Mythen über eFuels
Mythos #1: „eFuels (PtL-Kraftstoffe) sind ineffizient“
eFuels sind ineffizient – dieser Mythos ist wohl das am meisten verbreitete Argument gegen den Einsatz von Power-to-Liquid-Kraftstoffen (PtL). Zur Unterstützung der Aussage werden gerne Grafiken verwendet, die auf unrealistischen und unvollständigen Annahmen beruhen. Doch was bedeutet eigentlich „Effizienz“ in diesem Zusammenhang? Auf welche Eigenschaften bezieht sie sich und wann ist sie von Bedeutung?
Die meisten Effizienzbetrachtungen beziehen sich lediglich auf den Elektromotor ohne Betrachtung des Gesamtsystems vor und nach dem Motor. Außerdem basieren sie auf der unrealistischen Annahme einer industriellen eFuels-Produktion in Deutschland. Die Analyse der Systemeffizienz muss jedoch immer auf realistischen und ganzheitlichen Annahmen beruhen.
Bei der Betrachtung der Gesamtsystemeffizienz ist wichtig, wo der erneuerbare Strom aus bspw. Wind – und Sonnenenergie oder Wasserkraft produziert wird. Entweder fährt ein Elektroauto mit ineffizientem erneuerbarem Strom aus Deutschland. Dann gleicht die hohe Effizienz des Elektromotors die Verluste der Stromproduktion aus. Oder Deutschland importiert erneuerbare Energie aus Regionen, in denen sich erneuerbare Energien sehr effizient „ernten“ lassen. Die Gesamtsystemeffizienz bewegt sich in beiden Fällen auf ähnlichem Niveau.
Photovoltaikstrom erreicht in Deutschland eine Nutzungseffizienz von lediglich 10,5 Prozent (Quelle: statistisches Bundesamt, 1. Halbjahr 2021). In sonnenreichen MENA-Ländern (Middle East and North Africa) wie zum Beispiel in Marokko und Algerien liegt die Nutzungseffizienz doppelt so hoch. Bei Windkraft sieht die Sache ähnlich aus: In Deutschland erreichen Windanlagen gemittelt eine Nutzungseffizienz von etwa 22 Prozent. An der Nordsee ist es mit circa 30 Prozent etwas mehr, in Süddeutschland liegt der Wert etwas niedriger bei etwa 17 Prozent. Dagegen erreicht ein Windrad in Patagonien circa 75 Prozent. Denn dort ist der Wind so stark, dass sogar die Bäume schief wachsen. Chile verfügt über 70 mal mehr erneuerbare Energie als das Land selbst braucht und möchte diese gern exportieren.
Die Grafik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) zeigt, dass es weltweit keinen Mangel an erneuerbarer Energie gibt. Alleine Photovoltaik könnte den Energiebedarf der ganzen Erde auf geringster Fläche realisieren. Diesen Strom aus regenerativen Quellen muss man dann nur noch transport- und lagerfähig machen. Dies geschieht dadurch, dass man den Strom zunächst in Wasserstoff umwandelt und dann daraus durch die Hinzugabe von CO2 ein eFuel produziert. Daher erklärt sich auch der Name des synthetischen Kraftstoffes: electro based fuel. eFuels sind also als Wasserstoffderivat nichts anderes als verflüssigter und damit transportfähiger erneuerbarer Strom. Man könnte auch den Wasserstoff selbst transportieren. Dies ist aber sehr teuer, denn Wasserstoff muss stark gekühlt und unter Druck gehalten werden. Außerdem diffundiert Wasserstoff als das leichteste Element auf unserer Erde schnell durch Transportleitungen, was die Verbringung vor ein weiteres Problem stellt.
Letztlich ist es also gar nicht so wichtig, wie effizient eFuels in der Herstellung sind. Sie müssen nur dort produziert werden, wo kein Mangel an regenerativer Energie herrscht. Zum Vergleich: Eine eFuels-Produktion nach der herkömmlichen Fischer-Tropsch-Methode in Deutschland wäre ungefähr so sinnvoll, wie eine Orangenplantage in Deutschland. eFuels werden aus demselben Grund in sonnen- und windreichen Ländern hergestellt.
Die Effizienzfrage lässt sich auch aus einem anderen Blickwinkel betrachten: Hinsichtlich der Kosten-, Zeit- und Ressourceneffizienz ist es am sinnvollsten, die vorhandenen Fahrzeuge und die vorhandene Infrastruktur in der Neuemission von CO2 zu senken. Im Gegensatz zur Elektromobilität ist ja schon alles da. Über 99 Prozent der weltweit circa 1,4 Milliarden Autos haben einen Otto- oder Dieselantrieb. Die Senkung der CO2-Neumissionen der Bestandsflotte leistet folglich den größten und schnellsten Beitrag für das Erreichen der globalen Klimaziele im Verkehrssektor.
CO₂-Neuemissionen und Treibhausgasbilanz
Mit CO₂-Neuemissionen sind hier CO₂-Emissionen gemeint, die durch die Nutzung fossiler Kraftstoffe zusätzlich in die Atmosphäre gelangen. Auch bei der Verbrennung kohlenstoffhaltiger eFuels wird CO₂ freigesetzt. Eine mögliche Minderung muss über den gesamten Lebenszyklus gegenüber einem konkret benannten fossilen Vergleichskraftstoff bewertet werden. Entscheidend sind insbesondere Strom- und CO₂-Quelle, Herstellung, Transport und Nutzung. Ein CO₂-Kreislauf allein belegt keine Klimaneutralität.
