Klimaneutrale Mobilität Künstliche Kraftstoffe durch Chemie-Verfahren | 1715d1db_3
TechnikKlimaneutrale Mobilität

Zweite Jugend für den Verbrenner?

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Christoph Hammerschmidt

Christoph Hammerschmidt

freier Journalist

Im Kampf gegen die Erderwärmung richten sich große Hoffnungen auf die Elektromobilität. Aber es gibt eine Alternative – und die ist womöglich sogar noch schneller verfügbar: „eFuels“.

30. November 2017

Dicke Luft in den Cities, dazu die drohende Klimakatastrophe: ein düsteres Szenario, das immer mehr Städte dazu treibt, Autos vor die Tür zu setzen. Jedenfalls soweit sie von einem Verbrennungsmotor angetrieben werden. Denn diese Motoren stoßen jede Menge CO2 aus und sind damit an der Erwärmung der Atmosphäre mitschuldig. Was einen Kolben und einen Auspuff hat, ist Technik von vorgestern, die Zukunft gehört dem Elektroauto, so die allgemeine Rede.

Nicht alle sehen das so. Mit dem Verbrennungsmotor lasse sich sogar eine klimaneutrale Mobilität erzeugen, glauben Fachleute wie Volkmar Denner, Vorstandsvorsitzender der Robert Bosch GmbH. Allein auf weiter Flur ist Denner keineswegs. Auch Fahrzeughersteller wie Audi glauben an diese Idee und investieren kräftig in die erforderliche Technik. Sogar Startup-Unternehmen halten dem Kolbenmotor die Stange, etwa Keyou in Unterschleißheim bei München.

Synthetischer Kraftstoff statt Diesel und Benzin

Doch wie soll das gehen? Entscheidend für die Klimabilanz ist die Herkunft des Kraftstoffs. Benzin und Diesel werden aus Erdöl gewonnen. In der Vielzahl der chemischen Verbindungen, die im Erdöl enthalten sind, sind Kohlenstoffe aus Jahrmillionen der Erdgeschichte gebunden. Sie werden bei der Verbrennung von Kraftstoffen als CO2 in die Atmosphäre entlassen – der Treibhauseffekt ist die Folge. Ein synthetischer Kraftstoff aber, der nicht aus Erdöl gewonnen wird, könnte die Lösung sein. Eine wichtige Voraussetzung ist natürlich, dass die Energie, die zur Herstellung dieses „eFuels“ nicht selbst zur Anreicherung der Atmosphäre mit CO2 beiträgt. Sie müsste also über erneuerbare Quellen wie Sonnen- oder Windenergie erzeugt werden.

Konkret könnte das so aussehen: Per Elektrolyse wird Wasser aufgespalten in Wasserstoff und Sauerstoff. Dazu wird elektrische Energie benötigt. Der Wasserstoff wird mit Kohlendioxid zu jenen komplexen Kohlenwasserstoffmolekülen verarbeitet, die auch in heutigen Kraftstoffen enthalten sind. Das erforderliche Kohlendioxid wird der Umgebungsluft entzogen. Die chemischen Verfahren zur Gewinnung der eFuels werden beherrscht; es lassen sich auf diese Weise Benzin, Diesel oder auch andere Kraftstoffarten herstellen.

Autos sofort klimaneutral?

Der Charme dieser Technik: Mit den eFuels können bereits produzierte und ausgelieferte Fahrzeuge betrieben werden, jedenfalls im Prinzip. Die so angetriebenen Fahrzeuge wären auf einen Schlag klimaneutral, eine Übergangszeit wie bei der Umstellung auf die Elektromobilität würde entfallen, argumentierte Bosch-Chef Volkmar Denner auf dem Motorpressekolloquium 2017.

