E-Fuels

Was sind E-Fuels?

E-Fuels sind synthetische flüssige Kraftstoffe, die aus erneuerbaren Energien hergestellt werden. Sie werden auch “Power-to-Liquids” genannt. 

E-Fuels gelten als umweltfreundliche Alternative zu fossilen Kraftstoffen, wie Diesel und Benzin. Gerade im Moment (April 2023) stehen E-Fuels im Fokus, da diese Teil der Argumentation des Verkehrsministers Volker Wissing (FDP) sind, das europaweit angestrebte Verbot für Verbrennungsmotoren zu verhindern und Neuzulassungen von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren auch nach 2035 zuzulassen, sofern diese mit E-Fuels betrieben werden können.

Wie werden E-Fuels hergestellt? 

E-Fuels werden aus erneuerbaren Energien wie Solarenergie, Wind- oder Wasserkraft hergestellt. Der daraus produzierte Strom wird genutzt, um Wasserstoff oder Kohlenstoffmonoxid herzustellen. Wasserstoff oder Kohlenstoffmonoxid werden dann mit Kohlenstoffdioxid zu flüssigen synthetischen Brennstoffen umgewandelt. 

In der Produktion von E-Fuels gibt es verschiedene Technologien. Alle beinhalten in der Regel folgende Schritte:

1. Elektrolyse: Wasser wird mithilfe von Strom aus erneuerbaren Energien durch Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. 
2. Fischer-Tropsch-Synthese: Der so erzeugte Wasserstoff wird mit Kohlenstoffmonoxid zu einem Synthesegas umgewandelt. In einer sogenannten Fischer-Tropsch-Synthese wird dieses Gas zu einem flüssigen Brennstoff, wie Methanol oder synthetischem Diesel, umgewandelt. Für diesen Prozess wird Kohlenstoffdioxid (CO2) benötigt, das aus der Luft oder Abgasen gewonnen werden kann. 
3. Weiterverarbeitung: Um die gewünschten Eigenschaften des Brennstoffs zu erhalten, um beispielsweise aus Methanol Biodiesel zu produzieren, wird der Brennstoff entsprechend weiterverarbeitet (z.B. durch die Veresterung von Methanol).

Vorteile von E-Fuels

E-Fuels wird das Potenzial nachgesagt, den CO2-Ausstoß von Verbrennungsmotoren zu minimieren, da bei der Herstellung der freigesetzte Kohlenstoff aus der Atmosphäre aufgenommen wird. Außerdem können E-Fuels für den Betrieb von Verbrennungsmotoren genutzt werden und so eine Möglichkeit bieten, den Übergang zur klimaneutralen Mobilität mitzugestalten. 

Zu den größten Vorteilen gehören:

1. Klimaneutralität: Da E-Fuels aus erneuerbaren Energien hergestellt werden, sind sie im Idealfall klimaneutral, denn sie geben kein zusätzliches Kohlendioxid (CO2) in die Atmosphäre ab.
2. Kompatibel mit bestehender Infrastruktur: Mit E-Fuels können bestehende Verbrennerfahrzeugen weiter betrieben werden. 
3. Unabhängigkeit von Umwelteinflüssen: E-Fuels können, im Gegensatz zu Wind- und Solarenergie, unabhängig von Wettereinflüssen oder Tageszeit produziert werden. 
4. Potenzielles Speichermedium: Eine Herausforderung bei der Energiewende ist die Speicherung der erneuerbaren Energien. E-Fuels könnten hier ggf. als Speichermedium von überschüssigem Strom aus erneuerbaren Energien eingesetzt werden.

Kritik an E-Fuels: Das sind die Nachteile

Neben den genannten Vorteilen bringen E-Fuels allerdings auch einige Nachteile mit sich. Besonders im Fokus stehen dabei die im Vergleich zu fossilen Kraftstoffen deutlich höheren Produktionskosten sowie die Notwendigkeit, die große Menge erneuerbarer Energien, die für die Produktion klimaneutraler E-Fuels benötigt wird. Im Vergleich zur direkten Nutzung von beispielsweise Solarenergie liegen E-Fuels im Rahmen der Energieeffizienz weit zurück. 

