E-Fuels: Rein theoretisch könnten Verbrenner heute schon klimaneutral fahren

Der Begriff „Fuels“ ist Englisch für Kraftstoffe, das „E“ steht für erneuerbaren Strom. Denn solche Treibstoffe werden mit Hilfe von regenerativer Energie hergestellt. Sie unterscheiden sich in ihren chemischen Strukturen und Grundeigenschaften nicht von herkömmlichem Diesel oder Benzin aus Erdöl.

Und sie könnten in der Theorie helfen, die düstere CO2-Bilanz des Autoverkehrs aufzupolieren. Doch es gibt Kritiker und Gegenargumente. Manche sehen sie eher als klimafreundlichere Alternative für Flugzeuge und Schiffe und weniger für Autos. Und sogar Umweltschützer äußern Vorbehalte.

Denn die Herstellung der E-Treibstoffe ist aufwendig. Zunächst wird aus Wasser Wasserstoff gewonnen. Dazu sind große Mengen elektrischen Stroms notwendig. Dann wird Kohlendioxid, also CO2, eingesetzt, um aus dem Wasserstoff ein Gas oder eine Flüssigkeit als Kraftstoff zu erzeugen. Im Idealfall stammt das CO2 aus der Luft, so dass ein Kreislauf entsteht und die Verbrennung im Motor klimaneutral ist. Power-To-X nennt man die Verfahren. Das „X“ steht wahlweise für Gas oder flüssige Stoffe wie Diesel, Benzin, Kerosin.

Der gewonnene Kraftstoff kann in modernen Verbrennungsmotoren ohne Probleme eingesetzt werden. In der Theorie könnten damit also schon heute Autos mit herkömmlichen Diesel- und Benzinmotoren CO2-neutral fahren. Die Stoffe könnten die Bundesregierung bei ihrem Ziel, den CO2-Ausstoß im Verkehr bis 2030 um 40 bis 42 Prozent zu senken, einen Schritt weiterbringen - ohne neue Ladestationen und Elektromotoren.

In der Theorie: Denn Autofahrer haben praktisch keine Möglichkeit, E-Fuels in Deutschland zu tanken. Im großen Stil sind sie nicht verfügbar. Und in der politischen Diskussion um Klimaschutz und Dieselkrise spielen sie bislang eine untergeordnete Rolle.

Grüne halten E-Fuels für eine schlechte Alternative

Umweltschützer und Grüne wettern gegen künstliche Kraftstoffe. „E-Fuels sind derzeit unbezahlbar teuer und ineffizient“, sagt etwa der Grünen-Bundestagsabgeordnete Oliver Krischer. Ein wichtiges Argument der Gegner: der niedrige Wirkungsgrad. Anstatt Autos direkt mit Ökostrom anzutreiben, wird dieser erst eingesetzt, um Wasserstoff und dann den Treibstoff herzustellen.

Eine Studie der Denkfabrik Agora Verkehrswende aus dem Jahr 2017 rechnet vor: Für 100 Kilometer braucht ein batterieelektrisches Auto 15 Kilowattstunden Strom, ein mit Wasserstoff betriebenes Fahrzeug schon 31 Kilowattstunden und ein mit E-Fuels betriebener Diesel oder Benziner sogar 103 Kilowattstunden. Das macht die Kraftstoffe teuer – vor allem in einem Land wie Deutschland, wo Strom ohnehin mehr kostet als vielerorts sonst.

Doch die Stimmen, die ungeachtet dessen für E-Fuels argumentieren, werden lauter. Inzwischen macht sich vor allem die Industrie – etwa Autobauer und Energiekonzerne – für die Entwicklung stark.

„Langfristig sind synthetische Brennstoffe zur weitergehenden Emissionsreduktion in allen Verkehren zwingend erforderlich“, heißt es in einer vom Bundesverband der Industrie in Auftrag gegebenen Studie. Autobauer Daimler will bis 2039 dafür sorgen, dass seine weltweit verkauften Neuwagen CO2-neutral rollen. Ohne klimaneutrale Kraftstoffe, räumte der oberste Motorenentwickler des Stuttgarter Konzerns, Torsten Eder, bei einer Veranstaltung ein, sei das kaum möglich.

„Das Interesse an E-Fuels ist momentan gigantisch“, freut sich Ineratec-Mitgründer Böltken. Potenzielle Kunden kommen aus der Energie- und Autobranche, aber auch aus dem Flugverkehr. „Die werden noch lange auf flüssige Energieträger angewiesen sein.“

Die Idee zur E-Fuels-Produktion stammt von Böltkens Mentor, von Roland Dittmeyer, Professor am Karlsruher Institut für Technologie. Für den Verfahrenstechniker geht es ums große Ganze. „Wenn wir die gesetzten CO2-Reduktionsziele erreichen wollen, dann führt an Power-To-X kein Weg vorbei“, sagt Dittmeyer.

