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Wissen Zauberformel E-Fuel: Wie alle Autos klimaneutral werden könnten
Nachrichten Wissen Zauberformel E-Fuel: Wie alle Autos klimaneutral werden könnten
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14:01 07.09.2019
Klimafreundliches aus dem Zapfhahn? E-Fuels könnten nach Ansicht von Wissenschaftlern Autofahren klimaneutral machen.
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Die Flüssigkeit in der Flasche auf dem Tisch vor Tim Böltken ist glasklar wie Quellwasser. Sie riecht nach fast nichts. Und wenn sie verbrennt, gibt sie deutlich weniger Schadstoffe ab als fossile Kraftstoffe. Vor allem aber: Das klimaschädliche CO2, das beim Verbrennen frei wird, kam vorher aus der Luft. In der Flasche befindet sich ein besonderer Treibstoff: ein mit erneuerbarem Strom hergestelltes E-Fuel.

Tim Böltken baut mit seiner Firma Ineratec Anlagen zur Herstellung solcher synthetischer Kraftstoffe. Der 34-Jährige hat einen Job bei einer Tochter des Chemieriesen BASF aufgegeben, um mit zwei Kollegen im Schatten des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) das Start-up zu gründen. Er glaubt fest an den Erfolg von E-Fuels: „Das sind gigantische Chancen, die sich hier bieten.“

Die Herstellung ist aufwendig

Der Begriff „Fuels“ ist Englisch für Kraftstoffe, das „E“ steht für erneuerbaren Strom. Denn solche Treibstoffe werden mithilfe von regenerativer Energie hergestellt. Sie unterscheiden sich in ihren chemischen Strukturen und Grundeigenschaften nicht von herkömmlichem Diesel oder Benzin aus Erdöl. Und sie könnten in der Theorie helfen, die düstere CO2-Bilanz des Autoverkehrs aufzupolieren. Doch es gibt Bremser und Gegenargumente. Manche sehen sie eher als klimafreundlichere Alternative für Flugzeuge und Schiffe und weniger für Autos. Und sogar Umweltschützer äußern Vorbehalte.

Tim Böltken, einer der Geschäftsführer der Ineratec GmbH, steht auf dem Gelände des Energy Lab 2.0 des Karlsruher Institutes für Technologie (KIT) vor einer Jet Fuel Synthese-Anlage. Im Hintergrund ist eine Anlage zur Herstellung von Benzin aus Stroh zu sehen. Quelle: Marijan Murat/dpa

Denn die Herstellung der E-Treibstoffe ist aufwendig. Zunächst wird aus Wasser Wasserstoff gewonnen. Dazu sind große Mengen elektrischen Stroms notwendig. Dann wird Kohlendioxid, also CO2, eingesetzt, um aus dem Wasserstoff ein Gas oder eine Flüssigkeit als Kraftstoff zu erzeugen. Im Idealfall stammt das CO2 aus der Luft, sodass ein Kreislauf entsteht und die Verbrennung im Motor klimaneutral ist. Power-to-X nennt man diese Verfahren. Das „X“ steht wahlweise für Gas oder flüssige Stoffe wie Diesel, Benzin, Kerosin.

Man kann E-Fuels dem jetzigen fossilen Brennstoff beimischen und hat damit sofort einen CO2-senkenden Effekt.

Volkmar Denner/Bosch-Vorsitzender

Der gewonnene Kraftstoff kann in modernen Verbrennungsmotoren ohne Probleme eingesetzt werden. In der Theorie könnten damit also schon heute Autos mit herkömmlichen Diesel- und Benzinmotoren CO2-neutral fahren. Die Stoffe könnten die Bundesregierung bei ihrem Ziel, den CO2-Ausstoß im Verkehr bis zum Jahr 2030 um 40 bis 42 Prozent zu senken, einen Schritt weiterbringen – und zwar ohne neue Ladestationen und Elektromotoren.

In der Theorie: Denn Autofahrer haben praktisch keine Möglichkeit, E-Fuels in Deutschland zu tanken. Im großen Stil sind sie nicht verfügbar. Und in der politischen Diskussion um Klimaschutz und Dieselkrise spielen sie bislang eine untergeordnete Rolle.

Grüne wettern gegen E-Fuels

Umweltschützer und Grüne wettern sogar gegen künstliche Kraftstoffe. „E-Fuels sind derzeit unbezahlbar teuer und ineffizient“, sagt etwa der Grünen-Bundestagsabgeordnete Oliver Krischer. Ein wichtiges Argument der Gegner: der niedrige Wirkungsgrad. Anstatt Autos direkt mit Ökostrom anzutreiben, wird dieser erst eingesetzt, um Wasserstoff und dann den Treibstoff herzustellen.

