Mit Future Fuels Klimaschutz tanken 

Die Suche nach Lösungen für eine CO₂-neutrale Energieversorgung und damit für mehr Klimaschutz nimmt immer mehr Fahrt auf. Future Fuels oder auch CO₂-reduzierte Kraft- und Brennstoffe können, neben Effizienzsteigerungen und dem Ausbau der inländischen Ökostrom-Erzeugung, dabei eine wichtige Rolle spielen und sind immer häufiger auch in der Politik im Gespräch.

„Wir werden die Klimaziele nicht allein mit E-Autos erreichen und brauchen auch Investitionen in Wasserstoff und synthetische Kraftstoffe“, meinte etwa der Hamburger CDU-Bundestagsabgeordneter Dr. Christoph Ploß, bei der digitalen IWO-Veranstaltung im Rahmen der Berliner Energietage am 9. Juni. Ploß wies auch auf die auf die wirtschaftlichen Chancen hin, die sich zum Beispiel durch einen globalen Markt für Power-to-X (PtX) ergeben würden: „Klimaschutz könnte so zum Exportschlager werden.

Auch Andreas Rimkus, Bundestagsabgeordneter und stellvertretender verkehrspolitischer Sprecher der SPD-Fraktion, benannte diese Aspekte: „PtX bietet positive soziale und wirtschaftliche Perspektiven.“ Zudem könnten CO₂-arme Kraftstoffe Klimaschutz beim Einsatz in bestehenden Technologien ermöglichen. „So lange Verbrenner auf den Straßen sind, und das wird noch lang so sein, brauchen wir E-Fuels“, meinte Rimkus. Wasserstoff und PtX könnten zudem auch im Gebäudebestand helfen.

Hier geht es zum kompletten Nachbericht der IWO-Veranstaltung „Mit Future Fuels Klimaschutz tanken“ am 9. Juni im Rahmen der Berliner Energietage 2020.

Antworten auf Ihre Fragen

Zahlreiche Teilnehmer haben die Möglichkeit genutzt, über den Chat während der Veranstaltung Fragen zu stellen. Nicht alle konnten live beantwortet werden. Deshalb haben wir hier noch einmal die häufigsten Fragen zusammengestellt und beantwortet.

„Warum und in welchen Sektoren brauchen wir erneuerbare Kraft- und Brennstoffe?“

Der Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromproduktion liegt in Deutschland inzwischen zwar bei rund 40 Prozent. Doch auch nach Effizienzsteigerungen und dem forcierten Ausbau der Ökostromerzeugung wird eine Lücke in der Versorgung mit erneuerbarer Energie bleiben. Ein Blick auf den gesamten Energieverbrauch zeigt: Hier liegt der Anteil des „grünen Stroms“ lediglich bei knapp zehn Prozent. Gerade im Verkehr und im Gebäudesektor sind es heute noch fossile Energieträger, die den Großteil des Bedarfs decken.

Und in Teilen des Verkehrssektors, beispielsweise dem Flug-, Schiffs- und Straßengüterfernverkehr, sowie in der chemischen Industrie sind flüssige Energieträger und Rohstoffe nicht oder nur schwer zu ersetzen. CO₂-arme flüssige Ersatzprodukte auf Basis erneuerbarer Energien sind für diese Bereiche nach heutigem Stand der Dinge also unverzichtbar.

In anderen Bereichen, die derzeit noch überwiegend mit fossilen flüssigen Energieträgern versorgt werden, wie etwa im Pkw-Verkehr und im Wärmesektor, wird sich ein Wettbewerb zwischen CO₂-armen flüssigen Energieträgern und anderen Systemen wie batterieelektrischen Fahrzeugen oder Strom-Wärmepumpen etablieren. Für den großen Bestand an Verbrennungstechnologien bieten CO₂-arme flüssige Kraft- und Brennstoffe eine klimaneutrale Perspektive.

Das ist wichtig, denn: Selbst wenn wir bis 2030 zehn Mio. batterieelektrische Fahrzeuge in Deutschland haben sollten, werden dann voraussichtlich noch mehr als 35 Mio. herkömmliche Pkw auf den Straßen unterwegs sein. Um die Klimaziele zu erreichen, benötigen wir also auch Lösungen für diese Fahrzeuge. Dies gilt auch für die 5,4 Mio. ölbeheizten Gebäude in Deutschland.

Neben einer Steigerung der Energieeffizienz und dem Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugung hierzulande, werden CO₂-arme Kraft- und Brennstoffe daher die dritte Säule der Energiewende bilden.

„Was sind die Vorteile von CO2-armen flüssigen Kraftstoffen?“

Future Fuels können alles, was ihre fossilen Vorgänger auch können – aber sie sind dabei CO₂-neutral: Sie haben eine hohe Energiedichte, lassen sich einfach transportieren und speichern. Sie können auf die vorhandene Infrastruktur der herkömmlichen Kraft- und Brennstoffe zurückgreifen, das gilt auch für die Anwendung in herkömmlichen Verbrennungsmotoren.

