Selten, aufwendig und teuer

Über E-Fuels, mit Ökostrom hergestellte Kraftstoffe, wird viel diskutiert. Immer wieder werden sie als Lösung in der Verkehrswende ins Spiel gebracht. Tatsächlich hergestellt werden sie bislang kaum.


Fischer-Tropsch-Anlage des Unternehmens Sasol in der südafrikanischen Stadt Secunda.
Die größten Fischer-Tropsch-Syntheseanlagen stehen zurzeit in Südafrika. Dort werden sie genutzt, um aus Kohle Treibstoffe herzustellen. (Foto: Antimattermachine/​Wikimedia Commons)

Für Freunde der Verbrennungsmotoren waren das keine guten Nachrichten: Verkehrsminister Volker Wissing von der FDP hat sich darauf festgelegt, dass die Autos der Zukunft mit Elektroantrieb fahren. Den Einsatz synthetischer Kraftstoffe, auch E-Fuels genannt, sieht Wissing vor allem im Flugverkehr.

Eine bemerkenswerte Kehrtwende, denn in den letzten Jahren hatte vor allem die FDP dafür geworben, beim Autoverkehr der Zukunft neben Batterie-Elektroautos auch auf Wasserstoff und E-Fuels zu setzen.

Die Idee bei E-Fuels ist, mithilfe von Ökostrom Kraftstoffe aus Kohlendioxid und Wasserstoff zu erzeugen. Zunächst wird mittels Elektrolyse Wasser in seine Elemente Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten.

Weiterhin wird Kohlendioxid benötigt, das unter anderem mit Direct-Air-Capture-Anlagen aus der Luft gefiltert werden kann. Aus Wasserstoff und Kohlendioxid können durch eine Fischer-Tropsch-Synthese flüssige Kohlenwasserstoffe erzeugt werden, also etwa Benzin, Diesel oder Kerosin.

Das Problem: Das Ganze ist sehr energieaufwendig und teuer. So hergestellter Sprit würde voraussichtlich mehrere Euro pro Liter kosten und es würden gewaltige Mengen an Ökostrom benötigt.

Die Befürworter dieses Weges betonen wiederum gerne den Vorteil, dass mit E-Fuels die jetzigen Fahrzeuge weiter gefahren werden können. Teilweise wird hier die Idee verbreitet, dass man die Pkw-Flotte innerhalb kürzester Zeit auf E-Fuels umstellen könnte – die Fahrzeuge sind ja bereits da.

Doch für eine Umstellung auf E-Fuels müssten freilich nicht nur die Fahrzeuge da sein, sondern auch die Produktionsanlagen für den Treibstoff – und die gibt es bislang kaum.

Länder ohne Erdöl wandeln Kohle und Gas in Kraftstoffe um

Fischer-Tropsch-Anlagen sind nichts Neues, sie wurden aber ursprünglich aus einem anderen Grund entwickelt: zur Umwandlung von Kohle in Flüssigkraftstoffe. Die Kohle wird dabei zunächst in Synthesegas umgewandelt, eine Mischung aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Anschließend werden aus den beiden Gasen flüssige Kohlenwasserstoffe hergestellt.

Eine größere Bedeutung hatte die Technologie im Zweiten Weltkrieg für Nazi-Deutschland – durch die Umwandlung von Kohle in flüssige Kraftstoffe benötigte man weniger Öl.

Solche Fischer-Tropsch-Anlagen, die Kraftstoffe aus Kohle herstellen, betreibt das Unternehmen Sasol heute noch in Südafrika. Das Land hat vergleichsweise wenig eigene Ölquellen, dafür aber große Mengen Kohle.

Vor demselben Problem stand auch die ehemalige DDR: viel Braunkohle und fast gar kein eigenes Öl. Auch hier half die Fischer-Tropsch-Synthese, Kohle in Benzin, Dieselöle, Schmieröle und Paraffine umzuwandeln.

Umweltfreundlich ist das freilich nicht: Die Kohleverflüssigung führt zu enormen CO2-Emissionen, sowohl direkt als auch indirekt durch den Verbrauch der Kraftstoffe.

Daneben gibt es noch einige Fischer-Tropsch-Anlagen, die als Rohstoff Erdgas verwenden, etwa in Malaysia und Katar. Auch hier gilt natürlich: Es wird lediglich ein fossiler Energieträger in einen anderen umgewandelt.

Immer wieder gab es auch Versuche, Kraftstoffe mittels Fischer-Tropsch-Synthese aus Biomasse oder Abfall herzustellen. In großem Maßstab konnte sich das bislang jedoch nicht durchsetzen.

Diese bestehenden Fischer-Tropsch-Anlagen arbeiten zwar ähnlich wie die geplante E-Fuels-Technik, es werden aber zusätzliche Prozessschritte benötigt, damit Kohlendioxid als Rohstoff genutzt werden kann.

