Als zusätzliche Alternative zu den bislang verfügbaren alternativen Antriebstechnologien in der Automobilindustrie gibt es das E-Fuel-Konzept, welches als Ersatz für fossile Treibstoffe für Verbrennungsmotoren verwendet werden kann. E-Fuel steht für „elektronischer Kraftstoff“, oder auch „elektrischer Kraftstoff“, und bezieht sich auf jene Kraftstoffe, die aus rein erneuerbaren Energien gewonnen werden, und zur Verwendung in herkömmlichen Verbrennungsmotoren als Ersatz für fossile Treibstoffe herangezogen werden können. E-Fuel ist eine Art von synthetischem Kraftstoff, der hergestellt wird, indem elektrischer Strom aus erneuerbaren Energiequellen verwendet wird, um Wasserstoff zu erzeugen, welcher in Folge in einem weiteren Verfahren zu flüssigen Kraftstoffen umgewandelt wird.
Wie das Titelbild bereits suggeriert, geht es beim E-Fuel grundsätzlich darum, einerseits CO2 (Kohlenstoffdioxid) aus der Atmosphäre zu entnehmen (gut fürs Klima), und auf der anderen Seite mit Wasserstoff zu verbinden, um daraus synthetischen klimaschonenden Kraftstoffersatz zu produzieren. Die kritische Frage dazu: Woher kommt die dafür benötigte Energie (die nebenbei bemerkt nur dann Sinn macht, wenn es sich um erneuerbare Energie handelt) und wie teuer ist dann letztendlich so ein Liter E-Fuel?
Ökologischer Ansatz von E-Fuel
E-Fuels werden oft als mögliche Alternative zu fossilen Kraftstoffen betrachtet, da sie das Potenzial haben, die CO2-Emissionen im Verkehrssektor zu reduzieren und den Übergang zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft zu unterstützen. Da sie aus erneuerbaren Energiequellen hergestellt werden, können sie als klimafreundlicher betrachtet werden als fossile Brennstoffe, die CO2-Emissionen bei der Verbrennung freisetzen.
E-Fuel Varianten und steigendes Interesse
Es gibt verschiedene Arten von E-Fuels, wie zum Beispiel Power-to-Gas (PtG), Power-to-Liquid (PtL) oder Power-to-Chemicals (PtC), die je nach dem verwendeten Verfahren – und den verwendeten Rohstoffen – unterschiedliche Eigenschaften und Anwendungen haben. E-Fuels werden derzeit noch in relativ geringen Mengen hergestellt und verwendet, aber es gibt ein wachsendes Interesse an ihrer Entwicklung und Nutzung als Teil der Bemühungen zur Bekämpfung des Klimawandels und zur Förderung von erneuerbaren Energien.
Problem beim E-Fuel: der Wirkungsgrad von E-Fuel im Vergleich zu reiner Elektromobilität
Der Wirkungsgrad von E-Fuels im Vergleich zu reinen Elektroantrieben variiert je nach dem spezifischen Herstellungsverfahren von E-Fuels und der Art des Elektroantriebs, mit dem er verglichen wird. Im Allgemeinen sind reine Elektroantriebe bekannt für ihren hohen Wirkungsgrad, da sie elektrische Energie direkt in mechanische Arbeit umwandeln, ohne den Umweg über die Verbrennung von Kraftstoffen.
Bei der Herstellung von E-Fuels gibt es jedoch mehrere Prozessschritte, die nicht unwesentlichen Energieaufwand erforderlich machen, wie zum Beispiel:
- die Elektrolyse von Wasser zur Erzeugung von Wasserstoff
- die anschließende Umwandlung von Wasserstoff in flüssige Kraftstoffe
- und gegebenenfalls weitere Verarbeitungsschritte.
Jeder dieser Zwischenschritte hat seine eigenen Verluste zu verzeichnen, die den Gesamtwirkungsgrad von E-Fuels negativ beeinflussen.
