Synthetische Kraftstoffe, allen voran E-Fuels können die fossilen Kraftstoffe ersetzen und auf lange Sicht die Öl- und Gasimporte ersetzen. Doch was ist der IST-Stand im Bereich der Forschung und wo besteht noch Handlungsbedarf? Denn synthetische Kraftstoffe verlassen bereits das Forschungsstadium und Unternehmen setzen neue Impulse, indem sie selbst die Erprobung von E-Fuels durchführen. Nichtsdestotrotz bleibt die Effizienz umstritten, denn die Kostenfrage ruft nach wie vor großes Diskussionspotenzial hervor.

Mit dem Pariser Klimaabkommen hat sich die Weltgemeinschaft auf Klimaschutzziele verständigt, die weitreichende Folgen haben. Fossile Energie soll durch regenerative ersetzt werden. Benzin, Diesel, Elektro, Wasserstoff, synthetischer Sprit: Womit werden unsere Autos in Zukunft fahren? Eine Frage, die angesichts der geplanten Energieunabhängigkeit und des Klimawandels viele beschäftigt. E-Fuels sind klimaneutrale Kraftstoffe mit den gleichen Eigenschaften wie Benzin, Diesel oder Kerosin. Das bedeutet für die Industrie: Schiffe dürfen nicht mehr mit Schweröl fahren, Flugzeuge nicht mehr mit Kerosin fliegen und Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren sollen Elektroautos weichen oder zumindest hybrid betrieben werden. Zielpunkt ist das Jahr 2050. Was aber, wenn es morgen einen Kraftstoff gäbe, der sauber verbrennt, bezahlbar und klimaneutral hergestellt wird? Könnte man damit weiter konventionell Auto fahren, ohne das Klima zu beeinflussen? Um das zu klären, versuchen Forscher:innen seit vielen Jahren, die unterschiedlichsten synthetischen Kraftstoffe zu entwickeln. Das Potenzial wäre vorhanden, denn in Österreich steigen die Neuzulassungen von E-Pkws mit jedem Jahr.

Expert:innen setzen bei Herstellung primär auf Wasserstoff

Zunächst wurde erforscht, ob sich aus nachwachsenden Rohstoffen wie Mais, Raps, Weizen und Palmöl Kraftstoffe für Otto- und Dieselmotoren erzeugen lassen. Doch schnell zeigte sich, dass hier erhebliche Umweltprobleme folgen. So wurden und werden in Asien und Südamerika Urwälder für Palmölplantagen gerodet – zwar in erster Linie für Kosmetik und Lebensmittel, aber eben auch für Kraftstoffbeimischungen. Nach wenig Erfolg versprechenden Versuchen mit Abfall, Reststoffen oder auch Algen arbeiten Expert:innen nun mit synthetischen Kraftstoffen, die auf Wasserstoff als Grundprodukt setzen. Denn dieser hat den entscheidenden Vorteil, in der Natur nahezu unendlich vorhanden zu sein und außerdem klimaneutral hergestellt werden zu können. Da Wasserstoff per Elektrolyse von Wasser mithilfe von (regenerativem) Strom freigesetzt wird, reden Wissenschaftler:innen hier von „strombasierten Kraftstoffen“.

E-Fuels lassen sich über das bestehende Tankstellennetz vertreiben

Wasserstoff und alle auf Wasserstoff basierenden E-Fuels können praktisch ohne Mengenbegrenzung hergestellt werden und verbrennen im Vergleich zu herkömmlichem Benzin und Diesel recht sauber. Idealerweise wären sie auch in den Bestandsfahrzeugen, also Benzin- und Diesel-Pkw einsetzbar. Damit an deren Motoren keine Schäden auftreten, müssen die Eigenschaften von E-Fuels allerdings innerhalb der Normen für Diesel und Benzin liegen. Inzwischen gibt es für sie auch eine extra Norm: EN 15940. Motoren in Neufahrzeugen müssen grundsätzlich für synthetischen Sprit ausgelegt werden. Praktisch: E-Fuels lassen sich über das bestehende Tankstellennetz vertreiben.

