Synthetische Kraftstoffe: Wie funktioniert die Herstellung?

Frau beim Tanken

E-Fuels sind in der öffentlichen Diskussion angekommen: Denn solche CO2-reduzierten Kraftstoffe könnten wie bisher transportiert, gelagert und getankt werden. So könnten auch herkömmliche Otto- und Dieselmotoren zum Klimaschutz beitragen. Marc erklärt, wie diese synthetischen Kraftstoffe hergestellt werden und wie sie uns dabei helfen, einen klimaneutralen Fahrzeugbestand zu erreichen.

Biofuels, E-Fuels, Wasserstoff ‒ im März hatte ich für euch darüber berichtet, welche Möglichkeiten alternative Kraftstoffe für die Energiewende in Deutschland darstellen. Wegen der vielen positiven Reaktionen möchte ich in diesem Post etwas tiefer in dieses, wie ich finde, äußerst spannende Themengebiet einsteigen und euch erläutern, wie synthetische strombasierte Kraftstoffe – die sogenannten E-Fuels – überhaupt hergestellt werden. Denn die Herstellung stellt in der Energiedebatte den wichtigsten Knackpunkt dar, wenn über synthetische Kraftstoffe gesprochen wird.

Bevor ich genauer auf die Herstellung eingehe, möchte ich aber noch einmal kurz die Vorteile von solchen regenerativen Kraftstoffen für die Energiewende anführen:

Das Ziel der Energiewende für den Verkehr liegt darin, unsere Mobilität in Zukunft so zu organisieren, dass wir beim Transport von Personen oder Gütern immer weniger CO2 aus fossilen Energieträgern an die Umwelt abgeben, weil ansonsten der Treibhausgaseffekt weiter verstärkt würde. An diesem Punkt kommen erneuerbare synthetische Kraftstoffe wie E-Fuels ins Spiel: Die Idee dahinter ist, Kraftstoffe wie Diesel oder Benzin künstlich herzustellen, ohne dabei auf fossile Quelle zurückzugreifen und weiterhin über Millionen von Jahren in Erdöl oder Erdgas gebundenes CO2 an die Atmosphäre abzugeben. Der praktische Vorteil dieser flüssigen Kraftstoffe gegenüber Elektroantrieben, die auf Strom und Akkus zum Speichern angewiesen sind, besteht darin, dass sie für Autofahrer wie gewohnt über das bestehende Tankstellennetz zur Verfügung stehen und in normalen Diesel- oder Ottomotoren eingesetzt werden könnten. Dies kann aufgrund der ebenfalls bestehenden Möglichkeit zur Beimischung zu fossilen Kraftstoffen zudem in Etappen erfolgen und mit steigender Beimischungsquote der fossile Anteil schrittweise ersetzt werden.

Power-to-Liquid: Wie E-Fuels hergestellt werden

Im Gegensatz zu den fossilen Kraftstoffen wie herkömmlichem Diesel oder Benzin, die ihr heutzutage an der Tankstelle zapft, werden synthetische Kraftstoffe nicht aus Erdöl gewonnen, sondern künstlich in einer großen technischen Anlage produziert. Die wichtigsten Zutaten für die Herstellung sind: Wasser, recycelter Kohlenstoff und bestenfalls grüner Strom aus Wind- und Wasserkraft oder Solarenergie. Vereinfacht ausgedrückt läuft die eigentliche Produktion dann folgendermaßen ab: Wasser wird durch Elektrolyse (mit Hilfe von elektrischer Energie) in Wasserstoff (und Sauerstoff) umgewandelt und der Wasserstoff anschließend mit recyceltem Kohlenstoff – zuvor z. B. aus dem CO2 der Atmosphäre gewonnen – verbunden. Auf diese Weise entsteht eine flüssige Kohlenwasserstoffverbindung, deren chemische Struktur bei der Produktion so eingestellt werden kann, dass sie am Ende die gleichen Eigenschaften wie Diesel oder Benzin besitzt oder diese sogar übertrifft, damit ihr wie bisher ohne Probleme eure Autos betanken könnt.

