eFuels: Hoffnungsträger oder Sackgasse?
Immer wieder entbrennt die Diskussion um eFuels, wenn es um Klimaschutz im Transportsektor geht. Die einen sehen in synthetisch hergestellten Kraftstoffen eine wertvolle Zukunftstechnologie, andere bezeichnen sie als unwirtschaftlich und unsinnig.
eFuels sind gasförmige und flüssige Kraftstoffe, die sich mittels elektrischem Strom herstellen lassen. Sie werden auch als Power-to-X (Ptx)-Fuels oder Power-to-Liquid (PtL) oder Power-to-Gas (PtG) bezeichnet. Auch der Begriff Powerfuels wird manchmal verwendet. Auf EU-Ebene sind eFuels als RFNBO (Renewable liquid and gaseous fuels of non-biological origin) definiert – also erneuerbare Brenn- und Kraftstoffe nicht biogenen Ursprungs, die mit Strom hergestellt werden, der aus erneuerbaren Quellen (vor allem Sonne und Wind) stammt. Die EU-Kommission hat Anfang 2023 Regeln zur Herstellung von RFNBO ergänzend zur erneuerbaren Energienrichtlinie (RED 2) erlassen. Kernenergie gilt demnach auch weiterhin nicht als erneuerbare Energie, soll aber nach Meinung einiger EU-Staaten künftig durchaus eine Rolle bei der Herstellung von eFuels spielen. Aktuell wird dies noch verhandelt.
Energieintensive Herstellung
Um Kerosin, Diesel und Benzin als eFuel herzustellen, wird in der Regel das schon vor einhundert Jahren entwickelte Fischer-Tropsch-Verfahren eingesetzt. Aus dem Synthesegas – bestehend aus Wasserstoff (H) und Kohlenmonoxid (CO) – werden lange Kohlenwasserstoffketten gebildet, die dann als „eRohöl“ zu Kraftstoffen raffiniert werden können. Entscheidend für grüne eFuels ist dabei, dass der Wasserstoff auf Basis von regenerativ erzeugtem Strom gemäß RED-2-Richtlinie erzeugt wird. In der Regel geschieht dies durch Elektrolyse. Das Kohlenmonoxid muss aus Kohlendioxid (CO₂) stammen, das zuvor der Umgebungsluft entnommen wurde (Direct Air Capture).
Entscheidend für grüne eFuels ist dabei, dass der Wasserstoff auf Basis von regenerativ erzeugtem Strom gemäß RED-2-Richtlinie erzeugt wird.
Der gesamte Prozess, einschließlich der Meerwasserentsalzung zur Deckung des Wasserbedarfs für die Wasserstoffherstellung, führt nach aktuellen Studien dazu, dass der Energiegehalt des eRohöls nur einem Drittel oder sogar weniger des eingesetzten Stroms entspricht. Der anschließende Raffinerie-Prozess benötigt dann noch weitere Energiemengen. Das Verfahren gilt deshalb als sehr energieintensiv und gegenüber fossilen Kraftstoffen oder der direkten Nutzung des Stroms in Elektromotoren als unwirtschaftlich.
Einsatz für Luft- und Seetransport
Mittels Fischer-Tropsch produzierte eFuels stellen aber für die Luftfahrtbranche derzeit die einzige Möglichkeit dar, die CO₂-Emissionen bei Langstreckenflügen auf nahezu null zu senken. Neben biogenen Sustainable Aviation Fuels (SAF) gilt das eKerosin momentan als der Hoffnungsträger für die Branche. Beim Raffinerieprozess entstehen aus dem eRohöl außer eKerosin als Nebenprodukt auch eDiesel. Manche glauben, dass deshalb eFuels im Straßenverkehr doch eine Zukunft haben könnten. Dies wird aber weder kurz- noch mittelfristig der Fall sein, was folgende Zahlen verdeutlichen: In Deutschland soll die eKerosin-Produktion in 2030 einen Anteil von zwei Prozent der Gesamtproduktion erreichen, das sind rund 200.000 Tonnen im Jahr. Dadurch würden prozessbedingt auch rund 100.000 Tonnen eDiesel entstehen. Diese Menge entspricht aber nur 0,3 Prozent des heutigen deutschen Dieselverbrauchs. Zum Einsatz kommen wird eDiesel aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit und den deutlich höheren Kosten deshalb nur in speziellen Anwendungen, wo es keine technische und wirtschaftliche Alternative zum Dieselmotor gibt, oder als Beimischung zu fossilen Kraftstoffen, ähnlich der heutigen Bio-Beimischungen in Benzin und Diesel.
Gefragt sind eFuels auch in der Schifffahrt. Wo die großen Frachtschiffe heute Schweröl tanken, soll schon bald eMethanol (CH₄O) gebunkert werden. Die Container-Reederei Maersk hat bereits 19 solcher Schiffe bestellt. eMethanol wird in einem gesonderten Verfahren direkt aus grünem Wasserstoff und CO₂ gewonnen. Außer von der Schifffahrt wird dieses Produkt vor allem von der chemischen Industrie nachgefragt. Möglich ist auch eine Weiterverarbeitung zu Diesel, wenngleich dies wieder sehr aufwendig ist.
Neben eMethanol setzt die Schifffahrt langfristig auf eAmmoniak (NH₃). Noch sind die Motortechnologien dafür nicht fertig entwickelt und der Kraftstoff ist sehr toxisch, was das Handling nur auf großen Schiffen sinnvoll macht. Perspektivisch könnte dieser eFuel aber das eMethanol im kommenden Jahrzehnt ablösen. Denn eAmmoniak benötigt neben grünem Wasserstoff kein CO₂ zur Herstellung. Stattdessen wird Stickstoff (N) aus der Umgebungsluft genutzt, was deutlich effizienter möglich ist als das Einfangen von CO₂-Molekülen. eFuels sind Teil der neuen grünen Wasserstoffwirtschaft und damit eine Zukunftstechnologie, die wir für die Transformation hin zu Nullemissionstechnologien dringend benötigen. Sie werden aber in ganz unterschiedlichen Verfahren hergestellt und für ganz unterschiedliche Zwecke benötigt – vor allem für den interkontinentalen Energietransport und für die Dekarbonisierung der Seeschifffahrt und der Luftfahrt. Im europäischen Straßenverkehr werden eFuels aus heutiger Sicht keine große Rolle spielen.