Eine Studie der Denkfabrik Agora Verkehrswende aus dem Jahr 2017 rechnet vor: Für 100 Kilometer braucht ein batterieelektrisches Auto 15 Kilowattstunden Strom, ein mit Wasserstoff betriebenes Fahrzeug schon 31 Kilowattstunden und ein mit E-Fuels betriebener Diesel oder Benziner sogar 103 Kilowattstunden. Das macht die Kraftstoffe gleichzeitig teuer – vor allem in einem Land wie Deutschland, wo Strom ohnehin mehr kostet als vielerorts sonst.

Doch die Stimmen, die ungeachtet dessen für E-Fuels argumentieren, wurden in den vergangenen Jahren lauter. Inzwischen macht sich vor allem die Industrie – etwa Autobauer und Energiekonzerne – für die Entwicklung stark.

„Langfristig sind synthetische Brennstoffe zur weitergehenden Emissionsreduktion in allen Verkehren zwingend erforderlich“, heißt es in einer vom Bundesverband der Industrie in Auftrag gegebenen Studie. Autobauer Daimler will bis 2039 dafür sorgen, dass seine weltweit verkauften Neuwagen CO2-neutral rollen. Ohne klimaneutrale Kraftstoffe, räumte der oberste Motorenentwickler des Stuttgarter Konzerns, Torsten Eder, bei einer Veranstaltung ein, ist das kaum möglich.

Böser Stoff, guter Stoff

„Das Interesse an E-Fuels ist momentan gigantisch“, sagt Ineratec-Mitgründer Böltken erfreut. Potenzielle Kunden kommen aus der Energie- und Autobranche, aber auch aus dem Flugverkehr. „Die werden noch lange auf flüssige Energieträger angewiesen sein“, meint Böltken.

Die Idee zur E-Fuels-Produktion stammt von Böltkens Mentor Roland Dittmeyer, Professor am Karlsruher Institut für Technologie. Für den Verfahrenstechniker geht es ums große Ganze. „Wenn wir die gesetzten CO2-Reduktionsziele erreichen wollen, dann führt an Power-to-X kein Weg vorbei“, sagt Dittmeyer.

2015 stritten Böltken und Dittmeyer im Büro des Professors darüber, ob die Nutzung des Treibhausgases CO2 eine Zukunft habe: ob man den „bösen“ Schädling so einsetzen könnte, dass er „gut“ wird. „Ich habe nicht daran geglaubt“, räumt Böltken ein. „Zwei Wochen später hatten wir mit Audi einen großen Kunden, der das verfolgen wollte.“ Sein Start-up wächst seitdem beständig.

Nils Aldag, Geschäftsführer vom Energieunternehmen Sunfire. Die Dresdner Firma hat einen klimaneutralen Rohölersatz entwickelt, der nur aus Wasser und CO2 hergestellt wird. Quelle: Monika Skolimowska/ZB/dpa

Auch Ölkonzerne planen sogenannte Power-to-X-Anlagen. BP arbeitet mit dem Stromerzeuger Uniper an einem Projekt, an dessen Ende Power-to-X-Komplexe stehen sollen. Shell hat Ende Juni mit dem Bau einer Elektrolyseanlage im Rheinland begonnen. Lufthansa startete mit der Raffinerie Heide in Schleswig-Holstein ein Pilotprojekt für CO2-neutrales Kerosin. Und eine Allianz von Energieversorgern, Mineralölfirmen und dem Autobauer Audi hat im April ein Programm zur Markteinführung von E-Fuels erarbeitet – bis 2025.

Wenn wir die gesetzlichen CO2-Reduktionsziele erreichen wollen, dann führt an Power-to-X kein Weg vorbei.

Roland Dittmeyer/Professor für Verfahrenstechnik

Audi nahm schon vor einigen Jahren eine Power-to-Gas-Anlage im niedersächsischen Werlte westlich von Cloppenburg in Betrieb. Dort wird mit Ökostrom synthetisches Methangas hergestellt. Wer sich von März 2017 bis Mai 2018 einen Audi mit Gasantrieb bestellte, erhielt das Versprechen, drei Jahre klimaneutral fahren zu können – mit Gas aus Werlte, aber auch aus Biogasanlagen. Aktuell gibt es das Angebot nicht mehr. VW-Chef Herbert Diess setzt derzeit voll auf Elektromobilität.

