Nachhaltige Kraftstoffe

Grüne Kraftstoffe für eine grüne Antriebs- und Energiezukunft.

Grüne Kraftstoffe als Schlüssel für sauberen Antrieb und Energie

Nachhaltige Kraftstoffe sind der Schlüssel für eine klimaneutrale Antriebs- und Energiezukunft. Dabei setzen wir sowohl auf HVO als auch auf Wasserstoff und andere E-Kraftstoffe, die mit grünem, erneuerbarem Strom gewonnen werden. So können unsere Verbrennungsmotoren auch in Zukunft sauber Energie und Antrieb ermöglichen.  

Wasserstoff – wir haben das Ganze im Blick

In Zukunft wird Strom erneuerbar erzeugt – beispielsweise mit Solaranlagen oder Windkrafträdern. In einer idealen Welt wird dieser erneuerbare Strom passgenau für den Einsatz produziert. Doch die Welt ist nicht ideal, und die Windkrafträder produzieren den meisten Strom, wenn viel Wind weht. Genauso sind die Photovoltaikanlagen immer dann besonders effektiv, wenn die Sonne scheint. Dann entsteht viel Strom, der nicht immer direkt genutzt werden kann, und daher gespeichert werden muss. Dies geschieht entweder in Batteriecontainern oder – in anderer Form – als Kraftstoff. In einem Elektrolyseur wird mittels Strom Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Der Wasserstoff wird in speziellen Puffertanks gespeichert, um dann, wenn er benötigt wird, in einer Brennstoffzelle oder in einem Wasserstoff-Blockheizkraftwerk elektrische oder mechanische Energie zu liefern. Zusätzlich kann bei Bedarf Wärme ausgekoppelt werden. Ein smarter Kreislauf – völlig CO2-frei, wenn der Strom nachhaltig erzeugt wird.

Das mtu-Wasserstoff-Ökosystem für CO2-neutrale Kraftstoffe

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Grüner Wasserstoff mit mtu Elektrolyseuren

Hoch leistungsfähige Elektrolyseure sind eine der Schlüsselkomponenten der Energiewende. Sie produzieren grünen Wasserstoff, der als Treibstoff sowohl für Brennstoffzellen und Verbrennungsmotoren und zu synthetischen Kraftstoffen weiterverarbeitet werden kann. mtu Elektrolyseure werden mit Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM)-Stacks von Hoeller Electrolyzer ausgestattet. Diese können Wasserstoff deutlich effizienter und damit preisgünstiger als andere am Markt verfügbare Stacks herstellen.    

Bei der Elektrolyse von Wasserstoff wird Wasser unter Gleichspannung gesetzt, wobei am Minuspol Wasserstoff und am Pluspol Sauerstoff entsteht. Die elektrochemische Reaktion läuft zwischen plattenförmigen Elektroden ab, die durch Membranen getrennt sind. Hunderte übereinanderliegende und miteinander verpresste Zellen bilden einen Stack (englisch für Stapel), den Kern eines Elektrolyseurs.  

Power-to-X: Aus Strom wird Kraftstoff

Die Zukunft für Verbrennungsmotoren sind synthetische Kraftstoffe, die im sogenannten Power-to-X-Verfahren hergestellt werden. Die Power ist in diesem Verfahren der Strom aus regenerativen Quellen. Dieser wird mittels Elektrolyse von Wasser in Wasserstoff chemisch gespeichert und damit transportierbar gemacht. Dieser Wasserstoff kann entweder direkt genutzt oder unter Zugabe von CO2 bzw. Stickstoff aus der Luft, in nahezu jeden gasförmigen oder flüssigen Kraftstoff weiterverarbeitet werden. Dazu gehören beispielsweise synthetisches E-Methan, E-Methanol, E-Ammoniak oder sogar E-Diesel.

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Alternative und nachhaltige Kraftstoffe

Die Zukunft der Kraftstoffe ist vielfältig. Doch nicht jeder Kraftstoff eignet sich für jeden Einsatz. So spielen Energiedichte, Verfügbarkeit und Infrastruktur eine große Rolle bei der Auswahl.

E-Wasserstoff

Wasserstoff wird per Elektrolyse mit Hilfe von elektrischem Strom aus Wasser erzeugt. Kommt diese elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen, spricht man von grünem Wasserstoff. Der Kraftstoff enthält keinen Kohlenstoff, also wird bei der Verbrennung kein CO2 freigesetzt, es entsteht hierbei wieder Wasser. Doch Wasserstoff hat – wenn man die notwendige Tankgröße mitberücksichtigt – eine geringe Energiedichte und muss unter hohem Druck oder flüssig bei sehr niedrigen Temperaturen (minus 253 Grad Celsius) gespeichert werden. Wir fokussieren uns daher auf Wasserstoff für Brennstoffzellen und als Antrieb für stationäre Verbrennungsmotoren zur Stromerzeugung. Schon ab dem Jahr 2022 können unsere Gasmotoren mit einem Wasserstoffanteil von 25 Prozent betrieben werden. Diesen Anteil werden wir kontinuierlich erhöhen, bis unsere Motoren mit 100 Prozent Wasserstoff betrieben werden können.

E-Methanol

Methanol kann CO2-neutral im Power-to-X-Verfahren hergestellt werden. Hierbei wird der Wasserstoff mit CO2 in Methanol synthetisiert. Die Energiedichte von Methanol ist im Vergleich zu Wasserstoff hoch und dank seines flüssigen Zustands lässt sich der Kraftstoff bei Umgebungstemperaturen einfach lagern und tanken. Selbst vorhandene Infrastruktur kann in vielen Fällen weitergenutzt werden. Im Gegensatz zu Ammoniak ist Methanol nicht hoch toxisch und umweltverträglich. Methanol kann nicht nur nach dem Diesel- und Otto-Prinzip in Verbrennungsmotoren genutzt werden, sondern auch in Verbindung mit emissionsfreien Brennstoffzellen. An beiden Produkten arbeiten wir.

E-Methan

Grüner Wasserstoff kann durch die Verwendung von Kohlendioxid aus der Luft oder biogenen Quellen zu E-Methan weiterverarbeitet werden. Somit können bestehende mtu-Gasmotoren CO2-neutral weitergenutzt werden. Für mobile Anwendungen wird der Kraftstoff in der Regel verflüssigt zu E-LNG (Liquid Natural Gas), um sein Volumen für den Transport und die Lagerung zu verringern. Gasmotoren sind heute vielfältig im Einsatz und können – wenn das E-Methan mit erneuerbarem Strom hergestellt wird – CO2-neutral betrieben werden. Allerdings wird das Methan (auch E-Methan) im Motor in bestimmten Lastbereichen (Teillastbetrieb und Beschleunigungsphasen) nicht vollständig verbrannt und ein Teil des Methans gelangt unverbrannt ins Abgas (Methanschlupf). Da Methan klimaschädigend ist, liegt bei der Entwicklung von Gasmotoren eine Herausforderung darin, den Methanschlupf möglichst gering zu halten.
  

E-Ammoniak

Auch grünes Ammoniak kann im sogenannten Power-to-X-Verfahren klimaneutral hergestellt werden. Hierbei wird grüner Wasserstoff katalytisch mit Luftstickstoff zu Ammoniak umgesetzt. E-Ammoniak stößt bei der Verbrennung kein CO2 aus. Der Kraftstoff verflüssigt sich schon bei minus 33 Grad und hat zudem eine höhere Energiedichte als flüssiger Wasserstoff. Doch die Stickstoff-Wasserstoff-Verbindung ist hoch toxisch, Leckagen in küstennahen Gewässern könnten zu gefährlichen Schäden für Mensch und Umwelt führen.  

E-Diesel

E-Diesel wird aus CO2 und grünem Wasserstoff hauptsächlich über das Fischer-Tropsch-Verfahren hergestellt, weswegen dieser Kraftstoff oft auch als Fischer-Tropsch-Diesel bezeichnet wird. Im Vergleich zu fossilem Diesel enthält E-Diesel kaum Schwefel und keine Aromaten und besitzt aufgrund seiner chemischen Struktur eine höhere Zündwilligkeit. Dadurch verbrennt er sauberer und kann besser gelagert werden. Die Energiedichte ist fast vergleichbar mit der von fossilem Diesel.

Große CO2-Einsparung: Biokraftstoffe der zweiten Generation für mtu-Motoren

Schon heute sind unsere mtu-Motoren der Baureihen 4000 und 1600 für die Stromerzeugung für den Betrieb mit paraffinischen Dieselkraftstoffen aus Synthese oder Hydrierungsverfahren gemäß EN 15940 freigegeben. Zu diesen zählt auch der Biokraftstoff HVO. Ab dem Jahr 2023 werden die wichtigsten Motoren und Applikationen der Baureihen 2000 und 4000 dafür freigegeben sein. HVO ist einer der ersten kommerziell verfügbaren Kraftstoffe, mit denen Verbrennungsmotoren signifikant klimaschonender betrieben werden können. Wird der Kraftstoff in mtu-Motoren verbrannt, entstehen bis zu 90 Prozent weniger Treibhausgasemissionen als bei der Verbrennung von fossilem Diesel. Zudem können unsere Blockheizkraftwerke schon heute mit Biogas laufen und erzeugen so sauber Strom und Wärme. Die niedrigen CO2-Emissionen unserer mit Biokraftstoffen betriebenen Motoren leisten einen wertvollen Beitrag, unser Ziel zu erreichen, bis zum Jahr 2030 den CO2-Ausstoß unserer Motoren um 35 Prozent gegenüber dem Jahr 2019 zu senken.  

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