Insbesondere für den Übergang zu einer klimaneutralen Wirtschaft bis 2050 und darüber hinaus sind CO₂-arme flüssige Kraftstoffe von wesentlicher Bedeutung:

• Sie ermöglichen die Dekarbonisierung von Sektoren, in denen es derzeit keine anderen technologischen Alternativen gibt: Luftfahrt, Schifffahrt und zu einem großen Teil den Schwerlastverkehr.
• Sie gewährleisten eine strategische Versorgungssicherheit, da große Energiemengen gespeichert werden können.
• Sie geben den Kunden die Möglichkeit, zwischen CO₂-sparenden Technologien zu wählen.
• Sie tragen dazu bei, die industrielle Stärke Europas aufrechtzuerhalten und die Führungsposition in den Bereichen Verbrennungsmotoren und Hybridtechnologien sowie in der automobilen Wertschöpfungskette zu konsolidieren, indem sie die Schaffung neuer hoch qualifizierter Arbeitsplätze ermöglichen und gleichzeitig Arbeitsplätze im Automobilsektor erhalten.

„Wie lassen sich erneuerbare Kraft- und Brennstoffe herstellen?“

Für die Herstellung CO₂-armer Kraft- und Brennstoffe gibt es verschiedene „Pfade“. Derzeit sind biomassebasierte Produkte auf dem Markt erhältlich, die bereits heute Treibhausgasminderungen aufweisen.

Für die Zukunft geht es um die Herstellung alternativer flüssiger Kohlenwasserstoffe aus unterschiedlichen regenerativen Quellen. Bei der Auswahl biogener Rohstoffe wird eine Nutzungskonkurrenz zu Agrarflächen oder Nahrungsmitteln bewusst vermieden.

Aufgrund des absehbar großen Bedarfs werden auch synthetische Energieträger aus regenerativ erzeugtem Wasserstoff und CO₂ als Kohlenstoffquelle benötigt.

Sehen Sie hier eine Animation, die erklärt, wie Future Fuels hergestellt werden.

Für alle Sorten gilt: Typische flüssige Energieträger bestehen im Wesentlichen aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Bei ihrer Verbrennung entstehen hauptsächlich Wasser (H₂O) und Kohlendioxid (CO₂). Wird dieselbe Menge CO₂ in den Entstehungsprozess der Brennstoffe eingebunden, entsteht ein geschlossener Kohlenstoffkreislauf und damit weitgehende Treibhausgasneutralität: Kohlendioxid wird zum nachhaltigen Rohstoff, da die gleiche Menge bei der Verbrennung freigesetzt wird, wie bei der Produktion der Atmosphäre entzogen wird – ob auf natürlichem Weg durch die Fotosynthese bei biogenen Kohlenstoffquellen oder durch technische CO₂-Abscheidung aus Industrieabgasen oder der Erdatmosphäre.

„Wo sollen CO2-arme flüssige Energieträger hergestellt werden?“

Die Produktion fortschrittlicher Biokraftstoffe wird vorwiegend in Europa erfolgen. Sogenannte E-Fuels, also synthetische Energieträger aus „grünem“ Wasserstoff und CO_2, lassen sich in den vielen sonnen- und windreichen Regionen der Welt aufgrund der besseren Produktionsbedingungen für erneuerbare Energien jedoch deutlich günstiger herstellen als hierzulande. Daher ist eine ausgeprägte internationale Kooperation erforderlich – auch um Skaleneffekte und damit Kostenreduzierung zu realisieren.

Lesen Sie hier mehr zur internationalen Perspektive der PtX-Produktion.

Der Weg in eine zukünftige internationale PtX-Wirtschaft kann am besten in folgenden Schritten erreicht werden:

1. Zügige Umsetzung der beschlossenen Reallabore, um den Weg aus dem Forschungsstadium heraus zu ebnen.
2. Umsetzung eines nationalen Markteinführungsprogramms, um einen Markthochlauf für Wasserstoff und Folgeprodukte in Deutschland anzureizen, der industrie- und klimapolitisch gleichermaßen sinnvoll und notwendig ist.
3. Aufbau einer internationalen Power-to-X-Wirtschaft, die ausreichende Mengen bereitstellen kann und der deutschen Industrie neue Absatzmärkte eröffnet.
4. Eine kluge und zukunftsweisende CO2-Bepreisung: Kraft- und Brennstoffe dürfen nicht einfach verteurt werden , sondern ihre Treibhausgasemissionen müssen sinken. Dies wäre durch eine konsequente Umgestaltung der Energiesteuern zu einem CO2-Bepreisungssystem möglich.