Neue Projekte konzentrieren sich auf den Flugverkehr

Eine erste industrielle Anlage, bei der die Kombination von Wasserstoff aus Elektrolyse und CO2 als Rohstoff für eine Fischer-Tropsch-Synthese genutzt wird, wurde kürzlich im niedersächsischen Werlte in Betrieb genommen. Gebaut wurde sie vom Klima-Dienstleister Atmosfair, der eine CO2-Kompensation für Flüge anbietet. Sie produziert etwa 370.000 Liter pro Jahr.

Weiterhin gibt es mehrere kleine Pilotanlagen, die vielfach auch andere Technologievariationen austesten. So steht am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) eine kleine Pilotanlage, die mehrere Verfahrensschritte optimiert und zusammenfasst, eine etwas größere Anlage soll dieses Jahr in Betrieb gehen.

Ein Projekt in Spanien in Kooperation mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) testet die direkte Nutzung von Sonnenenergie ohne den Umweg über die Stromerzeugung. Ähnliches plant die Schweizer Firma Synhelion, die bald eine erste Produktionsanlage in Betrieb nehmen möchte.

Eine erste wirklich große Produktionsanlage könnte im kommenden Jahr in Norwegen in Betrieb gehen. Dort plant ein Konsortium namens Norsk E-Fuel, zunächst zehn Millionen Liter pro Jahr herzustellen, ab 2025 sollen es 100 Millionen Liter sein.

Auffällig ist dabei: Die meisten Firmen, die größere Produktionsanlagen planen oder bereits betreiben, konzentrieren sich auf Flugzeugkraftstoffe. Sie liegen damit auf der Linie des FDP-Verkehrsministers und vieler Experten, die diese Kraftstoffe eher nicht im Pkw-Bereich sehen – mit einer Ausnahme, dazu gleich mehr.

Dabei muss allerdings eine Sache bedacht werden: Die Fischer-Tropsch-Anlagen produzieren zunächst Rohöl, das in einem weiteren Schritt, dem sogenannten Hydrocracking, in die eigentlichen Kraftstoffe umgewandelt wird, also Benzin, Diesel oder Kerosin. Das findet üblicherweise in Ölraffinerien statt. Auch die Anlage von Atmosfair in Werlte betreibt das Hydrocracking nicht selbst, sondern liefert das Rohöl an eine nahegelegene Raffinerie.

Die Produkte dieses Prozesses können allerdings nicht nach Belieben gesteuert werden, es entsteht immer eine Mischung von verschiedenen Resultaten. Eine reine Kerosinproduktion ist damit nicht einfach möglich, es entstehen andere Produkte, für die es eine sinnvolle Verwertung braucht. Denkbar wäre, neben Kerosin Naphtha als Rohstoff für die chemische Industrie zu erzeugen, die mittelfristig ebenfalls auf nicht-fossile Verfahren umgestellt werden muss.

Pkw-Kraftstoffe als Nebenprodukt der Methanolherstellung

Ein weiteres Großprojekt, bei dem bald E-Fuels produziert werden sollen, ist die Anlage Haru Oni in Chile. Gebaut wird die Anlage von Siemens, beteiligt daran ist unter anderem Porsche. Haru Oni ist von den geplanten Großanlagen das einzige Projekt, das sich in seiner Außendarstellung sehr stark auf Pkw-Kraftstoffe konzentriert.

Allerdings setzt man dort auf einen etwas anderen Weg bei der Kraftstoffproduktion: Aus Kohlendioxid und Wasserstoff wird zunächst Methanol hergestellt. Bereits in diesem Jahr soll die Produktion von jährlich 750.000 Litern starten. In einem weiteren Prozessschritt wird dann aus dem Methanol Kraftstoff – zunächst 55.000 Liter pro Jahr, die Produktion soll aber in wenigen Jahren deutlich ansteigen.

Was auffällt: Zumindest zu Beginn ist die Haru-Oni-Anlage primär eine zur Produktion von Methanol, die nebenher geringe Mengen an Autokraftstoffen produziert. Man mag spekulieren, ob Siemens sich dabei etwas gedacht hat. Wenn sich herausstellt, dass niemand teure E-Fuels für Autos kaufen möchte, kann man die Anlage immer noch nutzen, um grünes Methanol für die chemische Industrie bereitzustellen.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Wenn man bedenkt, wie viel über E-Fuels diskutiert wird, und vor allem, wie häufig sie als besonders schnelle Lösung angepriesen werden, ist es bemerkenswert, wie wenige Anlagen es tatsächlich gibt.

Selbst wenn man den E-Fuels im Auto- und Straßenverkehr wenig Zukunftsaussichten einräumt: Die Technologie weiterzuentwickeln dürfte nicht schaden. Der Flugverkehr wird kaum ohne – dann aber teure – synthetische Kraftstoffe auskommen. Und für die chemische Industrie werden wohl grünes Methanol und E-Naphtha die Rohstoffe der Zukunft sein.

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