E-Fuel Wirkungsgrad wird kritisch betrachtet
Es ist schwierig, einen genauen Durchschnittswert für den Wirkungsgrad von E-Fuel anzugeben, da er von vielen Faktoren abhängt. Schätzungen zufolge liegt der Wirkungsgrad von E-Fuels typischerweise im Bereich von etwa 30 Prozent, wobei Fortschritte bei den Herstellungsverfahren und Technologien dazu beitragen können, den Wirkungsgrad künftig zu verbessern.
Elektroantriebe haben grundsätzlich einen höheren Wirkungsgrad
Im Vergleich zu E-Fuel haben reine Elektroantriebe in der Regel Wirkungsgrade von 70 bis 90 Prozent, da sie elektrische Energie direkt in mechanische Arbeit umwandeln, ohne dabei den Energieverlust durch Verbrennungsprozesse in Kauf nehmen zu müssen. Elektrofahrzeuge können auch regenerative Energien nutzen, wie Sonnen- oder Windenergie, um die Elektrizität zu erzeugen, was zu einer höheren Energieeffizienz führt.
Der Wirkungsgrad ist nicht das einzige Kriterium
Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass der Wirkungsgrad nicht das einzige Kriterium ist, um die Nachhaltigkeit und Umweltfreundlichkeit von E-Fuels im Vergleich zu Elektroantrieben zu bewerten. Andere Faktoren wie die Verfügbarkeit von Rohstoffen, die Umweltauswirkungen der Herstellung, der Transport und die Nutzung von Kraftstoffen, sowie Infrastruktur- und Kostenaspekte müssen ebenfalls berücksichtigt werden, um eine umfassende Bewertung vorzunehmen.
Definition von Wirkungsgrad in Bezug auf Energieumwandlung
Der Wirkungsgrad ist ein Maß dafür, wie effizient eine Energieumwandlung ist, und gibt das Verhältnis zwischen der tatsächlich genutzten Energie und der zugeführten Energie an. Ein hoher Wirkungsgrad bedeutet, dass ein Prozess die zugeführte Energie effektiver nutzt, um die gewünschte Ausgangsleistung zu erzeugen, während ein niedriger Wirkungsgrad auf einen größeren Energieverlust während des Prozesses hinweist.
Der Wirkungsgrad ist ein wichtiger Faktor bei der Bewertung der Effizienz und Nachhaltigkeit von Energieumwandlungsprozessen und -systemen, da er aufzeigt, wie viel Energie tatsächlich genutzt wird, um die gewünschte Ausgangsleistung zu erzeugen. Ein höherer Wirkungsgrad bedeutet, dass weniger Energie verschwendet wird und weniger Emissionen entstehen, was zu einer insgesamt höheren Energieeffizienz und Nachhaltigkeit führt.
Brennender Befürworter der Elektromobilität: Terra X - Harald Lesch
Obwohl man duraus den Ausführungen von Prof. Dr. Harald Lesch zustimmen kann und seine Ansichten über die negative Energiebilanz, die bei der Erzeugung von E-Fuels zweifelsohne entsteht, zutreffen, darf man die reine E-Mobilität und ihre aktuellen Schwachstellen in der Diskussion nicht außer achten lassen.
Aktuell sind wir technologisch und in Bezug auf erforderliche Ressourcen (seltene Metalle, Halbleiter, etc..) und dessen Gewinnung, noch nicht in der Lage, die reine E-Mobilität so auszurollen, dass wir gänzlich auf andere alternative Antriebstechnologien verzichten können.
Daher ist es momentan wahrscheinlich die beste Variante, auch bei der Energiegewinnung auf Diversität (Vielseitigkeit) zu setzen und zumindest für einen gewissen Zeitraum auch der Entwicklung von E-Fuels eine Chance zu geben. Dieser Überlegung liegt lediglich ein grundlegender Gedanke zu Grunde: Der Mensch hat jetzt die Chance an allen Ecken und Enden zu forschen und zu entwickeln um künftig unsere Energiebereitstellung zu sichern. Wir können jetzt noch nicht wirklich wissen, wohin die Reise in den kommenden Jahren und Jahrzehnten hingehen wird. Und vielleicht liegt die Wahrheit in einer Art effizient zu gewinnenden E-Fuel. Vielleicht ist die reine E-Mobilität wirklich eine Sackgasse oder vielleicht wird ganz etwas anderes erfunden …
