinform. Zu den von den flüssigen E-Fuels bekannten Nachteilen bei Kosten und Verfügbarkeit kommt noch ein weiterer: Wasserstoff ist nur sehr schwer zu transportieren, da er extrem flüchtig ist. Die Moleküle sind die kleinsten auf der Erde existierenden und quetschen sich durch die winzigste Undichtigkeit in Leitungen und Tanks.

Will man bei der CO2-Reduktion nicht über den Kraftstoff gehen, muss man an den Antrieb ran. Bei fast allen Verbrenner-Pkw können Verbrennungsmotor und Getriebe von spezialisierten Werkstätten entfernt und durch Elektromotor und Batterien ersetzt werden. Dazu kommt die elektronische Steuerung, die von Ingenieuren für jedes Fahrzeug speziell entwickelt werden muss. Solch ein Eingriff kostet heute in der Regel einen mittleren fünfstelligen Betrag – Geld, für das man auch locker ein neues Elektroauto bekommen würde. Alternativ sind für einige gängige Modelle Bausätze zu bekommen, die deutlich weniger kosten, aber nur mit Werkstattzugang und erheblichem Know-how verwendbar sind. Aktuell ist eine Umrüstung für die große Mehrheit der Autofahrer aber keine Option, sie wäre eher etwas für Schrauber und Oldtimer-Fahrer.

Nachrüstlösungen im Nutzfahrzeugbereich 

Perspektivisch könnte sich das ändern: Im Nutzfahrzeugbereich haben erste Hersteller bereits angekündigt, Nachrüstlösungen entwickeln zu wollen. Diese E-Antriebs-Kits für Transporter sollen vor allem Kunden ansprechen, die nicht in einen teuren Neuwagen mit serienmäßigem E-Motor investieren wollen. Prinzipiell sind ähnliche Angebote durch die Fahrzeughersteller auch für Pkw-Modelle denkbar. Gegenüber Drittanbieter-Lösungen müssten sie aber spürbar günstiger ausfallen.

Am Ende wird man wohl eine Mischung aus diversen Ansätzen nutzen müssen, soll sich der Pkw-Bestand in absehbarer Zeit in Richtung Klimaneutralität entwickeln. Allerdings kosten alle Maßnahmen relativ viel Geld. Daher dürfte es sich für die meisten Autofahrer am ehesten rechnen, eher früher als zu spät auf ein E-Auto umzusteigen.

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