Alternative Kraftstoffe - welchen Einfluss haben sie auf die Klimabilanz?
Welche alternative Kraftstoffe gibt es?
Alternative Kraftstoffe sind Kraftstoffe, die keinen fossilen Ursprung haben. Man unterscheidet zwischen den folgenden alternativen Kraftstoffen:
Biokraftstoffe/Biogene Kraftstoffe
In der ersten Generation wurden Pflanzenteile hergenommen, die man auch als Nahrung hätte nutzen können, was ethisch kaum vertretbar ist. In der zweiten Generation werden nur Pflanzenteile für die Erzeugung von Kraftstoff verwertet, die nicht essbar sind. Derzeit sind Versuche mit dem Agrarabfall Stroh vielversprechend. So will Clariant 2020 in Rumänien eine Bioraffinerie in Betrieb nehmen, in der jährlich 50'000 Tonnen des biogenen Kraftstoffs Zellulose-Ethanol aus Strohhalmen entstehen sollen.
Für Biotreibstoffe der dritten Generation werden Mikrorganismen und Algen verändert und verarbeitet. Algen galten aufgrund ihrer hohen Biomasse-Produktivität pro Fläche als Hoffnungsträger, doch mittlerweile kam man zum Schluss, dass Bioenergie aus Mikroalgen mittelfristig wirtschaftlich nicht zu haben ist.
Wasserstoff
Er kann aus Wasser gewonnen werden, wozu es viel Energie braucht. Weitere Energie wird benötigt, um ihn zu verdichten. Wichtig ist, dass der Strom aus erneuerbaren Quellen, z. B. aus Solar- und Windkraft stammt.
Bislang werden jedoch aus Kostengründen 70 Prozent des heute verwendeten Wasserstoffs über Dampfreformierung hergestellt: Ein industrieller Prozess, bei dem Wasserstoff aus Erdgas gewonnen wird. In der Wasserstoff-Brennstoffzelle schliesslich verbindet sich Wasserstoff mit Sauerstoff zu Wasser. Dabei kommt es zur Freisetzung von Elektronen, die zur Stromerzeugung genutzt werden. Zwar gibt es Autos mit Wasserstoffantrieb, doch es fehlt an der Infrastruktur. In der Schweiz gibt es derzeit nur zwei Wasserstofftankstellen. Drei weitere sind in Planung.
E-Fuels
E-Fuels sind Treib- und Brennstoffe, die aus Wasserstoff und CO2 chemisch synthetisiert werden. Um den Wasserstoff mittels Elektrolyse zu gewinnen und zu den Endprodukten zu verarbeiten, ist eine grosse Menge elektrischer Energie notwendig. Nur wenn diese aus erneuerbaren Quellen stammt, senken E-Fuels den CO₂ Ausstoss gegenüber fossilen Treibstoffen tatsächlich. E-Fuels sind gasförmig oder flüssig, und damit lager- und transportierbar, und können in Brennstoffzellen oder Verbrennungsmotoren als Energieträger verwendet werden.
Sind E-Fuels und Wasserstoff Konkurrenten der direkten Elektrifizierung?
Mit E-Fuels können fossile Brennstoffe durch erneuerbare ersetzt werden, ohne dass Veränderungen beim Antrieb und der Ladeinfrastruktur verlangt werden. Der Vielseitigkeit von E-Fuels stehen jedoch ihr grosser Strombedarf, die hohen Kosten und die unsichere Verfügbarkeit gegenüber. Auch ist es zur Zeit nicht absehbar, ob E-Kraftstoffe überhaupt früh genug billig und im Überfluss verfügbar werden. Unklar sind nicht nur die Verfügbarkeit der effizienten Produktionstechnik und dem notwendigen CO2, sondern heikel scheint auch die Verfügbarkeit der notwendigen Elektrizität aus erneuerbaren Quellen. Letztere wird nämlich bis in die kommenden Jahrzehnte knapp sein. Heute werden 75% der Elektrizität weltweit noch fossil erzeugt. Die Herstellung von E-Fuels mit erneuerbar produziertem Strom darf deshalb effizientere Anwendungen dieser Elektrizität nicht konkurrenzieren und effizientere Technologien nicht behindern. E-Fuels sind als Ersatz von fossilen Brenn- und Treibstoffen dort sicher sinnvoll, wo eine direkte Elektrifizierung nicht oder nur schwer möglich ist, wie z.B. in der Stahlproduktion oder in der Luftfahrt.
Welche Haltung hat der TCS gegenüber E-Fuels?
Grundsätzlich steht der Touring Club Schweiz TCS für Technologieneutralität. Für Personenwagen ist die Elektromobilität derzeit die effizienteste und klimafreundlichste Antriebsart, weshalb der TCS sich stark für diese einsetzt. Er verfolgt aber auch die Entwicklungen anderer Technologien sowie die Verbesserungsmöglichkeiten der Elektromobilität aktiv in verschiedenen Gremien und Arbeitsgruppen unter Beteiligung von Wissenschaft, Wirtschaft und internationalen Partnern.
