Synthetische Kraftstoffe 06.04.2023, 07:00 Uhr

E-Fuels: Was sind die Vor- und Nachteile?

Das Aus der Verbrennermotoren ist beschlossene Sache, da könnte Freunde des Verbrenners ein Kraftstoff retten, den es noch gar nicht zu kaufen gibt: E-Fuels. Was genau verbirgt sich dahinter? Könnten die synthetischen Kraftstoffe wirklich die Lösung sein, um Diesel und Benziner auf Nachhaltigkeit zu trimmen?

Als Carl Benz Ende des 19. Jahrhunderts sein Automobil vorstellte, ahnte wohl niemand, zu was für einem Kassenschlager sich der Verbrennungsmotor entwickeln würde – seit mehr als 130 Jahren ist die Zahl der Fahrzeuge, in die er eingebaut wurde, eigentlich nur nach oben gegangen. Doch bald droht ihm das Aus. Denn die Motoren sind im Laufe der Jahrzehnte zwar immer leistungsfähiger und effizienter geworden, aber trotzdem sondern sie Feinstaub und klimaschädliche Gase ab. Die Umweltminister der Europäischen Union haben daher beschlossen, eine Neuzulassung von Autos mit Verbrennermotor ab dem Jahr 2035 zu verbieten. Doch es gibt für Fans dieser Technologie nur noch einen einzigen Hoffnungsschimmer: E-Fuels. Hierüber gibt es derzeitig heftige Debatten zwischen Befürwortern und Gegner. Wir haben uns einmal angeschaut, ob E-Fuels oder reFuels sinnvoll sind und wenn ja, für wen.

Was sind E-Fuels?

Bei E-Fuels handelt sich es sich um synthetische Kraftstoffe, die auf der Basis von Wasser und Kohlendioxid hergestellt werden. Ihre Eigenschaften sind denen von Benzin und Diesel sehr ähnlich, weswegen sie diese vermutlich relativ problemlos ersetzen könnten, eventuell mit kleinen Anpassungen an den Motoren.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Excellence AG-Firmenlogo
GreenTech Engineer (m/wd) Elektrotechnik Excellence AG
Großraum Essen Zum Job 
RICHARD WOLF GmbH-Firmenlogo
Konstrukteur (m/w/d) für medizinische Instrumente und Endoskope RICHARD WOLF GmbH
Knittlingen Zum Job 
Excellence AG-Firmenlogo
GreenTech Engineer (m/wd) Automatisierung Excellence AG
deutschlandweit Zum Job 
Excellence AG-Firmenlogo
GreenTech Engineer (m/wd) Verfahrenstechnik Excellence AG
deutschlandweit Zum Job 
Excellence AG-Firmenlogo
GreenTech Engineer (m/wd) Bauingenieurwesen Excellence AG
deutschlandweit Zum Job 
Max Wild GmbH-Firmenlogo
Bauleiter (m/w/d) Großprojekte Bereich Umspannwerke Max Wild GmbH
Berkheim Zum Job 
Max Wild GmbH-Firmenlogo
Bauleiter (m/w/d) Heavy Move Max Wild GmbH
Heidelberg Zum Job 
Excellence AG-Firmenlogo
GreenTech Engineer (m/w/d) Embedded Software Excellence AG
deutschlandweit Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) für Planung und Entwurf von Ingenieurbauwerken Die Autobahn GmbH des Bundes
Halle (Saale) Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Statiker & Prüfingenieur (w/m/d) für Ingenieurbauwerke im Straßenbau Die Autobahn GmbH des Bundes
Halle (Saale) Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in / Wirtschaftsjurist*in (m/w/d) für Contract & Claimsmanagement in Immobilienprojekten THOST Projektmanagement GmbH
Pforzheim Zum Job 
EF Holding GmbH-Firmenlogo
Betriebsleiter (m/w/d) Stahlwerk EF Holding GmbH
Salzgitter Zum Job 
Hillenbrand-Firmenlogo
Elektrotechnikingenieur Hardwarekonstruktion (m/w/d) Hillenbrand
Weingarten Zum Job 
Hillenbrand-Firmenlogo
Inbetriebnahmeingenieur/-techniker (m/w/d) Verfahrenstechnik Hillenbrand
Stuttgart Zum Job 
Hillenbrand-Firmenlogo
Projektingenieur Forschung & Entwicklung (m/w/d) Hillenbrand
Weingarten Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Projektleiter/in Bau und Erhaltung im Bereich Ingenieurbau (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Freiburg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur/in konstruktiver Ingenieurbau (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Stuttgart Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Projektleiter/in (w/m/d) Straßenbau Die Autobahn GmbH des Bundes
Freiburg Zum Job 
SWM GmbH-Firmenlogo
Senior Projektmanager*in Programme in der Mobilität (m/w/d) SWM GmbH
München Zum Job 
atmosfair-Firmenlogo
Business Developer / Negativ-Emissionen / technische CO2-Speicherung (m/w/d) atmosfair

