FAQ

E-Fuels sind synthetisch erzeugte flüssige Kraft- und Brennstoffe auf Basis von Wasserstoff und Kohlendioxid (CO2). Sie werden mit Hilfe von erneuerbarem Strom hergestellt. Das Kohlendioxid kann aus der Luft, aus Abfallstoffen biogener Herkunft oder aus Industrieprozessen genutzt werden. So wird bei ihrer Verbrennung kein zusätzliches CO2 frei, sondern nur das, was bei ihrer Herstellung verwendet wurde. E-Fuels sind deshalb klimaneutral.

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Im Prinzip werden E-Fuels aus CO2 und Wasser hergestellt. Man baut im Grunde die chemischen Moleküle nach, aus denen fossile Kraftstoffe bestehen. 

Es gibt unterschiedliche Verfahren für die Herstellung. E-Fuels benötigen zunächst Wasserstoff („Wasserstoff-Folgeprodukte“), der wiederum mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen wird. Für die Elektrolyse von klimaneutralem Wasserstoff wird Strom aus erneuerbarer Energie verwendet. Ein Herstellungsprozess ist die Fischer-Tropsch-Synthese. Hier wird der Wasserstoff mit Kohlendioxid verbunden und so zu einem flüssigen Kraftstoff synthetisiert. Es gibt darüber hinaus den Weg über die sog. Methanisierung. Es sind unterschiedliche Verfahren zur Herstellung von synthetischen Diesel- und Kerosin- bzw. Benzinkomponenten. Die Abbildung zeigt das schematisch.

E-Fuels sind sehr praxistauglich, weil sie chemisch herkömmlichen (fossilen) Kraftstoffen ähnlich sind: Sie sind leicht zu transportieren, sie können problemlos in den Motoren verwendet, in den Tankstellen schnell und sicher getankt werden. Sie erzielen genauso eventuell sogar noch größere Reichweiten aufgrund ihrer hohen Energiedichte.

Sie haben den großen Vorteil der Mischbarkeit – man kann sie mit den herkömmlichen Kraftstoffen und Biokraftstoffen vermischen. Das ist für den Hochlauf wichtig. Solange die Mengen noch nicht für die Nachfrage nach E-Fuels ausreichen, kann mit der Beimischung zumindest schon ein Teil des Verkehrs klimaneutral werden. Und das gesamte Tankstellen- und Tanklagernetz ist verlässlich und effizient weiterhin nutzbar.

Strom muss aus erneuerbaren Quellen wie Sonne, Wasser oder Wind kommen, es ist nicht effizient, Kohlestrom zu nutzen. Somit sind die E-Fuels klimaneutral. Sie emittieren nur die Menge an CO2, die man für ihre Herstellung benötigt, es gibt keine zusätzlichen Emissionen. Eine echte Kreislaufwirtschaft.

E-Fuels sind klimaneutral, aber nicht CO2-frei. CO2 ist allerdings natürlicher Bestandteil der Luft. Mit E-Fuels kommt kein weiteres CO2 wie bei fossilen Kraftstoffen in die Luft, denn es wird von eben dort entnommen

E-Fuels haben auf den ersten Blick in einer tank-to-wheel-Betrachtung einen geringen Wirkungsgrad. Betrachtet man allerdings den gesamten Prozess des Nachhaltigkeitsdreiecks (Ökologie-Soziales-Wirtschaftlichkeit), sind E-Fuels vorteilhafter als andere Technologien.

Nach bisherigen Erkenntnissen sinkt zudem die Menge anderer Emissionen, z.B. wie Feinstaub, und Stickstoff gegenüber herkömmlichen Kraftstoffen.

Bisher werden E-Fuels noch nicht im industriellen Maßstab hergestellt, weil die derzeitigen politischen Rahmenbedingungen unattraktive und große Investitionsbarrieren darstellen .

Die Unternehmen stehen bereit, viele bisher kleinere Anlagen legen bereits für einen Markthochlauf los. Wenn der geplante Markthochlauf gelingt, sollten vielleicht sogar in diesem, sicher aber in den nächsten Jahren die ersten E-Fuels am Markt sein. eFUEL-TODAY informiert selbstverständlich tagesaktuell über die wesentlichen Entwicklungen in der Verfügbarkeit von E-Fuels.

