Wirkungsgrad von E-Fuels : Zukunft der Autoindustrie: Verbrennungsmotoren bis 2035 nur mit E-Fuels?

Im Streit um das Aus für Verbrennungsmotoren ab 2035 ist die EU-Kommission den Kritikern entgegengekommen. Die Kommission will Autos mit Verbrennungsmotoren weiter zulassen, wenn sie ausschließlich mit sogenannten E-Fuels betankt werden können, wie aus einem Verordnungsvorschlag der Brüsseler Behörde hervorgeht, der der Nachrichtenagentur Reuters am Dienstag vorlag.

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Voraussetzung soll allerdings sein, dass die neue Fahrzeugklasse ausschließlich mit den synthetischen Kraftstoffen betrieben werden kann, die mit Hilfe von Strom erzeugt werden. Die Autos müssten technisch erkennen können, ob zum Beispiel Benzin oder Diesel getankt wurde und sich dann automatisch abschalten. Eine solche Fahrzeugklasse könnte dann auch nach 2035 neu zugelassen werden.

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Die Gebrauchtwagenflotte könnte schon nach heutiger Rechtslage weiter mit E-Fuels betankt werden. Diese werden aber bisher kaum produziert und gelten als knapp, teuer und ineffizient. Daher sollen sie nach dem Willen der Kommission vor allem dem Schiffs- oder Flugverkehr vorbehalten bleiben, der nicht direkt mit Strom betrieben werden kann.

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Der deutsche Verkehrsminister Volker Wissing (FDP) besteht jedoch darauf, dass auch neue Fahrzeuge mit E-Fuels betrieben werden können. Er hatte deshalb überraschend sein Veto gegen eine Zustimmung Deutschlands zu einem weitgehend einheitlichen Verbrenner-Ausstieg angekündigt. Da sich auch andere Staaten, darunter Österreich, angeschlossen haben, gibt es derzeit keine Mehrheit für die ursprünglichen Pläne.

Der Wirkungsgrad von E-Fuels kann je nach Herstellungsprozess und Verwendungszweck variieren. Grundsätzlich ist der Wirkungsgrad jedoch oft geringer im Vergleich zu direkten Elektroantrieben.

Für die Herstellung von E-Fuels wird elektrische Energie verwendet, um Wasserstoff herzustellen und diesen mit Kohlendioxid zu synthetisieren, um Treibstoffe wie Benzin oder Diesel zu erzeugen. Dieser Prozess erfordert Energie, und ein Teil dieser Energie geht während der Umwandlung verloren. Daher kann der Wirkungsgrad bei der Herstellung von E-Fuels niedriger sein als bei der direkten Verwendung von Elektrizität in batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen.

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Die Effizienz von E-Fuels hängt auch von der Quelle des verwendeten Stroms ab. Wenn erneuerbare Energiequellen wie Wind- oder Solarenergie für die Elektrolyse und die Synthese verwendet werden, kann der Wirkungsgrad verbessert werden, da der ökologische Fußabdruck reduziert wird. Wenn jedoch fossile Brennstoffe für die Stromerzeugung verwendet werden, kann der Wirkungsgrad von E-Fuels beeinträchtigt werden.

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Insgesamt sind E-Fuels zwar eine vielversprechende Technologie, aber es ist wichtig zu berücksichtigen, dass sie nicht immer die gleiche Effizienz wie direkte Elektroantriebe aufweisen und von verschiedenen Faktoren abhängen, einschließlich der Energiequelle und des Herstellungsprozesses.

Eine Studie des deutschen Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) geht davon aus, dass die Verbrennung von E-Fuels in Motoren oder Triebwerken fünfmal mehr Energie verbraucht als die direkte Nutzung des Stroms. Anders als bei Autos ist der Einsatz von Batterien in Flugzeugen jedoch technisch nicht möglich - ein Flugzeug mit einer schweren Batterie könnte nicht starten oder weit fliegen. Experten erwarten daher, dass sich E-Fuels in der Luftfahrt etablieren werden. Fluggesellschaften bezeichnen E-Fuels auch als "Sustainable Aviation Fuel" (SAF).

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Das Forscherteam um den PIK-Energieexperten Falko Ueckerdt hat zudem errechnet, dass der Einsatz von synthetischem Öl oder Gas zum Heizen um den Faktor 6 bis 14 ineffizienter ist als der Einsatz von Wärmepumpen. Sein Fazit: Wasserstoffbasierte Kraftstoffe wie E-Fuels sollten nur in Bereichen eingesetzt werden, die nicht elektrifiziert werden können, etwa in der Luftfahrt oder bei industriellen Prozessen mit Temperaturen über 400 Grad Celsius. Für den Einsatz in Autos oder zum Heizen von Gebäuden sei die Herstellung von E-Fuels "zu ineffizient, zu kostspielig, und ihre Verfügbarkeit zu unsicher, um damit fossile Brennstoffe auf breiter Front zu ersetzen".

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Wissenschaftler warnen davor, statt auf Elektrifizierung massiv auf E-Fuels zu setzen. Ein Festhalten an Verbrennungstechnologien könnte die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern verlängern - und damit den Ausstoß von Treibhausgasen, die den Planeten weiter aufheizen und immer mehr Regionen der Erde für den Menschen unbewohnbar machen.

