Wie alle Autos klimaneutral werden könnten

Die Flüssigkeit in der Flasche auf dem Tisch vor Tim Böltken ist glasklar wie Quellwasser. Sie riecht nach fast nichts. Und wenn sie verbrennt, gibt sie deutlich weniger Schadstoffe ab als fossile Kraftstoffe. Vor allem aber: Das klimaschädliche CO₂, das beim Verbrennen frei wird, kam vorher aus der Luft. In der Flasche befindet sich ein besonderer Treibstoff: ein mit erneuerbarem Strom hergestelltes E-Fuel.

Tim Böltken baut mit seiner Firma Ineratec Anlagen zur Herstellung solcher synthetischer Kraftstoffe. Der 34-Jährige hat einen Job bei einer Tochter des Chemieriesen BASF aufgegeben, um mit zwei Kollegen im Schatten des Karlsruher Instituts für Technologie, kurz KIT, das Start-up zu gründen. Er glaubt fest an den Erfolg von E-Fuels: "Das sind gigantische Chancen, die sich hier bieten."

Der Begriff 'Fuels' ist Englisch für Kraftstoffe, das "E" steht für erneuerbaren Strom. Denn solche Treibstoffe werden mit Hilfe von regenerativer Energie hergestellt. Sie unterscheiden sich in ihren chemischen Strukturen und Grundeigenschaften nicht von herkömmlichem Diesel oder Benzin aus Erdöl. Und sie könnten in der Theorie helfen, die düstere CO₂-Bilanz des Autoverkehrs aufzupolieren. Doch es gibt Bremser und Gegenargumente. Manche sehen sie eher als klimafreundlichere Alternative für Flugzeuge und Schiffe und weniger für Autos. Und sogar Umweltschützer äußern Vorbehalte.

Warum die Herstellung von E-Fuels so aufwendig ist

Denn die Herstellung der E-Treibstoffe ist aufwendig. Zunächst wird aus Wasser Wasserstoff gewonnen. Dazu sind große Mengen elektrischen Stroms notwendig. Dann wird Kohlendioxid, also CO₂, eingesetzt, um aus dem Wasserstoff ein Gas oder eine Flüssigkeit als Kraftstoff zu erzeugen. Im Idealfall stammt das CO₂ aus der Luft, so dass ein Kreislauf entsteht und die Verbrennung im Motor klimaneutral ist. Power-To-X nennt man die Verfahren. Das 'X' steht wahlweise für Gas oder flüssige Stoffe wie Diesel, Benzin, Kerosin.

Der gewonnene Kraftstoff kann in modernen Verbrennungsmotoren ohne Probleme eingesetzt werden. In der Theorie könnten damit also schon heute Autos mit herkömmlichen Diesel- und Benzinmotoren CO₂-neutral fahren. Die Stoffe könnten die Bundesregierung bei ihrem Ziel, den CO₂-Ausstoß im Verkehr bis 2030 um 40 bis 42 Prozent zu senken, einen Schritt weiterbringen - ohne neue Ladestationen und Elektromotoren.

In der Theorie: Denn Autofahrer haben praktisch keine Möglichkeit, E-Fuels in Deutschland zu tanken. Im großen Stil sind sie nicht verfügbar. Und in der politischen Diskussion um Klimaschutz und Dieselkrise spielen sie bislang eine untergeordnete Rolle.

Umweltschützer und Grüne wettern sogar gegen künstliche Kraftstoffe. "E-Fuels sind derzeit unbezahlbar teuer und ineffizient", sagt etwa der Grünen-Bundestagsabgeordnete Oliver Krischer. Ein wichtiges Argument der Gegner: der niedrige Wirkungsgrad. Anstatt Autos direkt mit Ökostrom anzutreiben, wird dieser erst eingesetzt, um Wasserstoff und dann den Treibstoff herzustellen.

Eine Studie der Denkfabrik Agora Verkehrswende aus dem Jahr 2017 rechnet vor: Für 100 Kilometer braucht ein batterieelektrisches Auto 15 Kilowattstunden Strom, ein mit Wasserstoff betriebenes Fahrzeug schon 31 Kilowattstunden und ein mit E-Fuels betriebener Diesel oder Benziner sogar 103 Kilowattstunden. Das macht die Kraftstoffe gleichzeitig teuer - vor allem in einem Land wie Deutschland, wo Strom ohnehin mehr kostet als vielerorts sonst.

