Technik: Wie werden eFuels tatsächlich nachhaltig?

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. 

Pilotprojekt in Patagonien

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

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. 

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 und Einsatz 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