„Wo werden Produktionsanlagen für synthetische Kraftstoffe in Europa entstehen?“

Angesichts der Charakteristika der Technologien ist es wahrscheinlich, dass die Anlagen näher an den Produktionsstätten der Rohstoffe gebaut werden, z.B. in Forstgebieten, bei Windparks oder Solarfarmen. Die Anlagen könnten relativ klein und über ganz Europa verteilt sein.

Die Standorte werden vor allem durch regionale Gegebenheiten beeinflusst: In Ost- und Nordeuropa liegt der Schwerpunkt bei Biomasse, in den Küstenländern auf Windenergie, in den südlichen Regionen auf Sonne und in urbanen Räumen auf Abfallrecyclinganlagen.

Raffinerien werden in diesen neuen Wertschöpfungsketten eine entscheidende Rolle spielen: Die Raffinerie der Zukunft wird zu einer Drehscheibe werden, in der all die verschiedenen Energieträger auf Basis erneuerbarer Quellen so weiterverarbeitet werden, dass sie die jeweiligen spezifischen Anforderungen, etwa der Automobilindustrie oder der petrochemischen Industrie, erfüllen.

„Würde ein globaler PtX-Markt nicht zu neuen Abhängigkeiten in der Energieversorgung führen?“

Deutschland ist ein rohstoffarmes Land. Rund 70 Prozent des Energieaufkommens wird heute durch Importe diverser Energieträger gedeckt. Im Hinblick auf Energieträger war Deutschland in der Vergangenheit von Importen abhängig – und wird es auch zukünftig sein.

Für einen globalen PtX-Markt gilt das gleiche wie für die heutige Erdölversorgung: Durch eine Vielfalt an Lieferländern und Transportstrukturen werden einseitige Abhängigkeiten vermieden. Die Belieferung mit flüssigen Energieträgern erfolgt bereits heute mittels einer flexiblen Infrastruktur: per Pipeline, Bahn, Schiff und Tankwagen. Selbst wenn ein Lieferweg unterbrochen wäre, stünden ausreichend Alternativen zur Verfügung.

Hinzu kommt: Gerade die gute Speicherbarkeit flüssiger Energieträger ermöglicht eine einfache Reservehaltung, um eventuelle Versorgungsengpässe aufzufangen. Deswegen ist zum Beispiel heutzutage die Bevorratung von Mineralölprodukten in praktisch allen Ländern Westeuropas sogar gesetzlich vorgeschrieben.

„Sind PtX-Produkte nicht viel zu ineffizient gegenüber direkten Stromanwendungen?“

Natürlich ist eine hohe Effizienz wünschenswert. Da jedoch die heimische Wind- und Sonnenstromproduktion auch nach einem verstärkten Ausbau nicht ausreichen wird, um den Energiebedarf in Deutschland zu decken, sind Energieimporte ohnehin notwendig. Hierfür bieten sich flüssige Kraft- und Brennstoffe aufgrund ihrer hohen Energiedichte und ihrer leichten Transportierbarkeit an.

Transportiert man Strom über sehr große Distanzen, sinkt die Effizienz: Der Wirkungsgrad eines Elektrofahrzeugs der Kompaktklasse, das in Deutschland mit hier erzeugtem Ökostrom geladen wird, liegt bei etwa 60 bis 70 Prozent. Kommt der Strom aus entfernteren Regionen und muss für den Transport zunächst in einen chemischen Energieträger (PtX) umgewandelt und anschließend hier wieder rückverstromt werden, sinkt der Wirkungsgrad auf ein Niveau, vergleichbar mit einem direkt mit E-Fuels betriebenen Fahrzeug.

PtX-Produkte lassen sich besser transportieren als Elektronen. Sie ermöglichen es also, dass die höhere Effizienz bei der Stromerzeugungsanlagen in sonnen- und windreichen Regionen mit drei bis vier mal höheren Volllaststunden dann auch bei einer Nutzung der Energieträger an einem anderen Ort wie zum Beispiel in Deutschland zur Geltung kommt. Mit anderen Worten: der schlechtere Wirkungsgrad bei der Anwendung von PtX-Produkten im Vergleich zur direkten Stromnutzung lässt sich so zumindest größtenteils kompensieren.

Bei Effizienzbetrachtungen ist also stets ein Blick auf das gesamte System nötig: An optimal geeigneten Standorten auf der Welt können Windkraft- und PV-Anlagen bei in etwa gleichen Investitionskosten deutlich effektiver betrieben werden als in Deutschland, weil sie die vielfache Menge an elektrischem Strom produzieren.

Es geht im Hinblick auf die direkte Stromverwendung und erneuerbare Kraft- und Brennstoffe letztendlich nicht um ein Entweder-Oder, sondern um ein Sowohl-als-auch. Hinzu kommt: Selbst dann, wenn eine komplette Stromversorgung aus erneuerbaren Quellen möglich wäre, müssten große Energiemengen zwischengespeichert werden, um Perioden mit geringer Stromproduktion zu überbrücken. Auch dabei würden Umwandlungsverluste anfallen.