Die Zukunft des Autos wird kontrovers diskutiert. Was ist die Zukunft: E-Fuels, Wasserstoff oder Elektroautos? Die Antwort fällt eindeutiger aus, als viele glauben.
E-Fuels - Für Autos sinnvoll?
E-Fuels (Electrofuels) sind synthetische Kraftstoffe (SynFuels), die mit Strom aus Wasser und CO2 gewonnen werden. Autos könnten sie tanken, ähnlich wie heutige flüssige Kraftstoffe, also wie Benzin und Diesel. Sofern der Strom aus erneuerbaren Energien stammt, sind sie klimaschonend.
Allerdings: Die Herstellung ist also extrem aufwändig. Wasserstoff muss per Elektrolyse erzeugt werden, was an sich bereits hohe Mengen an Energie erfordert. Dann muss CO2 aus der Luft entnommen werden (was ebenfalls sehr energieintensiv ist) oder bei Industrieprozessen herausgefiltert werden (ebenfalls energieintensiv). Am Ende liegen die Umwandlungsverluste bei über 80%. Der Rest geht verloren. Zum Vergleich: Beim Elektroauto ist es genau andersherum: Hier werden 80% der Energie genutzt, nur 20% gehen verloren.
Daher sind E-Fuels auf absehbare Zeit nicht kommerziell verfügbar. Weltweit existieren nur vereinzelte Forschungs- und Pilotanlagen. Bis 2035 sind rund 60 E-Fuel-Standorte angekündigt, die erstmals auch in größerem Umfang E-Fuels gewinnen sollen. Die Pläne sind jedoch fast ausschließlich noch nicht finanziert.
Selbst wenn alle Pläne umgesetzt werden sollten, würde die weltweite Produktion nur 10% des deutschen Bedarfs für Flug- und Schiffsverkehr und Chemie decken - und dann wäre die Pkw-Flotte noch gar nicht versorgt, und alle anderen Länder gingen leer aus.
Nimmt man optimistisch an, dass die Skalierung mit derselben Geschwindigkeit wie bei der Solarenergie erfolgt, könnte die gesamte globale Produktion höchstens 50% des deutschen Bedarfs für Flug- und Schiffsverkehr und Chemie versorgen. Auch dann wäre immer noch nichts übrig für die Pkw-Flotte, und auch nicht für andere Länder.
Beispiel: Die weltweit größte E-Fuels-Anlage, Haru Oni in Chile (betrieben von Porsche und Siemens), produziert 130.000 Liter pro Jahr. Um so schnell zu skalieren wie bei Solarenergie, müsste sie aber 550 Millionen Liter (!) ab 2027 herstellen. Selbst dann wären wir aber erst bei nur ca. 1% des deutschen Bedarfs für die Pkw-Flotte.
Der Strom zur Herstellung der E-Fuels muss auch noch gewonnen werden. Allein dafür wären 600 große Windräder mit je 4 Megawatt Leistung nötig. 600.000 Windräder bräuchte man also nur dafür, um die deutschen Autos zu betanken - von Flug- und Schiffsverkehr und Chemie, die ja auch Bedarf haben, gar nicht zu sprechen.
E-Fuels können eine Lösung sein - aber nicht für Pkw. Sie werden gebraucht, wo Batterien versagen: bei Flugzeugen, Schiffen, und in der Chemieindustrie.
Wasserstoff - Für Autos sinnvoll?
Derzeit gibt es weltweit rund 56.000 Wasserstoff-Autos. Zum Vergleich: Allein im Jahr 2023 wurden 9,5 Millionen reine Elektroautos verkauft - mit stark steigender Tendenz.
Wasserstoff-Tankstellen schließen, in Deutschland ebenso wie in Großbritannien und Kalifornien.
