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Was ist dran am Mythos: „eFuels (PtL-Kraftstoffe) sind ineffizient“


Foto: Emanuel Corso / stock.adobe.com



HOYA/CELLE. Das Celler Unternehmen Jorczyk Energie als Mitglied im "e-Fuels Forum" will Mythen über den modernen synthetsichen Kraftstoff mit Fakten begegnen und teilt dazu mit, unzensiert und unkommentiert: eFuels sind ineffizient – dieser Mythos ist wohl das am meisten verbreitete Argument gegen den Einsatz von Power-to-Liquid-Kraftstoffen (PtL). Zur Unterstützung der Aussage verwenden Kritiker und Medien gerne Grafiken, die auf unrealistischen und unvollständigen Annahmen beruhen. Doch was bedeutet eigentlich „Effizienz“ in diesem Zusammenhang? Auf welche Eigenschaften bezieht sie sich und wann ist sie von Bedeutung? Im folgenden Text, der in Zusammenarbeit mit Fachleuten und Wissenschaftlern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW Hamburg) entstanden ist, finden Sie Antworten auf diese Fragen. Diese werden von Darstellungen untermauert, die Experten regelmäßig auf fachspezifischen, wissenschaftlichen Symposien verwenden. Die meisten Effizienzbetrachtungen beziehen sich lediglich auf den Elektromotor ohne Betrachtung des Gesamtsystems vor und nach dem Motor. Außerdem basieren sie auf der unrealistischen Annahme einer industriellen eFuels-Produktion in Deutschland. Die Analyse der Systemeffizienz muss jedoch immer auf realistischen und ganzheitlichen Annahmen beruhen. Die Grafik des KIT bildet diese Gesamtsystemeffizienz ab. Dabei wird das Elektroauto mit einem Verbrennerfahrzeug verglichen, das mit eFuels betrieben wird. Wichtig: Die Systemeffizienz erstreckt sich vom Windstoß bis zum drehenden Rad (well-to-wheel, wtw) und nicht nur vom Motor zum Rad (tank-to-wheel, ttw). Denn ein Elektroauto kann ohne vortransformierten Strom nicht fahren. Und auch das Drehmoment des E-Motors muss auf die Räder übertragen werden. Bei der Betrachtung der Gesamtsystemeffizienz ist wichtig, wo der grüne Strom produziert wird. Entweder fährt ein Elektroauto mit ineffizientem deutschen Grünstrom. Dann gleicht die hohe Effizienz des Elektromotors die Verluste der Stromproduktion aus. Oder Deutschland importiert grüne Energie aus Regionen, in denen sich Grünstrom sehr effizient „ernten“ lässt. Die Gesamtsystemeffizienz bewegt sich in beiden Fällen auf ähnlichem Niveau. Photovoltaikstrom erreicht in Deutschland eine Nutzungseffizienz von lediglich 10,5 Prozent (Quelle: statistisches Bundesamt, 1. Halbjahr 2021). In sonnenreichen MENA-Ländern (Middle East and North Africa) wie zum Beispiel in Marokko und Algerien liegt die Nutzungseffizienz doppelt so hoch. Bei Windkraft sieht die Sache ähnlich aus: In Deutschland erreichen Windanlagen gemittelt eine Nutzungseffizienz von etwa 22 Prozent. An der Nordsee ist es mit circa 30 Prozent etwas mehr, in Süddeutschland liegt der Wert etwas niedriger bei etwa 17 Prozent. Dagegen erreicht ein Windrad in Patagonien circa 75 Prozent. Denn dort ist der Wind so stark, dass sogar die Bäume schief wachsen. Chile verfügt über 70 mal mehr grüne Energie als das Land selbst braucht und möchte diese gern exportieren. Die Grafik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) zeigt, dass es weltweit keinen Mangel an grüner Energie gibt. Alleine Photovoltaik könnte den Energiebedarf der ganzen Erde auf geringster Fläche realisieren. Diesen Grünstrom muss man dann nur noch transport- und lagerfähig machen. Dies geschieht dadurch, dass man den Strom zunächst in Wasserstoff umwandelt und dann daraus