Doch die Stimmen, die ungeachtet dessen für E-Fuels argumentieren, wurden in den vergangenen Jahren lauter. Inzwischen macht sich vor allem die Industrie - etwa Autobauer und Energiekonzerne - für die Entwicklung stark.

"Langfristig sind synthetische Brennstoffe zur weitergehenden Emissionsreduktion in allen Verkehren zwingend erforderlich", heißt es in einer vom Bundesverband der Industrie in Auftrag gegebenen Studie. "Das Interesse an E-Fuels ist momentan gigantisch", freut sich Ineratec-Mitgründer Böltken. Potenzielle Kunden kommen aus der Energie- und Autobranche, aber auch aus dem Flugverkehr. "Die werden noch lange auf flüssige Energieträger angewiesen sein."

Die Idee zur E-Fuels-Produktion stammt von Böltkens Mentor, von Roland Dittmeyer, Professor am Karlsruher Institut für Technologie. Für den Verfahrenstechniker geht es ums große Ganze. "Wenn wir die gesetzten CO₂-Reduktionsziele erreichen wollen, dann führt an Power-To-X kein Weg vorbei", sagt Dittmeyer.

2015 stritten Böltken und Dittmeyer im Büro des Professors darüber, ob die Nutzung des Treibhausgases CO₂ eine Zukunft habe: Ob man den 'bösen' Schädling so einsetzen könnte, dass er 'gut' wird. "Ich habe nicht daran geglaubt", räumt Böltken ein. "Zwei Wochen später hatten wir mit Audi einen großen Kunden, der das verfolgen wollte."

Auch Ölkonzerne planen sogenannte Power-To-X-Anlagen. BP arbeitet mit dem Stromerzeuger Uniper an einem Projekt, an dessen Ende Power-To-X-Komplexe stehen sollen. Bosch hat mit Shell und VW einen Ottokraftstoff entwickelt, der bis zu 33 Prozent aus erneuerbaren Anteilen besteht.

Im Emsland ist wiederum die weltweit erste Anlage zur klimaneutralen Produktion des Flugzeugtreibstoffs Kerosin eröffnet worden. Zu den ersten Kunden gehört die Lufthansa.

Audi nahm schon vor einigen Jahren eine Power-To-Gas-Anlage im niedersächsischen Werlte in Betrieb. Dort wird mit Ökostrom synthetisches Methangas hergestellt. Wer sich von März 2017 bis Mai 2018 einen Audi mit Gasantrieb bestellte, erhielt das Versprechen, drei Jahre klimaneutral fahren zu können - mit Gas aus Werlte, aber auch aus Biogasanlagen. Aktuell gibt es das Angebot nicht mehr, denn der damalige VW-Chef Herbert Diess setzte voll auf Elektromobilität. Und Audis Entwicklungschef Oliver Hoffmann erklärte: "Synthetische Kraftstoffe sind für uns nur eine Brückentechnologie." Für andere Branchen wie Schifffahrt und Flugzeuge könne das hingegen eine Lösung für die Zukunft sein.

Als vermutlich einziger deutsche Autobauer will Porsche weiterhin in E-Fuels investieren. Die Zuffenhausener wollen zwar ihre gesamte Modellpalette elektrifizieren, allerdings soll der Porsche 911 weiterhin in einer Verbrenner-Version angeboten werden – die dann mit E-Fuels betankt werden soll.

Wie teuer sind E-Fuels?

Tatsächlich gehen die Meinungen auseinander, wie teuer E-Fuels wären, würden sie angeboten. In einer Antwort auf eine Kleine Anfrage der Grünen geht die Bundesregierung von bis zu 4,50 Euro pro Liter Diesel-Äquivalent aus.

Der Mitgründer der Firma Sunfire, Nils Aldag, hält das für viel zu hoch gegriffen. Er ist mit seinem Unternehmen einer der E-Vorreiter: Schon 2010 setzten er und zwei Mitgründer alles auf Ersatzstoffe für Erdöl und Erdgas. Sein Argument: Synthetische Kraftstoffe müssten wie Elektroautos gefördert werden.

Würde die Produktion etwa von der EEG-Umlage, die Strom in Deutschland teurer macht, befreit, könnte man den Stoff für etwas mehr als zwei Euro pro Liter anbieten. Weil Strom hier so viel kostet, baut Sunfire seine erste kommerzielle Anlage für synthetische Kraftstoffe in Norwegen.