Die wertvollste Zutat bei der Produktion von solchen synthetischen Kraftstoffen ist der Strom. Deswegen heißt das Verfahren unter Experten „Power-to-Liquid“ – aus Strom wird flüssiger Kraftstoff und das Produkt am Ende als E-Fuel (E = Elektro) bezeichnet.

Mann im Kinderfahrzeug
Synthetische Kraftstoffe können einen Beitrag zum Umweltschutz leisten und so die Zukunft unseres Planeten sichern

Warum synthetische Kraftstoffe umweltfreundlich sind

In Produktionsverfahren wie Power-to-Liquid (PtL) mit CO2, das vorher der Luft entzogen wurde, entsteht ein geschlossener Kohlenstoffkreislauf, an dessen Ende nicht mehr CO2 freigesetzt wird, als zuvor gebunden wurde. So kann Kohlenstoff mit Hilfe der heutigen Technik in einem Kreislaufsystem immer wieder recycelt und neu verwendet werden. Unter dem Strich bedeutet das: Anders als es bei fossilen Brennstoffen der Fall ist, wird bei der Produktion von erneuerbaren synthetischen Kraftstoffen kein zusätzliches CO2 in die Atmosphäre abgegeben.

Im Gegensatz zu fossilem, konventionellem Diesel- oder Benzinkraftstoff haben synthetische Kraftstoffe daneben aber noch einen weiteren Vorteil für die Umwelt: Sie können so aufgebaut werden, dass bei der Verbrennung deutlich weniger Schadstoffemissionen entstehen. Und eine weitere Eigenschaft macht solche Fuels zusätzlich attraktiv: Sie könnten in einer Übergangsphase mit fossilen Kraftstoffen gemischt sowie auch in vorhandenen Fahrzeugen getankt werden, sodass diese bereits durch ihre gewohnte Nutzung zum Klimaschutz beitragen können ohne ersetzt werden zu müssen.

Selbst wenn wir bis 2030 zehn Millionen batterieelektrische Fahrzeuge in Deutschland haben sollten, werden dann voraussichtlich noch mehr als 35 Millionen „herkömmliche“ Pkw mit Verbrennungsmotoren auf den Straßen unterwegs sein. Um die Klimaziele zu erreichen, benötigen wir also auch Lösungen für diesen Bestand an Fahrzeugen. Neben Effizienzsteigerungen und dem Ausbau der inländischen Ökostrom-Erzeugung sind CO2-arme Fuels daher eine vielversprechende Säule für eine zukünftige bezahlbare Energieversorgung.

Und wenn irgendwann tatsächlich alle Autos batterieelektrisch oder mit Brennstoffzelle fahren: Flugzeuge, Schiffe und Teile des Güterschwerverkehrs werden auch künftig mit herkömmlichen Kraftstoffen unterwegs sein. Verbrennungsmotoren, die mit CO₂-neutralen synthetischen Kraftstoffen betrieben werden, sind deshalb ein unerlässlicher Pfad. Denn um den Klimawandel zu bekämpfen, müssen wir auf alle Möglichkeiten zurückgreifen, die uns zur Verfügung stehen.

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Kurz & knapp:
Synthetische Kraftstoffe haben das Potenzial zu einer der Zukunftstechnologien für den Energiemix einer klimafreundlichen Mobilität zu werden. Ihr großer Vorteil besteht darin, dass ihre Herstellung mit grünem Strom und in geschlossenen Kohlenstoffkreisläufen klimaneutral ist und wir uns als Gesellschaft auf eine ausreichende und sichere Versorgung verlassen können, keine neuen Investitionen in die Infrastruktur unseres Verkehrswesens benötigen und Verbrennungsmotoren eine klimaneutrale Perspektive haben.

Über diesen Autor

Marc, 46, lebt in Hamburg in Hafennähe. Klimaschutz ist ihm sehr wichtig. Er wünscht sich dabei aber eine Debatte, die stärker die Gestaltungsspielräume für unsere Zukunft auslotet.

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