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DER SPIEGEL
Ausgabe
15/2018

Neue Biokraftstoffe im Check

Das Benzin der Zukunft

Das Elektroauto kann bestenfalls langfristig zur Klimaschonung beitragen. Forscher setzen auf synthetische Kraftstoffe. Wie realistisch sind diese Szenarien?

DPA

Zapfpistole (Archiv)

Von
Mittwoch, 11.04.2018   06:36 Uhr

Dass das Auto nicht der schlimmste aller Klimaschädlinge sei, werden seine Hersteller nicht müde zu betonen. Es ist sogar die Wahrheit - wenn auch nicht die ganze.

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Aus dem SPIEGEL

Heft 15/2018
Süßes Gift
Wie die Zucker-Lobby uns belügt und verführt

Nur etwa 18 Prozent aller Kohlendioxidemissionen stammen nach Angaben der Internationalen Energie-Agentur (IEA) aus dem Straßenverkehr. Kraftwerke produzieren mehr als doppelt so viel.

Doch wahr ist auch: Die Stromwirtschaft bessert sich, der Autoverkehr nicht. Neuerdings steigt der Durchschnittsverbrauch der Neuwagen wieder, weil der sparsame Diesel im Abgasskandal unpopulär geworden ist.

Wer nun hofft, das Elektroauto werde bald weniger Treibhausgase erzeugen, bekommt von der IEA nicht den gewünschten Ausblick. Batterieautos, so die Prognose der Agentur, werden in den kommenden Jahren eine "untergeordnete Rolle" bei der Senkung der Emissionen spielen.

Die Gründe dürften jedem einleuchten, der mit Realitätssinn auf die Welt blickt: Ein Pkw verbringt zwischen Herstellung und Verschrottung hierzulande durchschnittlich 15 Jahre auf der Straße; die meisten Autos, die heute vom Band laufen, werden also 2030 noch unterwegs sein. Und das sind fast ausschließlich Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor.

Erst danach dürfte der Wandel schneller fortschreiten. Er wird allerdings nur dann zum Wohle des Klimas sein, wenn ihm eine globale Energiewende auf der Kraftwerksseite vorausgeht. Indien und China wollen das Elektroauto politisch erzwingen, produzieren ihren Strom aber noch zu fast drei Vierteln mit Kohlenmeilern. Ein Batteriemobil trägt dort mehr zur Erwärmung der Atmosphäre bei als ein sparsamer Diesel. Eine "Schlüsselrolle" im Sinne der nachhaltigen Verkehrswende attestiert die IEA dagegen einem Kraftstoff, der nicht gerade zu den Sympathieträgern zählt: Biosprit.

Der Treibstoff vom Acker - ob Biodiesel oder -ethanol - kann eine kleine, aber robuste Erfolgsgeschichte vorweisen. Immerhin fast fünf Prozent des weltweit verbrannten Autokraftstoffs stammen inzwischen aus Landwirtschaftsprodukten.

An der Frage, ob die Grenze des ethisch und ökologisch Vertretbaren schon erreicht oder überschritten ist, nachwachsendes Autofutter womöglich gar Hungerkatastrophen auslöst oder verschärft, mögen sich Agrarlobby und Umweltverbände ewig entzweien. Ölersatz im ganz großen Stil jedenfalls wird der Landwirt niemals liefern können.

So basiert die Schätzung der IEA nicht ausschließlich auf Brennstoffen aus Zuckerrohr, Getreide oder gar dem Urwaldkiller Palmöl. Nachhaltiges Wachstum sollen "fortschrittliche Biokraftstoffe" bringen, die aus Reststoffen und Abfällen gewonnen werden und nicht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion stehen.

Fachleute sprechen vom Biokraftstoff der zweiten Generation, der Weg dorthin ist jedoch weit. Schon bald nach der Jahrtausendwende schienen die ersten Technologien dieser Art einsatzreif zu sein. Als prominenter Vertreterbrachte das Freiberger Unternehmen Choren Industries ein Rezept ins Spiel, das auf altdeutschem Know-how der Kohleverflüssigung basierte: Aus Holzresten sollte ein hochwertiger Dieselkraftstoff gewonnen werden.

Der Vertrauensvorschuss war enorm. Daimler und Volkswagen unterstützten das Projekt, der Ölkonzern Shell stieg als Teilhaber ein. Zur Einweihung der ersten Kleinfabrik in der sächsischen Bergbaustadt kam die Kanzlerin. Größere Bioraffinerien sollten in den Weiten Ostdeutschlands entstehen. Zu klären war scheinbar nur noch die Frage, wie viel Holz der Planet denn liefern könne, doch die erübrigte sich bald. Der Choren-Prozess erwies sich als störanfällig und teuer. Shell stieg aus, das junge Unternehmen ging unter.

Bis heute hat kaum ein Vertreter der zweiten Generation die Hürde zur industriellen Herstellung genommen. Die Verbio AG, Deutschlands Vorzeigefirma auf diesem Feld, vergärt Stroh zu Methan, das aber nur von Erdgasautos genutzt werden kann, die in Deutschland noch immer Exoten sind. Verbio wird das Geschäftsfeld in Deutschland nicht weiter ausbauen.

