Sind E-Fuels die Lösung für unsere Mobilität?

Autos mit Verbrennungsmotoren werden noch lange auf unseren Strassen verkehren. Sie könnten mit synthetischen Treibstoffen klimaschonend betrieben werden. Audi forscht an E-Gas, E-Diesel und E-Benzin und kann schon verschiedene Erfolge vorweisen.

Emerson Fittipaldi

Der zweimalige Formel-1-Weltmeister Emerson Fittipaldi im mit E-Fuel angetriebenen DTM-Renntaxi.

Moderne Verbrennungsmotoren sind sauber, sehr sauber sogar. Das gilt vor allem für den viel gescholtenen Diesel. Christian Bach, Abteilungsleiter Fahrzeugantriebssysteme bei der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in Dübendorf, bezeichnet die heutigen Dieselmotoren in einem Beitrag auf 20minuten.ch gar als «Luftreinigungsmaschinen».

Diese «Luftreinigungsmaschinen» sorgen dafür, dass im Auspuff weniger Schadstoffe ausgestossen werden, als der Motor vorne ansaugt. Russ, Stickoxide oder Feinstaub sind für den modernen Diesel kein Thema mehr. Doch dem grossen Problem, den CO₂-Emissionen, ist damit nicht beizukommen. Keine noch so ausgeklügelte Technik kann den Klimakiller aus den Abgasen filtern. Nur drastische Einsparungen beim Treibstoffverbrauch zeigen hier Wirkung.

Es gibt derzeit zwei Wege, den Kohlendioxid-Ausstoss zu reduzieren beziehungsweise faktisch zu eliminieren:
1. Mit dem Elektromotor. Hier verbrennt kein Treibstoff; folglich entsteht lokal kein CO₂. Das ist nur dann sinnvoll, wenn der Strom, der zum Antrieb genutzt wird, aus erneuerbaren, CO₂-freien Quellen stammt.
2. Mit synthetischen oder biogenen Treibstoffen, sogenannten E-Fuels. Ein Auto, das mit E-Fuels betrieben wird, stösst zwar lokal CO₂ Aber nur so viel, wie zuvor bei der Produktion des Treibstoffs gebunden wurde. Bedingung auch hier: Die Energie muss aus erneuerbaren, CO₂-freien Quellen stammen.

Im Herbst 2019 setzte Audi im Rahmen eines Pilotversuchs im Finale der Deutschen Tourenwagenmeisterschaft (DTM) einen neuen Kraftstoff ein, den Aral entwickelt hatte. Seine Besonderheit: Er bestand zur Hälfte aus erneuerbaren Komponenten, die aus Abfallstoffen gewonnen wurden. Trotzdem erreichte er die Qualität des Treibstoffs «Aral Ultimate 102», wie er in der Rennserie vorgeschrieben ist. Der Treibstoff wurde im Audi RS 5 DTM Renntaxi eingesetzt, mit dem der zweimalige Formel-1-Weltmeister Emerson Fittipaldi einige Demorunden fuhr. Das synthetische Benzin hat ein CO₂-Minderungspotenzial von mehr als 30 Prozent im Vergleich zu Kraftstoffen, die ausschliesslich aus Mineralöl hergestellt werden.

(v.l.n.r.) Audi-Vorstandsmitglied Hans-Joachim Rothenpieler, Formel-1-Weltmeister Emerson Fittipaldi, Audi-Motorsportchef Dieter Gass und DTM-Pilot Pietro Fittipaldi beim DTM-Finale in Hockenheim 2019.

Denn Audi hat sich ein ehrgeiziges Ziel gesetzt: die Reduktion der fahrzeugspezifischen CO₂-Emissionen bis 2025 um 30 Prozent. «Die Elektromobilität spielt dabei eine wichtige Rolle», sagt Ulrich Baretzky, Leiter Entwicklung Motor bei Audi Motorsport. «Aber wir haben weltweit noch einen grossen Bestand an PW mit klassischen Verbrennungsmotoren, die uns noch viele Jahre erhalten bleiben werden. Mit dem Einsatz von Low-Carbon-Kraftstoffen könnte man bei diesen Fahrzeugen sehr schnell eine spürbare CO₂-Reduktion erreichen, ohne technische Veränderungen vornehmen zu müssen.»

Seit mehreren Jahren forscht Audi an alternativen Kraftstoffen für den Serieneinsatz: E-Gas, E-Benzin und E-Diesel. Seit 2013 produziert die VW-Tochter in Werlte (Niedersachsen) mit der Power-to-Gas-Technologie  aus Windstrom synthetisches Methan und speist dieses ins Gasnetz ein. Kunden tanken ihr Audi-G-Tron-Modell an jeder beliebigen CNG-Tankstelle und bezahlen den regulären Preis. Audi stellt das CNG quasi auf klimaneutral, indem es die entsprechende Menge an synthetischem Methan ins Netz einspeist.

Ein Problem bei der Herstellung von E-Fuels ist derzeit noch die Wirtschaftlichkeit. Die verschiedenen Verfahrensschritte, um Gas, Benzin und Diesel synthetisch herzustellen, benötigen viel Energie und wirken sich negativ auf den Gesamtwirkungsgrad aus. In der sogenannten «Well-to-Wheel»-Betrachtung kommen aktuell nur etwa 13 Prozent der eingesetzten Energie im Fahrzeug an.

Doch auch hier zeichnen sich Lösungen ab: Einerseits gehen Experten wie Jörg Sauer, Professor am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), davon aus, dass sich dieser Wert aufgrund verbesserter Verfahren auf bis zu 60 Prozent steigert. Zum Vergleich: Im Elektrofahrzeug treiben 70 bis 80 Prozent der Ausgangsenergie die Räder an. Andererseits wird dank Wasserkraft, Wind- und Sonnenenergie in Europa schon heute im Sommer zu viel erneuerbarer Strom produziert. Dieser kann mittels Power-to-X-Verfahren zur Herstellung synthetischer Kraftstoffe genutzt werden. Durch die Umstellung der europäischen Energieproduktion von fossil und atomar auf erneuerbar wird der Sommer-Überschuss in den kommenden Jahren weiter zunehmen. Und wo Strom im Überfluss vorhanden ist, verlieren Wirkungsgrade am Bedeutung. (sco, 12. Februar 2020)