Doch in der deutschen Politik spielt Elektromobilität mit Batterien gerade die größere Rolle. In der Regierung bewertet man die Chancen von E-Fuels dabei sehr vorsichtig. Für vielversprechend hält man E-Fuels vor allem dort, wo der Einsatz von Batterien nach heutigen Erkenntnissen kaum möglich ist: in Schiffen etwa und Flugzeugen. "Ihr Einsatz im Straßenverkehr und insbesondere für Pkw ist (...) nicht sinnvoll", heißt es auf Anfrage aus dem Umweltressort.

Was Greenpeace zu E-Fuels sagt

Damit liegt man auf einer Linie mit der Deutschen Umwelthilfe und Greenpeace. Zwar räumt Greenpeace in einer Studie einen entscheidenden Vorteil von E-Fuels ein: In Kraftstoff umgewandelt ließe sich erneuerbare Energie nicht nur speichern, sondern auch günstig transportieren - als Gas oder Flüssigkeit. Das könnte helfen, ein zentrales Problem der Energiewende zu lösen, nämlich dass der Anfall von Strom aus Sonne und Wind unregelmäßig ist.

Allerdings ist auch das noch Theorie. "Es gibt nicht annähernd so viel überschüssigen erneuerbaren Strom, um den Pkw-Verkehr auf E-Fuels umzustellen", sagt Benjamin Stephan von Greenpeace. Um zwölf Millionen Tonnen CO₂ durch E-Fuels einzusparen, bräuchte es zusätzlich so viel Strom, wie alle deutschen Windräder in einem Jahr erzeugt hätten, rechnet er vor. Die Idee lenke ab von einer Verkehrswende ohne Verbrennungsmotor: "E-Fuels sind der falsche Weg, um Verkehr klimaneutral und effizient zu gestalten."

Vorreiter Nils Aldag wiederum wehrt sich dagegen, als Lebensretter für den Verbrennungsmotor zu gelten. "Aber 45 bis 65 Millionen Fahrzeuge werden nicht von einem Tag auf den anderen verschwinden", sagt der Sunfire-Mitgründer. Die Wirtschaftlichkeit von E-Fuels messe sich auch am Ressourceneinsatz.

Denn Autos, Tankstellen sowie die Verteilstruktur wie Tanklastwagen könnten mit E-Fuels weitergenutzt werden. Im Gegensatz zu batterieelektrischen Fahrzeugen, die neugebaut und für die Ladestationen errichtet werden müssen. "Unsere Kraftstoffe können in der Übergangsphase eingesetzt werden, um so viel CO₂ einzusparen wie möglich", sagt er. "Die politische Diskussion reflektiert das derzeit nicht."

Ineratec-Gründer Böltken will nicht warten, bis die Politik sich entscheidet. Er bemüht sich, seinen privaten CO₂-Fußabdruck zu verkleinern: Er fliegt nur, wenn es sein muss, fährt mit dem Fahrrad zur Arbeit, nutzt den wasserstoffbetriebenen Bus auf das Gelände des KIT in einem Waldgebiet im Norden Karlsruhes. Dort steht die Pilotanlage von Ineratec. Es ist keine Raffinerie, sondern ein Container, wie er zu Millionen auf den Weltmeeren herumschippert.

E-Fuels: Warum die Schweiz Vorreiter ist

Die Anlagen im Miniformat lassen sich im Grunde neben jedes Windrad und jede Photovoltaikanlage setzen. "Der Vorteil mit unserer dezentralen, modularen Technologie ist, dass man sofort anfangen kann", sagt Böltken. Die Idee wurde 2018 mit dem Deutschen Gründerpreis ausgezeichnet.

Tim Böltkens Hoffnung liegt derzeit außerhalb Deutschlands. Im Schweizer Laufenburg am Hochrhein soll für den Stromanbieter Energiedienst und Audi eine Anlage von Ineratec aufgebaut werden.

"Die Schweizer sind politisch weiter damit, die Kraftstoffe anzuerkennen", sagt Böltken. Die Anlage soll jährlich rund 400.000 Liter Diesel und Wachse für die Industrie herstellen. Vielleicht könnte das Vorhaben von Tim Böltken doch noch wahr werden, nämlich: "Massen, wirklich auch Massen für den europäischen Markt herstellen."