Im Gegensatz dazu benötigt die Elektromobilität eine komplett neue Infrastruktur mit hohem Ressourcenbedarf und einem entsprechend hohen CO2-Footprint. Außerdem bedarf der Bau der sehr schweren Elektroautos zusätzliche Ressourcen, was zu einem weiteren erhöhten CO2-Footprint führt (CO2-Rucksack). Schließlich hat Deutschland einen sehr großen Energieimportbedarf von 70 Prozent, sodass ohnehin grüne Moleküle in Form von Kraftstoffen importiert werden müssen. Die flüssige Form ist aufgrund der hohen Energiedichte notwendig, weil dann die Transportentfernung praktisch keine Rolle spielt (hohe Transporteffizienz). Wenn der verflüssigte Strom im Lande ist, ist es effizienter, diese direkt in stromunabhängigen Systemen wie Verbrennungsmotoren und Ölheizungen zu nutzen anstatt diese erst verlustreich in Strom umzuwandeln und gegebenenfalls unter weiteren Verlusten in Batterien zwischenzuspeichern.
Mythos #2: „eFuels werden teuer sein“
Wissenschaftliche Institute wie die darauf spezialisierte reFuels-Gruppe im KIT rechnen damit, dass eFuels in einigen Jahren bezahlbar sein werden. Auch Hersteller wie zum Beispiel Saudi Aramco kommunizieren, dass in wenigen Jahren 80 Cent erreichbar sind, da in Saudi-Arabien der Strompreis bei nur einem Cent pro Kilowattstunde liegt. Für eine zeit- und kosteneffiziente Verbreitung ist der marktwirtschaftliche Kundenimpuls unerlässlich.
Mythos #3: „eFuels sollten nur im Schiffs- und Flugverkehr eingesetzt werden“
Eine Beschränkung auf die vergleichsweise kleinen und kostensensiblen Sektoren Schiff- und Flugverkehr würde den Hochlauf von eFuels behindern. Außerdem entstehen bei der Herstellung von Flugkraftstoff automatisch auch Kraftstoffe für den Straßenverkehr als Koppelprodukte. Wenn man also über eine optimale Ressourcennutzung nachdenkt, sollten die synthetischen Nebenprodukte wie eBenzin, eDiesel und eHeizöl, die bei der Produktion von eKerosin als Nebenprodukt entstehen, ebenfalls genutzt werden.
Zusammenfassung:
- eFuels werden in sonnen- und windreichen Ländern produziert. Das sind meistens südliche Länder, in denen Photovoltaikanlagen oder Windräder die erneuerbare Energie effizient ernten können (Analogie: Orange). Die meisten Grafiken in den Medien basieren auf der falschen Grundannahme einer eFuels-Produktion nach der Fischer-Tropsch-Methode in Deutschland.
- Wir haben in Deutschland nicht ausreichend Energie zur Verfügung. Der Energieimportbedarf in Deutschland liegt bei 70 Prozent. Das heißt, wir müssen sowieso Moleküle aus regenerativer Gewinnung in Form flüssiger Energieträger importieren. Deren effizienteste Verwendung ist der direkte Einsatz in stromunabhängigen Systemen wie Verbrennungsmotoren und Ölheizungen.
- Hinsichtlich des Fahrzeugantriebs ist die Gesamtsystemeffizienz vom Windstoß oder Sonnenstrahl bis hin zum drehenden Rad ausschlaggebend. Entweder wird der Strom mit niedriger Effizienz in Deutschland geerntet, wobei die Effizienzverluste durch den im Vergleich zum Verbrenner höheren Wirkungsgrad des Elektromotors ausgeglichen werden. Oder die erneuerbare Energie stammt aus Ländern, in denen sie mit hoher Effizienz geerntet werden kann. Letztendlich sind die Gesamtergebnisse auf gleichem Niveau.
- Effizienz ist kein Selbstzweck, sondern nur bei einem Mangel oder bei Kostenvorteilen relevant. Einen Mangel an Energie aus regenerativen Quellen gibt es weltweit nicht.
- Es ist weder kosten- noch zeit-, ressourcen- oder klimaeffizient, neben der Defossilisierung der Energie zusätzlich die komplette Technikwelt umzubauen.
- Eine Zuteilung ausschließlich auf Schiffe und Flugzeuge behindert den Ausbau von eFuels-Anlagen und ignoriert die Koppelprodukte für den Straßenverkehr, die ohnehin bei der Kraftstoffherstellung entstehen.
Weitere regenerative, synthetische Krafstoffe
Strombasierte eFuels gehören übrigens zur Gruppe der regenerativen, synthetischen Kraftstoffe. Weitere synthetische Kraftstoffe, die ebenfalls erdölfrei hergestellt werden, sind reststoff- und abfallbasierte Kraftstoffe wie zum Beispiel Hydrogenated Vegetable Oils (HVO). Diese Kraftstoffe werden schon heute sehr effizient in Europa und Nordamerika hergestellt. Entsprechend der Analogie mit den Orangen und eFuels sind diese Kraftstoffe mit Äpfeln vergleichbar, die ohne großen Aufwand in Deutschland hergestellt werden können. Mehr dazu auf klima-kraftstoffe.de
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