E-Fuels: Klimaneutral, aus Biomasse - Der Sprit der Zukunft?
E-Autos können E-Fuels effizient nutzen und so ein Schritt in Richtung Klimaneutralität bilden. Im Interview erklärt ein Forscher, was der Sprit aus Strom kann.
München - E-Fuels gelten als potenziell klimaneutraler Treibstoff für Verbrenner-Motoren. Doch was steckt hinter der Technologie und wie sinnvoll ist ihr Einsatz in den heutigen Fahrzeugen? Daniel Klüh forscht an der TU München zu synthetischen Kraftstoffen und weiß darüber so einiges.
Herr Klüh, was versteht man unter E-Fuels?
Treibstoffe, die mittels Strom hergestellt werden. Die Basis dafür ist meist Wasserstoff, der unter Einsatz von Strom aus der Aufspaltung von Wasser entsteht. Wasserstoff lässt sich aber kaum in bestehenden Motoren nutzen. Deshalb lässt man ihn mit Kohlenstoffdioxid reagieren.
Was kommt dabei heraus?
Energiereiche Wasserstoff-Kohlenstoff-Verbindungen, die ähnlich wie die fossilen Energieträger beschaffen sind. Es lassen sich unter anderem Rohöl oder synthetisches Erdgas herstellen. An letzterem lässt es sich leicht erklären: Der Energieträger im Erdgas, das wir heute benutzen, ist Methan. Ein Molekül beseht aus einem Kohlenstoff- (C) und vier Wasserstoff-Atomen (H). Man muss also nur in einem Reaktor mithilfe eines Katalysators Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid (CO2) zusammenbringen und man erhält Methan, das man in bestehenden Leitungen transportieren und etwa in Autos mit Gasantrieb verwenden kann. Man bezeichnet das Produkt als synthetisches Erdgas (SNG).
Und das Öl?
Unter anderen Reaktionsbedingungen mit einem anderen Katalysator und Kohlenstoffmonoxid (CO) anstelle von Kohlenstoffdioxid erhält man eine Flüssigkeit, die aus unterschiedlich langen Kohlenwasserstoffketten besteht – wie Erdöl. Daraus kann man in einem Raffinerieprozess Benzin und Diesel abtrennen.
E-Fuels sollen in der Zukunft aus Biomasse hergestellt werden
Woher kommt der Kohlenstoff für die Prozesse?
Wir brauchen gasförmigen Kohlenstoff, also Kohlenstoffmonoxid oder Kohlenstoffdioxid. Man kann es theoretisch aus der Luft herausfiltern, aber das ist umständlich und teuer. Besser ist es, die Abgase von Industrieanlagen zu nutzen. Besonders geeignet sind zum Beispiel Zementfabriken, weil hier sowohl beim Heizen, als auch beim Herstellungsprozess selbst CO2 entsteht. Aber der Sinn von E-Fuels ist ja, dass sie irgendwann nur aus grünem Strom und biogenem Kohlenstoff aus Biomasse hergestellt werden sollen, damit der CO2-Kreislauf geschlossen ist. Deshalb bieten sich künftig etwa Klärschlammverbrennungsanlagen oder Hackschnitzelheizkraftwerke als Quellen an.
Wie teuer sind E-Fuels bisher?
Das hängt immer vom Preis für den Strom ab, mit dem die Elektrolyse betrieben wird. Im realen Prozess sind es zwischen 50 und 60 Prozent Energieausbeute. Wie hoch die Kosten sind, hängt auch davon ab, welche Steuern, Abgaben und Umlagen auf den Strom erhoben werden. Die meisten Modelle rechnen zwischen vier und acht Cent pro Kilowattstunde. Das ist das untere Spektrum der Industriestrompreise. Am Ende sind das zwei bis drei Euro reine Herstellungskosten pro Liter E-Fuels, beim SNG sind es etwa 70 Euro pro Megawattstunde – jeweils ohne Steuern. Das entspricht etwa dem Dreifachen der Gaspreise vor der Krise und der Hälfte der aktuellen Preise. Auf die Herstellungskosten kann die Politik mit regulatorischen Maßnahmen Einfluss nehmen, ähnlich wie der CO2-Preis. Außerdem werden die Kosten in der Massenproduktion wahrscheinlich noch deutlich sinken. Noch kosteneffizienter wird es, wenn wir Biomasse in den Prozess einbringen.
E-Fuels: System ist weniger abhängig von Strompreisen
Wie kann Biomasse helfen?
Man kann Treibstoff auch über die Vergasung von Biomasse herstellen, etwa Methanol, bestehend aus Wasser-, Kohlen- und Sauerstoff. Bei der Vergasung entsteht ein Gasgemisch aus Wasserstoff und zu vielen Kohlenstoffverbindungen. Letztere muss man normalerweise abscheiden, also in die Luft entlassen. Bringt man aber Wasserstoff aus einem Elektrolyseur ein, kann man über 95 Prozent anstelle von nur 50 Prozent des Kohlenstoffs aus der Biomasse zu Methanol verarbeiten. Das ist wichtig, weil die globalen Ackerflächen und Biomasseverfügbarkeit beschränkt ist. Gleichzeitig bringt die Biomasse einen Teil des benötigten Wasserstoffs ein. Das macht dieses System weniger abhängig von den Strompreisen, was den Prozess ökonomisch stabiler und damit preislich konkurrenzfähiger macht.
Wo setzt man E-Fuels am besten ein?
Man muss sehen, wo es Sinn macht. Ein E-Auto nutzt den Strom weit effizienter als ein Verbrenner, der E-Fuels verbraucht. Aber ein Flugzeug oder ein Schiff kann man kaum batterielektrisch betreiben, weil man dort höhere Energiedichten braucht. Hier sind künstliche Treibstoffe wahrscheinlich die beste Alternative. Wie weit E-Fuels sich verbreiten werden, wird maßgeblich daran hängen, wie günstig wir Wasserstoff produzieren oder importieren können. Aber da die Klimaneutralität in Europa bis 2050 festgeschrieben ist, werden schon heute Instrumente und Förderungen geschaffen um E-Fuels im Markt zu etablieren.
Das Interview führte Matthias Schneider.