In der Praxis ist das natürlich nicht so einfach. Denn die Umsetzung dieser Idee erfordert den Aufbau einer industriellen Infrastruktur – nicht viel anders als bei der Elektromobilität. Audi hat bereits angefangen und im niedersächsischen Werlte eine Anlage zur Herstellung von eFuels in Betrieb genommen. Der Autohersteller setzt zunächst auf die Herstellung von künstlichem CNG (Compressed Natural Gas). Dieses Gas ist nicht nur für Autos vorgesehen – es wird auch ins öffentliche Gasnetz eingespeist, heizt Häuser und betreibt Gasthermen. Im Gegenzug kann der Fahrer eines CNG-Autos an jeder öffentlichen CNG-Zapfsäule seinen Tank füllen. Bisher hat Audi für drei seiner Modellreihen je eine Variante („g-tron“) für den Betrieb mit Erdgas ins Programm genommen. Eine ähnliche Politik verfolgt die Konzernmutter Volkswagen.

Allerdings: Die verwendeten Motoren sind nicht zu hundert Prozent identisch mit ihren jeweiligen Benzin-Pendants. Laut Hersteller müssen die Kolben, Ventile und Motorsteuergeräte modifiziert werden. Zudem wurden die Fahrzeuge mit einem speziellen Tank für das hochverdichtete Gas ausgerüstet. Immerhin: Bei der Well-to-Wheel-Betrachtung stoßen die CNG-Varianten dem Unternehmen zufolge um 80 Prozent weniger CO2 aus als die entsprechenden Benzinmodelle. An der Herstellung von künstlichem Benzin und Dieseltreibstoff, die den Betrieb vorhandener Motoren gestatten würden, werde noch geforscht, heißt es bei Audi. Der energetische Wirkungsgrad der Produktionskette soll bei 70 Prozent liegen – gegenüber einem Wert zwischen 82 Prozent (Benzin) und 90 Prozent (Diesel) für konventionell gewonnene Kraftstoffe.

Wasserstoff als Kraftstoff

An einer Alternative zur Alternative arbeitet das Startup-Unternehmen Keyou in Unterschleißheim bei München: Das Unternehmen will sich den Umweg über die Methanisierung sparen. Also über den Prozessschritt, bei dem der per Elektrolyse erzeugte Wasserstoff mit dem CO2 aus der Luft zusammengebracht wird. Denn schon der Wasserstoff eignet sich wegen seines hohen Energiegehalts als Kraftstoff.

Ähnliche Versuche hat BMW vor einem Jahrzehnt bereits unternommen; zur Los Angeles Auto Show 2007 stellte der Autohersteller ein serienreifes Fahrzeug vor, das mit Wasserstoff betrieben wurde. Die Entwicklungen bei der Elektromobilität – einschließlich Brennstoffzelle – veranlassten die Bayern allerdings, diesen Ansatz nicht weiter zu verfolgen. Außerdem hatte die Technik mit zwei Problemen zu kämpfen: Ein Wasserstoff-Tankstellennetz war praktisch nicht vorhanden, zudem verflüchtigte sich der Flüssigsauerstoff aus dem Tank; nach gut einer Woche war die Hälfte verschwunden.

Idee für Busse und Lastwagen

Keyou nimmt diesen Faden wieder auf. Den geschilderten Problemen wollen die Unternehmensgründer mit einem anders gelagerten Einsatzszenario die Spitze nehmen: Statt PKW wollen sie Busse und Lastwagen hydrogensieren. Diese stehen nicht lange genug herum, als dass der Wasserstoff verdunsten könnte. Der Prototyp eines Motors existiert; als Basismotor diente ein Deutz-Diesel mit 7,8 Liter Hubraum. Angepasst wurden Steuerelektronik, Dichtungen, Zylinderkopf und Abgasrückführung sowie Einspritz- und Zündsystem. Damit ist es den Entwicklern nach eigener Darstellung gelungen, den ohnehin schon hohen Wirkungsgrad des Dieselmotors noch einmal zu steigern, er soll jetzt bei 50 Prozent liegen, sieben bis zehn Prozent besser als konventionelle Diesel- bzw. Benzinmotoren. Zusatznutzen des Wasserstoffmotors: bei der Verbrennung entsteht keinerlei CO2 – aus dem Auspuff kommt reiner Wasserdampf.