Image: Zweite Jugend für den Verbrenner?FERCHAUFERCHAUKünstliche Kraftstoffe durch Chemie-Verfahren | 1715d1db_3
TechnikKlimaneutrale Mobilität

Zweite Jugend für den Verbrenner?

Lesezeit ca.: 5 Minuten
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.