Ulrich Müller hatte noch Glück, er fährt seinen Audi mit E-Gas-Versprechen seit dem vergangenen Sommer. „Mal etwas anders machen als der Mainstream, nicht einfach weiterfahren mit Benzin oder Diesel.“ Das war Müllers Antrieb. Er recherchierte und stellte fest, dass Gas per se sparsamer und weniger schadstoffreich ist als Diesel oder Benzin. Dann stieß er auf das E-Gas-Angebot von Audi.

Für Fahrer auch eine Preisfrage

„Ich wollte damit meinen Beitrag leisten, um etwas Gutes für die Umwelt zu tun“, sagt der IT-Unternehmer aus Neuenstadt am Kocher in Baden-Württemberg. Wenn er jetzt an einer beliebigen Erdgastankstelle tankt, speist Audi klimaneutrales Gas ins Netz. Der Mechanismus funktioniert wie beim Ökostrom, wo nicht unbedingt der Strom aus der Steckdose grün ist, die Anbieter aber entsprechend einspeisen und einkaufen. Audi bot damit zeitweise eine Möglichkeit, sich zumindest indirekt mit E-Fuels fortzubewegen.

Zuviel hätte der alternative Kraftstoff aber nicht kosten dürfen, räumt Müller ein. 1,50 bis 2 Euro pro Liter sei seine Schmerzgrenze. Ähnlich sehen es viele Autofahrer. Für etwa die Hälfte der Bürger sollten E-Fuels weniger als 1,50 Euro kosten, wie eine YouGov-Umfrage ergab. Eben nicht wirklich mehr, als in den vergangenen Monaten ein Liter Superbenzin kostete.

Tatsächlich gehen die Meinungen darüber auseinander, wie teuer E-Fuels wären, würden sie angeboten. In einer Antwort auf eine Kleine Anfrage der Grünen geht die Bundesregierung von bis zu 4,50 Euro pro Liter Diesel-Äquivalent aus.

Der Mitgründer der Firma Sun­fire, Nils Aldag, hält das für viel zu hoch gegriffen. Er ist mit seinem Unternehmen einer der E-Vorreiter: Schon 2010 setzten er und zwei Mitgründer alles auf Ersatzstoffe für Erdöl und Erdgas. Sein Argument: Synthetische Kraftstoffe müssten wie Elektroautos gefördert werden. Würde die Produktion etwa von der EEG-Umlage, die Strom in Deutschland teurer macht, befreit, könnte man den Stoff für etwas mehr als 2 Euro pro Liter anbieten. EEG steht für Erneuerbare-Energien-Gesetz, das den Erzeugern von Strom aus erneuerbaren Energien feste Vergütungen sichert. Weil Strom hier so viel kostet, baut Sunfire seine erste kommerzielle Anlage für synthetische Kraftstoffe in Norwegen.

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Dabei wäre eine komplette Umstellung nicht unbedingt notwendig. Volkmar Denner, Chef des weltgrößten Autozulieferers Bosch, plädiert für einen Mix: „Man kann E-Fuels dem jetzigen fossilen Kraftstoff beimischen und hat damit sofort einen CO2-senkenden Effekt im gesamten Bestand und nicht nur in den neu verkauften Fahrzeugen“, sagt er.

Seiner Ansicht nach ist es höchste Zeit zum Umsteuern. „E-Fuels benötigen großtechnische Anlagen, bei denen man entsprechend lange Vorlaufzeiten braucht, um die zu bauen“, sagt der promovierte Physiker. „Daher sollte man jetzt beginnen, sonst wird man diese Kraftstoffe auch in zehn Jahren noch nicht haben.“

Doch in der deutschen Politik spielt Elektromobilität mit Batterien gerade die größere Rolle. Die Unionsfraktion sprach sich zwar jüngst in einem Positionspapier für einen Ausbau der Förderung von E-Fuels aus. Und Verkehrsminister Andreas Scheuer (CSU) kündigte im Mai nach einer Sitzung des Klimakabinetts an: „Wir gehen voll auf saubere Treibstoffe.“

In der Regierung bewertet man die Chancen von E-Fuels dabei sehr vorsichtig. Das Wirtschaftsministerium fördert Projekte; Empfehlungen zur Markteinführung soll es 2022 geben. Für vielversprechend hält man E-Fuels vor allem dort, wo der Einsatz von Batterien nach heutigen Erkenntnissen kaum möglich ist: in Schiffen etwa und Flugzeugen. „Ihr Einsatz im Straßenverkehr und insbesondere für Pkw ist ... nicht sinnvoll“, heißt es auf Anfrage aus dem Umweltressort.