durch die Hinzugabe von CO2 ein eFuel produziert. Daher erklärt sich auch der Name des synthetischen Kraftstoffes: electo based fuel. eFuels sind also als Wasserstoffderivat nichts anderes als verflüssigter und damit transportfähiger Grünstrom. Man könnte auch den Wasserstoff selbst transportieren. Dies ist aber sehr teuer, denn Wasserstoff muss stark gekühlt und unter Druck gehalten werden. Außerdem diffundiert Wasserstoff als das leichteste Element auf unserer Erde schnell durch Transportleitungen, was die Verbringung vor ein weiteres Problem stellt. Letztlich ist es also gar nicht so wichtig, wie effizient eFuels in der Herstellung sind. Sie müssen nur dort produziert werden, wo kein Mangel an regenerativer Energie herrscht. Zum Vergleich: Eine eFuels-Produktion nach der herkömmlichen Fischer-Tropsch-Methode in Deutschland wäre ungefähr so sinnvoll, wie eine Orangenplantage in Deutschland. eFuels werden aus demselben Grund in sonnen- und windreichen Ländern hergestellt. Die Effizienzfrage lässt sich auch aus einem anderen Blickwinkel betrachten: Hinsichtlich der Kosten-, Zeit- und Ressourceneffizienz ist es am sinnvollsten, die vorhandenen Fahrzeuge und die vorhandene Infrastruktur CO 2-neutral zu stellen. Im Gegensatz zur Elektromobilität ist ja schon alles da. Über 99 Prozent der weltweit circa 1,4 Milliarden Autos haben einen Otto- oder Dieselantrieb. Die Senkung der CO 2-Emissionen der Bestandsflotte leistet folglich den größten und schnellsten Beitrag für den globalen Klimaschutz im Verkehrssektor. Im Gegensatz dazu benötigt die Elektromobilität eine komplett neue Infrastruktur mit hohem Ressourcenbedarf und einem entsprechend hohen CO2-Footprint. Außerdem bedarf der Bau der sehr schweren Elektroautos zusätzliche Ressourcen, was zu einem weiteren erhöhten CO 2-Footprint führt (CO2-Rucksack). Schließlich hat Deutschland einen sehr großen Energieimportbedarf von 70 Prozent, sodass ohnehin grüne Moleküle in Form von Kraftstoffen importiert werden müssen. Die flüssige Form ist aufgrund der hohen Energiedichte notwendig,weil dann die Transportentfernung praktisch keine Rolle spielt (hohe Transporteffizienz). Wenn die grünen Moleküle im Lande sind, ist es effizienter, diese direkt in stromunabhängigen Systemen wie Verbrennungsmotoren und Ölheizungen zu nutzen anstatt diese erst verlustreich in Strom umzuwandeln und gegebenenfalls unter weiteren Verlusten in Batterien zwischenzuspeichern. Mythos #2: eFuels werden teuer sein Wissenschaftliche Institute wie die darauf spezialisierte reFuels-Gruppe im KIT rechnen damit, dass eFuels in einigen Jahren bezahlbar sein werden. Auch Hersteller wie zum Beispiel Saudi Aramco kommunizieren, dass in wenigen Jahren 80 Cent erreichbar sind, da in Saudi-Arabien der Strompreis bei nur einem Cent pro Kilowattstunde liegt. Für einen zeit- und kosteneffizienten Klimaschutz ist der marktwirtschaftliche Kundenimpuls unerlässlich. Mythos #3: eFuels sollten nur im Schiffs- und Flugverkehr eingesetzt werden Eine Beschränkung auf die vergleichsweise kleinen und kostensensiblen Sektoren Schiff- und Flugverkehr würde den Hochlauf von eFuels behindern. Außerdem entstehen bei der Herstellung von Flugkraftstoff automatisch auch Kraftstoffe für den Straßenverkehr alsKoppelprodukte. Wenn man also über eine optimale Ressourcennutzung nachdenkt, sollten die synthetischen Nebenprodukte wie eBenzin, eDiesel und eHeizöl, die bei der Produktion von eKerosin als Nebenprodukt entstehen, ebenfalls genutzt werden.

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