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E-Fuels – nachhaltiger Kraftstoff für Mobilität und Industrie

30. März 2022

Jeden Tag benutzen wir Produkte, die aus fossilen Rohstoffen hergestellt sind. Mit dem Beschluss des Pariser Klimaabkommens haben wir uns allerdings als Gesellschaft gemeinsam das Ziel gesetzt, uns zu einer CO2-neutralen Welt mit weniger Emissionen zu entwickeln. Um dieses ambitionierte, aber notwendige Ziel zu erreichen, müssen wir also dringend die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen reduzieren.

Ein erster Impuls ist häufig die Elektrifizierung. Es gibt jedoch Bereiche, die nicht oder nur schwer elektrifiziert werden können. Das sind z. B. die Luftfahrt, der Schiffsverkehr sowie die chemische Industrie. Diese Sektoren werden auch langfristig auf flüssige Kraftstoffe und Basischemikalien angewiesen sein, die heute hauptsächlich aus fossilem Erdöl o. Ä. hergestellt werden. Um einen nachhaltigen Weg einschlagen zu können, werden stattdessen Kraftstoffe und Chemikalien aus erneuerbaren Quellen benötigt. Eine Lösung stellen die sogenannten E-Fuels dar.
 

Aber was sind E-Fuels?

E-Fuels sind synthetische Kraftstoffe vergleichbar mit Diesel, Benzin und Kerosin. Der Unterschied zu konventionellem Kraftstoff besteht darin, dass sie aus recyceltem CO2 und erneuerbarem Wasserstoff in chemischen Anlagen hergestellt werden (Abb. 1). Das für die Herstellung verwendete CO2 kommt aus biogenen Quellen, wie Biogasanlagen, aus unvermeidbaren industriellen Abgasströmen oder wird direkt aus der Umgebungsluft gefiltert (sog. Direct-Air-Capture Verfahren).

 

 

Neben CO2 wird für die Herstellung der E-Fuels grüner Wasserstoff (H2) genutzt. Dieser wird aus erneuerbarem Strom gewonnen, der aus regenerativen Energiequellen wie Wind, Wasser oder Sonne stammt. In einer Elektrolyse wird dieser Strom genutzt, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzutrennen. 
Im sogenannten Power-to-Liquid-Verfahren (Abb. 2) werden anschließend aus den Ausgangsstoffen H2 und CO2 Kraftstoffe sowie Chemikalien produziert. Diese können in Form von nachhaltigem E-Kerosin, klimaneutralem E-Benzin oder sauberem E-Diesel die Kraftstoffe fossiler Herkunft ersetzen. Der Begriff E-Fuels umfasst außerdem auch chemische Produkte wie E-Methanol und synthetische Wachse, die als Grundstoff in der chemischen Industrie langfristig zu CO2-Einsparungen führen. 
 

Abb. 1 |Beispielhafte Darstellung der E-Fuel-Produktionskette für Sustainable Aviation Fuel (SAF) mit der Power-to-Liquid-Technologie von INERATEC.

 

 

Abb. 2 |Schematische Darstellung des Power-to-Liquid-Verfahren.

 

Warum E-Fuels?

„Synthetische Kraftstoffe sind ein wichtiger Baustein auf dem Weg zur Klimaneutralität in allen Sektoren. Besonders großes Potenzial sehen wir in den Bereichen der Luft- und Schifffahrt, aber auch in der chemischen Industrie. Mit dem Ausbau der Produktionskapazitäten können wir über Beimischung schrittweise fossile Kraftstoffe und Chemikalien ersetzen und dabei die bestehende Infrastruktur weiter nutzen.“ – Tim Böltken

 

E-Fuels können fossile Kraftstoffe direkt ersetzen

Die klimafreundlichen E-Fuels sind mit der bestehenden globalen Infrastruktur voll kompatibel und können durch ihre „Drop-in“-Eigenschaften fossile Kraftstoffe direkt ersetzen. Sie haben damit großes Potenzial, die Energiewende zu beschleunigen. Daher ist es die Aufgabe, die Produktionskapazitäten schnell zu skalieren. Ermöglicht wird dies durch die Modularität und Skalierbarkeit der Anlagentechnologie. Ähnlich wie Wind- oder Solarparks können die Anlagen weltweit tausendfach aufgestellt werden.

Derzeit befindet sich die Technologie im Markthochlauf. Sie wird in verschiedenen Pilotanlagen demonstriert. 2021 wurden in Deutschland die zwei weltweit größten Pilotanlagen zur Herstellung von E-Fuels installiert. Im Jahr 2022 wird die nächste Skalierungsstufe in einem Pionierprojekt in der Nähe des Frankfurter Flughafens folgen. Deutschland nimmt mit der frühzeitigen Umsetzung eine globale Vorreiterposition in der Einführung der Power-to-Liquid-Technologie ein. Das Ziel ist es, fossile Kraftstoffe langfristig komplett zu ersetzen.

E-Fuels: Globaler Einsatz des Power-to-Liquid-Verfahrens

Zukünftig sollen die Anlagen weltweit an Standorten installiert werden, die optimale Produktionsbedingungen bieten. Dabei geht es vor allem um die Verfügbarkeit von erneuerbarem Wasserstoff. Dafür wurden in internationalen Studien weltweit sogenannte Sweetspots identifiziert, an denen aufgrund niedriger Strompreise grüner Wasserstoff besonders kostengünstig produziert werden kann. Beispiele sind sonnenreiche Regionen wie Australien oder windreiche Regionen wie Chile. Dort können E-Fuels hergestellt und über die bestehende Infrastruktur in die ganze Welt transportiert oder lokal eingesetzt werden. So werden neue, zukunftsweisende Energiepartnerschaften aufgebaut.


E-Fuels und die Kosten – wie fallen sie aus?

Hauptkostentreiber von Produkten aus dem Power-to-Liquid-Verfahren sind die Preise für grünen Wasserstoff. Wenn die E-Fuels also an globalen Sweetspots mit günstigem erneuerbarem Strom hergestellt werden, können Produktionskosten von unter einem Euro pro Liter erreicht werden.


Nachhaltige E-Fuels für alle

Um die Vision einer klimafreundlichen Zukunft mit nachhaltigem E-Kraftstoff in die Wirklichkeit umzusetzen, ist ein schneller und starker Ausbau der Produktionskapazitäten für CO2-neutrale Kraftstoffe und Chemikalien entscheidend. Zu Beginn des Jahres 2022 investierte ENGIE mit weiteren Investoren in das deutsche Unternehmen INERATEC, das als Pionier im Bereich der Produktion von innovativen Power-to-Liquid-Anlagen und der Erzeugung von E-Fuels maßgeblich zur Erreichung der Pariser Klimaziele beiträgt.

Unser Experte

Dr.-Ing. Tim Böltken hat Chemieingenieurwesen am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) studiert und wurde 2013 am Institut für Mikroverfahrenstechnik promoviert. Nach seinem Abschluss arbeitete er als Projektleiter in der chemischen Industrie bei der hte GmbH, bevor er 2015 INERATEC gründete. Als CEO und Mitgründer ist er für das Business Development verantwortlich. Im Jahr 2016 wurde er mit dem Peter-und-Luise-Hager-Preis für die beste Promotion am KIT ausgezeichnet. Das Wirtschaftsmagazin Business Punk zählte ihn 2018 zu den Top-100-Innovatoren in Deutschland.

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