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Wie kann man die Klimabilanz verbessern?
Wenn wir über die Verbesserung der Klimabilanz nachdenken, denken wir in der Regel an die Elektromobilität. Jetzt gibt es aber auch alternative Kraftstoffe. Welcher dieser Kraftstoffe könnte eine Zukunft haben? Interview mit Anthony Patt, Klimaexperte an der ETH Zürich.
E-Fuels fristeten lange ein Nischendasein, jetzt scheinen sie einen Boom zu erleben. Wie schätzen Sie ihre Chancen ein?
In Bereichen, wo es keine guten Alternativen gibt, sehe ich Chancen: In der Industrie, wo sehr hohe Temperaturen nötig sind, die man mit Strom nicht erreichen kann. Aber vor allem im Schiffsverkehr und in der Luftfahrt. Es wird noch in den nächsten 50 Jahren nicht möglich sein, nur mit Batterien über die Ozeane zu fliegen. Im Strassenverkehr sehe ich sie eher nicht, da sie im Vergleich zur Elektromobilität einen sehr niedrigen Wirkungsgrad haben. Bereits bei der Herstellung von klimaneutralen E-Fuels aus Wasser und CO mittels Strom gehen 50% der gewonnenen Energie verloren. Und von der noch bestehenden Energiemenge verpuffen dann weitere 80% im Verbrennungsmotor. Bei der E-Mobilität dagegen kommt es nur zu einem minimalen Energieverlust durch Batteriespeicher und Überleitungsnetz. Es ist etwa zehnmal mehr Energie nötig, um mit E-Fuels im Tank die gleiche Distanz zu fahren wie mit einem E-Antrieb.
Meiner Meinung nach sind Elektroautos, die jetzt fast kaum mehr kosten als Autos mit Verbrennungsmotor, unschlagbar. Zudem sind sie schneller, sauberer und leiser.
Beim Forschungsinstitut ICCT schätzt man, dass bei kluger Verwendung von Resten aus Müll, Forst- und Landwirtschaft im Jahr 2030 bis zu 16% des im Strassenverkehrs verbrauchten Kraftstoffs aus diesen Quellen stammen könnten. Sollte man sich also mehr auf Biokraftstoffe konzentrieren?
Ich denke nicht. Zwar kenne ich diese Ergebnisse von ICCT nicht, aber ich würde sagen: Je weniger Biokraftstoff im Strassenverkehr, desto besser. Es hätte grosse Konsequenzen in Sachen Umwelt zur Folge, wenn wir mehr Biokraftstoff herstellen würden. Allein schon, weil dafür sehr viel Landfläche und Wasser nötig ist. Auch wird E-Mobilität weiter billiger, so dass es schliesslich günstiger sein wird, ein Auto mit E-Antrieb zu fahren anstelle eines Benziners oder Diesels. Und Biokraftstoff kostet nochmals mehr als normales Benzin oder normaler Diesel. Und wenn wir den grossen Wechsel zur E-Mobilität wirklich schaffen wollen, ist ein System sinnvoller als zwei parallele Systeme.
Wie sieht es beim Wasserstoff aus?
Vielleicht würde er bei Langstrecken-Lkws Sinn machen. Die bräuchten noch sehr grosse Batterien. Doch dann gibt es kaum eine Infrastruktur für Wasserstoff. Aber vielleicht käme man bei Langstrecken-Lkws auch mit weniger Tankstellen aus. Nehmen wir an, ein Camion fährt die Strecke Zürich – München. Da würde je eine Wasserstofftankstelle am Ausgangspunkt und eine am Ziel genügen. Andererseits haben mich Versuche neulich in Deutschland und Schweden mit Oberleitungen für Lkws auf Autobahnen überzeugt. Auf den langen Strecken beziehen sie Strom aus der Oberleitung und brauchen dann nur noch kleine Batterien für die Wege zur und von der Autobahn. Es gäbe kein Reichweitenproblem mehr. Ich habe das durchgerechnet: In etwa fünf Jahren hätte man die Kosten für diese Infrastrukturen wieder eingespart, da E-Motoren viel weniger Energie benötigen als Verbrenner.
Werden sich unter den alternativen Treibstoffen also nur E-Fuels durchsetzen?
Im Luft- und Schiffsverkehr könnte das der Fall sein. Ansonsten sehe ich im Strassenverkehr nur den Siegesszug der E-Mobilität. Bei PWs sowie Lieferwagen und Lastwagen, die kurze Strecken zurücklegen, sind Batterien die erste Wahl. Sie übertreffen alle Erwartungen und der Sektor entwickelt sich rasant. Bei den Langstrecken-Lkws hoffe ich eher auf Kettenoberleitungen auf der Autobahn in Kombination mit Batterien als auf Wasserstoff im Tank. Aber das bedingt grosses Engagement auf Seiten der Politik auf europäischer Ebene.