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Der Begriff der E-Fuels beschreibt einen Bereich der synthetischen Kraftstoffe aus regenerativen Quellen (reFuels), deren Herstellung auf Elektrolyse-Wasserstoff aufsetzt. Der Prozess der Wasserstoff-Elektrolyse ist sehr energieintensiv und die Kraftstoffkosten sind damit sehr stark an zwei Kostenfaktoren gebunden:

• Die Kosten des „grünen“ elektrischen Stromes
• Die Verfügbarkeit der Produktionsanlagen und
  damit der dazu genutzten „grünen“ elektrischen Energie

Der zweite Punkt reduziert die eingesetzten Investitionsbedarfe und daran gebundene Folgekosten gemäß der Auslastung. Die Kosten für die Elektrizität sinken in Sonnen- und Windreichen Gebieten dramatisch gegenüber den Kosten in Deutschland. Solaranlagen in Saudi-Arabien haben schon vor Jahren Werte von 1,04 ct/kWh erreicht und wurden seitdem weiterentwickelt, während Strom aus Windenergieanlagen in den Höhenlagen Chiles mit >7.000 Volllaststunden und konstanter Windrichtung noch zwischen 1 und 2 ct/kWh kostet.

Auf diesem Wege und mit Blick auf die laufenden Weiterentwicklungen, sind Kraftstoffkosten in der Größenordnung der Kosten heutiger fossiler Kraftstoffe nicht unrealistisch, auch wenn sie Kosten bei den aktuellen Pilotanlagen naturgemäß noch höher sind.

(Quelle: KIT / IFKM)

Es gibt einige Investitionsprojekte in Deutschland und ebenso weltweit. So will ein Hersteller bereits Ende 2021 bzw. Anfang 2022 synthetisch erzeugten Dieselkraftstoff liefern. Porsche und Siemens Energy haben angekündigt, gemeinsam in Chile an einer Pilotanlage, die 2026 550 Mio. Liter Kraftstoff produzieren soll. Viele sonnen- und windreiche Regionen der Welt sondieren derzeit ähnlich wie Deutschland und Europa mit Wasserstoffstrategien ihre Chancen auf die Umstellung von fossiler auf regenerative Energien. Dabei spielen Erwägungen für E-Fuels eine immer größere Rolle. Eine Studie des Weltenergierates (2020) zeigt, dass Deutschland gerade bei Wasserstoff und seinen Folgeprodukten wie synthetischen Kraftstoffen kein Vorreiter ist. Auch wenn die Strategien je nach geografischen Bedingungen unterschiedlich sind, so zeigt sich, dass auch China, Australien, Japan usw. die Entwicklungen entschlossen vorantreiben.

Die neuartigen E-Fuels werden komplett synthetisch hergestellt und dabei auf den spezifischen Anwendungsbereich maßgeschneidert. Hersteller von E-Fuels sprechen von einem Rohöl-Substitut, welches dann durch den Raffinerie Prozess und die Zugabe von Additiven wie gewohnt für die Nutzung im Diesel- oder Ottomotor aufbereitet wird. Es gibt also absolut keine Einschränkung der Nutzbarkeit in Bestandsfahrzeugen.

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Mit dem „E10“ wird aktuell Ottokraftstoffen 10 % Bio-Ethanol beigemischt, ebenso wie die 7 % Bioanteile im Dieselkraftstoff. Beide leisten bereits jetzt einen messbaren Klimaschutzbeitrag.  E-Fuels sind künstliche Kraftstoffe, die ebenso wie Biokraftstoffe den gültigen DIN-Normen für Kraftstoffe entsprechen müssen, damit Autofahrer sie sicher nutzen können. E-Fuels sind keine Biokraftstoffe, sondern synthetisch hergestellte Kraftstoffe. Sie können beigemischt und ohne Probleme in der heutigen Fahrzeugtechnik eingesetzt werden.