Damit liegt man auf einer Linie mit der Deutschen Umwelthilfe und Greenpeace. Zwar räumt Greenpeace in einer Studie einen entscheidenden Vorteil von E-Fuels ein: In Kraftstoff umgewandelt ließe sich erneuerbare Energie nicht nur speichern, sondern auch günstig transportieren – als Gas oder Flüssigkeit. Das könnte helfen, ein zen­trales Problem der Energiewende zu lösen, nämlich dass der Anfall von Strom aus Sonne und Wind unregelmäßig ist.

Allerdings ist auch das noch Theorie. „Es gibt nicht annähernd so viel überschüssigen erneuerbaren Strom, um den Pkw-Verkehr auf E-Fuels umzustellen“, sagt Benjamin Stephan von Greenpeace. Um 12 Millionen Tonnen CO2 durch E-Fuels einzusparen, brauchte es zusätzlich so viel Strom, wie alle deutschen Windräder im vergangenen Jahr erzeugt hätten, rechnet er vor. Die Idee lenke ab von einer Verkehrswende ohne Verbrennungsmotor: „E-Fuels sind der falsche Weg, um Verkehr klimaneutral und effizient zu gestalten.“

Isolierte Rohre sind in einer Jet Fuel Synthese-Anlage in einem Container zu sehen. Quelle: Marijan Murat/dpa

Autos könnten wie jetzt bleiben

Vorreiter Nils Aldag wiederum wehrt sich dagegen, als Lebensretter für den Verbrennungsmotor zu gelten. „Aber 45 bis 65 Millionen Fahrzeuge werden nicht von einem Tag auf den anderen verschwinden“, sagt der Sunfire-Mitgründer. Die Wirtschaftlichkeit von E-Fuels messe sich auch am Ressourceneinsatz. Denn Autos, Tankstellen sowie die Verteilstruktur wie Tanklastwagen könnten mit E-Fuels weitergenutzt werden. Im Gegensatz zu batterieelektrischen Fahrzeugen, die neugebaut und für die Ladestationen errichtet werden müssen. „Unsere Kraftstoffe können in der Übergangsphase eingesetzt werden, um so viel CO2 einzusparen wie möglich“, sagt er. „Die politische Diskussion reflektiert das derzeit nicht.“

Ineratec-Gründer Böltken will nicht warten, bis die Politik sich entscheidet. Der 34-Jährige bemüht sich, seinen privaten CO2-Fußabdruck zu verkleinern: Er fliegt nur, wenn es sein muss, fährt mit dem Fahrrad zur Arbeit, nutzt den wasserstoffbetriebenen Bus auf das Gelände des KIT in einem Waldgebiet im Norden Karlsruhes. Dort steht die Pilotanlage von Ineratec. Es ist keine Raffinerie, sondern ein Container, wie er zu Millionen auf den Weltmeeren herumschippert. Zehn von ihnen wurden bislang verkauft.

Die Schweiz als Vorreiter

Die Anlagen im Miniformat lassen sich im Grunde neben jedes Windrad und jede Photovoltaikanlage setzen. „Der Vorteil mit unserer dezentralen, modularen Technologie ist, dass man sofort anfangen kann“, sagt Böltken. Die Idee wurde 2018 mit dem Deutschen Gründerpreis ausgezeichnet.

Tim Böltkens Hoffnung liegt derzeit außerhalb Deutschlands. Im Schweizer Laufenburg am Hochrhein soll für den Stromanbieter Energiedienst und Audi eine Anlage von Ineratec aufgebaut werden. „Die Schweizer sind politisch weiter damit, die Kraftstoffe anzuerkennen“, sagt Böltken. Die Anlage soll jährlich rund 400 000 Liter Diesel und Wachse für die Industrie herstellen. Audi rechnet damit, erste Mengen 2020 in den Markt bringen zu können. Dann könnte ein Vorhaben von Tim Böltken wahr werden, nämlich: „Massen, wirklich auch Massen für den europäischen Markt herstellen.“

Mehr zum Thema: Was die Deutschen bereit sind, für klimafreundlichen Verkehr auszugeben

Volkmar Denner, Vorsitzender der Geschäftsführung der Robert Bosch GmbH, spricht während der Bilanzpressekonferenz der Robert Bosch GmbH. Quelle: Sebastian Gollnow/dpa

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