2015 stritten Böltken und Dittmeyer im Büro des Professors darüber, ob die Nutzung des Treibhausgases CO2 eine Zukunft habe: Ob man den „bösen“ Schädling so einsetzen könnte, dass er „gut“ wird. „Ich habe nicht daran geglaubt“, räumt Böltken ein. „Zwei Wochen später hatten wir mit Audi einen großen Kunden, der das verfolgen wollte.“ Sein Start-up wächst seitdem beständig.

Neue Anlagen und Projekte

Auch Ölkonzerne planen sogenannte Power-To-X-Anlagen. BP arbeitet mit dem Stromerzeuger Uniper an einem Projekt, an dessen Ende Power-To-X-Komplexe stehen sollen. Shell hat Ende Juni mit dem Bau einer Elektrolyse-Anlage im Rheinland begonnen. Die Lufthansa startete mit der Raffinerie Heide in Schleswig-Holstein ein Pilotprojekt für CO2-neutrales Kerosin. Und eine Allianz von Energieversorgern, Mineralölfirmen und dem Autobauer Audi hat im April ein Programm zur Markteinführung von E-Fuels erarbeitet – bis 2025.

Audi nahm schon vor einigen Jahren eine Power-To-Gas-Anlage im niedersächsischen Werlte in Betrieb. Dort wird mit Ökostrom synthetisches Methangas hergestellt. Wer sich von März 2017 bis Mai 2018 einen Audi mit Gasantrieb bestellte, erhielt das Versprechen, drei Jahre klimaneutral fahren zu können – mit Gas aus Werlte, aber auch aus Biogasanlagen. Aktuell gibt es das Angebot nicht mehr. VW-Chef Herbert Diess setzt derzeit voll auf Elektromobilität.

Ulrich Müller fährt seinen Audi mit E-Gas-Versprechen seit dem vergangenen Sommer. „Mal etwas anders machen als der Mainstream, nicht einfach weiterfahren mit Benzin oder Diesel.“ Das war Müllers Antrieb. Er recherchierte und stellte fest, dass Gas per se sparsamer und weniger schadstoffreich ist als Diesel oder Benzin - dann stieß er auf das E-Gas-Angebot von Audi.

„Ich wollte damit meinen Beitrag leisten, um etwas Gutes für die Umwelt zu tun“, sagt der IT-Unternehmer aus Oberkochen in Baden-Württemberg. Wenn er jetzt an einer beliebigen CNG-Tankstelle tankt, speist Audi klimaneutrales Gas ins Netz. Der Mechanismus funktioniert wie beim Ökostrom, wo nicht unbedingt der Strom aus der Steckdose grün ist, die Anbieter aber entsprechend einspeisen und einkaufen. Audi bot damit zeitweise eine Möglichkeit, sich zumindest indirekt mit E-Fuels fortzubewegen.

Für Autofahrer eine teure Wahl

Zuviel hätte der alternative Kraftstoff aber nicht kosten dürfen, räumt Müller ein. 1,50 Euro bis 2 Euro pro Liter sei seine Schmerzgrenze. Ähnlich sehen es viele Autofahrer. Für etwa die Hälfte der Bürger sollten E-Fuels weniger als 1,50 Euro kosten, wie eine YouGov-Umfrage im Auftrag der dpa ergab. Eben nicht wirklich mehr, als in den vergangenen Monaten ein Liter Super-Benzin kostete.

Tatsächlich gehen die Meinungen auseinander, wie teuer E-Fuels wären, würden sie angeboten. In einer Antwort auf eine Kleine Anfrage der Grünen geht die Bundesregierung von bis zu 4,50 Euro pro Liter Diesel-Äquivalent aus.

Der Mitgründer der Firma Sunfire, Nils Aldag, hält das für viel zu hoch gegriffen. Er ist mit seinem Unternehmen einer der E-Vorreiter: Schon 2010 setzten er und zwei Mitgründer alles auf Ersatzstoffe für Erdöl und Erdgas. Sein Argument: Synthetische Kraftstoffe müssten wie Elektroautos gefördert werden. Würde die Produktion etwa von der EEG-Umlage, die Strom in Deutschland teurer macht, befreit, könnte man den Stoff für etwas mehr als zwei Euro pro Liter anbieten. Weil Strom hier so viel kostet, baut Sunfire seine erste kommerzielle Anlage für synthetische Kraftstoffe in Norwegen.

Dabei wäre eine komplette Umstellung nicht unbedingt notwendig. Volkmar Denner, Chef des weltgrößten Autozulieferers Bosch, plädiert für einen Mix: „Man kann E-Fuels dem jetzigen fossilen Kraftstoff beimischen und hat damit sofort einen CO2-senkenden Effekt im gesamten Bestand und nicht nur in den neu verkauften Fahrzeugen.“

Seiner Ansicht nach ist es höchste Zeit zum Umsteuern. „E-Fuels benötigen großtechnische Anlagen, bei denen man entsprechend lange Vorlaufzeiten braucht, um die zu bauen“, sagt der promovierte Physiker. „Daher sollte man jetzt beginnen, sonst wird man diese Kraftstoffe auch in zehn Jahren noch nicht haben.“

