Alternative Kraftstoffe: Wie zukunftsfähig sind sie?
Die Zeit fossiler Brennstoffe läuft ab. Aktuell ist der Verkehr einer der größten Verursacher von Treibhausgasen in Deutschland. Im Vergleich mit anderen Sektoren wie der Energiewirtschaft oder der Industrie konnte der Verkehr zudem seine Emissionen mit Abstand am wenigsten verringern. Um das Ziel der Klimaneutralität in Deutschland bis 2045 zu erreichen, muss der Verkehrssektor seine Emissionen auf null senken. Eine Maßnahme besteht im Verbot der Neuzulassung von Verbrennungsmotoren in der EU ab 2035, sofern sie beim Fahren nicht komplett CO2-frei sind oder ausschließlich mit CO2-neutralen Kraftstoffen betrieben werden.
Neben der Elektromobilität werden alternative Kraftstoffe als Möglichkeit gesehen, Millionen von Bestandsfahrzeugen mit Diesel- und Benzinmotoren klimaneutral(er) zu machen. Alternative Kraftstoffe sind hinsichtlich der Herstellung entweder biogen oder synthetisch. Während biogene Kraftstoffe, also Biokraftstoffe, aus Biomasse wie nachwachsenden Rohstoffen sowie Rest- und Abfallstoffen gewonnen werden, werden synthetische Kraftstoffe aus unterschiedlichen Quellen chemisch hergestellt.
Biokraftstoffe werden bereits seit vielen Jahren im vorhandenen Fahrzeugbestand als Beimischung zu fossilen Kraftstoffen eingesetzt. Als Reinkraftstoff kommen sie derzeit nur sehr selten zum Einsatz. Insgesamt ist der Anteil der Biokraftstoffe am gesamten Kraftstoffverbrauch mit knapp sechs Prozent noch gering.
Den größten Anteil der insgesamt eingesetzten Biokraftstoffe hatte im Jahr 2022 Biodiesel (inklusive hydrierten Pflanzenölen (HVO)) mit rund 65 Prozent, gefolgt von Bioethanol mit knapp 33 Prozent. Mit einem Anteil von etwa zwei Prozent ist die Rolle von Biomethan als Kraftstoff für Erdgas-Fahrzeuge nur sehr gering.
Seit dem Jahr 2009 werden herkömmlichem Diesel bis zu sieben Prozent Biodiesel (B7) beigemischt. Für Mitte April 2024 ist die Einführung von B10 und reinem Biodiesel (HVO100) geplant. 2022 wurden in Deutschland rund 3,5 Millionen Tonnen Biodiesel produziert. Der Absatz von Biodiesel als Beimischung lag bei rund 2,1 Millionen Tonnen. Im gleichen Jahr betrug der Verbrauch von Erneuerbaren Energien aus Biodiesel etwa 24.500 Gigawattstunden.
Bioethanol wird seit dem Jahr 2011 als fünf- bis zehnprozentige Beimischung (E5 und E10) zum Ottokraftstoff eingesetzt. Im Jahr 2022 lag die Produktion von Bioethanol bei rund 0,7 Millionen Tonnen, während der Gesamtabsatz rund 1,2 Millionen Tonnen betrug.
Zu den bekanntesten synthetischen Kraftstoffen zählen E-Fuels. Sie basieren auf der Elektrolyse von Wasserstoff mit erneuerbarem Strom. Im zweiten Schritt wird der Wasserstoff mit CO2 verbunden, das aus der Umgebungsluft extrahiert wird oder aus anderen industriellen Prozessen abfällt.
Bis zum Jahr 2040 sollen über 50 Projekte zur Untersuchung des Potentials und zur Produktion von E-Fuels an den Start gehen, der Großteil davon in Europa. Allen voran steht die Pilotanlage Haru Oni im chilenischen Patagonien, errichtet unter anderem von Siemens Energy und Porsche. Geplant ist der Einsatz von Direct Air Capture (DAC), um das notwendige CO2 aus der Atmosphäre abzuscheiden. Da diese Technik derzeit noch nicht fertig ist, wird das CO2 per LKW zur Anlage transportiert.
Einsatz von Biokraftstoffen heute
Deutschland gehörte zuletzt zwar zu den Ländern mit der größten Produktion von Biokraftstoffen, der Anteil an der weltweiten Produktion lag jedoch nur bei 3,2 Prozent. Platz eins belegten mit Abstand die USA. Die Produktionsmenge von Biokraftstoffen in Deutschland lag in den letzten zehn Jahren bei rund 54.000 bis 66.000 Barrel Öläquivalent pro Tag. Während die Produktion Anfang der 2000er rapide anstieg, fand zuletzt keine nennenswerte Entwicklung statt. 2022 wurde in Deutschland ein Umsatz von 6,7 Milliarden Euro mit Biokraftstoffen erwirtschaftet, damit war es die umsatzstärkste erneuerbare Energiequelle.Biokraftstoffe werden bereits seit vielen Jahren im vorhandenen Fahrzeugbestand als Beimischung zu fossilen Kraftstoffen eingesetzt. Als Reinkraftstoff kommen sie derzeit nur sehr selten zum Einsatz. Insgesamt ist der Anteil der Biokraftstoffe am gesamten Kraftstoffverbrauch mit knapp sechs Prozent noch gering.
