Synthetische Kraftstoffe

Mit Hilfe synthetischer Kraftstoffe – sogenannter eFuels – könnten CO₂-neutrale Verbrennungsmotoren bald Wirklichkeit werden. Pilotprojekte zeigen schon heute das Potenzial in der neuen Technologie. Was klimaneutrale, synthetische Kraftstoffe sind, welche Vorteile sie bringen und wie sie hergestellt werden, erklärt der folgende Beitrag.

Was sind synthetische Kraftstoffe?

Während herkömmlicher Kraftstoff aus Erdöl, Erdgas oder Kohle hergestellt wird, entstehen alternative Kraft- oder Treibstoffe aus entweder "biogenen" oder "synthetischen" Materialien. Biogene Kraftstoffe, auch Biokraftstoffe genannt, gewinnt man aus Pflanzen und Pflanzenresten oder Gülle.^[1] CO2-neutrale, synthetische Kraftstoffe dagegen werden durch aufwändige chemische Verfahren und in der Regel ohne den Einsatz fossiler Rohstoffe hergestellt. Sie entstehen durch das Kombinieren und Synthetisieren unterschiedlicher Ausgangsstoffe, wobei auf unerwünschte Emissionen von Schadstoffen verzichtet wird. Zurzeit wird für die Herstellung der alternativen Treibstoffe noch sehr viel Energie benötigt.^[2]

Ein Ausgangsprodukt zur Herstellung synthetischen Kraftstoffs ist Wasserstoff. Dieser wird durch das Abspalten von Wasserstoff (H2) aus Wasser durch Elektrolyse gewonnen. Damit der Wasserstoff zu einem flüssigen eFuel wird, wird anschließend Kohlendioxid ( CO₂) beigegeben, der als Abfallprodukt aus der Industrie oder Bio-Gasanlagen stammt. Das in diesem Verfahren entstehende Gemisch nimmt durch bestimmte chemische Prozesse die Eigenschaften von Benzin oder Diesel an und ist anschließend für den Einsatz in Benzin- und Dieselmotoren geeignet.^[2]

Vorteile synthetischer Kraftstoffe

Was sind die Vorteile synthetischer Kraftstoffe? Der größte Vorteil der E-Fuels ist, dass man mit ihnen eine große Menge Treibhausgas einsparen und damit einen wichtigen Beitrag zur Eingrenzung der Erderwärmung leisten kann. Synthetische Kraftstoffe sind somit geeignet, Verbrennungsmotoren wie Benziner und Diesel CO₂-neutral zu machen.^[2]
Warum ist synthetischer Kraftstoff erwünscht? Angesichts der Tatsache, dass es weltweit über eine Milliarde Autos mit Verbrennungsmotoren gibt, würden synthetische Kraftstoffe einen Meilenstein im Kampf gegen den Klimawandel darstellen. Zwar fahren auf deutschen Straßen inzwischen immer mehr Autos mit Elektromotor. Doch die Verbreitung batteriebetriebener Autos schreitet langsam voran – und gerade in ärmeren Ländern werden Diesel- und Benzinmotoren noch lange zum Standard gehören. Wenn diese Verbrenner aber mit synthetischem Kraftstoff betrieben würden, wären sie CO₂-neutral unterwegs. Für die Nutzung synthetischen Kraftstoffs ist nicht einmal eine Umrüstung des Fahrzeugs nötig. Zwar entsteht bei der Verbrennung auch CO₂. Da für die Herstellung der eFuels aber ja bereits CO₂ aus der Atmosphäre entzogen wurde, entsteht kein Plus an CO₂. In der Gesamtbilanz ist synthetischer Kraftstoff damit CO2-neutral.^[3]

Herstellung synthetischer Kraftstoffe

Um die umweltgerechte Herstellung der alternativen Kraftstoffe zu gewährleisten, nutzt man regenerativen Strom, beispielsweise überschüssige Wind- oder Solarenergie. Durch das Verfahren der Elektrolyse gewinnt man Wasserstoff (H₂), den man anschließend mit Kohlendioxid (CO₂) verbindet. Gewonnen werden können auf diese Weise synthetischer Diesel sowie synthetisches Benzin und Gas.^[4]

Die Herstellung erfolgt derzeit noch in geringen Mengen, etwa in Forschungs- und Pilotprojekten. Die bekannteste Anlage steht im norddeutschen Werlte, wo Audi mit Industriepartnern klimaneutrales, synthetisches E-Gas produziert. Dieses wird in das normale Erdgasnetz eingespeist und mit den Mengen verrechnet, die Kunden von Audi bzw. vom VW-Konzern in ihren Erdgasfahrzeugen tanken. Strombasiertes Benzin und strombasierter Diesel werden derzeit noch nicht in den Verkehr gebracht.^[4]

Synthetische Kraftstoffe werden derzeit meist noch in kleinen Mengen und vor allem zu Forschungszwecken hergestellt. In Pilotprojekten produzieren beispielsweise Autohersteller klimaneutrales, synthetisches Öl und Gas. Doch synthetische Kraftstoffe lassen sich bereits jetzt schon nicht nur im Labor, sondern auch in Fertigungsanlagen herstellen. Synthetische Kraftstoff Hersteller sind zum Beispiel Audi, Bosch, Porsche und Siemens. In Zusammenarbeit mit Shell und VW hat Bosch einen alternativen Kraftstoff entwickelt, der zu etwa einem Drittel aus erneuerbaren Ressourcen gewonnen wird. ⁴ Der sogenannte "Blue Gasoline"-Kraftstoff steht seit Mai 2021 an ausgesuchten Werktankstellen von Bosch zur Verfügung. ⁵ Porsche ist in der Produktion von strombasiertem "Power-to-X" aktiv. Das Unternehmen ist am Bau einer Großanlage zur PtX-Herstellung in Chile beteiligt.^[4]