Wasserstoff im Pkw ist eine Nische und wird dies auch bleiben. Die Gründe sind sehr einfach:
Wasserstoff kann auf mehrere Weisen hergestellt werden (siehe "Wasserstoff-Farbenlehre" weiter unten). Da er klimaneutral sein muss, ist die Herstellung aus erneuerbarem Strom und Wasser mittels Elektrolyse ein sinnvoller Weg.
Dieser Strom muss aber erst erzeugt werden. Die Umwandlung von Strom in Wasserstoff, der Transport des Wasserstoffs und die anschließende Umwandlung in Strom in Wasserstoff-Autos bringen hohe Effizienzverluste von ca. 40 % (im Vergleich zu 80% bei E-Fuels, die noch ineffizienter sind). Schon daher ist Wasserstoff sehr teuer und ineffizient.
Im arabischen Raum und anderen sonnen- und windreichen Regionen vor allem rund um den Äquator wird zeitnah sehr günstiger Solar- und Windstrom verfügbar sein, um Wasserstoff (oder auch E-Fuels) herzustellen. Aus Nordafrika und der arabischen Halbinsel ließe sich Wasserstoff nach Europa importieren.
Dennoch gilt das Gebot der Effizienz: Wasserstoff sollte dort verwendet werden, wo Strom nicht direkt eingesetzt werden kann. Wasserstoff ist nötig für industrielle Prozesse z.B. in Stahlwerken oder Chemiecrackern, ggf. auch bei sehr großen und schweren Nutzfahrzeugen (Sattelschlepper, evtl. Lkws), die nicht oder nur schwer mit Strom und Batterien direkt betrieben werden können. Für Pkw ist Wasserstoff nicht sinnvoll, sondern eine Kapazitäts- und Kostenfalle.
Elektroautos: Eine Frage der Effizienz
Das E-Auto setzt sich weltweit als neuer Antrieb durch. Es ist vielfach effizienter als E-Fuels oder Wasserstoff, wie diese Grafik des ADAC mit Daten des VDE zeigt.
Grafik: ADAC
Wasserstoff und E-Fuels haben ihre Daseinsberechtigung. Sie werden dringend benötigt: für industrielle Anwendungen, für Flugzeuge und Schiffe, für sehr große und schwere Nutzfahrzeuge. Für Pkw sind sie jedoch zu ineffizient und zu teuer. Hier wird sich das Elektroauto durchsetzen.
Die Wasserstoff-Farbenlehre
Generell ist Wasserstoff immer ein farbloses Gas. Je nach seinem Ursprung trägt er allerdings verschiedene Farben in seinem Namen.
Grüner Wasserstoff wird durch die Elektrolyse von Wasser hergestellt. Dafür wird Strom aus erneuerbaren Energiequellen verwendet. Grüner Wasserstoff ist deshalb CO2-frei.
Blauer Wasserstoff ist grauer Wasserstoff, bei dessen Entstehung das CO2 jedoch teilweise abgeschieden und im Erdboden gespeichert wird (CCS, Carbon Capture and Storage). Maximal 90 Prozent des CO2 sind speicherbar.
Orangefarbener Wasserstoff ist auf Basis von Abfall und Reststoffen produzierter Wasserstoff. Er gilt als CO2-frei.
Türkiser Wasserstoff ist Wasserstoff, der über die thermische Spaltung von Methan (Methanpyrolyse) hergestellt wird. Anstelle von CO2 entsteht dabei fester Kohlenstoff, der entsprechend nicht in die Atmosphäre entweicht. Das Verfahren der Methanpyrolyse befindet sich derzeit noch in der Entwicklung.
Grauer Wasserstoff wird mittels Dampfreformierung meist aus fossilem Erdgas hergestellt. Dabei entstehen rund 10 Tonnen CO2 pro Tonne Wasserstoff. Das CO2 wird in die Atmosphäre abgegeben. Diesen Wasserstoff gilt es durch klimafreundlichen Wasserstoff zu ersetzen.
Quelle: BMBF
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