E-Fuels: synthetischer Kraftstoff, Kosten, Öko-Sprit
Alternativer Kraftstoff statt Akku: Welche Zukunft haben E-Fuels?
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Mit E-Fuels sollen Verbrenner klimaneutral werden – und auch nach 2035 tanken und fahren können. Alle Infos zu Herstellung, Kosten, Effizienz und zur Umweltbilanz – und wann sie kommen. Was man über E-Fuels wissen sollte!
Bild: Toyota Gazoo Racing Europe
Inhaltsverzeichnis
- FDP will E-Fuels-Fahrzeuge von Kfz-Steuer befreien, Grüne dagegen
- Was sind E-Fuels, woraus bestehen sie?
- Wie grün und effizient sind E-Fuels?
- Diess sah keine Zukunft für E-Fuels, VW-Chef Blume schon
- E-Fuels oder lieber E-Autos?
- Wie sauber verbrennen E-Fuels in Verbrennern?
- Wie verlief der E-Fuels-Test vom ADAC
- Wie hoch waren die Emissionen im ADAC-Test?
- Wie viel CO2 würden Autos mit E-Fuels einsparen?
- Wie beurteilt die Bundesregierung E-Fuels?
- Merkt man beim Fahren einen Unterschied zu Benzin?
- Verträgt jeder Verbrennungsmotor E-Fuels?
- Wo und wann entsteht Synthetik-Sprit?
- Wie werden E-Fuels hergestellt?
- Was werden E-Fuels kosten?
- Welches Verkehrsmittel kann synthetischen Kraftstoff noch nutzen?
Mit E-Fuels sollen Verbrenner auch nach dem Aus für Autos mit Verbrennungsmotor ab 2035 noch fahren dürfen, auch Neuwagen können mit Electrofuels betrieben werden. Diese Kernfrage beim Mobilitätswandel und der geplanten CO2-Reduzierung ist entschieden.
Nun geht es um weitere Fragen wie den Wirkungsgrad und die künftigen Kosten von E-Fuels. Das ist wichtig bei der Realisierung der Pläne, denn viele Menschen halten den Ökosprit für eine vorstellbare und erstrebenswerte Treibstoff-Lösung. Warum? Damit könnte jeder Benziner oder Diesel im Grund klimaneutral laufen, sofern der synthetische Kraftstoff nachhaltig hergestellt wird. Autofahren würde sich anfühlen wie bisher.
Allerdings gilt die Technologie zur Herstellung von E-Fuels als ineffizient und teuer. Um das zu ändern, arbeiten erste Anlagen zur industriellen Fertigung bereits. AUTO BILD zeigt den Stand der Diskussion um E-Fuels, wie sie funktionieren, was sie kosten – und wie sich Autos damit fahren. Außerdem nennen wir Vor- und Nachteile von E-Fuels.
Nach der Einigung auf eine Zulassung von Autos mit Verbrennungsmotoren über 2035 hinaus will Bundesfinanzminister Christian Lindner (FDP) die Besteuerung von Kraftfahrzeugen reformieren. Die Nutzung klimaschonender Kraftstoffe – sogenannter E-Fuels – soll geringer besteuert werden als die von Benzin oder Diesel, argumentierte der FDP-Vorsitzende. Das Finanzministerium werde dazu ein Konzept vorlegen. Damit droht der nächste Verkehrs-Konflikt.
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Die Grünen sehen Lindners Vorstoß kritisch. Die Grünen antworteten am Montag via "Augsburger Allgemeine": "Anstatt über eventuelle Subventionen für Nischenprodukte in zehn Jahren nachzudenken, sollte der Finanzminister jetzt endlich in die Puschen kommen und das anpacken, was bereits auf dem Tisch liegt", sagte die stellvertretende Grünen-Fraktionsvorsitzende Julia Verlinden.
