Zweifelhafte e-Fuels

Synthetische Kraftstoffe sind machbar, aber nicht konkurrenzfähig

Der Verband der Automobilindustrie (VDA) ist überzeugt: e-Fuels werden eine elementare Rolle bei der Dekarbonisierung des rollenden Verkehrs spielen. Der Noch-Präsident des VDA, Matthias Wissmann, betont: „Mit e-Fuels können wir den Verbrennungsmotor klimaneutral machen.“ Eine faule Ausrede, werden die Kritiker des Lobbyverbands sofort sagen, eine Ausrede, um vom Versagen bei den CO2-Flottenzielen für 2021 und dem mangelhaften Engagement für die Elektromobilität abzulenken. Stimmt das wirklich – oder bieten e-Fuels nicht doch eine Chance?

Die Basis für e-Fuels ist der Sabatier-Prozess: Zuerst wird elektrische Energie genutzt, um Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zu spalten (Elektrolyse). Der Wasserstoff reagiert anschließend mit Kohlendioxid aus der Luft oder biogenen Abgasen zu Methan, also Erdgas. In weiteren Verfahrensschritten ist es möglich, quasi alle langkettigen Kohlenwasserstoffmoleküle zu synthetisieren. Das Ergebnis sind e-Benzin und e-Diesel, die entweder den fossilen Kraftstoffen gleichen oder sogar eine optimierte Version davon sind.

Aus Strom werden flüssige Kraftstoffe: Power to Liquid (PtL) wird das Verfahren auch abgekürzt. Der Vorteil im Vergleich zu den aktuell dem Benzin (E5, E10) oder dem Diesel (B7) beigemischten Agrospritsorten ist der geringe Flächenverbrauch. Es gibt formal nahezu keine Konkurrenz zwischen Tank und Teller. e-Fuels könnten idealerweise durch überschüssigen Strom aus erneuerbaren Energien hergestellt werden, sagen die Befürworter von PtL. Außerdem sind sie ein weiteres Positivbeispiel für die Kopplung der Energiesektoren Strom, Verkehr und Wärme.

Bei näherem Hinsehen aber wird die wohlklingende Idee zur zweifelhaften Vision.

Faktisch keine Produktion von e-Fuels vorhanden

Zuerst muss nüchtern festgestellt werden, dass die Wirklichkeit der PtL-Produktion nichts mit den PR-Texten des VDA und anderer Akteure zu tun hat. Audi zum Beispiel plant den Bau einer Forschungsanlage in der Schweiz. Die Kapazität soll 400.000 Liter pro Jahr betragen. Noch sind es null Liter. Auf die Anfrage von heise Autos, wie viel Kilowattstunden Strom benötigt würde, um einen Liter e-Diesel zu erzeugen, antwortet Audi, dass „solche detaillierten Angaben“ noch nicht zur Veröffentlichung vorliegen würden.

Das renommierte Institut Ludwig Bölkow Systemtechnik (LBST) ist wesentlich transparenter und auskunftsfreudiger. Der Gründer, Ludwig Bölkow, hat sich schon vor Jahrzehnten Gedanken gemacht, wie eine Vollversorgung der Energiemärkte durch Wind und Sonne möglich wäre. Daraus entstand die Einsicht, dass langfristige speicherbare Energieträger notwendig sind. Wasserstoff, Methan und auch e-Fuels.

Für einen Liter e-Diesel rechnet die LSBT mit – je nachdem, ob die heutige Niedertemperatur-Elektrolyse oder die zukünftige Dampfdruck-Elektrolyse eingesetzt wird – 27,3 (Ist-Stand) bis 21,2 (Idealzustand) Kilowattstunden (kWh) Strom pro Liter. Für beide Werte gilt, dass das notwendige Kohlendioxid aus der Umgebungsluft gewaschen wird.

Wirtschaftlich nicht konkurrenzfähig

Die beim Portal Spritmonitor seit Zulassungsjahr 2017 notierten Volkswagen Golf TDI verbrauchen durchschnittlich sechs Liter Diesel auf 100 Kilometer. Nach aktuellem Technikstand wären dafür 164 kWh Strom nötig. Das ist im Vergleich zum e-Golf (15,5 kWh / 100 km) das Vielfache: Selbst wenn bei der Well-to-Wheel-Bilanz großzügig 30 Prozent Verlust für den Batterie-elektrischen Topseller angenommen werden, bleibt etwa Faktor 7,5. Eine Berechnung, deren ungefähre Größenordnung kürzlich von PricewaterhouseCoopers (PwC) bestätigt wurde.

