Strombasierte Kraftstoffe (E-Fuels)
Strombasierte Kraftstoffe (E-Fuels)
Strombasierte Kraftstoffe sind fortschrittliche Kraftstoffe, deren Energie ursprünglich aus elektrischem Strom stammt. Der Begriff bezieht sich also eher auf ihren Herstellungsprozess als auf den Kraftstoff selbst. Die Verarbeitung basiert immer auf Wasserstoff, der durch die Elektrolyse von Wasser gewonnen wird. Der Wasserstoff kann dann mit vielen verschiedenen Verfahren in gasförmige oder flüssige Kraftstoffe umgewandelt werden (siehe folgende Abbildung).
Diversity of pathways for electrofuel production_DE von HOOU (CC BY-SA)
Mittels strombasierter Kraftstoffe (E-Fuels) kann einerseits Strom aus erneuerbaren Energiequellen (Photovoltaik, Windkraft, … ) chemisch gespeichert und damit zeitlich unabhängig genutzt werden. Andererseits können sie zusätzlich zu Biokraftstoffen erzeug werden und damit das Potenzial an erneuerbaren Kraftstoffen deutlich erhöhen. Bei der Nutzung strombasierter Kraftstoffe betreibt man also beispielsweise Fahrzeuge nicht direkt mit Strom, sondern speichert die elektrisch gewonnene Energie chemisch in synthetisch hergestellten Kraftstoffen.
Indem man diese anderen E-Fuels nutzt, statt zum Beispiel Fahrzeuge direkt mit Strom zu betreiben, lassen sich Probleme vermeiden, die eine vollkommen neue Infrastruktur und begrenzte Ladekapazitäten von Batterien mit sich bringen. Im Vergleich mit Elektroautos, die den erzeugen Strom direkt nutzen, lassen sich mit den sogenannten Elektrokraftstoffen lange Ladezeiten vermeiden und ggf. höhere Energiespeicherkapazitäten erreichen. Werden ausschließlich erneuerbare Energien und nicht-fossiles CO2 bei der Herstellung genutzt, können E-Fuels eine CO2-neutrale Alternative zu herkömmlichen fossilen Kraftstoffen bieten und so zur Defossilieriung des Verkehrssektors beizutragen. Gegenüber der direkten Nutzung von elektrischer Energie in batterieelektrischen Fahrzeugen (Battery electric vehicle: BEV) ist die Produktion und Nutzung von E-Fuels jedoch mit einer Vielzahl an Umwandlungsschritten verbunden und damit um ein Vielfaches energieintensiver.
Im Unterschied zu allen zuvor vorgestellten Kraftstoffarten und Produktionswegen werden E-Fuels vollkommen synthetisch gewonnen und die in Ihnen gespeicherte Energie entstammt nicht etwa organischem Wachstum, sondern wird unter Verbrauch von Strom in chemische Energie umgewandelt. In der Regel geschieht dies durch die Umwandlung von Wasser in Wasserstoff, welche mittels elektrischer Energie in einer Elektrolyse erfolgt. Der Wasserstoff kann anschließend mit weiteren Molekülen, wie zumeist Kohlendioxid (CO2), über Syntheseverfahren in in flüssige (Power-to-Liquid: PtL)oder gasförmige (Power-to-Gas: PtG)Kraftstoffe umgewandelt werden. Dieser Prozesswird als elektrochemische oder Power-to-Fuel-Umwandlung bezeichnet. In der folgenden Lektion erfährst du mehr über die verschiedenen Arten von Elektrokraftstoffen.
Technologien zur Herstellung von strombasierten Kraftstoffen sind vorhanden, befinden sich aber meist noch in der Demonstrationsphase. Aufgrund des hohen Energiebedarfs sind die Produktionskosten von Elektrokraftstoffen derzeit sehr hoch, aber es wird erwartet, dass sie sinken, wenn die Technologie in einen größeren Maßstab übertragen wird, wenn die Stromkosten sinken und die Umwandlungseffizienz steigt. Verluste sind jedoch in Teilen thermodynamisch bedingt und können damit nicht vollständig vermieden werden. Es ist daher davon auszugehen, dass E-Fuels auch mittel und langfristig teuer sind, als bspw. Biokraftstoffe oder der direkten Nutzung von Elektrizität.
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