E-Fuels werden folgendermaßen hergestellt: Über eine Elektrolyse wird Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff gespalten. Im nächsten Schritt wird der Wasserstoff mit Kohlendioxid (CO2) verbunden. Das dafür notwendige CO2 kann zum Beispiel bei industriellen Prozessen aufgefangen werden. Das Ergebnis ist ein synthetischer Kraftstoff, auch E-Fuel genannt. Auf die gleiche Weise kann auch synthetisches Gas produziert werden, das Erdgas ersetzt. E-Fuels sind derzeit noch nicht auf dem freien Markt verfügbar.

Die Vorteile der E-Fuels liegen auf der Hand: Wasser und Kohlendioxid sind in nahezu unbegrenzten Mengen vorhanden. Ressourcenengpässe, wie sie früher oder später vermutlich beim Erdöl auftreten würden, sind nicht zu erwarten. Außerdem geben die E-Fuels, wenn sie verbrannt werden, nur so viel CO2 an die Atmosphäre ab, wie sie zuvor aufgenommen haben. Prinzipiell können sie also klimaneutral sein. Das setzt allerdings voraus, dass der Vorgang der Elektrolyse mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen abgewickelt wird.

Was spricht gegen E-Fuels?

Im ersten Moment klingt es nach einer äußerst sinnvollen Lösung, erneuerbare Energiequellen wie Windkraft und Sonnenstrom dafür zu nutzen, E-Fuels herzustellen. Denn bekanntermaßen sind die Speichermöglichkeiten aktuell noch begrenzt. Eine überschüssige Stromproduktion könnte also der Kraftstoff-Produktion dienen. Allerdings kommt hier der größte Nachteil der E-Fuels zum Tragen: Der Wirkungsgrad ist extrem gering. Auch wenn die Werte schwanken: Mehr als 20 Prozent der eingesetzten Energie kommen am Ende nicht beim Motor an. Das ist übrigens einer der Gründe dafür, warum E-Fuels – zumindest nach derzeitigem Stand der Technik – auch deutlich teuer wären als Benzin oder Diesel.

Nun könnte man argumentieren, dass der hohe Wirkungsgradverlust nicht so tragisch sei – vorausgesetzt, es handle sich tatsächlich beispielsweise um überschüssigen Solarstrom. Diese Denkweise ist aber eine Milchmädchenrechnung. Denn erneuerbare Energiequellen werden immer stärker in die reguläre Stromversorgung eingebunden. Klar ist aber auch, dass ihre Kapazitäten noch lange nicht ausreichen werden, um Deutschland mit Energie zu versorgen. Der Strombedarf für die E-Fuel-Produktion müsste zusätzlich gedeckt werden. Dieses Problem ließe sich nach Ansicht von Expertinnen und Experten auch nicht lösen, indem die E-Fuel-Produktion beispielsweise in sonnenreiche Länder ausgelagert würde. Dafür sei der Kraftstoffbedarf zu hoch. Eine glorreiche Zukunft könnten die E-Fuels also nur vor sich haben, wenn Forschende den geringen Wirkungsgrad erheblich steigern können.

Was ist der Unterschied zwischen reFuels und E-Fuels?

