E-Fuels: umweltfreundlich, Energiebilanz, Wirkungsgrad
Wie umweltfreundlich sind mit E-Fuels betriebene Autos?
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Können E-Fuels die Verbrenner retten? Für diese Frage ist wichtig, wie sauber synthetische Kraftstoffe sind. Wie sieht es beim strombasierten Sprit mit Effizienz und Umweltfreundlichkeit aus? Sind E-Fuels klimaneutral?
Bild: AUTO BILD Montage
Mazda/Mazda Motors
Windräder/Fulmidas
Inhaltsverzeichnis
In der Diskussion um nachhaltige Mobilität sind E-Fuels in den Fokus gerutscht. Sie sind ein aktueller Streitpunkt, seit die EU beschloss, dass ab 2035 keine neuen Verbrenner-Pkw mehr zugelassen werden dürfen. Viele Autofahrer, aber auch die FDP, halten E-Fuels für die rettende Alternative zum Elektroantrieb. Verbrennerfahrzeuge sowie deren Technik und Infrastruktur könnten mithilfe von E-Fuels auch in Zukunft genutzt werden.
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Klimaschützer argumentieren hingegen, E-Fuels seien eine Mogelpackung – sie hälfen nicht beim Verringern von CO2 in der Atmosphäre, sondern verschwendeten Energie. Hier folgen einige Argumente, ob und wie umweltfreundlich E-Fuels sind.
Wie sieht die CO2-Bilanz von E-Fuels aus? Die Kraftstoffe basieren darauf, dass der Verbrennungsprozess erst einmal umgedreht wird: Erst wird CO2 der Atmosphäre entzogen, um bei der Verbrennung synthetischer Kraftstoffe dann wieder freigesetzt zu werden. Somit können E-Fuels in der Bilanz treibhausgasneutral sein. Denn bei der Herstellung wird zunächst Kohlendioxid (CO2) gebunden, der im Motor dann wieder freigesetzt wird. Um klimaneutral zu sein, muss der gesamte Produktionsprozess grün sein, also von der Produktion bis zum Transport zur Tankstelle.
Wichtig ist auch, zu wissen: Lokal wird CO2 am Ort der Verbrennung wieder in die Luft geblasen, während es am Ort der Gewinnung herausgezogen wird. Bei der Verbrennung entsteht insgesamt nicht mehr CO2, als zuvor gebunden wurde. Es wird aber auch kein CO2 aus der Atmosphäre entnommen, die Produktion von E-Fuels ist also ein Nullsummenspiel, reinigt die Atmosphäre nicht von Klimagas, sondern belässt den Anteil, wie er ist. Unterm Strich sind E-Fuels im allergünstigsten Fall klimaneutral; es muss aber nicht wenig Energie zur Produktion und Transport aufgewendet werden.
Wirkungsprinzip: Mit Strom wird Wasserstoff (H2) gewonnen, der mit CO2 angereichert zu E-Fuels wird – um am Ende wieder CO2 abzugeben.
Bild: Bosch
Basis der synthetischen Kraftstoffe ist Wasserstoff (H2). Um ihn zu gewinnen, wird Wasser (H2O) durch Elektrolyse in Sauerstoff (O) und eben Wasserstoff aufgespalten. Anschließend wird aus der Luft entnommenes CO2 hinzugefügt, was später wieder verbrannt wird. Für diesen aufwendigen Produktionsprozess wird Strom benötigt, der aus einer regenerativen Energiequelle wie Wind oder Sonne stammen muss, sonst ist er nicht grün. Dazu ist außerdem viel Strom nötig, sehr viel.
Nicht ohne Grund entstand eine Pilotanlage zur Herstellung des synthetischen Kraftstoffs im windreichen Chile, wo schon erste Porsche Panamera mit E-Fuels betankt und betrieben wurden
Der schlechte Wirkungsgrad ist der Hauptkritikpunkt bei E-Fuels. Denn bei der Umwandlung des Stroms in Kraftstoff wird eine Menge Energie aufgewendet, die, so die Kritiker, auf direktem Weg E-Autos antreiben könnte. Dazu eine Rechnung: Die Menge, die ein mit E-Fuels betriebenes Auto 100 Kilometer weit bringt, reicht bei einem rein batterieelektrischen Auto für rund 700 Kilometer. Anders ausgedrückt: Der Wirkungsgrad von E-Fuels liegt bei etwa 15 Prozent, der von E-Autos zwischen 70 und 80 Prozent. Die Energiebilanz strombasierter Kraftstoffe ist also deutlich schlechter als von Strom selbst.
