Die Herstellung von HVO ist ein faszinierender Prozess, der nicht nur die Energiewirtschaft, sondern auch die Umwelt positiv beeinflussen kann. Besonders spannend ist dabei der Blick auf den Feedstock, also die Rohstoffe, die für die Produktion dieses neuartigen, nachhaltigen Kraftstoffs verwendet werden können.

Der Rohstoffpool zur Herstellung von HVO

Für die Herstellung von HVO können zusammen gefasst drei Gruppen von Rohstoffen herangezogen werden. Dies sind:

• Lebensmittelreste und Altspeisefette,
• Klärschlämme oder andere organische Abfälle
• sowie sonstige biogene Reststoffe – etwa jene, aus denen auch ein Biodiesel gewonnen werden könnte.

Es fällt auf, dass die Rohstoffe zur Herstellung von HVO somit vornehmlich aus Abfallströmen stammen.

Diese Abfälle haben zwei große Vorteile: Erstens steigt ihre Verfügbarkeit mit der wachsenden Weltbevölkerung, dies ist gerade für bevölkerungsreiche Entwicklungsländer entscheidend. Zweitens werden diese Abfallströme für gewöhnlich keiner höherwertigen Nutzung mehr zugeführt, eine Teller-Tank-Diskussion, wie bei Biogas oder auch Biodiesel, gilt hier also nicht. Im besten Fall werden diese Abfälle ohnehin mehr oder minder direkt „verbrannt“ und Ihre Schadstoffe gelangen somit teils ungefiltert in unsere Atmosphäre.

Der HVO-Herstellungsprozess

Der eigentliche Herstellungsprozess beginnt mit der Vorbehandlung und der Reinigung der Rohstoffe. Je nach Herkunft und Grad der Verunreinigung der Ausgangsstoffe ist dieser Abschnitt mehr oder weniger aufwändig. Anschließend werden die aufbereiteten Pflanzenöle einem zweistufigen chemischen Prozess unterzogen – dem sogenannten Hydroprocessing.

Eingangs werden die Pflanzenöle unter hohem Druck und hohen Temperaturen in der Gegenwart eines Katalysators mit grünem Wasserstoff hydriert. Im Anschluss daran werden in einer Isomerisierung die Molekülstrukturen der Fettsäuren weiter modifiziert, um beispielsweise die Fließeigenschaften das Kraftstoffes zu optimieren. Der Herstellungsprozess findet seinen Abschluss in der Destillation und Reinigung des Endproduktes.

Am Ende des Prozesses steht dann ein zu einhundertprozentiges HVO (oder einfach: HVO 100), welches dann auch mit herkömmlichen Diesel gemischt – in der Fachsprache auch „blending“ bezeichnet – werden kann. Ganz nach den jeweils benötigten technischen Eigenschaften und auch in Abhängigkeit des gewünschten Produktpreises kann so für die jeweilig folgende Anwendung entweder ein reines HVO 100 oder ein HVO-Diesel-Blend zum Einsatz kommen. Bereits jetzt finden sich HVO-Diesel Blends an den Tankstellen in Deutschland, jedoch bisher mit i.d.R. maximal 25% HVO-Beimengung, damit diese nicht unter die XTL-Freigabe fallen, sondern noch unter die bisherige Diesel-Norm B7 (DIN EN 590).

Die Herstellung von HVO Kraftstoff im Detail: Von der Reinigung der Rohstoffe, über das Hydroprocessing bis zur Anwendung

HVO ist bilanziell bis zu 90% CO2-neutral

Da HVO aus regenerativen Rohstoffen hergestellt wird, müsste dieser Kraftstoff doch eigentlich zu einhundert Prozent klimaneutral sein, oder etwa nicht? Viele Hersteller von HVO geben die bilanzielle CO2-Neutralität ihres Endproduktes mit 80% bis 90% an. Die Korrektur erfolgt dabei aufgrund des Energieaufwandes in der Herstellung und auch aufgrund der Einrechnung aller notwendigen Logistikwege.

HVO fügt sich nahtlos in die bestehende Diesel-Infrastruktur ein

HVO zeichnet sich nicht nur durch seine Umweltfreundlichkeit aus, sondern auch durch seine Kompatibilität mit bestehenden Diesel-Fahrzeugen. Moderne Dieselmotoren bedürfen keiner zusätzlichen Modifikationen, um HVO verwenden zu können. Dies macht den Übergang zu diesem nachhaltigen Kraftstoff für Flottenbesitzer und Einzelpersonen gleichermaßen attraktiv und kann somit nahtlos erfolgen, was ihn zu einer praktikablen Lösung für die sofortige Reduzierung der Umweltauswirkungen des Verkehrssektors macht.