In der letzten Zeit schwirrt immer wieder der Begriff „reFuels“ durch die Medien. Da stellt sich die Frage, inwiefern sich diese von E-Fuels unterscheiden. Einen wirklichen Unterschied zwischen reFuels und e-Fuels gibt es nicht, es handelt sich dabei um die gleiche Art von Kraftstoffen. Bei reFuels kommt die Elektrizität für die Kraftstoffproduktion jedoch komplett aus erneuerbaren Energien. Die Kohlenstoffdioxid-Bilanz ist dadurch wesentlich besser. Bei Forschungen am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) erreichten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine CO2-Reduktion von bis zu 90 Prozent gegenüber herkömmlichen Kraftstoffen.

„reFuels versprechen nicht nur eine bis zu 90-prozentige CO2-Reduktion gegenüber herkömmlichen Treibstoffen, sie erlauben auch die weitere Nutzung der bestehenden Fahrzeugflotten mit Verbrennungsmotor – und der gesamten Tank-Infrastruktur von der Herstellung über den Transport bis zum Vertrieb“, sagt Professor Thomas Hirth, Vizepräsident Transfer und Internationales des KIT. „Dass reFuels sowohl bei alten und heutigen Autos als auch bei Nutzfahrzeugen oder Lokomotiven funktionieren, haben wir schon gezeigt“, sagt Dr. Olaf Toedter vom Institut für Kolbenmaschinen des KIT, der InnoFuels koordiniert.

Stellt sich nur die Frage, wie effizient reFuels sein werden und ob sich das Vorantreiben dieser Technologie überhaupt lohnt. „Um die nationalen und internationalen Klimaschutzziele zu erreichen, werden auch reFuels für bestimmte Anwendungsgebiete benötigt“, sagt Baden-Württembergs Verkehrsminister Winfried Hermann. „Insbesondere für den Luft- und Schiffsverkehr werden auch in Zukunft flüssige Kraftstoffe benötigt werden – im Unterschied zum Beispiel zum Pkw, der effizienter batterieelektrisch angetrieben werden kann.“

Wann kommen E-Fuels?

Im großen Maßstab werden E-Fuels aktuell noch nicht hergestellt, und es ist auch nicht absehbar, wann sich das eventuell ändert. Es wird jedoch daran gearbeitet – und zwar innerhalb des Projekts InnoFuels, das vom Bundesverkehrsministeriums mit rund 5,2 Millonen Euro gefördert wird. Neben technischen Fragen soll hierbei insbesondere auch die optimale Gestaltung von Regeln und ökonomischen Rahmenbedingungen für die flächendeckende Massenproduktion von E-Fuels bzw. reFuels erörtert werden.

Eine Lösung für den geringen Wirkungsgrad ist jedoch noch nicht in Sicht. Das ließe sich eventuell jedoch verschmerzen, wenn die E-Fuels nur aus erneuerbarem Strom hergestellt wird. Es gibt immer Phasen, in denen mehr Strom als benötigt produziert wird. Anstatt diesen in einem Akku zu speichern, könnte man dann daraus auch einen synthetischen Kraftstoff herstellen.

Generell lässt sich sagen, dass E-Fuels zur Energiewende beitragen können. Denn auf der einen Seite wären sie eine mögliche Lösung für Fahrzeuge mit hohem Energiebedarf wie Lkw oder Flugzeuge. Auf der anderen Seite werden Gebrauchtwagen mit Verbrennermotor noch deutlich länger als bis 2035 auf den Straßen unterwegs sein – unabhängig davon, ob die EU das Schlupfloch E-Fuels für Neuzulassungen schließt oder nicht. Bleibt die Frage, ob die Kapazität an erneuerbaren Energien zu diesem Zeitpunkt ausreichen wird, um in E-Fuels gesteckt zu werden.

 

 

Ein Beitrag von:

  • Dominik Hochwarth

    Redakteur beim VDI Verlag. Nach dem Studium absolvierte er eine Ausbildung zum Online-Redakteur, es folgten ein Volontariat und jeweils 10 Jahre als Webtexter für eine Internetagentur und einen Onlineshop. Seit September 2022 schreibt er für ingenieur.de.

  • Nicole Lücke

    Nicole Lücke macht Wissenschaftsjournalismus für Forschungszentren und Hochschulen, berichtet von medizinischen Fachkongressen und betreut Kundenmagazine für Energieversorger. Sie ist Gesellschafterin von Content Qualitäten. Ihre Themen: Energie, Technik, Nachhaltigkeit, Medizin/Medizintechnik.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.