Dienstag, 30.11.2021
27.12.2016
   

Synthetische Kraftstoffe

Kraftstoffentwicklung im Labor bei Shell

Die Entwicklung von alternativen Kraftstoffen läuft auf Hochtouren.

Rettung für den Verbrennungsmotor?

Mit welchen Motoren in eine saubere und nachhaltige Mobilität? Das ist eine der Kernfragen in der Autoindustrie. Wissenschaftler und Firmen feilen längst an Möglichkeiten, die Lebensdauer von Diesel- und Ottomotoren zu verlängern.

Von Annika Graph, dpa

Sauberen Diesel oder Benzin aus Strom und CO2 herstellen? Das klingt nach Hexenküche, dabei beschäftigen sich längst Wissenschaftler mit dem Thema: "Durch die Herstellung von nachhaltigen Flüssigkraftstoffen, lassen sich aktuelle Verbrennungsmotoren betreiben, ohne klimaschädliches CO2 auszustoßen", sagt Jakob Burger, Verfahrenstechniker an der Technischen Universität Kaiserslautern. Seit die Grünen ihr Verbot für den Verbrennungsmotor im Jahr 2030 ins Spiel gebracht haben, ist immer häufiger die Rede von sogenannten "synthetischen Kraftstoffen" oder "e-fuels". "Damit werden die Karten neu gemischt", jubelte der Cheflobbyist der Autobranche, Matthias Wissmann, jüngst.

Nach den bekannten Biokraftstoffen ist inzwischen die Rede von der "Power-To-X"-Methode. "Mit Hilfe von Elektrolyse kann man Strom in Wasserstoff umwandeln und durch Zugabe von CO2 Kraftstoffe erzeugen", beschreibt Prof. Stefan Pischinger vom Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen an der RWTH Aachen das Verfahren. Auf diese Weise kann Gas oder flüssiger Kraftstoff hergestellt werden.

In Deutschland testen die ersten Firmen das Verfahren. Audi betreibt im niedersächsischen Werlte eine Power-To-Gas-Anlage. Die 2010 gegründete Firma Sunfire stellt in Dresden Flüssigkraftstoffe her. Audi will künftig zusammen mit Sunfire e-Diesel produzieren.

Flüssige Kraftstoffe besitzen hohe Energiedichte

"Flüssige Kraftstoffe sind das Optimum, weil sie eine sehr hohe Energiedichte haben. Außerdem kann man die gut lagern und transportieren - es gibt schon das Netz und auch die entsprechende Motorentechnik", sagt Burger. An der TU Kaiserslautern beschäftigt man sich seit Jahren mit dem Thema. "Die letzte Klasse, die so richtig aufkam, sind die Oxygenmethylenether kurz: OME", so Burger.

"Untersuchungen mit OME-Kraftstoff zeigen bei identischen Betriebsparametern deutlich verbesserte Wirkungsgrade als mit Dieselkraftstoff", erläutert Michael Günthner vom Lehrstuhl für Antriebe in Kaiserslautern. Der Vorteil sei, dass die Verbrennung dank des hohen Sauerstoffanteils sauberer abläuft. Außerdem kann der e-Diesel schrittweise mit seinem fossilem Pendant gemischt werden.

An der RWTH Aachen kommt man zu ähnlichen Ergebnissen: Mit synthetischen Kraftstoffen seien teilweise Wirkungsgradsteigerungen von mehr als zehn Prozent erreicht worden und Emissionen nahezu Null bei Stickoxiden und Partikeln, so Stefan Pischinger. Nach dem heutigen Stand blieben vom Strom - je nach Kraftstoff - etwa 45 bis 60 Prozent Energie übrig. "Wir werden beim Wirkungsgrad aber sicher noch besser, und somit in Richtung von mehr als 60 Prozent kommen."

Hohe Herstellungskosten

Ein Nachteil sind bislang noch die Kosten. "Wenn man Power-to-Gas sinnvoll betreibt und und es Power-to-Gas-Anlagen in größeren Stückzahlen gibt, betragen die Kosten für das synthetische Methan circa 10 Cent pro Kilowattstunde", sagt Reinhard Otten, zuständig für nachhaltige Produktentwicklung bei Audi. An der Tankstelle koste heute ein Liter Superbenzin ähnlich viel, rechnet Otten vor: "Mit Steuern sind wir bei 14 bis 15 Cent pro Kilowattstunde." Die Herstellkosten lägen dagegen bei 40 bis 50 Cent pro Liter - also viereinhalb bis fünfeinhalb Cent pro Kilowattstunde. "An diese fossilen Preise kommen wir heute mit dem Verfahren noch nicht dran", sagt Otten. "Da hat der Klimaschutz einen Preis."

Auch die Klimabilanz ist ein Punkt: Der Lehrstuhl für Bauphysik und ganzheitliche Bilanzierung an der Uni Stuttgart hat den CO2-Verbrauch bei der Herstellung von synthetischem Diesel und fossilen Kraftstoffen gegenübergestellt. Das Ergebnis: Nur wenn Strom aus erneuerbaren Energien verwendet wird, ergibt sich ein Vorteil. Beim heute in Deutschland vorherrschenden Strommix sei das nicht der Fall.

Dabei dürfte das mit Hilfe von Elektrolyse hergestellte Gas schon jetzt rein gesetzlich nur in das Erdgas-Netz eingespeist werden, wenn erneuerbarer Strom und biogenes CO2 verwendet wird, so Otten. Audi hat deshalb seine Anlage bewusst in Norddeutschland aufgestellt, wo der Anteil erneuerbarer Energien höher ist. Genau da setzt die Kritik von Umweltschützern wie Greenpeace an: "Bislang gibt es noch keine überschüssigen erneuerbaren Energien", sagt Daniel Moser, Verkehrsexperte bei Greenpeace. Hinzu komme die fehlende Infrastruktur zur Herstellung.

Hohe Steuern und Abgaben

Aber auch aus der Politik fehlt es an Unterstützung, klagen Audi und Sunfire. Zwar war wird "Power-to-X" von der Bundesregierung unter den sogenannten Kopernikus-Projekten gefördert. Die Anlagen würden aber im Gegensatz wie normale Stromverbraucher mit hohen Steuern und Abgaben belastet. "Solange sich diese Rahmenbedingungen nicht verbessern, werden Investoren vorsichtig bleiben" heißt es bei Sunfire. "Zur Zeit ist die Wirtschaftlichkeit der Anlagen aufgrund politischer Randbedingungen problematisch", heißt es bei Audi.

Wird der verheißungsvolle synthetische Kraftstoff also an der mangelnden Unterstützung scheitern? "Man muss das politisch fördern, damit die synthetischen Kraftstoffe sich lohnen - durch entsprechende Prämien oder Strafen für fossile Kraftstoffe", fordert Jakob Burger von der TU Kaiserslautern. Sein Kollege Günthner sieht ein "Henne-Ei-Problem". Die Industrie müsse sich mit dem Thema auseinandersetzen. Nur mit Hilfe von synthetischen Kraftstoffen sei auf Dauer eine saubere und nachhaltige Mobilität möglich, sagt Stefan Pischinger von der RWTH Aachen - denn: "Bei Nutzfahrzeugen, Schiffen oder Flugzeugen ist auf lange Sicht keine sinnvolle Alternative zum Verbrennungsmotor gegeben."

 

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