Zunächst braucht man regenerativen Strom, am besten überschüssigen Wind- oder Solarstrom, den das Netz nicht aufnehmen kann. Damit wird Wasser per Elektrolyse in Sauerstoff (O₂) und Wasserstoff (H₂) gespalten – das ergibt als ersten Grundstoff Wasserstoff. Im zweiten Arbeitsschritt wird dieser Wasserstoff mit Kohlendioxid (CO₂) verbunden, das zum Beispiel als Abfallprodukt aus anderen industriellen Prozessen abfällt oder aus der Umgebungsluft extrahiert wird. Mögliche Endprodukte sind synthetischer Diesel, synthetisches Benzin und synthetisches Kerosin.

Bei der Herstellung von E-Fuels entstehen hohe Wirkungsverluste

Aufgrund der zahlreichen einzelnen Schritte fallen bei der Herstellung von E-Fuels hohe Wirkungsverluste an. Von der im Prozess eingesetzten Energie bleiben in der „Well-to-Wheel“-Betrachtung am Ende nur zehn bis 15 Prozent übrig. Zum Vergleich: Im Elektroauto kommen 70 bis 80 Prozent der Ausgangs-Energie am Rad an. Deshalb stellt sich natürlich die Frage nach der Sinnhaftigkeit, die wohl nur beim Einsatz von zusätzlich erzeugtem regenerativen Strom positiv zu beantworten ist. Auch ein Thema: Die Erzeugung erneuerbaren Stroms ist stark schwankend und unabhängig von der Nachfrage, so dass erhebliche Kapazitäten zur Speicherung von Strom notwendig sind. Diskutiert wird in diesem Zusammenhang, bei welchen Einsatzzwecken (stationäre) Batterien, gasförmiger Wasserstoff oder ein flüssiger Energieträger als Speicher sinnvoll sind. Beim Transport haben flüssige Energieträger eindeutig Vorteile.

Derzeit erscheint Einsatz von E-Fuels im Transportbereich sinnvoller

Politik und Behörden sehen das Einsatzgebiet von E-Fuels aufgrund des schlechten Wirkungsgrads zunächst weniger im Pkw, als vielmehr in Transportbereichen, wo weder ein Elektro- noch ein Brennstoffzellenantrieb in Frage kommt. Das wäre vor allem in Flugzeugen und Schiffen der Fall. Denn hier müsste man extrem große Batterien bzw. Wasserstofftanks mitführen, so dass vom Transportvolumen zu wenig übrig bliebe. Synthetische Kraftstoffe beziehungsweise deren Vorprodukte (z.B. Ammoniak und Methanol) haben jedoch den Vorteil, Energie in hoher Dichte zu speichern und über sehr lange Strecken verlustfrei transportiert werden zu können. Regenerativen Wasserstoff oder auch Strom aus fernen Ländern nach Mitteleuropa zu transportieren – wie man lange gedacht hat – erscheint zur Zeit als nicht praktikable Lösung.

Preis von weniger als zwei Euro pro Liter scheint heute machbar

Galten strombasierte Kraftstoffe lange Zeit als viel zu teuer, scheint heute ein Preis von weniger als zwei Euro pro Liter machbar. Dafür spricht, dass sowohl die Produktionskosten für regenerativen Strom fallen, als auch dass eine hochfahrende Massenherstellung die E-Fuels günstiger werden lässt. Die EU arbeitet daran, dass zum Jahr 2030 eine verpflichtende Quote von 2,6 bis 5,7 Prozent grünen Wasserstoff und E-Fuels im europäischen Verkehrssektor eingeführt wird. Kommt es zu diesem Beschluss, dürfte der Weg in eine Zukunft mit E-Fuels geebnet sein.