Die Regierungsparteien hätten in den vergangenen anderthalb Jahren gemeinsam zahlreiche Projekte verabredet. Diese seien zum Teil vom Finanzministerium bislang noch nicht einmal begonnen worden oder würden blockiert, kritisierte Verlinden. Dazu gehöre eine Reform der Entfernungspauschale nach ökologischen und sozialen Gesichtspunkten sowie der Abbau von umweltschädlichen Subventionen, sagte Verlinden. Als Beispiel nannte sie einen Umbau des Dienstwagenprivilegs.
Der Name E-Fuels klingt modern und innovativ. Er steht für "Electrofuels", also "Elektro-Treibstoff", denn E-Fuels werden unter Einsatz von Strom hergestellt. Der Umgang ist einfach: E-Fuels tankt man wie normalen Sprit an der Zapfsäule. Aber: Bei der Herstellung kommt Strom zum Einsatz. Wenn es grüner Strom aus Sonnen- und Windenergie ist, dann könnten E-Fuels im Prinzip als erneuerbare Energie gelten.
E-Fuels werden in einem mehrstufigen Verfahren gewonnen. Der wichtigste "Rohstoff" ist Wind.
Bild: Siemens Energy
Vorstufe zu E-Fuels ist Wasserstoff
Er wird genutzt, um in einem mehrstufigen Verfahren Wasserstoff und letztlich E-Fuels herzustellen. Das Verfahren ist mehr als 80 Jahre alt, gilt aber als ineffizient. Warum dann der Aufwand? Ganz einfach: Der klimaneutrale, flüssige Kraftstoff kann einen wichtigen Beitrag zum Erreichen der Klimaschutzziele leisten. Denn mit dem grünen Sprit lässt sich jeder Verbrennungsmotor betreiben. Den synthetischen Kraftstoff gibt es als "eBenzin", "eDiesel", "eHeizöl" und "eKerosin". Zudem ist die bestehende Infrastruktur aus Tankstellen, -lagern und -schiffen weiter nutzbar.
Kritiker von E-Fuels sagen, der grüne Sprit sei in der Herstellung Energieverschwendung und daher nicht "grün" genug. Die Menge an Strom, mit der E-Fuels für 100 Kilometer Reichweite hergestellt werden, würde ein batterieelektrisches Auto 700 Kilometer weit fahren lassen. Der Wirkungsgrad von E-Fuels liegt laut Autoexperte Ferdinand Dudenhöffer somit bei etwa 15 Prozent, der von E-Autos bei rund 80 Prozent.
Energie reicht für 1600 E-Autos oder 250 E-Fuel-getriebene
Eine ähnliche Rechnung macht der Verband der Elektrotechnik (VDE) auf: Er hat errechnet, dass der Strom einer 3 MW leistenden Windturbine ausreicht für 1600 Elektroautos oder 600 Wasserstoffautos oder gerade mal 250 mit E-Fuels betriebenen Kfz.
Dieser Grafik zufolge sind E-Autos energetisch im Vorteil vor solchen, die mit Wasserstoff oder E-Fuels angetrieben werden.
Bild: VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V.
Der ehemalige Volkswagen-Chef Herbert Diess sah noch Mitte 2022 keine Zukunft für E-Fuels. Die Effizienz dieser Kraftstoffe sei "extrem schlecht", hatte er der "Süddeutschen Zeitung" gesagt. Diess prognostizierte: "Wenn 2030 einer für 10 Euro Strom tankt, um 500 Kilometer weit zu kommen, wird der E-Fuel-Fahrer 60 Euro ausgeben müssen."
Sein Nachfolger bei VW, Oliver Blume, gilt als E-Fuels-Befürworter. Sogar eine Einflussnahme auf Finanzminister Lindner bei den Verhandlungen zum Verbrenner-Aus auf EU-Ebene stand im Raum. BMW-Vorstandsboss Oliver Zipse bezeichnete im März 2023 mit Blick auf die rund 260 Millionen Bestandsfahrzeuge in Europa E-Fuels als "einzige Möglichkeit, dass diese Autos einen Beitrag zum Klimaschutz leisten können".
