E-Fuels: Umweltfreundlich trotz Verbrennungsmotor?
Im Pkw-Bereich scheint es mittlerweile klar: Die Zukunft ist elektrisch. Trotzdem wird neben dem Elektroantrieb auch weiterhin noch an anderen klima- und ressourcenschonenden Technologien geforscht. Denn was soll mit all den bestehenden Autos mit klassischem Verbrennungsmotor geschehen? Und wie geht man mit größeren Fahrzeugen und Verkehrsmitteln um, die noch nicht rein elektrisch angetrieben werden können?
Hier könnten E-Fuels ins Spiel kommen. Wir erklären, worum es sich dabei handelt, was mögliche Einsatzgebiete sind und welche Vor- und Nachteile der Kraftstoff mit sich bringt.
Was sind E-Fuels?
E-Fuels sind künstlich hergestellte Kraftstoffe. Das „E“ steht dabei für „elektrisch“ und bezieht sich auf die Produktion. Hauptzutat ist nämlich elektrische Energie, mit deren Hilfe aus Kohlenstoff und Wasser klassische Mineralölkraftstoffe chemisch nachgebaut werden.
Anders als bei den sogenannten Bio-Kraftstoffen kommt der Kohlenstoff nicht aus Biomasse, also Pflanzen- oder Tierresten, sondern in der Regel aus CO2, das der Atmosphäre entnommen wird.
Weil es sich bei E-Fuels um synthetisch nachgebauten Diesel und Benzin beziehungsweise Kerosin handelt, können sie in allen Verbrennungskraftmaschinen genutzt werden, die heute die vergleichbaren Mineralöl-Treibstoffe nutzen. Eine Umrüstung der Motoren ist in der Regel nicht nötig. Auch Transport- und Tankstelleninfrastruktur könnten einfach weiter genutzt werden.
Verbrennen E-Fuels emissionsfrei?
Nein. Beim Verbrennen entsteht neben den üblichen Schadstoffen wie NOx, Feinstaub und CO auch CO2. Die Menge an ausgestoßenem CO2 soll allerdings maximal so hoch sein wie die Menge, die der Atmosphäre zuvor für die Produktion entnommen wurde.
Bilanziell sind E-Fuels damit klimaneutral. Auch auf Initiative der deutschen Bundesregierung sind sie daher vom allgemeinen EU-Verbrennerverbot ab 2035 ausgenommen.
Welche weiteren Vorteile haben E-Fuels?
E-Fuels könnten Mineralöl-Sprit im Alltag relativ reibungslos ersetzen. Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren könnten über die vorhandene Tankstelleninfrastruktur mit E-Fuels versorgt und die deutschen, europäischen und weltweiten Klimaziele so eingehalten werden. Bestandsfahrzeuge könnten so noch jahrzehntelang relativ sauber weiterbetrieben werden.
Im Flug- und Schiff- sowie in Teilen des Schwerlastverkehrs stellen E-Fuels aktuell die einzige technisch kurzfristig realisierbare Alternative dar. Hier könnten sie eine Lücke in der Dekarbonisierung des Verkehrssektors schließen, wozu Batterien oder Brennstoffzellen noch nicht in der Lage sind.
Darüber hinaus eignet sich der synthetische Sprit prinzipiell dazu, überschüssigen Wind- oder Sonnenstrom in lager- und transportierbarer Form zu speichern.
Wann kommen E-Fuels auf den Markt und was werden sie kosten?
Die Verfügbarkeit ist eines der großen Probleme von E-Fuels. Die synthetischen Kraftstoffe sind weder in Deutschland noch anderswo in größerer Menge verfügbar. Die Produktion geht derzeit kaum über das Maß von Demonstrations- und Pilotanlagen hinaus und selbst optimistische Prognosen rechnen nicht vor 2030 mit einer nennenswerten Produktionsmenge.
Außerdem ist die Produktion von E-Fuels aktuell sehr teuer, entsprechend kostspielig wäre der Kraftstoff auch an der Tankstelle. Mit steigender Nachfrage und günstiger Entwicklung des Strompreises könnte der Preis für synthetische Kraftstoffe bis 2030 aber sinken. Schätzungen gehen hier von Preisen zwischen 1,50 und 10 Euro vor Energiesteuern aus.
Zum Vergleich: Der Anteil der Produktionskosten am Preis eines Liters Benzin liegt bei rund 50 Cent. Viele Studien gehen daher davon aus, dass die Verbraucherpreise für E-Fuels immer deutlich über dem jeweiligen Niveau konventioneller Kraftstoffe liegen.
Welche weiteren Nachteile haben E-Fuels?
Markthochlauf und mehr Nachfrage könnten die Probleme mit Verfügbarkeit und Preis schrumpfen lassen. Doch der eigentliche Knackpunkt ist ein anderer: E-Fuel-Mobilität hat einen schlechten Wirkungsgrad, der vor allem aus der energieaufwendigen Produktion resultiert. So bleibt von 1 Kilowattstunde investierter Energie nach der Produktion gerade noch einmal 0,5 bis 0,6 kWh flüssige Energie übrig.
Zum Vergleich: Hätte man den Strom direkt in ein Elektroauto geladen, wären trotz Ladeverlusten mindestens 0,8 kWh im Akku gelandet. Weil der E-Motor außerdem effizienter mit der Energie umgeht, fällt der Gesamtvergleich am Ende sogar noch deutlicher aus. Aus 1 kWh Strom generiert das E-Mobil eine Reichweite von rund 6 Kilometern. Ein E-Fuel-Verbrenner käme mit der gleichen Menge Energie-Input nur rund 1,5 Kilometer weit.
Dieser zusätzliche Strom muss auch erstmal erzeugt werden: Wo aktuell ein Windrad steht, müssten künftig vier stehen, um die zusätzliche Strommenge für E-Fuels zu generieren. Das Problem ist auch nicht ohne weiteres dadurch zu lösen, dass man Solarenergie nutzt und die Produktion in sonnenreiche Gegenden verlagert. Denn auch dort müsste im Sinne des Klimaschutzes grüner Strom erst einmal für den Eigenbedarf produziert werden – nicht für den Export nach Europa. Auch müsste direkt vor Ort eine erhebliche Menge Wasser zur Verfügung stehen, weshalb beispielsweise Solarparks in der Wüste hierfür nicht in Frage kommen.
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