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Synthetische Kraftstoffe: 6 Fragen zur Power-to-Liquid-Technologie

15.07.22 08:08 , Autor: Dr. Jens Schaak

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Neben Biokraftstoffen sind nachhaltige synthetische Kraftstoffe, auch E-Fuels genannt, ein wichtiger Baustein bei der Erreichung der europäischen Klimaschutzziele. Entscheidend für den Markterfolg nachhaltig produzierter Kraftstoffe sind Technologieoffenheit und die Schaffung eindeutiger politischer Rahmenbedingungen. Power-to-Liquid bietet als zukunftsweisendes Verfahren neben der Herstellung von nachhaltigem Kraftstoff auch Optionen für eine nachhaltige Energieversorgung. Erfahren Sie mehr darüber.

 

Synthetische Kraftstoffe brauchen gewisse Grundbedingungen

Themen wie die Gestaltung der Energiewende, Energieeffizienz oder nachhaltige Mobilität beschäftigen Politik, Wirtschaft und Gesellschaft gleichermaßen. Eine der grundlegenden Bedingungen – neben der Schaffung eindeutiger politischen Rahmenbedingungen – ist der Aufbau einer entsprechenden Infrastruktur und die verstärkte Nutzung nachhaltiger Technologien. 

Power-to-X (PtX) bzw. Power-to-Liquid (PtL) gehören dabei zum wichtigen europäischen Diskurs bei der Umsetzung des Green Deals. E-Fuels sind neben Biokraftstoffen somit eine weitere Lösung, erhebliche Mengen an Treibhausgasen in bestehenden Motoren einzusparen.

 

Erhalten Sie kompakte Antworten auf die 6 wichtigsten Fragen zu Power-to-Liquid und E-Fuels:  

 

1. Sind PtX und PtL gleichbedeutend?

Power-to-X bezeichnet alle Verfahren, die aus CO2 und erneuerbaren Energien wie Wind, Sonne und Wasser strombasierte Kraftstoffe für die Mobilität, Rohstoffe für die Chemieindustrie oder chemische Energieträger zur Stromspeicherung herstellen. 

Die Power-to-X-Technologien können wie folgt unterteilt werden. 

Verwendung:

  • Power-to-Fuel
  • Power-to-Chemicals
  • Power-to-Ammonia 

Energieart:

  • Power-to-Liquid → Strom wird in flüssige Energieträger umgewandelt
  • Power-to-Gas → Strom wird in gasförmige Energieträger umgewandelt
  • Power-to-Heat → Strom wird in Wärme umgewandelt 

 

2. Wie werden synthetische Kraftstoffe bzw. E-Fuels hergestellt? 

Das PtL-Verfahren erfolgt über mehrere Prozessschritte: 

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  1. Nachhaltige Energiegewinnung: Strom wird aus regenerativen Quellen wie Sonne, Wind und Wasser gewonnen. 
  2. Elektrolyse: Der Strom wird verwendet, um Wasser in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) aufzuspalten. Der Sauerstoff kann dabei problemlos in die Umgebungsluft abgegeben werden. 
  3. Synthesegas: Der verbleibende Wasserstoff wird anschließend mit CO2 als Kohlenstoffträger im Syntheseverfahren gemischt und zu Synthesegas verarbeitet. 
  4. Synthese: Das erzeugte Synthesegas wird mittels der ausgereiften Fischer-Tropsch-Technologie oder einer Alkohol-Zwischenstufe (z.B. Methanol-basiert) zu einem Kohlenwasserstoffgemisch umgesetzt.
  5. Raffination: Das Kohlenwasserstoffgemisch wird separiert und zu E-Fuels weiterverarbeitet. 
  6. Produkte: Verschiedene nachhaltig hergestellte Energieträger werden gewonnen, wie beispielsweise Treibstoffe für Autos oder Flugzeuge. 


3. Was genau sind synthetische Kraftstoffe bzw. E-Fuels und wie sind sie einsetzbar?

E-Fuels zählen zu den synthetischen Kraftstoffen, die durch die PtL-Technologie gewonnen werden. Neben ihrem Beitrag zu mehr Nachhaltigkeit durch Nutzung von Ökostrom und CO2 aus der Atmosphäre, Biogasanlagen oder Industrieabgasen, bieten sie eine Möglichkeit, direkt in den heutigen Motoren und Triebwerken eingesetzt zu werden (Drop-in Fuels).