E-Fuels-Befürworter betonen die große Energiedichte
Die Befürworter von E-Fuels entgegnen jedenfalls, die Effizienz sei nicht entscheidend – da die eingesetzte Sonnen- und Windenergie ja ohnehin anfalle und niemandem weggenommen werde. E-Fuels sollen dort hergestellt werden, wo es Wind und Sonne satt gibt. Etwa in Afrika oder in Chile.
Außerdem hätten E-Fuels andere Vorteile: Ihre Energiedichte sei größer als die von Auto-Akkus oder gasförmig gespeichertem Wasserstoff. Das mache sie ähnlich wie fossile Kraftstoffe. Was das bedeutet? E-Fuels lassen sich über lange Distanzen kostengünstig transportieren, etwa in Tankschiffen. Und gut lagern – was mit Strom eher schwierig ist.
Transport & Environment (kurz T&E) schließt sich der Euphorie über die Vorteile von E-Fuels nicht an. T&E ist die Dachorganisation verschiedener nichtstaatlicher Organisationen aus ganz Europa, die sich für Nachhaltigkeit in der Mobilität einsetzen. Die Institution schreibt zum Thema Pkw, der Wechsel von "schmutzigen" Motoren zu emissionsfreien Elektrofahrzeugen sei "entscheidend für die Dekarbonisierung des Autos".
T&E wollte wissen, ob E-Fuels sauberer verbrennen als fossiler Kraftstoff und beauftragte das französische Institut IPFEN, die Schadstoffemission von mit E-Fuels betriebenen Verbrennern zu messen. Dafür wurden im Labor 100 Liter synthetisches Benzin hergestellt, als Testfahrzeug diente ein 2019er Mercedes A 180 mit Otto-Partikelfilter und manuellem Getriebe, vorschriftsmäßig gewartet und mit 17.000 Kilometern auf der Uhr.
Das IPFEN-Ergebnis: Ein mit E-Fuels betankter Pkw stößt genauso viele giftige Stickstoffoxide aus wie ein Auto, das mit E10-Kraftstoff fährt. Bei der Verbrennung entstand laut T&E sogar dreimal so viel gesundheitsschädliches Kohlenmonoxid wie bei normalem Benzin. Der Ausstoß an Ammoniak war doppelt so hoch. Ammoniak kann sich mit anderen Teilchen in der Luft zu Feinstaub verbinden. Nur die Partikelemissionen sanken beim E-Fuels-Test.
Wie fährt sich ein E-Fuel-betankter Porsche Panamera?
In Chile konnte sich AUTO BILD auf der Pilotanlage von Siemens und Porsche von der Qualität der dort hergestellten E-Fuels überzeugen: Ein mit synthetischem Sprit betankter Porsche Panamera Turbo S E-Hybrid fuhr geschmeidig wie jeder andere Hybrid. In der Pilotanlage sollen in der ersten Ausbaustufe zunächst pro Jahr 130.000 Liter E-Fuel aus Windenergie produziert werden. Eine weitere, in der Nähe angesiedelte Anlage sollen ab 2026 rund 50 Millionen Liter E-Fuel pro Jahr produziert werden.
Auch der ADAC hat E-Fuels getestet, gemeinsam mit dem Händlerverband ZDK (Zentralverband Deutsches Kraftfahrzeuggewerbe). Über mehrere Tausend Kilometer fuhren die Tester einen gebrauchten VW Golf 7 1.4 TSI. Die Emissionen des Testautos wurden auch auf einem Prüfstand analysiert.
Das Ergebnis: Beim technisch unveränderten Golf waren bei der Fahrt mit E-Fuels bei den technischen Eigenschaften, der Leistung und dem Fahrverhalten keine Unterschiede spürbar. Der Schadstoffausstoß lag sogar geringer als bei konventionellem Kraftstoff.
