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23.06.2018

Synthetische Kraftstoffe: Die andere Alternative im Tank

Vor- und Nachteile synthetischer Kraftstoffe. Neue Entwicklungen in Europa

Um bis 2050 den Verkehr CO2-frei zu machen, gibt es mehrere Ansätze: den Batterie-elektrischen mit Strom, den elektrischen mit Wasserstoff oder jenen mit synthetischen Kraftstoffen. Wie CO2-frei oder CO2-neutral ein Ansatz ist, hängt maßgeblich davon ab, ob man nur den Bereich zwischen Tank und Auspuff so wie heute oder auch die Erzeugung des Kraftstoffs oder gleich die Produktion des Fahrzeugs samt Recycling mitberücksichtigt. Es wird zudem sehr große regionale Unterschiede geben, je nachdem, wie die Rahmenbedingungen der Region sind und welche Ansätze sich die Bevölkerung leisten kann.

Elektro-Mobilität

Jeder Ansatz hat seine Vor- und Nachteile, wie auch AVL-Chef Helmut List in seinem Vortrag auf dem Int. Wiener Motorensymposium zeigte. „Bei der Betrachtung der gesamten Wirkungsgradkette weist das Batterie-elektrische Fahrzeug den höchsten Gesamtwirkungsgrad, jedoch auch den größten Streubereich auf“, so List. Nur mit Ökostrom ist es wirklich CO2-frei. Mit deutschem Kraftwerksmix ist die CO2-Bilanz nicht besser als mit einem modernen Diesel.

Dennoch gelten für die Gesetzgeber derzeit nur Batterie-elektrische sowie Brennstoffzellen-Fahrzeuge als CO2-frei. Allerdings: Der Nutzen von E-Autos schlägt sich nur sehr langsam in der Klimabilanz nieder, da jährlich in Europa nur rund 5 % des Fahrzeugbestandes von 240 Mio. Pkw laut Audi erneuert werden und auch davon nicht alle E-Autos sind.

Synthetische Kraftstoffe

Die so genannten E-Fuels und E-Gas (synthetisch hergestellte Kraftstoffe bzw. Gas), die im Verbrennungsmotor verbrannt werden, sind lokal nicht CO2-frei, allerdings können sie CO2-neutral sein, wenn für ihre Erzeugung aus Industrieabgasen (z.B. aus der sehr energieintensiven Zement- oder Stahlindustrie) verwendet wird, was deutlich weniger aufwendig ist als eine Abspaltung von in der Atmosphäre. In der Schweiz wird dies bei den Fahrzeugemissionen bereits angerechnet, so List. In der EU ist man derzeit diesbezüglich zurückhaltend.

Ein großer Vorteil der synthetischen Kraftstoffe liegt darin, dass damit sofort die Gesamtflotte abgasärmer unterwegs ist, da diese Kraftstoffe auch herkömmlichem Diesel oder Benzin beigemischt werden können und somit für alle Motoren einsetzbar sind.

Von den Autoherstellern war Audi einer der Ersten, der Fahrzeugmodelle dafür anbot. Audi betreibt im deutschen Werlte auch seit 2013 eine eigene Pilotanlage.

Sehr vorsichtig sind die Energiekonzerne derzeit bei ihren Investitionen in synthetische Kraftstoffe in Europa. Shell auch aus Erfahrung dank seiner Großanlage in Katar. Auf dem Motorensymposium warnte Wolfgang Warnecke vor dem Aufwand: Für 1 Liter synthetischem Kraftstoff aus Strom und („Power to Liquid“) brauche man 4 Liter Wasser und 27 kWh Strom. Der Gesamtwirkungsgrad (von Spritherstellung bis zum Auspuff) erreiche nur 15 %, viel weniger als jener von Wasserstoff. Robert Schlögl von der Max-Planck-Gesellschaft wiederum hielt in seinem Vortrag einen Wirkungsgrad von 25 % für möglich und synthetische Kraftstoffe für eine sinnvolle Ergänzung zur E-Mobilität.

Warnecke rechnet erst nach 2050 mit großtechnischen Anlagen, dann sei auch mit einem Sinken der Herstellungskosten auf 1 $/l zu rechnen. 2030 sei die Herstellung noch drei- bis fünfmal so teuer wie jene von Diesel und Benzin.

 

In China denkt man offenbar anders, dort wird synthetischer Diesel bereits in Großserie erzeugt.

Auch in Europa gibt es interessante Ansätze, die Herstellung synthetischer Kraftstoffe effizienter zu machen, etwa von Viessmann in Deutschland und Electrochae in Dänemark. Beide arbeiten mit Mikroorganismen.

Viessmann nennt sein patentiertes Verfahren „Bion“. Dabei wird mit überschüssigem Ökostrom via Elektrolyse Wasserstoff erzeugt. Aus ihm macht Viessmann mit Hilfe von Mikroorganismen (Archaea) und , das z.B. von Kläranlagen oder Industrieschloten kommen kann, synthetisches Gas, so genanntes E-Methan. Dieses kann direkt in das Erdgasnetz eingespeist werden und löst so elegant das Speicherproblem überflüssigen Ökostroms und stellt anderseits CO2-neutrales Gas oder auch Wasserstoff parat. Allein das deutsche Gasnetz, so Doris Schmack bei ihrem Vortrag auf dem Zukunftsforum Gas 2018 in Wien, kann mehr als 300 TWh Energie speichern – mehr als irgendein anderer Speicher.

Laut Schmack sind die Mikroorganismen mit einem Wirkungsgrad von 98 % viel effizienter als die bisher favorisierten katalytischen Verfahren. „Der Stoffwechselprozess ist sehr flexibel, einer der ältesten und schnellsten der Welt“, so Schmack. Das Verfahren sei auch dezentral realisierbar.

In Dänemark betreibt das deutsch-amerikanische Unternehmen Electrochaea bereits eine Anlage im Megawattbereich. Electrochaea erreicht bei der Methanisierung einen Wirkungsgrad von 98,6 %. Ein Vorteil des Konzepts im Gegensatz zu normalen Katalysatoren ist die hohe Toleranz gegenüber Verunreinigungen durch z.B. Schwefelwasserstoff, Kohlenmonoxid, Sulfaten, Ammoniak und Partikeln.

Die Kunden sah Laurent Lardon, der bei der Toyota Wasserstofftour das Konzept vorstellte, bei Firmen, die viel erzeugen, Energieunternehmen, die was fürs Image tun wollen sowie im Transportbereich („grüne“ Kraftstoffe). Preislich liege man auf jeden Fall über dem Erdgas. Genaueres ließ er sich nicht entlocken.