Elektrokraftstoffe, kurz E-Fuels, sind synthetische Kraftstoffe, die mithilfe von erneuerbarem Strom hergestellt werden. Der Begriff umfasst eine Vielzahl von Produkten wie E-Methanol, E-Diesel, E-Benzin, E-Naphtha und E-Kerosin, letzteres auch bekannt als Sustainable Aviation Fuels (SAF). Da sie im Gegensatz zu fossilen Kraftstoffen potenziell klimaneutral sind, gelten sie als Schlüsseltechnologie zur Dekarbonisierung des Mobilitätssektors.
Herstellung
Die Herstellung von E-Fuels erfolgt in mehreren Stufen. In einem ersten Schritt wird erneuerbarer Strom aus Wind-, Solar- oder Wasserkraft generiert. Dieser Strom dient in der Folge dazu, Wasser mittels Elektrolyse in Sauerstoff und grünen Wasserstoff zu spalten.
E-Fuel-Herstellung (© eFUEL-TODAY)
In einem weiteren Schritt wird dieser Wasserstoff mit CO₂ aus der Atmosphäre oder aus industriellen Prozessen zu synthetischen Kraftstoffen umgewandelt (CCU). Je nach gewünschtem Endprodukt erfolgt dieser Prozess auf unterschiedliche Art und Weise. Die Fischer-Tropsch-Synthese eignet sich zum Beispiel besonders für die Produktion von E-Diesel oder E-Kerosin, während bei der Produktion von E-Methanol die direkte CO2-Hydrogenierung zum Einsatz kommt.
Durch die mehrfache Umwandlung geht viel Energie verloren. Dadurch gelangen bei der Herstellung und Nutzung von E-Fuels nur etwa 10-35 Prozent der ursprünglich eingesetzten elektrischen Energie in die Endnutzung. Ein mit E-Fuels betriebenes Fahrzeug benötigt dadurch rund fünfmal mehr Energie als ein Elektroauto.
Pro und Contra E-Fuels
Als sogenannte Drop-in-Ersatzkraftstoffe lassen sich E-Fuels ohne weitere Anpassungen in Verbrennungsmotoren nutzen. Auch die Betankungsinfrastruktur kann in der Regel unverändert weitergenutzt werden. Dies verringert die bei der Transformation anfallenden Übergangskosten. Der größte Vorteil von E-Fuels liegt aber in ihrer potenziellen CO₂-Neutralität: Bei der Verbrennung wird im besten Falle nur jene Schadstoffe freigesetzt, die zuvor im Syntheseprozess aus der Umwelt entnommen wurden. Die Klimawirkung von E-Fuels hängt indes entscheidend vom verwendeten Strom ab. Nur wenn dieser fast vollständig aus erneuerbaren Quellen stammt (über 90 Prozent), können sie gegenüber fossilen Kraftstoffen eine positive Klimawirkung entfalten.
Die größte Herausforderung für E-Fuels sind ihre derzeit relativ hohen Kosten. Sie resultieren aus dem großen Energiebedarf der Herstellung und den noch geringen Produktionskapazitäten. Die Produktionskosten liegen derzeit bei bis zu 8 Euro pro Liter – deutlich über den Kosten fossiler Kraftstoffe. Daher gilt, dass der batterieelektrische oder wasserstoffbasierte Antrieb von PKW derzeit noch deutlich energieeffizienter ist.
Beispiele
- Synthetisches Methanol lässt sich direkt als Brennstoff oder als Basischemikalie in der Industrie nutzen. Es gilt zudem als aussichtsreicher Alternativ-Treibstoff für Schiffe.
- E-Diesel eignet sich für schwere Nutzfahrzeuge und Schiffe und soll nahtlos in bestehende Dieseltechnologien integrierbar sein.
- E-Kerosin (SAF) wird speziell für die Luftfahrt entwickelt und gilt als nachhaltige Kraftstoff-Alternative für aktuelle Flugzeugmotoren.
Dieses Video wurde im Wasserstoffatlas-Projekt der OTH Regensburg erstellt und zeigt das Grundprinzip des Fischer-Tropsch-Verfahrens zur Herstellung von E-Diesel oder E-Kerosin:
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