Vorteile: 

  • Keine technische Modifizierung am Verkehrsmittel nötig
  • Kompatibler Ersatz für Benzin, Diesel und Kerosin 
  • Beimischungen zu fossilen Treibstoffen sind technisch möglich
  • Vorhandene Infrastruktur wie Pipelines oder Tankstellen kann weiter genutzt werden

 


4. Welchen Beitrag leisten synthetische Kraftstoffe konkret zum Klimaschutz?

Das große weltweite Klimaschutzziel ist die Erreichung der CO2-Neutralität. Das viel diskutierte und medial sehr präsente Thema der Elektromobilität ist jedoch nur ein Teil der Lösung und durch Faktoren wie fehlende Infrastruktur, hohe Kosten oder lange Ladezeiten noch nicht überall attraktiv. Zudem existieren Verkehrsbereiche, in denen elektrische Antriebe nicht oder noch nicht umsetzbar sind wie beispielsweise die Luftfahrt. Es ist daher notwendig auf verschiedene Antriebssysteme zu setzen und eine technologische Transformation zu erleichtern. So können Verbrennungsmotoren bereits heute zur CO2-Reduzierung beitragen, wenn sie beispielsweise mit nachhaltig produzierten Kraftstoffen wie E-Fuels betrieben werden. 

 

5. Ist die PtL-Technologie klimafreundlich?

Maßgeblich für eine gute Klimabilanz der E-Fuels ist die Nutzung von nachhaltigen Stromquellen wie Sonne, Wind und Wasser sowie Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre (Direct Air Capture), aus biogenen Quellen (Biogasanlagen, Biomasseheizkraftwerke, etc.) oder aus industriellen Quellen, bei denen CO2 als Nebenprodukt entsteht (wie Kohlekraftwerke, Zementherstellung und ähnliches). 

 


6. Welche zusätzlichen Vorteile bieten E-Fuels und das PtL-Verfahren?

Neben dem Einsatz als synthetische Kraftstoffe für mehr Nachhaltigkeit im Bereich Mobilität ergeben sich aus dem Verfahren weitere Optionen im Bereich der Versorgung mit erneuerbarer Energie. So kann beispielsweise Strom als flüssiger Brennstoff (oder Gas aus dem Power-to-Gas-Verfahren) gespeichert werden und den Zugang zu Energie aus erneuerbaren Quellen bei Nacht oder bei Flaute ermöglichen. Darüber hinaus könnten Länder mit hohen Aufkommen an Wasser-, Wind- und Sonnenenergie diese einfacher exportieren. Synthetische Kraft- und Brennstoffe können so als Energiespeicher flexibel eingesetzt werden. 

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Fazit

Nachhaltig produzierte synthetische Kraftstoffe können als Baustein für die Lösung der ehrgeizigen Klimaziele der EU einen wichtigen Beitrag leisten. Besonders im Mobilitätssektor, der ein Viertel der Treibhausgasemissionen in der EU ausmacht (europa.eu), bieten E-Fuels eine bereits heute nutzbare Möglichkeit zur Reduzierung von CO2-Emissionen. Das PtL-Verfahren ist durch den Einsatz von erneuerbarer Energie und CO2 hierfür von zentraler Bedeutung. E-Fuels sind mit der jetzigen Motorentechnologie kompatibel und als Beimischungen einsetzbar. Allein im Flugverkehr wird der Bedarf an PtL-Komponenten in den nächsten Jahren durch die Einführung einer ansteigenden Quote zunehmen. 

Entscheidend für den Markterfolg nachhaltig produzierter Kraftstoffe sind die Schaffung eindeutiger politischer Rahmenbedingungen, der Ausbau erneuerbarer Energien, die Investition in neue Technologien und der Aufbau einer entsprechenden Infrastruktur.

 

 

Themen: Spezialkraftstoffe

Autor: Dr. Jens Schaak

Autor: Dr. Jens Schaak

Dr. Jens Schaak ist Entwicklungsleiter für Sonderkraftstoffe bei Haltermann Carless. Mit seinen internationalen Teams erarbeitet er technische Lösungen auf der Schnittstelle zwischen Produktentwicklung, Analytik und Anwendung. Als Schwerpunkt seiner Tätigkeit verantwortet er die Integration nachhaltiger Rohwaren für innovative Produkte mit reduziertem CO₂-Fußabdruck. Neben seinem naturwissenschaftlichen Studium und einem MBA verfügt er über 15 Jahre Erfahrung in der Kraftstoffforschung und vertiefte Kenntnisse im Bereich Nachhaltigkeit und Zertifizierung. T: +49 40 333 18 152 Email: JSchaak@h-c-s-group.com

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