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E-Fuels setzen grundsätzlich nur so viel Kohlendioxid (CO2) frei, wie bei ihrer Herstellung gebunden wurde. Voraussetzung ist allerdings, dass der Strom aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind und Sonne stammt. Fachleute sprechen auch von "Power-to-Fuel", es gibt auch andere Umwandlungsformen wie "Power-to-Ammonia", der Überbegriff dafür lautet "Power-to-X", also "Strom zu X" und wird oft mit "PtX" abgekürzt. Ausgangspunkt für die Herstellung synthetischer Brenn- oder Kraftstoffe aus Ökostrom ist immer die Erzeugung von Wasserstoff durch Elektrolyse.

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Ueckerdt dämpft die Erwartungen an diese Technologien: "Solche Brennstoffe als universelle Klimalösung sind ein bisschen ein falsches Versprechen. Sie sind zwar wunderbar vielseitig, aber es ist nicht zu erwarten, dass sie fossile Brennstoffe auf breiter Front ersetzen können. Das gelingt nur mit direkter Elektrifizierung. Wasserstoffbasierte Kraftstoffe werden wahrscheinlich für mindestens ein weiteres Jahrzehnt sehr knapp und nicht wettbewerbsfähig sein."

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E-Fuels bieten eine vielversprechende Option zur Herstellung von Kraftstoffen, die unabhängig von fossilen Brennstoffen sind. Besonders hervorzuheben ist ihre Umweltfreundlichkeit, da sie, wenn mit erneuerbarem Strom erzeugt, eine kohlenstoffarme Alternative zu herkömmlichen Treibstoffen darstellen. Ihre Vielseitigkeit ermöglicht ihren Einsatz in Branchen, in denen Elektrifizierung aufgrund technischer Einschränkungen nicht möglich ist, beispielsweise in der Luftfahrt oder bei extremen Temperaturen in industriellen Prozessen.

Ein weiterer großer Vorteil von E-Fuels besteht darin, dass sie nur so viel CO2 in die Atmosphäre freisetzen, wie bei ihrer Herstellung aus erneuerbaren Energiequellen gebunden wurde. Dadurch können sie dazu beitragen, Treibhausgasemissionen zu reduzieren und den Klimawandel einzudämmen.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Effizienz und Wirtschaftlichkeit von E-Fuels von verschiedenen Faktoren beeinflusst werden, darunter die Verfügbarkeit erneuerbarer Energiequellen und Fortschritte in der Herstellungstechnologie. Die weitere Erforschung und Entwicklung dieser Technologie sind entscheidend, um ihr volles Potenzial zur Bekämpfung des Klimawandels auszuschöpfen.

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Die 4 Vorteile der E-Fuels sind:

• Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen: E-Kraftstoffe werden aus erneuerbarem Strom hergestellt und sind daher eine kohlenstoffarme Alternative zu herkömmlichen Kraftstoffen.
• Umweltfreundlichkeit: Bei der Herstellung von E-Kraftstoffen aus erneuerbaren Energien wird nur so viel CO2 emittiert.
• Vielseitigkeit: E-Fuels werden in Branchen eingesetzt, wo eine Stromversorgung aus technischen Gründen nicht möglich ist.
• Speicherbarkeit: Im Gegensatz zu Strom können E-Fuels leicht gelagert und transportiert werden.

• Energieverbrauch bei der Herstellung: Die Herstellung von synthetischen Kraftstoff erfordert eine erhebliche Menge an Energie. Für die Herstellung eines Liters E-Kraftstoffs werden zwischen 16 und 27 Kilowattstunden Strom benötigt.
• Kosten: E-Fuels sind teurer als herkömmlicher Kraftstoff, da zu seiner Herstellung viel Energie benötigt wird. Schätzungen zufolge kostet er bis zu 4,50 € pro Liter Diesel.
• Begrenzte Verfügbarkeit: Synthetische Kraftstoffe werden derzeit kaum produziert. Dies schränkt ihre Einsatzmöglichkeiten ein und könnte zu Engpässen führen.
• Geringerer Wirkungsgrad im Vergleich zur direkten Elektrifizierung.
• Technologische Schwierigkeiten: Die Einführung von E-Fuels erfordert eine technische Anpassung der Fahrzeuge, damit sie ausschließlich mit diesem Kraftstoff betrieben werden können.

Synthetische Kraftstoffe, auch als E-Fuels bekannt, können unter Verwendung erneuerbarer Energiequellen theoretisch als CO2-neutral betrachtet werden. Der Herstellungsprozess umfasst die Umwandlung von Strom in Wasserstoff durch Elektrolyse und die Synthese von Kraftstoffen wie Benzin oder Diesel durch die Reaktion von Wasserstoff mit Kohlendioxid.

Die potenzielle CO2-Neutralität hängt entscheidend von der Quelle des verwendeten Stroms ab. Wird er aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind- oder Solarenergie gewonnen, entstehen während der Herstellung keine zusätzlichen CO2-Emissionen. Daher könnte der gesamte Prozess als CO2-neutral betrachtet werden. Doch wenn fossile Brennstoffe für die Stromerzeugung verwendet werden, entstehen während der Herstellung CO2-Emissionen. Die CO2-Neutralität von synthetischen Kraftstoffen ist somit eng mit der Verfügbarkeit und Nutzung erneuerbarer Energiequellen verbunden.

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