Das Fazit des ADAC: "In allen Zyklen werden die Grenzwerte weit unterschritten, selbst im sehr anspruchsvollen Autobahnzyklus des ADAC Ecotest." Der Stickoxid-Ausstoß sinkt sogar um rund 40 Prozent.
Damit laufen Autos klimaneutral
Wasser auf die Mühlen vieler Autofahrer, die sich fragen: Warum nutzen wir nicht umweltfreundlichere Kraftstoffe, die unsere Motoren vertragen? Klar, Elektroautos sind eine wichtige Lösung. Aber was ist mit den 46,5 Millionen Verbrennern im aktuellen Fahrzeugbestand? Die werden noch sehr viele Jahre auf deutschen Straßen unterwegs sein. Könnte man deren Kraftstoffbedarf nicht CO2-frei decken?
Gibt es Reaktionen auf die T&E-Untersuchung?
Uniti, der Verband mittelständischer Mineralölunternehmen und Mitglied der E-Fuel-Allianz, widersprach den Erkenntnissen von T&E. Der Verband bezweifelte, dass die vom Institut IPFEN hergestellten Testkraftstoffe in ihrem Siedeverlauf und Verdampfungsverhalten der E-Fuels-Norm DIN EN 228 entsprachen.
T&E attestierte E-Fuels im Vergleich mit batterieelektrischen Antrieben Nachteile in den Kapiteln Kosten, Effizienz und Verfügbarkeit. Auch das bemängelte Uniti: Die Mineralölunternehmen kritisierten an der T&E-Studie, standortspezifische Faktoren der Erzeugung erneuerbarer Energien seien nicht ausreichend berücksichtigt. Soll heißen: Die Effizienz von E-Fuels würde wachsen, wenn sie an Orten mit hohen Volllaststunden aus erneuerbaren Energien hergestellt werden. Also etwa dort, wo es Wind im Überfluss gibt.
Die synthetischen Kraftstoffe werden im Labor so konstruiert, dass sie den bekannten Kraftstoffen entsprechen. Aber sie sind reiner.
Bild: AUTO BILD
Dem entgegen steht das positive Testergebnis vom ADAC. Sowohl Benziner als auch Diesel hielten im Betrieb mit E-Fuels bzw. HVO (Pflanzendiesel) die Grenzwerte beim Schadstoffausstoß nicht nur ein, sondern lagen signifikant unter denen von konventionellem, fossilbasiertem Sprit. Neben dem bereits erwähnten VW Golf 7 1.4 TSI wurde auch ein Ford Fiesta und ein VW Golf 8 mit E-Fuel betrieben.
Daneben testete der ADAC dieselbetriebene Fahrzeuge auf ihre Verträglichkeit mit dem alternativen Kraftstoff HVO (Hydrogenated Vegetable Oils). Er wird aus Pflanzenölen gewonnen, die oftmals aus Abfallstoffen stammen. Ein BMW 320d und ein VW Touran TDI wurden mit dem pflanzenbasierten Diesel gefahren. Auch beim Pflanzen-Diesel sank der Stickstoff-Ausstoß um rund 40 Prozent. Aufgrund der niedrigeren Energiedichte von HVO nahm der Verbrauch von BMW 320d und VW Touran TDI zwar leicht zu, die CO2-Emission blieb aber unterm Strich gleich.
Der ADAC folgerte, dass schon heute viele Fahrzeuge E-Fuels tanken könnten. Allerdings fehle bei vielen Herstellern die Freigabe. "Die Kraftstoffe funktionieren einwandfrei, sofern die Modelle für den jeweiligen Sprit freigegeben sind." BMW hat seine gesamte Diesel-Flotte, VW seine aktuellen Dieselmodelle für HVO-Diesel freigegeben. Zu verfolgen sind die Ergebnisse auf dem Youtube-Kanal der "Autodoktoren". Der ADAC schlägt vor, dass die Politik wirtschaftliche Anreize für E-Fuels-Hersteller setzen sollte, um die Produktion zu fördern.
