Teil 2: Wie werden E-Fuels hergestellt?
Das Synthesegas kann mit verschiedenen Verfahren zu Kraftstoffen transformiert werden. Allen gemeinsam ist ein sehr hoher Energieaufwand. Es gibt zwei Hauptverfahren (und eine Reihe innovativer, aber noch nicht relevanter Nebenverfahren):
1. Fischer-Tropsch-Synthese (FT-Synthese plus CO2-Reduktion)
In diesem aufwendigen, schon seit 100 Jahren bekannten Verfahren entsteht aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid das unerlässliche Synthesegas und daraus wiederum in immer länger werdenden Kohlenwasserstoffketten das sog. Syncrude, also synthetisches Rohöl. Dieses Rohöl kann anschließend in Ölraffinerien zu Ölprodukten wie e-Kerosene, e-Diesel oder e-Gasoline weiterverarbeitet werden.
Hohe Temperaturen, hoher Druck und eine teure Katalysator-Metalle sind dafür notwendig. Vor allem die Reduktion des reaktionsträgen CO2 in das reaktionsfreudigere CO ist aufwendig.
Ein zweites Problem besteht darin, dass der Produktmix nur begrenzt gesteuert werden kann. Aus dem Gasgemisch entstehen zwangsläufig immer mehrere Produkte. Wer über FT-Verfahren z.B. e-Kerosene herstellen will, erhält also immer auch einen Anteil e-Gasoline. Umgekehrt gilt dasselbe.
2. Methanolsynthese
Hier stellt man aus dem bereits erwähnten Synthesegas zunächst Methanol (CH3OH oder MeOH) her, also den chemisch einfachsten Alkohol. Daraus lassen sich in weiteren Schritten synthetische Mitteldestillate wie Diesel oder Kerosin herstellen. E-Methanol (Green Methanol) kann direkt für Schiffsantriebe verwendet werden. In China wird Methanol darüber hinaus schon seit langem auch im Straßenverkehr eingesetzt. Er wurde dort allerdings bisher aus Kohle hergestellt (Coal-to-Liquids). Große Anlagen, die Grünen Wasserstoff verwenden, sind jedoch geplant.
Das Problem: Die Beschaffung von CO2
Grüner Wasserstoff lässt sich im Prinzip überall herstellen, wo es Solar- oder Windstrom gibt. Deutlich schwieriger und teurer kann es sein, den zweiten Rohstoff des Synthesgases bereitzustellen, also das CO2, aus dem das notwendige CO gewonnen wird. Die Kosten reichen von 20 bis 600 Euro für jede Tonne CO2.
Drei Quellen sind im Prinzip verfügbar:
1. Die billigste CO2-Quelle sind ausgerechnet die Fabriken der Konkurrenz, also der Biofuels. Bei der Herstellung von Bioethanol entsteht ein hochkonzentrierter CO2-Strom, der das Gas schon für 20 Euro je Tonne bereitstellen kann. Vorausgesetzt natürlich, dass der Transportweg bis zur Fischer-Tropsch-Anlage nicht zu weit ist.
Bis 2030 könnten diese Anlagen weltweit maximal 120 Mio. Tonnen CO2 bereitstellen, schätzt die IEA. In der Praxis wird es deutlich weniger sein, weil es auch andere Einsatzzwecke gibt, oder weil viele Anlagen geografisch ungünstig liegen oder weil der Bau von CO2-Pipelines nicht möglich ist. Geht man also z.B. von 50 Mio. Tonnen aus, dann würde diese Menge für die Herstellung einer E-Kerosene-Menge ausreichen, die lediglich 2,5 Prozent des globalen Flugverkehrs versorgt. Für den Schiffs- oder den Straßenverkehr bliebe nichts übrig.
2. Eine zweite CO2-Quelle könnten Capture-Anlagen bei Industriebetrieben oder Kraftwerken sein (CCU). Hier steigen die Kosten allerdings schon Richtung 100 Euro je Tonne CO2. Da bei der Verbrennung der E-Fuels ähnlich große CO2-Mengen emittiert werden wie bei fossilen Kraftstoffen, wäre das ohnehin keine Klimalösung, da der Ausstoß der Klimagase nur verschoben, aber nicht verhindert wird.
3. Die ideale Lösung wäre eigentlich DAC, also Direct Air Capture. Standortunabhängig wird das CO2 aus der Atmosphäre gefiltert. Der Aufwand ist allerdings enorm: hohe Kosten von derzeit 500-600 Euro je Tonne CO2 sowie ein hoher Energieeinsatz werden DAC wohl nur langfristig attraktiv machen, wenn überhaupt.
Das Problem der CO2-Beschaffung wird von der E-Fuel-Lobby in der Regel ignoriert. Dort wird zwar gerne auf die niedrigen Stromkosten „in sonnenreichen Wüstenregionen“ verwiesen, aber gerade dort wird man in der Regel vergeblich nach Bioethanol-Anlagen suchen.
Ohne massive Kostensenkungen bei DAC-Anlagen wird die Produktion auch dort prohibitiv teuer bleiben. Das bekommt auch das in deutschen Medien oft zitierte Pilotprojekt Haru-Oni (Chile) von HIF/Porsche zu spüren. Der Spiegel berichtete, dass das benötigte CO2 nicht, wie auf der Webseite angegeben, mit DAC aus der Luft gefiltert wird, sondern per LKW aus weit entfernten Brauereien herangeschafft wird.
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