Eile ist geboten. Die bisher offengelegten Maßnahmen zur Luftreinhaltung reichen der nicht aus und müssen nachgebessert werden. Wegen schlechter Luft sterben nach Angaben der EU-Kommission in Europa rund 400.000 Menschen im Jahr vorzeitig.
Die Elektromobilität als rettender Anker allein bekommt das Problem nicht schnell genug in den Griff. Sie kommt nur schleppend ins Rollen. Immer noch zu wenige dieser viel gelobten Fahrzeuge befinden sich auf deutschen Straße. Reichweiten, Ladezeiten und Anschaffungspreise sind für viele Betreiber wenig praxisgerecht. Ohnehin können E-Autos allein das Klima nicht retten. Flugzeuge, Schiffe, Baumaschinen, schwere Lkw und Fernbusse müssen noch auf langer Sicht mit Sprit angetrieben werden. Ein Abschied vom Verbrennungsmotor scheint daher in weiter Ferne. Mit synthetischen Kraftstoffen wie die so genannten E-Fuels ließen sich allerdings die Kolbenmaschine künftig sauber und CO2-neutral betreiben. Drohende Fahrverbote für Dieselfahrzeuge in stickoxidbelasteten Großstädten wären mit einem Schlag vom Tisch.
E-Fuels sind gasförmige und flüssige Kraftstoffe, die aus erneuerbarem Strom hergestellt werden. Dazu zählen Wasserstoff, Methan und synthetische Otto- und Dieselkraftstoffe sowie Kerosin. Per Elektrolyse wird Wasser zu Dampf erhitzt und mittels regenerativ erzeugtem Strom aus Sonne, Wind und Wasserkraft in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten.
Für flüssigen Sprit braucht es noch Kohlenstoff. Der lässt sich aus dem Klimagas von Industrieanlagen oder mittels Filter aus der Luft gewinnen. In weiteren Verfahren (Power-to-Gas und Power-to-Liquid) kombiniert man Wasserstoff mit dem CO2 zu synthetische, klimaneutrale Treibstoffe wie Benzin, Diesel, Gas oder Kerosin, die sich auch herkömmlichen Kraftstoffen beimischen lassen.
Das Verfahren zur Herstellung von Kraftstoffe auf Strombasis ist heute bereits in einigen Pilotanlagen in Norwegen und Deutschland im Einsatz, im Vergleich zur konventionellen Treibstoffproduktion aber noch deutlich teurer.
Derzeit belaufen sich die Kosten für E-Fuels auf bis zu 4,50 Euro pro Liter Dieseläquivalent. Ein Markthochlauf der Produktion sowie ein geringerer Strompreis könnten synthetisch erzeugte Kraftstoffe deutlich günstiger machen und zum Durchbruch verhelfen. Bis 2050 sei bei Importen aus Regionen mit viel Sonne und Wind ein Preisniveau von 1 bis 1,40 Euro zu erwarten.
Vor allem für die Fahrzeugindustrie haben E-Fuels eine Menge Charme. Sie könnte nämlich ihre aufwändig und kostspielig entwickelten Verbrennungsmaschinen auf lange Sicht weiterverwenden und müssten die im Markt vorhanden Motoren nicht einmal umrüsten. Somit würden strombasierte Kraftstoffe sofort auf den gesamten europäischen Fahrzeugbestand wirken. Außerdem lassen sich synthetische Kraftstoffe so designen, dass sie praktisch rußfrei verbrennen. Das senkt die Kosten für die Abgasnachbehandlung. Darüber hinaus besitzen E-Fuels eine hohe Energiedichte, lassen sich in großem Maßstab stationär speichern und über lange Distanzen kostengünstig transportieren. Das vorhandene Tankstellennetz für Benzin, Diesel und Erdgas lässt sich weiterhin nutzen.
Laut einer Dena-Studie spielen künstlich hergestellte Treibstoffe in Zukunft weltweit eine dominierende Rolle. In 2050 können sie mehr als 70 % des Energiebedarfs aller Verkehrsträger in der EU decken. Dann beträgt der voraussichtliche Bedarf an erneuerbarem Strom für den Verkehrssektor in der EU rund dem Sieben- bis Zehnfachen der aktuellen Ökostromproduktion in Europa, schätzen Experten.