HVO kann nahtlos im bestehenden Tankstellen-Netzwerk eingesetzt werden und erfordert keine gesonderte technische Anpassungen an der Zapfsäule

Ein weiterer entscheidender Vorteil von HVO gegenüber fossilem Diesel ist die verbesserte Qualität des Kraftstoffs. HVO neigt weniger dazu, Ablagerungen in Motoren zu bilden, was zu einer längeren Lebensdauer der Fahrzeuge und zu geringeren Wartungskosten führt. Darüber hinaus hat HVO eine höhere Energiedichte und ergibt verbesserte Kraftstoffeffizienz und höhere Reichweite pro Tankfüllung. Diese Eigenschaften machen HVO nicht nur umweltfreundlicher, sondern auch wirtschaftlich attraktiv – für gewerbliche wie private Kunden gleichermaßen.

HVO in der Markteinführung

Die am 10. April 2024 beschlossene Zulassung von HVO 100 durch das Bundeskabinett steht kurz vor dem Abdruck in das Bundesgesetzblatt. Mit diesem Zeitpunkt kann HVO an deutschen Tankstellen frei verkauft werden. Damit die Markeinführung an den Tankstellen gelingt und die Verbraucher umfangreich über die neuen HVO Kraftstoffe informiert werden können, hat eFUEL-TODAY spezielle HVO-Informationsflyer hergestellt, die ab sofort frei zum Verkauf stehen. Als Partner und Unterstützer von eFUEL-TODAY erhalten Sie 99,00 € Rabatt auf Ihre Bestellung.

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Die Gestaltung einer nachhaltigen Energieversorgung und einer nachhaltigen Mobilität ist wohl eine der größten Aufgaben, vor der wir als Gesellschaft aktuell stehen. Diese Aufgabe stellt eine globale Herausforderung dar und bedarf als solcher vielschichtiger Lösungsansätze. Experten sind sich dabei einig: Für eine klimafreundliche Lösung müssen wir unterschiedliche Technologien nutzen.

E-Fuels haben das Potential, ein zentraler Bestandteil einer sauberen Energieversorgung mit flüssigen Kraft- und Brennstoffen zu sein. Die globale Bestandsflotte mit Verbrennungsmotoren kann unter Einsatz von E-Fuels erheblich zum Klimaschutz beitragen – und das sofort! Für manche Bereiche, wie für die Luft- und Schifffahrt, gibt es sogar keine andere Alternative. Doch was sind E-Fuels genau und wie werden sie hergestellt?

Exkurs: Kohlenwasserstoffe

Die Nutzung fossiler Energieträger katalysierte die industrielle Revolution und ist somit seit nunmehr über 200 Jahren die Grundlage für technische Entwicklung und den damit einhergehenden Wohlstand gewesen. Die schädlichen Nebenwirkungen der Nutzung fossiler Energie sind heute unstrittig und durch die Forschung belegt. Ebenso unstrittig ist die langfristige Notwendigkeit den immer weiter wachsenden Energiebedarf auf der Erde aus erneuerbaren Quellen zu decken. Allgemein gilt es also den fossilen Energieträgern allmählich den Rücken zu kehren ohne dabei Einbußen auf Kosten des allgemeinen Wohlstandes zu riskieren. Was aber nach über zwei Jahrhunderten Nutzung fossiler Energie geblieben ist, sind die vielen wesentliche Vorteile dieser Energieträger.

Die Energie steckt in den herkömmlichen fossilen Brenn- und Kraftstoffen in Form von Kohlenwasserstoffen. Bei der Verbrennung dieser chemischen Verbindungen aus Kohlen- und Wasserstoff wird Energie in großen Mengen freigesetzt. Zu den Vorteilen der in Kohlenwasserstoffen gebundenen Energie zählt deren gute Speicherbarkeit, die leichte Transportierbarkeit auch über weite Strecken hinweg, die Sicherheit der Nutzung und die Tatsache, dass bereits eine gesamte funktionierende Infrastruktur im Bereich Energie existent ist.

Was sind E-Fuels?

Der Grundbaustein eines jeden Kraftstoffes ist Kohlenwasserstoff, also eine Verbindung aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Um ein E-Fuel nachhaltig herzustellen, benötigt man grünen Wasserstoff und Kohlenstoff. Diese chemische Verbindung wird einfach synthetisch erzeugt.