Die lokale Stromproduktion in Deutschland wird absehbar nicht ausreichen, um alle Prozesse in den Sektoren mit grünem Strom zu versorgen. Der Energiebedarf für E-Fuels ist daher besser in den Regionen mit höherem Potenzial nutzbar, dass die verflüssigte Energie leicht zu transportieren ist. Tausende Kilometer Stromleitungen nach Europa sind dafür nicht tauglich. 

Studien Weltenergierat / Frontier

Oftmals wird behauptet, dass E-Fuels nur einen geringen Wirkungsgrad hätten. Diese Berechnungen springen aber viel zu kurz, weil sie nur den Wirkungsgrad vom Tank zum Reifen („tank to wheel“) vergleichen und lassen viele essentielle Punkte außer Acht lassen: Das Ziel und damit den Betrachtungshorizont, seine Realisierbarkeit, die Akzeptanz, die Kosten, die Energieabhängigkeit und die Vorteile für den täglichen Energiebedarf.

• Ziel definieren – Lebenszyklus-Betrachtung (LCA-Ansatz): Am wichtigsten ist die Frage nach dem Ziel und wie man es erreichen kann. Wenn das Ziel Klimafreundlichkeit ist, sollten die Gesamtemissionen einer Technologie ausschlaggebend sein. Es muss also nicht nur betrachtet werden, wie viel Energie die einzelne Fahrt verbraucht, sondern wie viel Energie (nicht nur Strom, sondern alle Energieformen) benötigt wird und wie viel CO2 ein Fahrzeug von seiner Herstellung über die Fahrleistung bis zum Recycling verursacht („Verursacherprinzip“). Nach dieser Betrachtung schneiden E-Fuels sogar besser ab als andere Technologien (siehe Frontier Economics-Studie). 
• Realisierbarkeit, Akzeptanz und Kosten: Ebenso wichtig ist die Frage der Akzeptanz der Technologie, die eng mit der Frage nach den Kosten verbunden ist. Die meisten Menschen besitzen bereits ein Auto mit Verbrennungsmotor und das soll auch noch ein paar Jahre weiter fahren, denn die Kosten für eine Neuanschaffung sind hoch. Die Bestandsflotte wird nicht in kurzer Zeit austauschbar sein. Mit zunehmender Beimischung von E-Fuels kann begleitend zur Einführung weiterer Technologien auch die Bestandsflotte klimafreundlicher machen. Gleichzeitig sind Deutschland und die EU verpflichtet, die CO2-Emissionen zu senken. Auch andere, nicht so gut situierte Länder müssen klimafreundlicher wirtschaften, wenn Klimaschutz die oberste Priorität ist. Am Anfang werden die Kosten für E-Fuels hoch sein, weil Entwicklungskosten entstehen werden. Aber der Preis wird schnell sinken und es ist damit zu rechnen, dass E-Fuels schon in zehn Jahren bei einem Preis (Erzeugerpreis) von ca. 1,50 € pro Liter liegen werden. Dieser Preis ist wettbewerbsfähig, weil auch andere Energie aufgrund der Bepreisung von CO2 teurer wird. Ein wettbewerbsfähiger Preis ist aber nur dann erreichbar, wenn der Markthochlauf gelingt – das heißt, wenn am Ende genügend Nachfrage für verbraucherfreundliche Preise sorgt. Das Nachhaltigkeitsdreieck aus ökologischen, ökonomischen und sozialen Zielen sollte also auch bei der Bewertung von E-Fuels das Maß der Dinge sein.
• Energieabhängigkeit: Deutschland ist derzeit nicht und wird nie energieautark sein können, denn dazu fehlen die Rohstoffe, v. a. Mineralöl, Wind, Sonne, Wasser. Die größten Mengen an Energie werden importiert in Form von Mineralöl und Mineralölprodukten (vgl. BAFA). Diese Mengen an Energie wird weder Deutschland noch die EU mit selbst erzeugtem Strom ersetzen können.
• Speicherbarkeit, Transport und Energiedichte von Energieträgern: Nicht immer, wenn die Sonne scheint oder der Wind weht, möchte man gerade in diesem Moment die Energie nutzen und z. B. Auto zu fahren. Meistens braucht man gespeicherte Energie – in Form von Strom oder Kraftstoffen. Flüssige Brenn- und Kraftstoffe sind dafür lange erprobt, immer weiter verfeinert und optimiert. E-Fuels können dieses jahrzehntelang gesammelte Know-how weiter nutzen. Zudem besitzen sie wie fossile flüssige Kraftstoffe eine hohe Energiedichte. Das heißt, sie speichern viel Energie auf kleinem Raum, so dass ihr Eigengewicht möglichst wenig zu ihrem Verbrauch beiträgt. Sie können in den Behältern und in den Transportmitteln befördert werden, die es bereits gibt und in dieser Infrastruktur sind keine Kapazitätsengpässe zu erwarten.
• Verlässlichkeit: E-Fuels setzen auf Bewährtem auf: Die Infrastruktur (Tanklager, Tankstellen, Tankwagen) funktioniert aufgrund weltweiter jahrzehntelanger Erfahrung hinsichtlich Sicherheit, Verfügbarkeit und Verlässlichkeit unabhängig von Wettereinflüssen oder den Anforderungen wie Last oder Streckenlänge.
• Technologische Führerschaft und Wettbewerbsfähigkeit: Deutschland verfügt gerade in der Wertschöpfungskette für die Herstellung von Wasserstoff und seine Folgeprodukte auf viel Know-how und Assets. Dies nun am Weltmarkt zu behaupten, gibt es derzeit die Chance, die Deutschland nutzen sollte.

