Synthetische Kraftstoffe: Wann kommt die Rettung für Verbrennungsmotoren?

Es klingt perfekt: CO2-neutraler, flüssiger Kraftstoff, hergestellt aus grünem Strom, der in jeden herkömmlichen Tank gefüllt werden kann. Die Idee der so genannten E-Fuels gibt es schon seit Jahren, der Durchbruch gelang ihnen bislang allerdings nicht. Jetzt setzen Ölkonzerne, Automobilindustrie und Chemieunternehmen das Thema wieder auf die Agenda und versprechen eine große Zukunft für den Designersprit.

„Insbesondere synthetische Kraftstoffe könnten dazu beitragen, den Transportsektor CO2-frei werden zu lassen“, sagte Thomas Zengerly, Vorsitzender der Geschäftsführung der Deutsche Shell Holding erst kürzlich im Gespräch mit dem Handelsblatt. Aber warum fristet die verheißungsvolle Technologie immer noch ein Nischendasein?

Als synthetische Kraftstoffe werden Kraftstoffe bezeichnet, die nicht auf Erdöl als Rohstoffquelle basieren. Da gibt es zum einen die viel diskutierten Biofuels, zum Beispiel Bioethanol, hierzulande auch bekannt unter dem Kürzel E10. Das Image der Biokraftstoffe ist allerdings denkbar schlecht, seit die Einführung des Sprits auf Pflanzenbasis vor fast zehn Jahren in bundesweiten Protesten unter dem Tank-oder-Teller-Motto gipfelte.

Da Ethanol aus nachwachsenden Rohstoffen wie Getreide, Mais oder Zuckerrüben gewonnen wird, geben Pflanzen bei ihrer Verbrennung zwar nur das zuvor aufgenommene CO2 wieder ab – also ein CO2-neutraler Vorgang. Die Anbaufläche, die für Ethanol genutzt wird, werde aber für den Anbau Nahrungsmitteln gebraucht, warnten Umweltverbände. Hinzu kommt, dass nicht alle Motoren den Biokraftstoff gut vertragen. Der große E10-Hype blieb bislang aus. 2018 betrug der Absatz gerade einmal etwas über einer Million Tonnen, von fast 18 Millionen Tonnen verkauftem Benzin insgesamt.

Das Teller-Problem ist mittlerweile gelöst. Die Biokraftstoffe der zweiten Generation beispielsweise nutzen nicht mehr Mais oder Zuckerrohr, sondern Stroh oder Holzschnitze. Diese Biomasse wird in Gas umgewandelt und kann anschließend bei Bedarf verflüssigt werden (Biomass-to-liquid). Trotz aller Probleme könnten Biofuels so in Zukunft durchaus relevant werden. Die Internationale Energie-Agentur etwa rechnet für 2045 mit einem Biosprit-Anteil von rund 20 Prozent am weltweiten Energiebedarf des Straßenverkehrs.

Viel einfacher wirkt dagegen die Idee synthetische Kraftstoffe aus erneuerbarem Strom (E-Fuels) herzustellen. Basis für alle strombasierten Kraftstoffe ist die Gewinnung von Wasserstoff per Elektrolyse. Der Wasserstoff wiederum reagiert mit aus der Luft gewaschenem CO2 zu Methan, woraus in weiteren Verfahrensschritten nahezu jeder Kraftstoff hergestellt werden kann. Von E-Diesel, E-Benzin bis zu E-Kerosin.

Der große Vorteil: E-Fuels kann man in den bisherigen Verbrennungsmotoren nutzen. Getankt würde an Zapfsäulen des bestehenden Tankstellennetzes, eine neue Infrastruktur wäre nicht nötig. Der Nachteil: Die Herstellung ist teuer, aufwendig und der Wirkungsverlust hoch. Strom ist immer dann am effektivstem, wenn er direkt aus der Steckdose verwendet wird, etwa wie beim Elektroauto.

E-Fuels sind keine Alternative zu E-Autos

Trotzdem brauche man E-Fuels um die Energiewende zu bewältigen, sagen Forscher wie Manfred Aigner, Direktor des Instituts für Verbrennungstechnik am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). „E-Fuels sind noch verhältnismäßig teuer, aber die Kosten werden weiter runtergehen. Viele sind von der Wirtschaftlichkeit schon jetzt nicht mehr so weit entfernt“, sagt der Experte, der unter anderem die Entwicklung alternativer Kraftstoffe für das Bundeswirtschaftsministerium untersucht.

Zurzeit liegen die Kosten bei bis zu 4,50 Euro pro Liter Dieseläquivalent, steht in einer Studie im Auftrag des Verbands der Automobilindustrie (VDA). Das sind die reinen Kosten – also ohne die Steuerlast, die heute selbst beim privilegierten Dieselkraftstoff mehr als die Hälfte ausmacht.

„Natürlich, man darf sich nichts vormachen: so billig wie fossile Kraftstoffe werden synthetische Kraftstoffe nie werden. Wer etwas für die Umwelt tun will, muss in Zukunft auch mehr dafür bezahlen“, sagt auch Aigner. Trotzdem ist er überzeugt, dass die Kosten für E-Fuels in Zukunft noch weiter runtergehen werden. „Wir kommen aus dem Labor jetzt in den halbtechnischen Maßstab, das ist schon ein großer Schritt nach vorne.“ Und wenn man unendliche Stromquellen wie Wind, Sonne oder Wasser zukünftig in großen Massen zur Verfügung habe, sei der Wirkungsverlust am Ende nur noch zweitrangig.

Eine Alternative zum E-Auto sehen die Experten in E-Fuels allerdings nicht, wohl aber eine wichtige Ergänzung. „Natürlich reichen E-Fuels alleine bei weitem nicht aus. Wir brauchen Biokraftstoffe, genauso wie E-Fuels, batteriebetriebene Fahrzeuge oder auch die Brennstoffzelle, wenn die Verkehrswende gelingen soll“, sagt Aigner.

Besonders da, wo eine Elektrifizierung des Antriebs schwer umsetzbar ist, hätten E-Fuels eine echte Perspektive: zum Beispiel in der Luft- oder in der Schifffahrt. Trotz aller Fortschritte, mit einem Durchbruch in den Massenmarkt rechnen die Experten nicht vor 2030. Zu diesem Zeitpunkt prognostiziert die Unternehmensberatung BCG einen E-Autoanteil von etwa 50 Prozent. Genug Bedarf also für synthetische Kraftstoffe um noch ein paar Verbrennungsmotoren vor dem Aussterben zu bewahren.

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