In einer weiteren Studie vom Juni 2022 argumentiert T&E: Im Jahr 2030 gekaufte, mit E-Fuels betriebene Autos sorgten während ihrer gesamten Lebensdauer (inklusive Herstellung und Betrieb) im Vergleich zu Benzin- oder Dieselfahrzeugen nur für fünf Prozent CO2-Einsparung.
Bei rein batterieelektrisch betriebenen Autos seien es 78 Prozent weniger Emissionen, unter Berücksichtigung des für 2030 vorgesagten Strommix. Ein reines E-Auto wäre zudem 53 Prozent sauberer als ein Verbrenner mit synthetischen Kraftstoffen – vor allem wegen Verlusten in der E-Fuels-Herstellung und den ineffizienten Verbrennungsmotoren.
In der Ampel-Regierung verlangt die FDP Ausnahmen vom geplanten EU-Verbrenner-Aus. Bundesfinanzminister Christian Lindner will, dass auch nach 2035 Neuwagen mit Verbrennungsmotoren zugelassen werden können. Verkehrsminister Wissing (ebenfalls FDP) setzt ein Veto gegen die EU-Pläne. Er fordert, dass Verbrennungsmotoren von dem Verbot ausgenommen werden, die mit E-Fuels betrieben werden können.
AUTO BILD hat bei einem E-Fuels-Test folgendes erlebt: Aus großen Kanistern gluckert eine leicht gelbliche Flüssigkeit in den Tank. Kein großes Ding für einen Verbrenner, denn dieses "Futter" unterscheidet sich kaum vom Superbenzin. Es riecht exakt so und schwappt mit gleicher Viskosität vor sich hin.
Rein chemisch gibt es zwischen beidem keinen Unterschied. Denn die Kanisterware namens E-Fuel wurde im Labor so gebraut, dass sie Mineralöl-Sprit entspricht. Dem Testwagen ist das ziemlich egal, Hauptsache, das Zeug zündet vernünftig. Und genau darum geht es: Wie fährt es sich mit E-Fuel, gibt es Unterschiede zwischen Natur- und Laborprodukt?
Der 136 PS starke Dreizylinder des Mini verhält sich mit E-Fuels betankt nicht anders als mit fossilem Kraftstoff.
Bild: AUTO BILD
Die Antwort: ein klares Nein. Das Testauto benimmt sich mit E-Fuel nicht anders als sonst unter Versorgung mit Super. Mit typischem Schnattern erwacht der Dreizylinder zum Leben und macht das, was alle erwarten. Die 136 PS beschleunigen ihn ausreichend flott auf Landstraßentempo. Die Gänge werden gleichmäßig ausgedreht, der 1,5-Liter leistet sich kaum Durchhänger. Die Autobahn gehörte leider nicht zur Teststrecke.
Bleibt die Frage: Verträgt der Motor den neuen Kraftstoff? Solche Bedenken sind unbegründet. E-Fuels setzen sich aus den gleichen Elementen zusammen wie Super, können sogar noch reiner "konstruiert" werden. Das bedeutet, es entstehen bei der Verbrennung weniger Schadstoffe. Sie völlig schadstofffrei zu produzieren, ist technisch allerdings noch nicht möglich. Gleichwohl sollten ihn alle Verbrenner vertragen.
Das sagt auch Prof. Dr. Thomas Koch, Leiter des Instituts für Kolbenmaschinen am KIT (Karlsruher Institut für Technologie): "Negative Einflüsse auf den Antriebsstrang wurden bislang nicht diagnostiziert, werden nicht erwartet. Vielmehr sind sogar kleinere Produktvorteile durch E-Fuels möglich." Also her mit dem synthetischen Super!