Eigentlich könnten mit dieser katastrophalen Bilanz alle Überlegungen beendet sein. Wie soll PtL jemals konkurrenzfähig sein?

Fehlbegriff Stromüberschuss

An dieser Stelle wird gerne auf so genannten überschüssigen Strom aus erneuerbaren Energien verwiesen. Der Begriff erweckt den Eindruck, als würde es große Mengen einer Art Abfallstrom geben. Eine Stichprobe beim Bundesverband Windenergie aber zeigt: Das ist nicht oder nur sehr eingeschränkt der Fall.

Von den 600 im Jahr 2017 in Deutschland verbrauchten Terawattstunden (TWh) Strom wurden nach Zahlen der AG Energiebilanzen 105,5 TWh in Windkraftanlagen erzeugt (Onshore 87,2 TWh, Offshore 18,3 TWh). Das entspricht mehr als 17 Prozent. 2018 liegt die Quote erneuerbarer elektrischer Energie bisher bei etwa 45 Prozent. Die Ausfallarbeit wiederum, also die abgeregelte Einspeisung sämtlicher Erneuerbaren Energien, betrug im ersten Quartal 2017 1,4 TWh, also aufs Gesamtjahr hochgerechnet rund 5,6 TWh.

Das ist zu viel. Die Annahme, dass diese elektrische Energie schlichter Abfall oder Überschuss wäre, ist dennoch irreführend und stimmt nur bedingt: Etliche Großkraftwerke in Deutschland werden bis 2030 abgeschaltet. Gleichzeitig wird der Strombedarf wachsen, weil fürs Heizen und den Verkehr immer weniger fossile Produkte (Erdöl, Erdgas) importiert werden und stattdessen auf elektrische Energie umgestellt wird. Der Gesamtverbrauch in der Bundesrepublik könnte durchaus auf 1000 TWh/a ansteigen. Gibt es vor diesem Hintergrund Wegwerfstrom und falls ja, wäre der nicht viel effektiver in Batterie-elektrischen Fahrzeugen nutzbar?

Vielleicht muss die Frage umgekehrt gestellt werden: In welchem Szenario ist elektrische Energie fast unbegrenzt? Hierzu soll an das Unternehmen Desertec erinnert werden: Der Plan von Desertec war, gigantische Solarwärmekraftwerke in die Wüsten Nordafrikas zu bauen und den Strom nach Europa zu exportieren. Der Flächenaufwand wäre relativ gering gewesen.

Im Papier, dass die LBST für den VDA erstellt hat, heißt es außerdem gleich zu Beginn, dass sämtliche Transportmittel elektrifiziert werden müssten, wenn das praktikabel wäre. e-Fuels würden dort entscheidend sein, wo die Elektrifizierung kaum umsetzbar wäre.

Bei Pkw und Lkw aber ist die Elektrifizierung kein Problem, ob per Batterie, Brennstoffzelle oder durch Oberleitungen. Anders sieht es beim Flugzeug aus, bei den klassischen Passagierjets mit mehreren hundert Sitzplätzen. Sollte es irgendwann preisgünstige e-Fuels geben – die Nachfrage des Luftverkehrs wäre am größten.

Forschen für den Ernstfall

Auch Zuliefergigant Bosch setzt hinter die Überschrift einer Informationsseite über synthetische Kraftstoffe als „die nächste Revolution“ ein Fragezeichen. Und im darauffolgenden Fließtext steht, dass der Anwendungsbereich wohl eher bei Flugzeugen und Schiffen als bei Autos liegen würde.

Dennoch überprüft Bosch die e-Fuels. Dabei testet Bosch nicht nur die e-Fuels, die Benzin und Diesel exakt nachbilden. Große Hoffnung besteht zum Beispiel bei Diesel-ähnlichen Designerfuels, über die Rohemissionen von Partikeln und Stickoxiden erheblich reduziert werden könnten. Das wiederum würde die Abgasreinigungsanlagen im Pkw billiger machen.

Fazit: Es ist schlüssig und sinnvoll, e-Fuels wissenschaftlich zu erforschen und den Nutzen lebenspraktisch zu überprüfen. Fürs Auto aber werden sie keine Relevanz haben. Im Moment sind e-Fuels tatsächlich nicht mehr als ein PR-Instrument, eine Chimäre, die über das Scheitern bei der CO-Reduktion und der Elektrifizierung hinwegtäuschen soll.

Erschienen am 29. Januar bei heise Autos.

Bildquelle: Audi

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