Synthetische Verbrennungskraftstoffe
E-fuels (Electrofuels) werden auch als stromgenerierte Kraftstoffe, als strombasierte Kraftstoffe oder synthetische (Verbrennungs-)Kraftstoffe bezeichnet.
Vorteile
Die Herstellungskette beginnt für jeden stromgenerierten Kraftstoff bei erneuerbarem Strom und Wasser, aus denen mittels Elektrolyse Wasserstoff gewonnen wird. Der Wasserstoff wird entweder in einer katalytischen Synthese mit Kohlendioxid zu Methan oder über Fischer-Tropsch Synthese bzw. Methanolsynthese zu langkettigen Kohlenwasserstoffen weiterverarbeitet. Diese werden wiederum zu hochwertigen Kraftstoffen veredelt, die chemisch praktisch ident sind mit Benzin, Diesel oder Kerosin.
Der Einsatz solcher Kraftstoffe erfordert keinerlei Maßnahmen zur Infrastrukturanpassung, da sowohl mit Verbrennungsmotoren angetriebene Fahrzeuge als auch die bestehende Tankstelleninfrastruktur verwendet werden können. Für eine klimafreundliche Lösung müssen allerdings sämtliche Energie und das für die Synthese benötigte CO2 aus erneuerbaren Quellen stammen. Die synthetischen Kraftstoffe sind im Vergleich zu den fossilen chemisch optimiert, was eine Reduktion der Luftschadstoff-Emissionen zur Folge hat. Für schwer elektrifizierbare Verkehrsmittel und Einsatzzwecke zum Beispiel im Linienflugverkehr stellt der Einsatz von Fischer-Tropsch-Kraftstoffen eine mögliche Alternative dar.
Nachteile
Die Herstellung von synthetischen Kraftstoffen ist mit hohen Umwandlungsverlusten und hohem Energiebedarf verbunden, weshalb derzeit Produktion und Einsatz dieser Kraftstoffe nicht wirtschaftlich ist. Ungeklärt ist, wie der für eine großtechnische Anwendung erforderliche erneuerbare Strom generiert werden kann. Die Gesamteffizienz eines mit synthetischen Kraftstoffen betriebenen PKW ist um den Faktor 6 geringer als eines vergleichbaren rein elektrisch betriebenen Fahrzeuges, selbst wenn entlang der gesamten Herstellungskette ausschließlich Strom aus erneuerbaren Quellen eingesetzt wird. Zusätzlich werden große Mengen an CO2 für die Synthese benötigt (rund 3 kg CO2 je kg Kraftstoff). Dabei ist die Frage nach der Quelle des erforderlichen CO2 noch nicht abschließend beantwortet. Einen Klimavorteil bieten synthetische Kraftstoffe nur dann, wenn das für die Synthese nötige CO2 aus erneuerbaren biogenen Quellen oder aus der Luft absorbiert wurde. Beide Varianten sind mit großem Energiebedarf verbunden. Wenngleich die Luftschadstoffemissionen im Vergleich zu den fossilen Vorgängern reduziert sind, ermöglicht der Einsatz synthetischer Kraftstoffe keine lokal emissionsfreie Mobilität.
Haupteinsatzbereiche
- Derzeit nur im Laborbetrieb umgesetzt
- Schwer elektrifizierbare Mobilitätsformen wie z.B. Langstreckenflüge oder Hochseeschifffahrt
- Möglicher Energiespeicher
Links
Effizienz von E-Fuels (Artikel Klimaschutzministerium)
DECHEMA – Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie