Was sind E-Fuels, wie effizient sind sie und wie werden sie hergestellt?

Unter E-Fuels versteht man synthetische Kraftstoffe, die mit elektrischer Energie als eGas – in komprimierter und flüssiger Form –, eDiesel und eBenzin hergestellt werden. Sie können zunächst als Beimischung zu konventionellen Kraftstoffen, letztlich als Ersatz für diese verwendet werden. Und sie können in allen Verbrennungsmotoren eingesetzt werden. Durch den Einsatz von E-Fuels wäre eine klimaneutrale Lösung für mehrere Sektoren möglich. Mit E-Fuels könnte das Autofahren mit konventionellen oder Hybrid-Gas-, Diesel- und Benzinmotoren bereits heute CO2-neutral sein. Durch die Nutzung des bestehenden Netzes von Tankstellen, Raffinerien, Pipelines, Tanklagern und Tankwagen könnten E-Fuels schnell auf den Markt gebracht und somit den Verbrauchern leicht zugänglich gemacht werden. Eine bereits abgeschriebene Infrastruktur könnte weiter genutzt werden.

Die Ausgangslage für die Produktion ist E-Wasserstoff.

Bei der Produktion von kohlenstoffneutralen synthetischen Kraftstoffen ist E-Wasserstoff das Ausgangsmaterial. E-Wasserstoff wird durch Wasserelektrolyse unter Verwendung von erneuerbarem Strom und Kohlendioxid (CO2) hergestellt. Das benötigte CO2 stammt von Industriestandorten oder wird aus der Luft gewonnen.

E-Wasserstoff (E-H2) kann in verschiedene E-Kraftstoffe wie E-Methan, E-Methanol, E-DME/OME, E-Diesel/Kerosin/Benzin umgewandelt werden. Es kann auch mit Stickstoff kombiniert werden, um E-Ammoniak herzustellen. Diese E-Kraftstoffe dienen als effiziente Energieträger, die in verschiedenen Energiesektoren, einschließlich Verkehr und Industrie, gespeichert, transportiert und genutzt werden können.

Die Nachhaltigkeit von E-Fuels hängt von der Verwendung erneuerbarer Elektrizität ab. E-Fuels sind nur dann (fast) CO2-neutral, wenn sie ausschliesslich mit grünem Strom hergestellt werden. Dies ist gleichzeitig die Herausforderung. Denn die Elektrifizierung hat noch andere Prioritäten. Und überall, wo Elektrizität als Primärenergie genutzt werden kann, ist die Energieeffizienz einiges höher als bei E-Fuels.

Tiefe Umwandlungseffizienz bei E-Fuels

E-Fuels sind keine primäre Energiequelle, sondern eher ein sekundärer Energieträger. Ihre Produktion und Nutzung sind mit einer Reihe von Umwandlungsverlusten verbunden. Bei der E-Fuel-Produktion variieren die genauen Effizienzwerte je nach Art der Elektrolyse, Synthese und Kraftstoffart.

Die Herstellung von Kohlenwasserstoff aus Elektrizität erfordert derzeit mindestens zwei Umwandlungsschritte (Elektrolyse und Kohlenwasserstoffsynthese), wobei die Effizienzverluste bei der Umwandlung von Elektrizität in Kraftstoff etwa 60 % betragen. Diese Zahl beinhaltet auch den Strombedarf von etwa 6 % des gesamten Stromeinsatzes bei der Abscheidung von CO2.

Es wird optimistisch angenommen, dass der Wärmebedarf von DAC, der etwa 15–20 % des gesamten Energieeinsatzes ausmacht, durch Abwärme aus anderen Prozessen gedeckt wird und daher aus der Berechnung ausgeschlossen wird (diese Annahme gilt nur, wenn sich die Anlage zur Kohlenstoffabscheidung in der Nähe der E-Fuel-Syntheseanlage befindet).

Etwa 70 % des verbleibenden Energiegehalts von E-Kraftstoff gehen verloren, wenn er für mechanische Arbeit zum Beispiel in Transportmotoren oder Gasturbinen verwendet wird, was zu einer Strom-zu-Nutzenergie-Effizienz für den Transport von etwa 10 % führt.

Die Verwendung von E-Kraftstoffen in einem Verbrennungsmotor eines Personenkraftwagens erfordert daher insgesamt etwa fünfmal mehr erneuerbare Elektrizität als die direkte Nutzung von Elektrizität in einem gleichwertigen, batteriebetriebenen Fahrzeug.