Das technische Potenzial zur Öko-Stromproduktion für eine ausreichende E-Fuel-Herstellung bestehe in Europa bereits, jedoch sei ein gewaltiger Ausbau der sauberen Stromerzeugung erforderlich. Der Aufwand lohnt. Immerhin ließen sich allein bei konsequentem Einsatz in Pkw 2,8 Gigatonnen CO2 bis 2050 einsparen. Das entspricht der dreifachen Menge des Kohlendioxid-Ausstoßes von Deutschland im Jahr 2016. Anders als bei Biokraftstoffen der ersten Generation spielt bei synthetischen Kraftstoffen die Tank-oder-Teller-Abwägung keine Rolle. Mit erneuerbarem Strom lassen sich E-Fuels ohne Mengenbegrenzung durch fehlende Anbauflächen wie bei den Biokraftstoffen herstellen.
Ein Stück weiter ist der Mineralölkonzern Shell mit seinem GTL-Kraftstoff (Gas-zu-Flüssigkeiten). Shell GTL Fuel ist Dieselkraftstoff aus Erdgas. Er weist ähnliche physikalische Eigenschaften wie Diesel aus Rohöl auf, ist aber aufgrund der höheren Cetanzahl zündwilliger, verbrennt gleichmäßiger und flockt bei tiefen Temperaturen nicht so schnell aus. Mit ihm lassen sich bei der Verbrennung im Motor lokale Emissionen wie Feinstaub, Stickoxid, Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid stark verringern. Nur in puncto CO2-Belastung halten sich Mineralöldiesel und GTL-Treibstoff in etwa die Waage. Erdgasdiesel ist bereits in Flotten in Deutschland und den Niederlanden im Einsatz.
Die Gas-to-Liquids-Technologie verwandelt Erdgas im so genannten Fischer-Tropsch-Verfahren in flüssigen Kraftstoff. In der ersten Stufe wird durch partielle Oxidation aus Erdgas ein Synthesegas ohne Verunreinigungen. Stufe Zwei verwandelt das Synthesegas aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid mittels eines Katalysators in flüssige Kohlenwasserstoffe. In diesem Stadium bildet sich bei Raumtemperatur eine wachsähnliche Flüssigkeit. Die letzte Stufe ist das Cracken und die Isomerisierung. Sie bastelt aus den Molekülketten Produkte mit den jeweils gewünschten Eigenschaften wie Diesel, Kerosin oder Schmieröl. Der Erdgasdiesel ist ein farbloser Treibstoff mit keinem bis sehr geringerem Schwefel- und Aromatenanteil. Daher ist er im Gegensatz zum klassischen Diesel weitgehend geruchslos.
Paraffinische Kraftstoffe wie das Shell GTL Fuel basieren zwar auf Erdgas, können aber alternativ auch aus vergaster Kohle (CTL) oder Biomasse (BTL) in einem ähnlichen Prozess gewonnen werden. Der so designte Treibstoff eignet sich ohne jegliche Umrüstung für jeden Dieselmotor und für jede herkömmliche Zapfsäule. Die Infrastruktur muss also nicht angepasst werden. Außerdem lässt sich GTL-Fuel und Mineralöldiesel in jedem beliebigen Verhältnis mischen.
Dennoch sieht Shell sein GTL-Treibstoff nicht als Allheilmittel, sondern als einen Baustein von verschiedenen Kraftstoffen und Antriebstechnologien für den Übergang zur 100-prozentig umweltfreundlichen Technik im Verkehrssektor. Theoretisch könnte Shell rund 10 % des deutschen Dieselbedarfs mit GTL Fuel ersetzen. Die Mehrkosten pro Liter für das GLT seien kaum nennenswert und lägen nur im einstelligen Cent-Bereich. Dafür könne GTL in Innenstädten schnell einen spürbaren Effekt auslösen, die Feinstaub- und Stickoxidbelastung senken und für Verkehrsbetriebe eine Alternative darstellen, bis ihre Dieselbusflotte gegen Elektrobusse ausgetauscht ist. Das dürfte aber noch ein paar Jahrzehnte dauern.
Text: Frank Hausmann
Bildquelle: Bosch