Damit E-Fuels klimaneutral sind, müssen sie mithilfe von erneuerbaren Energien hergestellt werden. Da die Energiemenge, die für die Herstellung benötigt wird, sehr hoch ist, kann der Strom aus erneuerbaren Energien bei entsprechender Nachfrage von E-Fuels knapp und somit teuer werden. Da auch der Wirkungsgrad von E-Fuels vergleichsweise gering ist, sollte die verfügbare Menge erneuerbarer Energien an einer besseren Stelle eingesetzt werden. 

E-Fuels mit vergleichsweise geringem Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad beschreibt, wie effizient z.B. ein Gerät Energie nutzt. Das heißt: Wie viel der für die Herstellung/den Betrieb aufgewendeten Energie kann auch wirklich genutzt werden?

Bei E-Fuels geht man aktuell von einem Wirkungsgrad von 15% aus. Also: weniger als ⅕  der für die Herstellung von E-Fuels aufgewendeten Energie kann auch tatsächlich hinterher genutzt werden. Im Vergleich dazu haben batterieelektrische Fahrzeuge (Elektroautos) einen Wirkungsgrad von 64 % und sind somit von allen Technologien am effizientesten. 

Das heißt: Die Menge Strom, die ein Elektroauto 700 km weit bringt, reicht bei E-Fuels lediglich für 100 km. Oder: Eine 3 Megawatt Windkraftanlage kann 1.600 Elektroautos versorgen, 600 Wasserstoffautos oder 250 Fahrzeuge mit E-Fuels.

Übrigens: Benziner kommen mit einem Wirkungsgrad von lediglich 20% auch vergleichsweise schlecht weg.

Dazu sollte man auch wissen, dass man mit E-Fuels nicht lokal emissionsfrei unterwegs ist. Zwar wird bei der Produktion von E-Fuels CO2 aus der Luft gebunden, dies wird aber bei der Verbrennung im Motor wieder freigesetzt. 

Kann jeder Verbrennungsmotor mit E-Fuels betrieben werden?

Die Theorie der Befürworter lautet: Mithilfe von E-Fuels kann ich auch ein Auto mit Verbrennungsmotor klimaneutral fahren. Das bringt eine höhere Akzeptanz für die Verkehrswende mit sich, denn das im Besitz vieler Verbraucher befindliche Verbrennerauto kann weiter betrieben werden - die teure Anschaffung eines neuen (E-)Autos kann man aufschieben. 

Das müsste bedeuten, dass jedes Fahrzeug mit Verbrennungsmotor mit E-Fuels betrieben werden kann. In der Theorie ist dies auch so - sofern die Motoren so konstruiert sind, dass sie den höheren Flammpunkt durch die höhere Viskosität von E-Fuels vertragen. Zusätzlich sind E-Fuels korrosiver als fossile Brennstoffe, sodass auch der Korrosionswiderstand betrachtet werden muss. 

Es ist fraglich, ob dies bei jedem Auto der Fall ist - wer erinnert sich nicht noch an die Verunsicherungen rund um die Einführung des E10-Benzins? Sollten Umrüstungen für die Nutzung von E-Fuels notwendig werden, sollte man sich die Frage stellen, ob man diesen Zwischenschritt nicht überspringt und gleich elektrifiziert. 

Sind E-Fuels die Zukunft der klimaneutralen Mobilität?

E-Fuels haben großes Potenzial, um den CO2-Ausstoß in der Mobilität zu verringern. Für den Individualverkehr sollten E-Fuels durch die vielen Nachteile, wie hohe (Energie- und Kosten-) Aufwände und den geringen Wirkungsgrad keine priorisierte Position bekommen. Im Transportsektor sieht dies jedoch anders aus: Dort, wo batterieelektrische Antriebe wenig Sinn machen (etwa im Luft- und Schiffsverkehr), können E-Fuels möglicherweise einen wichtigen Teil zur Verringerung des CO2-Ausstoßes und somit zum Klimaschutz beitragen. 

Für uns bei elvah ist aber klar: In einer Zukunft mit klimaneutraler Mobilität im Individualverkehr sehen wir das Elektroauto an erster Position.