Synthetische Kraftstoffe, die mit Hilfe von Ökostrom produziert werden, sollen Autos mit Verbrennungsmotor klimafreundlicher machen. Dabei gibt es allerdings eine ganze Reihe von Problemen. Ein Überblick.
Die FDP verkämpft sich in Berlin und Brüssel für sogenannte E-Fuels. Mit ihnen sollen Autos mit Verbrennungsmotor genauso klimafreundlich unterwegs sein wie Elektroautos. Tatsächlich könnten synthetische Kraftstoffe in Zukunft eine wichtige Rolle spielen – allerdings nicht im Pkw-Sektor. Wir beantworten wichtige Fragen zur Debatte um E-Fuels.
Unter E-Fuels versteht man Kraftstoffe, die unter Einsatz von Strom produziert werden. Bei der Herstellung wird also elektrische Energie in chemische Energie verwandelt. Am Ende kommt dabei ein ähnliches Gemisch von Kohlenwasserstoffen heraus wie in den bislang genutzten fossilen Treibstoffen, die aus Erdöl gewonnen werden. E-Fuels können daher in den Benzin- und Dieselmotoren vorhandener Autos verbrannt werden und damit auch die bestehende Fahrzeugflotte klimafreundlicher machen.
Zur Produktion künstlicher Kohlenwasserstoffe muss zunächst Wasserstoff gewonnen werden. Dazu dient die sogenannte Elektrolyse, bei der Wasser mit Hilfe von Strom in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff gespalten wird. Wird die Elektrolyseanlage mit Ökostrom betrieben, entsteht klimaneutraler, also grüner Wasserstoff. Als Kohlenstoffquelle dient Kohlendioxid (CO2), das entweder aus der Atmosphäre stammt oder dort abgefangen wird, wo es anfällt – etwa in Kraftwerken oder Industrieanlagen, die große Mengen CO2 emittieren. Auf unterschiedlichen Synthesewegen entstehen am Ende Kohlenwasserstoffe mit den gewünschten Eigenschaften. Aus Wasserstoff und CO2 lässt sich zudem Methan gewinnen, das in Erdgasautos eingesetzt werden kann.
In der Theorie sind E-Fuels klimaneutral, wenn sie ausschließlich mit grünem Wasserstoff erzeugt werden. Bei ihrer Verbrennung entsteht zwar weiterhin klimaschädliches CO2, aber nicht mehr, als der Atmosphäre zuvor bei der E-Fuel-Produktion entzogen wurde. Allerdings verbrauchen auch Herstellung und Transport viel Energie, die in der Praxis (noch) nicht vollständig aus erneuerbaren Quellen stammt. Zudem bleibt das CO2 im E-Sprit nur für kurze Zeit gebunden. Würde es zu langlebigeren Produkten wie etwa Kunststoffen verarbeitet oder in Basaltgestein gepresst, wäre der Nutzen fürs Klima größer. Anders als bei E-Fuels wird bei der Verbrennung von reinem Wasserstoff kein CO2 freigesetzt. Beim heutigen Strommix fällt die Klimabilanz bei einem Elektroauto deutlich besser aus als bei einem, das mit E-Fuels unterwegs wäre. Daran ändert auch der relativ hohe Energiebedarf für die Batterieherstellung nichts.
Das größte Problem ist der schlechte Wirkungsgrad. Um mit einem E-Fuel-betriebenen Verbrenner-Autos die gleiche Strecke zurückzulegen wie mit einem Elektroauto, wird etwa die sechsfache Menge an Ökostrom benötigt. Schuld daran sind nicht nur die hohen Energieverluste bei der mehrstufigen Umwandlung von Strom in Kraftstoff, sondern auch der schlechte Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren. In der Praxis verpuffen bei einem Benziner rund vier Fünftel der im Sprit enthaltenen Energie ungenutzt als Wärme, bei einem Diesel sind es immer noch rund drei Viertel.
Schlecht. Abgesehen von einigen Pilotprojekten wie etwa der vor kurzem eröffneten Anlage von Porsche in Chile gibt es derzeit noch keine Anlagen, in denen relevante Mengen produziert werden könnten. Das Ausgangsprodukt grüner Wasserstoff ist bislang nur in homöopathischen Mengen verfügbar und wird zudem auch für den klimafreundlichen Umbau der Industrie gebraucht. Der Aufbau großer Kapazitäten zur E-Fuel-Herstellung dauert Jahre, wenn nicht Jahrzehnte. Der Shell-Konzern geht davon aus, dass er vor 2030 keine marktrelevanten Mengen anbieten kann. Dass der Synthetik-Sprit gebraucht wird, steht dennoch außer Zweifel. Allerdings nicht im Pkw-Sektor, sondern um Flugzeuge, schwere Lkw und Schiffe klimafreundlicher betreiben zu können. Hier stoßen Batterien auf Basis heute verfügbarer Technologien an ihre Grenzen, weil sie bezogen auf Größe und Gewicht viel weniger Energie speichern können als E-Fuels. Im Pkw sehen Wissenschaftler den effizienteren Elektroantrieb klar vorne. Ihr Argument: E-Fuels seien viel zu kostbar, um sie in normalen Autos zu verbrennen.
