E-Kraftstoffe für eine klimaneutrale Antriebszukunft

Um die Erderwärmung zu stoppen und damit die Ziele des Pariser Klimaschutzabkommens zu erreichen, müssen Antriebssysteme und Energieanlagen klimaneutral werden. Ein zentraler Hebel dafür sind Kraftstoffe. Mit Hilfe von E-Kraftstoffen, die aus Ökostrom hergestellt werden, könnte die Energie- und Antriebstechnik grün werden.  

Im Jahr 2050 wollen sowohl Europa als auch die USA und weitere Länder klimaneutral sein. China möchte spätestens 2060 soweit sein. Dazu braucht es nicht nur neue Antriebskonzepte, sondern auch neue Kraftstoffe. Denn egal wie sauber mit fossilen Kraftstoffen betriebene Verbrennungsmotoren auch sein mögen – CO2 werden sie immer ausstoßen. E-Kraftstoffe wie E-Wasserstoff, E-Methan, E-Methanol oder E-Diesel, die mit Ökostrom und Kohlenstoff aus der Luft hergestellt und dann weiter verarbeitet werden, ebnen jetzt einen neuen Weg. Der Bedarf an ihnen ist riesig: 20.000 Terrawattstunden Energie in Form von Kraftstoffen werden im Jahr 2050 benötigt – so eine Analyse von Rolls-Royce Power Systems. Rechnet man das in Diesel um, entspricht dies zwei Billionen Litern.  

Power-to-X: Aus Strom wird Kraftstoff  

Hergestellt werden diese neuen Kraftstoffe in einem Power-to-X-Prozess. Das Prinzip: Erneuerbare Energiequellen wie Wind oder Sonne liefern elektrischen Strom. Dieser zerlegt per Elektrolyse Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff. Der Wasserstoff lässt sich direkt nutzen in einem Wasserstoffmotor, in einer Flugzeugturbine oder in einer Brennstoffzelle. Er hat aber eine relativ geringe Energiedichte, braucht also viel Tankvolumen, und ist nicht ganz einfach zu lagern und zu transportieren. Energiedichter und leichter zu lagern sind andere Kraftstoffe, die auf Basis des Wasserstoffs hergestellt werden können. Mit weiterem Energieeinsatz und mit Kohlenstoff aus der Luft oder aus Biomasse lassen sich andere synthetische Kraftstoffe wie E-Wasserstoff, E-Methan, oder E-Dieselherstellen. So wird mit Strom Kraftstoff gewonnen. Er kann klimaneutral verbrannt werden, weil kein zusätzliches CO2 entsteht.

Andere Synthesemöglichkeiten sind Methanol oder Ammoniak, letztere benötigt kein CO2 in der Synthese. Die Verbrennungsmotoren müssen für den Einsatz der synthetischen Kraftstoffe allerdings modifiziert werden.

Welche Kraftstoffe sind in Zukunft bedeutsam?  

Die große Frage der Experten bei Rolls-Royce ist nun, welcher Treibstoff in Zukunft der wirtschaftlichste und energieeffizienteste ist. „Wenn man aus Wasserstoff E-Methan, E-Methanol oder E-Kerosin herstellt, benötigt man zusätzliche Energie und CO2“, erläutert Daniel Chatterjee, Director Technology Management & Regulatory Affairs bei Rolls-Royce Power Systems. „Doch gerade Methanol hat als Schiffskraftstoff viel Potenzial, weshalb wir uns intensiv mit der Methanol-Technologie für Verbrennungsmotoren und Brennstoffzellen beschäftigen“, ergänzt er. Auch Ammoniak könnte ein wichtiger Kraftstoff sein, besonders in der Schifffahrt. Allerdings müssten zunächst Sicherheits- und Infrastrukturfragen geklärt werden.

Bei stationären Motoren für die Stromerzeugung sieht die Welt dagegen anders aus. Hier können beispielsweise bestehende Erdgasnetze für den Transport von E-Methan genutzt werden oder E-Wasserstoff dezentral erzeugt werden.  

„Ich gehe davon aus, dass wir künftig verschiedene Kraftstoffe haben werden. Es wird nicht einen geben, der die Lösung für alles ist“, resümiert Chatterjee. Er fügt hinzu: „Welche Kraftstoff dies sind, entscheidet nicht zuletzt auch die Verfügbarkeit."