Den größten Anteil der insgesamt eingesetzten Biokraftstoffe hatte im Jahr 2022 Biodiesel (inklusive hydrierten Pflanzenölen (HVO)) mit rund 65 Prozent, gefolgt von Bioethanol mit knapp 33 Prozent. Mit einem Anteil von etwa zwei Prozent ist die Rolle von Biomethan als Kraftstoff für Erdgas-Fahrzeuge nur sehr gering.
Seit dem Jahr 2009 werden herkömmlichem Diesel bis zu sieben Prozent Biodiesel (B7) beigemischt. Für Mitte April 2024 ist die Einführung von B10 und reinem Biodiesel (HVO100) geplant. 2022 wurden in Deutschland rund 3,5 Millionen Tonnen Biodiesel produziert. Der Absatz von Biodiesel als Beimischung lag bei rund 2,1 Millionen Tonnen. Im gleichen Jahr betrug der Verbrauch von Erneuerbaren Energien aus Biodiesel etwa 24.500 Gigawattstunden.
Bioethanol wird seit dem Jahr 2011 als fünf- bis zehnprozentige Beimischung (E5 und E10) zum Ottokraftstoff eingesetzt. Im Jahr 2022 lag die Produktion von Bioethanol bei rund 0,7 Millionen Tonnen, während der Gesamtabsatz rund 1,2 Millionen Tonnen betrug.
Synthetische Kraftstoffe sind noch in der Entwicklung
Im Gegensatz zu Biokraftstoffen sind synthetische Kraftstoffe heute noch nicht kommerziell verfügbar, denn die Technologie steht noch in der Entwicklung. Synthetische Kraftstoffe werden mittels eines Syntheseverfahrens aus einem Synthesegas hergestellt, welches meist aus Wasserstoff und CO2 besteht. Je nach Herkunft des Synthesegases entstehen dabei unter anderem strombasierte (Power-to-Liquid (PtL) und Power-to-Gas (PtG)) und biogene (Biomass-to-Liquid (BtL)) synthetische Kraftstoffe. Die gängigsten Syntheseverfahren sind die Fischer-Tropsch- und Methanol-Synthese sowie die Methanisierung.Zu den bekanntesten synthetischen Kraftstoffen zählen E-Fuels. Sie basieren auf der Elektrolyse von Wasserstoff mit erneuerbarem Strom. Im zweiten Schritt wird der Wasserstoff mit CO2 verbunden, das aus der Umgebungsluft extrahiert wird oder aus anderen industriellen Prozessen abfällt.
Bis zum Jahr 2040 sollen über 50 Projekte zur Untersuchung des Potentials und zur Produktion von E-Fuels an den Start gehen, der Großteil davon in Europa. Allen voran steht die Pilotanlage Haru Oni im chilenischen Patagonien, errichtet unter anderem von Siemens Energy und Porsche. Geplant ist der Einsatz von Direct Air Capture (DAC), um das notwendige CO2 aus der Atmosphäre abzuscheiden. Da diese Technik derzeit noch nicht fertig ist, wird das CO2 per LKW zur Anlage transportiert.
Wie sinnvoll sind alternative Kraftstoffe?
Die Auswirkungen auf den Klima- und Umweltschutz der verschiedenen alternativen Kraftstoffe sind unterschiedlich und nicht jede Alternative stellt einen adäquaten Ersatz für Benzin, Diesel und Co. dar.- Biokraftstoffe haben deutlich geringere Treibhausgasemissionen als herkömmliche Kraftstoffe und setzen während der Verbrennung im Motor nur das Kohlenstoffdioxid frei, das während des Wachstums der Rohstoffpflanze aufgenommen wurde. Doch auch während des Rohstoffanbaus, der Produktion sowie des Transports fallen Treibhausgasemissionen an.
Die größte Kritik an Biokraftstoffen ist der verstärkte Anbau von Energiepflanzen, der in Konkurrenz mit der Nahrungs- und Futtermittelerzeugung stehen kann. So zählen neben Abfällen und Reststoffen in Deutschland Raps, Weizen und Mais zu den wichtigsten Rohstoffen für die Biokraftstoffherstellung. Die Folge können Landnutzungsveränderungen sein, durch den Import von Rohstoffen auch im Ausland und im Regenwald. - Wesentlicher Nachteil von E-Fuels ist ihre Ineffizenz. Im Vergleich mit anderen herkömmlichen und alternativen Antriebs- und Kraftstoffarten haben E-Fuels mit 15 Prozent den niedrigsten Wirkungsgrad, der Elektromotor schneidet hingegen am besten ab. Das bestätigt auch der Blick auf die Effizienz von alternativen Antriebsarten: Für einen Verbrenner mit E-Fuels muss im Vergleich zu einem E-Auto die sechsfache Menge Strom eingesetzt werden. Aus Emissionssicht haben E-Fuels deshalb nur dann einen positiven Einfluss, wenn zur industriellen Herstellung von Wasserstoff erneuerbare Energien eingesetzt werden. Aktuell stehen diese allerdings noch nicht in ausreichendem Maße zur Verfügung, um große Mengen grünen Wasserstoff zu produzieren. Der Preis von E-Fuels ist bislang umstritten. Der ADAC hält einen Preis von weniger als zwei Euro pro Liter als machbar, die Bundesregierung rechnet mit 4,50 Euro pro Liter.
Der großflächige Einsatz von E-Fuels beim Individualverkehr ist daher aus Sicht vieler Forschenden ökonomisch nicht sinnvoll. Den größten Nutzen könnten synthetische Kraftstoffe dort haben, wo keine Elektromobilität möglich ist, insbesondere in der Schiff- und Luftfahrt.