Beispielsweise in Patagonien, wo Markus Speith von Siemens Energy Projektleiter für eine E-Fuels-Fabrik ist. Im Süden Chiles haben Siemens und Porsche gemeinsam mit weiteren Partnern eine Pilotanlage zur Herstellung von E-Fuels gebaut. Dort sollen 130.000 Liter Benzin jährlich zum Transport nach Europa verschifft werden. Ab 2027 sollen es pro Jahr bis zu 550 Millionen Liter sein. Porsche hat sich einiges vorgenommen. Zuerst werden E-Fuels in Porsche Experience Centern und in Leuchtturmprojekten wie dem Porsche Mobil 1 Supercup eingesetzt. Vor Ort wurden schon ein aktueller Porsche 911 und ein Panamera Turbo S E-Hybrid aus der Pilotanlage mit lokal produziertem Synthetik-Sprit betankt.
Porsche hat sich zusammen mit seinen Partnern für den Süden Chile entschieden, weil hier an 270 Tagen im Jahr Wind weht und die Windräder so fast immer unter Volllast laufen können. Hinzu kommt die vorhandene Hafeninfrastruktur in Cabo Negro an der Magellanstraße, von wo aus die Kraftstoffe in die ganze Welt verschifft werden können. In Texas und in Australien sollen weitere E-Fuel-Anlagen entstehen.
Und wie stellt man E-Fuels her? "Zunächst ernten wir den Wind", sagt Speith. Der damit erzeugte Strom treibt einen Elektrolyseur an, der Wasser in die Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt. Wenn dieser Wasserstoff nun mit aus der Atmosphäre extrahiertem CO2 verbunden wird, entsteht in einem mehrstufigen Prozess Benzin. Großer Vorteil von E-Fuels: Bei der Verbrennung wird ausschließlich das CO2 freigesetzt, das vorher der Atmosphäre entzogen wurde.
Bisher werden E-Fuels in kleinen Pilotanlagen wie in Chile hergestellt. Sie sind noch weit von der Möglichkeit einer flächendeckenden Versorgung entfernt. Die Produktion unter Laborbedingungen sorgt vorerst für einen Literpreis von etwa 4,50 Euro – was natürlich nicht konkurrenzfähig ist mit fossilen Kraftstoffen.
Wie sollte es auch anders sein? Die Welt ist auf die Förderung, Verarbeitung und den Verbrauch fossiler Rohstoffe ausgelegt. Rund 14 Milliarden Liter Rohöl wurden im Jahr 2020 gefördert – täglich!
Geschätzt aus rund der Hälfte davon wird Kraftstoff hergestellt. Wenn E-Fuels in großem Maßstab hergestellt werden und die Erzeugung von Vorprodukten optimiert wird, dürften fürs grüne Benzin die Preise sinken. Schätzungen gehen davon aus, dass 2026, im optimalen Fall, der Literpreis schon auf 1,60 Euro gesunken ist. Und bereits 2030 könnte der Liter einer optimistischen Schätzung zufolge rund einen Euro kosten. Damit wäre er konkurrenzfähig mit den fossilen Kraftstoffen. Und bis dahin können E-Fuels zumindest dem fossilen Sprit beigemischt werden.
Auch die Luftfahrtbranche schielt auf E-Fuels, will möglichst bald auf Öko-Kerosin umsteigen. Wie Verbrennerautos können auch Flugzeuge den nachhaltigen Kraftstoff tanken.
Die Lufthansa ist Vorreiter, verfeuert bereits 10.000 Tonnen pro Jahr. Das reicht theoretisch für 100 Flüge von Europa nach Amerika – klingt viel, macht die Lufthansa aber pro Tag! Erst vor kurzem hat Airline-Chef Carsten Spohr daher gefordert, die Produktion von Öko-Sprit deutlich zu erhöhen.
Die Luftfahrtbranche will auf Öko-Kerosin umsteigen. Das könnte gegen die sogenannte "Flugscham" wirken.
Bild: DPA
Der Weltluftfahrtverband IATA will sich in die gleiche Richtung entwickeln. Bis 2030 muss die Luftfahrtbranche zwei Prozent des eingesetzten Kraftstoffs aus nachhaltigen Ressourcen beschaffen. Das bedeutet: 200.000 Tonnen Öko-Kerosin sind dann jährlich nötig.
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