Trotz all dieser Irrungen und Rückschläge streben Forscher schon nach einer dritten Generation synthetischer Kraftstoffe; bei dieser wird die Vorsilbe "Bio" dann verzichtbar sein, da kein Gewächs mehr zur Herstellung herangezogen werden muss. Das Ziel besteht darin, Benzin aus Wasser und Luft zu mixen.

Das klingt nach Hexerei, ist aber chemisch möglich. Die Grundbausteine aller fossilen Spritsorten - Kohlenstoff und Wasserstoff - sind in Luft und Wasser enthalten. Sie zu einem brennbaren Molekül zusammenzuführen ist ein erprobter Prozess. Einziges Problem: Man benötigt dafür sehr viel elektrische Energie.

"Power-to-Liquid", kurz PtL, heißt das Rezept für den Kraftstoff der Zukunft: Aus Ökostrom und Wasser soll zunächst Wasserstoff produziert und dieser dann mit Kohlendioxid (aus der Luft) zu einem leicht handhabbaren Flüssigkraftstoff vereinigt werden. Einige Fachleute der gestrauchelten Firma Choren arbeiten inzwischen bei der Sunfire GmbH in Dresden, einem Hauptakteur im neuen Forschungsareal der E-Kraftstoffe.

Auch der Technologiekonzern Siemens strebt in dieses Feld. Alexander Tremel, ein 36-jähriger Chemieingenieur, ist der zuständige Experte in der Konzernforschung. Er hat über Biomassevergasung promoviert, kennt also das Choren-Verfahren und ähnliche Technologien.

Die größte Schwäche von PtL ist der Wirkungsgrad. Nur rund die Hälfte der eingesetzten Energie, sagt Tremel, stecke später im Kraftstoff. Die Effizienz ließe sich zwar steigern, allerdings zu sehr hohen Kosten.

Das mühsam gewonnene Elektrobenzin landet dann in einem Motor, der zwei Drittel der enthaltenen Energie verpuffen lässt. Am Ende dienen kaum noch 20 Prozent des anfangs erzeugten Stroms dem Vortrieb. Elektroautos nutzen diesen dagegen nahezu verlustfrei; sie sind auf kürzeren Strecken die bessere Wahl. Fern-Lkw, Flugzeuge und Schiffe auf großer Fahrt sind mit Batterien aber nicht sinnvoll zu betreiben.

Für diese ist PtL vermutlich die bestmögliche Alternative - wobei noch nicht ausgemacht ist, ob der Stromsprit unbedingt ein flüssiger Kraftstoff sein muss. Japans Industriepolitik und der dort führende Autokonzern Toyota favorisieren einen kürzeren Prozess, mit nur einem Schritt von Strom zu Wasserstoff. Das Gas ist mit weniger Verlusten herstellbar und kann in deutlich effizienteren Brennstoffzellenautos eingesetzt werden.

Diese Vorzüge jedoch gibt es nur um den Preis einer sehr schlechten Speicher- und Transportfähigkeit. Das kleinste Element des Periodensystems ist ein schmächtiger Energieträger. Ihn zum Grundnahrungsmittel einer Industriegesellschaft zu machen bedürfte einer völlig neuen Infrastruktur. Für flüssige Kraftstoffe hingegen ist diese bereits vorhanden.

Siemens-Forscher Tremel sieht darin den entscheidenden Vorteil. Und der Makel der schlechten Effizienz synthetischer Kohlenwasserstoffe werde in dem Maße an Bedeutung verlieren, in dem Ökostrom massenhaft verfügbar und billiger werde. "Wind- und Solarstrom aus Südamerika, Australien oder Arabien wird in den kommenden fünf bis zehn Jahren der günstigste regenerativ erzeugte Energieträger werden", sagt Tremel voraus.

Der Siemens-Experte spricht von Erzeugungskosten, die dann unter zwei Cent pro Kilowattstunde fallen dürften. Kraftstoffe aus Strom ließen sich damit "etwa zu den Preisen heutiger Biokraftstoffe produzieren", schätzt der Ingenieur.

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Synthetische Kraftstoffe: Ersatz durch E-Fuel

All dies sind schlüssige Gedanken, mehr noch nicht. Eine industrielle Realisierung solcher Anlagen ist derzeit nirgends auf der Welt absehbar, wohl aber ein weiter wachsender Energiebedarf für den Personen- und Warentransport.

Eine Expertise des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt zeigt, welchen Effekt eine schnelle und machbare Veränderung des Mobilitätsverhaltens haben könnte: Die Niederländer benutzen doppelt so oft das Fahrrad und die Schweizer doppelt so oft die Bahn wie die Deutschen. Folgten die Bundesbürger diesen Vorbildern, statt auf unreife Technologien zu setzen, könnte allein durch den stärkeren Verzicht aufs Auto der Kohlendioxidausstoß um sieben Prozent sinken.

Auf diese Weise ließe sich weitaus mehr Treibhausgas einsparen als durch die gesamte bisherige Beimischung von Biokraftstoffen.

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