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Wie werden eFuels tatsächlich nachhaltig?

Synthetische Kraftstoffe können Verbrennungsmotoren potenziell nahezu CO2-neutral betreiben – sofern sie mit erneuerbarer Energie hergestellt werden.

Unser Planet ist reich an Energie. Sonne und Wind sind unerschöpfliche Ressourcen. Das gilt global. Lokal betrachtet sieht das anders aus. Wind- oder sonnenarme Regionen können ihren Energiebedarf nicht oder höchstens teilweise aus diesen Quellen decken. In Deutschland beispielsweise laufen Windräder durchschnittlich nur etwa 66 Tage im Jahr unter Volllast. Sie lieferten 2022 laut Bundesnetzagentur 25,9 Prozent des verbrauchten Stroms. Ein Teil dieser regenerativ gewonnenen Energie leistet in Elektrofahrzeugen einen wichtigen Beitrag zur Ökobilanz der Mobilität. Weltweit gibt es aber derzeit rund 1,3 Milliarden Bestandsfahrzeuge, die noch viele Jahre mit einem Verbrennungsmotor unterwegs sein werden. Und um diese umweltfreundlicher zu betreiben, braucht es andere Lösungen. Beispielsweise nahezu CO2-neutral hergestellte synthetische Kraftstoffe, die sogenannten eFuels. Dafür setzt sich Porsche ein – mit einer neuen Produktionsanlage in Südamerika. 

Chile, 2023, Porsche AG Fast unablässig weht der Wind über die karge Landschaft im Süden Chiles. Die regenerative Energie, die daraus gewonnen wird, wird für die Herstellung synthetischer Kraftstoffe genutzt. © Porsche
Pilotprojekt in Patagonien
Einsatzbereit: In der Produktionsanlage Haru Oni im chilenischen Punta Arenas sollen während der Pilotphase rund 130.000 Liter an eFuels jährlich hergestellt werden. Produktionsanlage Haru Oni, Punta Arenas, Chile, 2023, Porsche AG
Punta Arenas liegt im äußersten Süden Chiles in der Region Patagonien. Die südlichste Großstadt der Welt mit ihren rund 130.000 Einwohnern gilt als wichtigstes Handelszentrum an der Westküste der Magellanstraße – und ist eine windige Angelegenheit. Unablässig wehen hier Starkwinde aus fast immer derselben Richtung über eine karge Landschaft. Ihre Kraft verformt Bäume zu bizarren Skulpturen. Flagtrees – Flaggenbäume – werden sie genannt. Doch genutzt wird die Energie des Windes bisher nicht. Dabei könnte sie an 270 Tagen im Jahr Windräder mit maximaler Auslastung antreiben. Diesen Schatz will Porsche zusammen mit internationalen Partnern heben und hat sich zu 11,6 Prozent am chilenischen Unternehmen Highly Innovative Fuels (HIF) beteiligt. Ziel ist, die dort vorhandene Windenergie zur Herstellung synthetischer Kraftstoffe einzusetzen. Die im Dezember 2022 eingeweihte Produktionsanlage bei Punta Arenas heißt Haru Oni, was im lokalen Dialekt für „Land der Winde" steht. Bereits für die aktuelle Pilotphase stehen jährlich 130.000 Liter an eFuels auf dem Produktionsplan. 

Kraftstoff aus Luft und Wasser
Für die Herstellung wird soviel CO2 eingesetzt, wie bei der Nutzung des Kraftstoffs wieder freigesetzt wird. Produktion, 2023, Porsche AG
Die immerwährende Verfügbarkeit von grünem Strom ist deshalb so wichtig, weil der erste Schritt zur Herstellung von eFuels viel davon benötigt: die Elektrolyse zur Wasserstoffgewinnung. Wasser (H2O) ist eine sehr stabile chemische Verbindung. Zwei Wasserstoffatome (H) bilden mit einem Sauerstoffatom (O) ein Wassermolekül. Den Wasserstoff aus dieser Liaison herauszulösen, erfordert viel Energie. Da der patagonische Wind diese unerschöpflich bereitstellt, lässt sich Wasserstoff dort nachhaltiger und preiswert erzeugen – in energiearmen Regionen hingegen muss erzeugter Strom direkt zum größten Nutzen eingesetzt werden. 

Der fertige Kraftstoff besteht letztlich nur aus CO? und Wasser und kann wie gewohnt an einer Zapfsäule getankt werden. eFuels, 2023, Porsche AG
Neben Wasserstoff wird eine zweite Komponente zur eFuel-Produktion benötigt: Kohlendioxid (CO2). Jenes Treibhausgas, das bei zu hoher Konzentration in der Atmosphäre die Erderwärmung fördert. Dieses CO2 lässt sich beispielsweise mittels Direct Air Capture (deutsch etwa: Gewinnung direkt aus der Umgebungsluft) herausfiltern. Dabei strömt die Luft durch einen Keramikfilter, der dem Abgaskatalysator eines Autos ähnelt. Allerdings sind die Strömungskanäle nicht mit Edelmetallen, sondern mit einer chemischen Substanz beladen, die CO2-Moleküle bindet. Sind alle Plätze besetzt, an denen CO2 andocken kann, wird der Filter verschlossen, vakuumiert und erwärmt. In der Wärme löst sich das CO2 und kann in einen Tank abgesaugt werden. Konkret wird für einen Liter eFuel der Wasserstoff aus drei Litern entsalztem Meerwasser sowie das CO2 aus 6.000 Kubikmetern Luft extrahiert. 

Produktion von eFuels
Anschließend sorgt eine Syntheseanlage dafür, dass sich Wasserstoff und CO2 verbinden. So entsteht Methanol. Es ist gut lagerfähig, transportierbar und alterungsbeständig. Schiffsmotoren werden derzeit für den Betrieb mit Methanol umgerüstet. Für den Einsatz in Pkw muss es allerdings weiterverarbeitet werden und erhält in der finalen Synthese – Methanol to Gasoline – noch zusätzliche Kohlenstoffverbindungen. Die Endprodukte sind gleichwertiger Benzin- und Dieselersatz sowie eFuels zur Beimischung in herkömmlichen, mineralölbasierten Kraftstoffen, um diese mit steigendem Anteil zunehmend umweltfreundlicher zu gestalten. 

Die Vision
eFuels, Chile, 2023, Porsche AGDer in Chile hergestellte Kraftstoff besteht also aus nichts anderem als Kohlenwasserstoffen. Er kann am weltweiten Tankstellennetz vertrieben werden. Ebenfalls sehr wichtig: Alle Verbrennungsmotoren können mit eFuels betankt werden, vom Oldtimer bis zum Hochleistungsrennwagen. Wenn die Verfügbarkeit einmal groß genug ist, wird bei der Verbrennung nicht mehr CO2 ausgestoßen, als der Umgebungsluft im Produktionsprozess entnommen wird. Dann wäre der Kreislauf geschlossen. Bis Mitte des Jahrzehnts soll in der Region Magellanes die jährliche Produktion auf 55 Millionen Liter eFuels wachsen. Zwei Jahre darauf soll die Kapazität bereits 550 Millionen Liter betragen – und noch weiter ausgebaut werden. Das entspricht immerhin 1,2 Prozent des deutschen Kraftstoffbedarfs für Pkw. Ein Anfang mit großem Potenzial.
 
Text erstmals erschienen im Christophorus Magazin, Ausgabe 407. Autorin: Heike Hientzsch

Kontakt: Porsche AG, Maximilian Steiner | maximilian.steiner@porsche.de


Quelle: Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG

Technik | Mobilität & Transport, 25.07.2023

     
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