Zurückhaltung in der Politik

Doch in der deutschen Politik spielt Elektromobilität mit Batterien gerade die größere Rolle. Die Unionsfraktion sprach sich zwar jüngst in einem Positionspapier für einen Ausbau der Förderung von E-Fuels aus. Und Verkehrsminister Andreas Scheuer (CSU) kündigte im Mai nach einer Sitzung des Klimakabinetts an: „Wir gehen voll auf saubere Treibstoffe.“

In der Regierung bewertet man die Chancen von E-Fuels dabei sehr vorsichtig. Das Wirtschaftsministerium fördert Projekte, Empfehlungen zur Markteinführung soll es 2022 geben. Für vielversprechend hält man E-Fuels vor allem dort, wo der Einsatz von Batterien nach heutigen Erkenntnissen kaum möglich ist: in Schiffen etwa und Flugzeugen. „Ihr Einsatz im Straßenverkehr und insbesondere für Pkw ist (...) nicht sinnvoll“, heißt es auf Anfrage aus dem Umweltressort.

Damit liegt man auf einer Linie mit der Deutschen Umwelthilfe und Greenpeace. Zwar räumt Greenpeace in einer Studie einen entscheidenden Vorteil von E-Fuels ein: In Kraftstoff umgewandelt ließe sich erneuerbare Energie nicht nur speichern, sondern auch günstig transportieren – als Gas oder Flüssigkeit. Das könnte helfen, ein zentrales Problem der Energiewende zu lösen, nämlich dass der Anfall von Strom aus Sonne und Wind unregelmäßig ist.

Allerdings ist auch das noch Theorie. „Es gibt nicht annähernd so viel überschüssigen erneuerbaren Strom, um den Pkw-Verkehr auf E-Fuels umzustellen“, sagt Benjamin Stephan von Greenpeace. Um zwölf Millionen Tonnen CO2 durch E-Fuels einzusparen, bräuchte es zusätzlich so viel Strom, wie alle deutschen Windräder im vergangenen Jahr erzeugt hätten, rechnet er vor. Die Idee lenke ab von einer Verkehrswende ohne Verbrennungsmotor: „E-Fuels sind der falsche Weg, um Verkehr klimaneutral und effizient zu gestalten.“

Vorreiter Nils Aldag wiederum wehrt sich dagegen, als Lebensretter für den Verbrennungsmotor zu gelten. „Aber 45 bis 65 Millionen Fahrzeuge werden nicht von einem Tag auf den anderen verschwinden“, sagt der Sunfire-Mitgründer. Die Wirtschaftlichkeit von E-Fuels messe sich auch am Ressourceneinsatz. Denn Autos, Tankstellen sowie die Verteilstruktur wie Tanklastwagen könnten mit E-Fuels weitergenutzt werden. Im Gegensatz zu batterieelektrischen Fahrzeugen, die neugebaut und für die Ladestationen errichtet werden müssen. „Unsere Kraftstoffe können in der Übergangsphase eingesetzt werden, um so viel CO2 einzusparen wie möglich“, sagt er. „Die politische Diskussion reflektiert das derzeit nicht.“

Die Schweiz als Vorreiter

Ineratec-Gründer Böltken will nicht warten, bis die Politik sich entscheidet. Der 34-Jährige bemüht sich, seinen privaten CO2-Fußabdruck zu verkleinern: Er fliegt nur, wenn es sein muss, fährt mit dem Fahrrad zur Arbeit, nutzt den wasserstoffbetriebenen Bus auf das Gelände des KIT in einem Waldgebiet im Norden Karlsruhes. Dort steht die Pilotanlage von Ineratec. Es ist keine Raffinerie, sondern ein Container, wie er zu Millionen auf den Weltmeeren herumschippert. Zehn von ihnen wurden bislang verkauft.

Die Anlagen im Miniformat lassen sich im Grunde neben jedes Windrad und jede Photovoltaikanlage setzen. „Der Vorteil mit unserer dezentralen, modularen Technologie ist, dass man sofort anfangen kann“, sagt Böltken. Die Idee wurde 2018 mit dem Deutschen Gründerpreis ausgezeichnet.

Tim Böltkens Hoffnung liegt derzeit außerhalb Deutschlands. Im Schweizer Laufenburg am Hochrhein soll für den Stromanbieter Energiedienst und Audi eine Anlage von Ineratec aufgebaut werden. „Die Schweizer sind politisch weiter damit, die Kraftstoffe anzuerkennen“, sagt Böltken. Die Anlage soll jährlich rund 400 000 Liter Diesel und Wachse für die Industrie herstellen. Audi rechnet damit, erste Mengen 2020 in den Markt bringen zu können. Dann könnte ein Vorhaben von Tim Böltken wahr werden, nämlich: „Massen, wirklich auch Massen für den europäischen Markt herstellen.“

Mehr: Um seine CO2-Ziele zu erreichen, müsste Deutschland laut einer BDI-Studie enorme Kosten schultern. Allein der Klimaschutz im Verkehr könnte Deutschland 250 Milliarden Euro kosten.