Nein, sie sind genauso sicher und ebenso einfach einsetzbar. Für sie gelten die gleichen gesundheits-, umwelt- und technikrelevanten Vorgaben und Standards wie für aktuelle Kraftstoffe.

E-Fuels können genauso wie herkömmliche flüssige Kraft- und Brennstoffe benutzt werden, also wie Benzin und Diesel auch bzw. als Vorprodukte in der chemischen Industrie. Sie haben ähnliche chemische Strukturen und deshalb auch ähnliche Eigenschaften.

Es gibt keine „beste Lösung“. Um die Klimaziele zu erreichen, benötigen wir alle verfügbaren Instrumente. Die Bestandsflotte in Deutschland, Europa und auch weltweit muss ebenfalls ihren CO2-Beitrag leisten, das geht nur über Kraftstoffe. Wir können nicht darauf warten, bis sich der gesamte Fahrzeugbestand gewandelt haben mag. Je nach den Erfordernissen kommt mit man mit der einen oder der anderen Antriebsart besser vorwärts.

Die derzeitige politische Förderung fokussiert sich auf elektrische Antriebe. Klar ist, dass Batteriemobilität ebenso zahlreiche Vorteile hat. 

Fragen der Nachhaltigkeit und Klimaverträglichkeit im Gesamtsystem dürfen jedoch nicht zu sehr aus dem Blick geraten. Denn weder möchte man immer dann mobil sein müssen, wenn gerade Wind weht und Sonne scheint, noch sind erneuerbare Energien in Deutschland und Europa in ausreichendem Maße verfügbar. Wichtig ist die Akzeptanz in der Bevölkerung, und sie strittig sein wie die Diskussion um den Neubau von Windkraftanlagen in Deutschland zeigt.

Bei der Betrachtung der Effizienz von Antrieben geht es nur um den direkten Wirkungsgrad vom Tank zum Rad (“tank-to-wheel”, vgl. Agora). Eine Effizienzanalyse, die sich aber nicht auf die Grundprämissen “knappes Gut” und “Energieautarkie” beschränkt, zeigt, dass E-Fuels sehr wohl effizient sind. Dies hat Frontier Economics nachgewiesen. 

In einem Lebenszyklus -Ansatz müssen im Nachhaltigkeitsdreieck (Wirtschaft-Ökologie-Soziales) alle Kosten betrachtet werden – von der Rohstofferzeugung über die Nutzung vorhandener Strukturen, Werte, Anlagen usw. (Assets) – bis zur Entsorgung. Eine solche ergebnisoffene Betrachtung fehlt in der politischen Diskussion.