Noch mal anders anschaulich gemacht: Der Strom einer 3-Megawatt-Windturbine reicht für 1600 E-Autos, für 650 mit Wasserstoff betriebene und gerade mal 250 mit E-Fuels befeuerte. Nicht ohne Grund kritisieren Experten E-Fuels als ineffizient und teuer.
Für so viele Autos mit alternativem Antrieb reicht der Strom einer 3-MW-Windturbine.
Bild: VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V.
Auf jeden Fall wird das gebundene CO2 beim Verbrennen im Automotor wieder frei. Aber kommt davon abgesehen noch mehr Dreck aus dem Auspuff? Alltagstests sind erst mal schwierig zu realisieren, weil es kaum frei verfügbare E-Fuels gibt. Umso aufschlussreicher der Test des ADAC: Drei Benziner, darunter zwei Golf-Modelle, sowie zwei Diesel wurden mit synthetischem Sprit betrieben und in über 100 Messungen auf dem Prüfstand auf Schadstoffausstoß überprüft.
Porsche betreibt gemeinsam mit Partnern eine E-Fuels-Produktion in Chile.
Bild: Porsche
Im Dezember 2022 wurde das Ergebnis bekannt: 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. Auch die Menge an ausgestoßenem Stickstoff lag bei den Selbstzündern um 40 Prozent unter dem Betrieb mit herkömmlichem Diesel.
Zuvor hatte eine Studie von T&E (Transport & Environment, Dachverband europäischer Umweltverbände) 2021 erbracht: Beim Verbrennen von E-Fuels entsteht genauso viel Stickstoff, aber dreimal so viel gesundheitsschädliches Kohlenmonoxid wie bei normalem E10-Superbenzin. Der Ausstoß an Ammoniak war danach sogar doppelt so hoch. Ammoniak kann sich mit anderen Teilchen in der Luft zu Feinstaub verbinden. Nur die Partikelemissionen sanken beim E-Fuels-Test. Es scheint in puncto Umweltfreundlichkeit also Widersprüche zu geben.
Demgegenüber haben E-Fuels den Vorteil, dass sie eine größere Energiedichte aufweisen als Auto-Akkus oder gasförmig gespeicherter Wasserstoff. Das macht sie genau wie Wasserstoff empfehlenswert für den Fern-, Flug- oder Schiffsverkehr, wo der Elektroantrieb wegen der schweren Batterie als Alternative wegfällt.
Viele Experten sehen E-Fuels eher für den Flug- als für den Autoverkehr geeignet.
Bild: Christoph Börries / AUTO BILD
Ein weiterer praktischer Vorteil: E-Fuels lassen sich über lange Distanzen transportieren, etwa in Tankschiffen. Und gut lagern, was mit Strom eher schwierig ist. Die Befürworter von E-Fuels entgegnen zudem, die Effizienz sei nicht entscheidend – da die eingesetzte Sonnen- und Windenergie ja ohnehin anfalle.
E-Fuels sollten also dort hergestellt werden, wo es Wind und Sonne satt gibt. Etwa im chilenischen Patagonien, wo Porsche seit Kurzem eine Pilotanlage (zusammen mit Siemens, MAN und ExxonMobil) betreibt, oder in den Weiten der nordafrikanischen Sahara. Aber für den Transport von flüssigen E-Fuels muss ebenfalls Energie aufgewendet werden, was unterm Strich die Ökobilanz schwächt.
Vom Ort der Produktion müssten E-Fuels, vorausgesetzt, sie werden außereuropäisch produziert, nach Europa gebracht werden. Immerhin: Die bestehende Infrastruktur zwischen Raffinerie, Kraftstofftransport und Tankstellen kann weiter genutzt werden, den synthetischer Sprit verhält sich physikalisch wie fossiler.
Was die Produktion angeht: Der Aufbau einer tragfähigen Infrastruktur für Pkw dürfte noch Jahre, wenn nicht Jahrzehnte dauern. So prognostiziert der Kraftstoffproduzent Shell, marktrelevante Mengen nicht vor 2030 anbieten zu können.
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