Erste Zutat: Grüner Wasserstoff

Wasserstoff wird in erster Linie durch ein Elektrolyseverfahren gewonnen, in dem Wasser aufgespalten wird. Die Spaltung von Wasser in Wasser- und Sauerstoff geschieht mit Hilfe von elektrischem Strom. Wird der benötigte Strom nun aus regenerativen Quellen erzeugt, so sprechen wir von grünem Wasserstoff.

Als erster Schritt zur Herstellung von E-Fuels ist die Effizienz bei der Gewinnung von grünem Wasserstoff von erheblicher Relevanz für den Wirkungsgrad des gesamten Prozesses. Gerade in den letzten Jahren gab es hier erhebliche Verbesserungen. Deshalb können wir davon ausgehen, dass in Zukunft ein Wirkungsgrad von 70% bei der Herstellung von Wasserstoff erreicht wird. Dies bedeutet, dass 70% der für die Elektrolyse aufgewendeten Energie dann auch im Wasserstoff gebunden wird (Quelle: BMBF).

Zweite Zutat: Kohlenstoff aus Carbon Capturing

Neben grünem Wasserstoff ist für die synthetische Herstellung von Kohlenwasserstoff bei der Produktion von E-Fuels auch Kohlenstoff nötig. Dieser kann durch das Verfahren Carbon Capture gewonnen und somit direkt der Atmosphäre entzogen – sozusagen “gefangen“ – werden. Alternativ stammt der benötigte Kohlenstoff aus industriellen Anlagen, denn dort kommt dieser in den Emissionen in höherer Konzentration als in der Atmosphäre vor.

Bei der Verbrennung von E-Fuels wird CO2 freigesetzt. Da der Kohlenstoff des CO2 jedoch zuvor der Atmosphäre entzogen wurde oder aus industriellen Prozessen stammt, führen E-Fuels in der Co2-Gesamtbilanz daher zu keinen zusätzlichen Emissionen. Um das Klima zu schonen, ist es wichtig, dass kein zusätzliches CO2 mehr in die Atmosphäre abgegeben wird. Bereits vorhandenen Kohlenstoff zu verwenden und sich seiner nützlichen chemischen Eigenschaften zu bedienen ist sehr wichtig, da der globale Primärenergiebedarf perspektivisch steigen wird.

Der Herstellungsprozess von E-Fuels

E-Fuels werden in einem Syntheseprozess hergestellt. Die Technik dahinter ist gut erforscht und mittlerweile auch in der Praxis seit vielen Jahrzehnten etabliert. Die Reaktion – beispielsweise im Rahmen der sogenannten Fischer-Tropsch-Synthese – findet in Reaktoren mit Hilfe von Katalysatoren bei Temperaturen zwischen 150 und 300 Grad Celsius und Drücken bis etwa 25 bar statt. Indem man diese Reaktionsparameter, die Art der Katalysatoren und des Reaktors variiert, lässt sich die Palette der Endprodukte gezielt steuern.

Durch den Syntheseprozess nach Fischer-Tropsch entstehen in erster Linie schwefelarme synthetische Kraftstoffe, wie etwa Diesel, oder auch Motorenöle als Produkte. Als Nebenprodukte entstehen zudem längerkettige Kohlenwasserstoffe, die dann als wichtiger Rohstoff für die chemische Industrie dienen. Darüber hinaus entstehen sauerstoffhaltige Kohlenwasserstoffe (Ethanol, Aceton, Ethen, Propen) sowie höhere Olefine und Alkohole. Alle Nebenprodukte können ebenfalls weiterverarbeitet werden.

Unter welchen Bedingungen führen E-Fuels zu keinen Co2-Neuemissionen?

E-Fuels emittieren nur dann keine Co2-Neuemissionen, wenn die für ihre Herstellung benötigte Energie rein aus erneuerbaren Quellen stammt. Die reine Nutzung von E-Fuels ist in der Gesamtbilanz verursacht in diesem Fall keine CO2-Neuemissionen, da das im Zuge der Verbrennung ausgestoßene CO2 zuvor in gleicher Menge entweder aus der Atmosphäre oder industriellen Anlagen im Kraftstoff gebunden wurde.

So weit ist die Industrie aktuell in der Herstellung von E-Fuels

Derzeit gibt es weltweit eine Vielzahl von Projekten zur Herstellung von E-Fuels deren Markthochlauf unmittelbar bevorsteht. Große Spieler auf diesem Feld sind beispielsweise Mabanaft, Porsche und HIF, die gemeinsam in Chile derzeit Produktionskapazitäten von bis zu 500 Millionen Liter E-Fuels pro Jahr umsetzen.

Die Branche steht also nicht nur in den Startlöchern, sondern sie ist bereits voll in Fahrt!

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