Synthetische Kraftstoffe Kosten

Wie viel kosten synthetische Kraftstoffe? Die Herstellung synthetischen Kraftstoffs ist derzeit noch sehr aufwändig und mit hohen Kosten verbunden. So kostet ein Liter eFuel nur in der Herstellung schon etwa 4,50 Euro – ein Preis, den kein PKW-Fahrer zahlen würde. Prognosen des Wuppertal Instituts für Klima, Umwelt und Energie gehen davon aus, dass der Literpreis (inklusive Steuern) 2030 2,29 Euro betragen könnte. Ob diese Vorhersage Realität wird oder nicht, hängt natürlich aber entscheidend davon ab, wie hoch die Steuern für die eFuels ausfallen werden – und wie viel synthetischer Sprit tatsächlich verbraucht werden wird.^[4]

Größere industrielle Anlagen dagegen könnten auf einen Preis von rund einem Euro pro Liter kommen. Von diesen gibt es in Deutschland aber leider noch nicht viele. Auch hier hängt die Marktfähigkeit der eFuels vom Staat ab. Wenn dieser aus ökologischen Gründen auf den Verkauf des grünen Benzins keine Steuern erheben würde, könnte der Preis am Markt bestehen.^[3]

Zugang zu synthetischen Kraftstoffen

Immer wieder werden eFuels als Kraftstoffe der Zukunft bezeichnet. Das gesteigerte gesellschaftliche Interesse an den Alternativen zu Benzin und Co. erkennt man schon daran, dass synthetische Kraftstoff Aktien als spannendes Anlagesegment gelten.^[6]

Wo kann man synthetische Kraftstoffe tanken? Theoretisch lassen sich synthetische Kraftstoffe über das herkömmliche Tankstellennetz vertreiben. Der Hersteller synthetischer Kraftstoffe Ineratec arbeitet mit zahlreichen Unternehmen an der Entwicklung der Energielösungen. Laut ihm soll es für Autofahrer in Deutschland bereits Ende 2021 beziehungsweise Anfang 2022 die Möglichkeit geben, synthetischen Dieselkraftstoff zu tanken.^[7] Tatsächlich verfügt Ineratec über einen Vertrag mit Mineralölvertreibern, die sich darin verpflichten, dem Unternehmen über eine Dauer von zunächst fünf Jahren jährlich 200.000 Liter synthetischen Kraftstoff abzunehmen. Mit dieser Menge an e-Diesel und e-Heizöl ließen sich schätzungsweise 2.500 Tonnen CO₂-Emissionen einsparen.^[8] Bisher ist aber nur eine anteilige Betankung vorgesehen – zum herkömmlichen Kraftstoff würden also die synthetischen Kraftstoffe der jeweiligen Hersteller beigemischt. Wenn die Prognose zutrifft, erhielten Autofahrer die Möglichkeit, die CO₂-Bilanz ihrer Fahrzeuge dauerhaft zu verbessern.^[7]

Vieles spricht also dafür, dass schon in naher Zukunft jeder die Möglichkeit erhält, auf synthetische Kraftstoffe und ihre Vorteile zurückzugreifen. Sollten sich die eFuels durchsetzen, würde also bald schon immer öfter klimaneutrales Benzin oder Diesel aus den Zapfhähnen jeder beliebigen Tankstelle fließen. Einige Experten sind von der baldigen Markteinführung der eFuels allerdings noch nicht überzeugt. Argumente sind neben der aufwändigen und teuren Herstellung vor allem der schlechte Wirkungsgrad und die fehlenden Industrieanlagen. Für den Einsatz in PKWs wären synthetische Kraftstoffe laut diesen Meinungen kaum geeignet. Es könnte aber Sinn machen, eFuels im Transportbereich, beispielsweise Flugzeugen und Schiffen, einzusetzen – also dort, wo allein aufgrund des Transportvolumens weder der Antrieb mit Elektroakkus noch mit Wasserstoff Brennstoffzellen möglich ist. Da synthetische Kraftstoffe aufgrund ihrer hohen Energiedichte nur wenig Platz wegnehmen, wären sie für diesen Anwendungsfall durchaus denkbar. Hinsichtlich Gewicht und Volumen verhalten sich die klimaneutralen Kraftstoffe nämlich genauso wie Benzin, Kerosin und Diesel.^[4]

Fazit

Synthetische Kraftstoffe werden mit Hilfe großer Mengen Strom aus den Grundstoffen Wasser und Kohlenstoffdioxid hergestellt. Dieser Prozess nennt sich "Power-to-Fuel" und ist sehr stromintensiv. Um Verbrennungsmotoren mit eFuels klimaneutral zu betreiben, muss der verwendete Strom zu 100 Prozent aus erneuerbaren Quellen stammen. Das benötigte CO₂ wird deshalb entweder aus Biomasse, Industrieabgasen oder direkt aus der Luft gewonnen. Zurzeit steckt die vielversprechende Technologie aber noch in den Kinderschuhen. Pilotprojekte namhafter Unternehmen aus der Automobilbranche sehen für die nächsten Jahre eine Steigerung der Kapazitäten und hergestellten Litermenge vor. Für die Endverbraucher würde das bedeuten, dass der Beimischungsanteil allmählich steigen würde. Ob die Verbraucher den synthetischen Sprit annehmen oder nicht, hängt aber auch davon ab, inwieweit sein Verkaufspreis sinken wird. Zurzeit ist die Herstellung des grünen Sprits nämlich noch sehr aufwändig und dementsprechend teuer.