Grüne Zukunft für Auto, Ölheizung & Co.

In der Power-to-Liquids-Pilotanlage am sunfire-Standort in Dresden werden synthetische Kraftstoffe ohne Einsatz von fossilen Rohstoffen und Biomasse erzeugt. Bild: sunfire GmbH, Dresden / renedeutscher.de

Flüssige Brennstoffe aus regenerativen Quellen könnten zukünftig herkömmliches Benzin sowie Diesel, Heizöl und sogar den Flugkraftstoff Kerosin zunehmend ersetzen. Die Forschung arbeitet an praxistauglichen Lösungen.

Zu Füßen eines stillgelegten Gaswerks in Dresden hat die Zukunft der Energieversorgung bereits begonnen. Hier, bei der vor sieben Jahren gegründeten Sunfire GmbH, ist ein großer Schritt für die Energiewende gelungen: „Wir haben einen CO2-neutralen Erdölersatz geschaffen, der überall auf der Welt mit unserer Technologie produziert werden und massiv zur Erreichung der Klimaschutzziele beitragen kann“, sagt Nils Aldag, einer der drei Gründer von Sunfire, der heute als Chief Commercial Officer des Unternehmens fungiert.

„Blue Crude“ heißt das Erdöl-Substitut auf Basis der drei Zutaten Ökostrom, CO2 und Wasser, das Sunfire in seiner Power-to-Liquids (PtL) Pilotanlage produziert. Bei der Herstellung der wasserklaren Flüssigkeit, die die Energieversorgung revolutionieren soll, kommt vor allem überschüssiger Ökostrom aus Windenergie- und Photovoltaikanlagen zum Einsatz, der ansonsten abgeregelt werden müsste. Denn an windigen oder sehr sonnigen Tagen wird mitunter mehr Strom produziert als die Netze transportieren können.

Wirtschaftsministerium fördert Sunfire-Pilotanlage

Im Dauerbetrieb über mehr als 1.500 Stunden lieferte die Sunfire-Pilotanlage zuletzt mehr als drei Tonnen Blue Crude. Für die Herstellung des energiereichen Erdölersatzes wurden laut Unternehmensangaben knapp zehn Tonnen CO2 verwertet. Der Dauertest auf Industrieniveau war Teil eines vom Bundeswirtschaftsministerium unterstützten Projektes. „Hiermit ist unserem Team ein weiterer Meilenstein auf dem Weg zur industriellen Kommerzialisierung gelungen“, so Aldag.

Zum Einsatz kommt dabei das dreistufige Verfahren der sogenannten Hochtemperatur-Elektrolyse, das das Dresdner Unternehmen entwickelt hat und auf das es ein Patent hält. Die Technik, auf der das Sunfire-Patent aufbaut, ist dabei eigentlich ein alter Hut: Die sogenannte Fischer-Tropsch-Synthese wurde in den 20er-Jahren des vergangenen Jahrhunderts im Ruhrgebiet entwickelt und zur Verflüssigung von Kohle genutzt. Wegen des hohen Energieverbrauchs galt ein großindustrieller Einsatz jedoch als unwirtschaftlich.

Power-to-Liquids-Prozess

Grafik: sunfire GmbH

Das ändert sich jetzt durch ein raffiniertes System der Wärmerückgewinnung im Sunfire-Elektrolyseur, dessen Herzstück die Dampf-Elektrolyse ist. Dabei wird Wasserdampf effizient in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Anschließend folgen die Umwandlung von CO2 in Kohlenstoffmonoxid sowie die Blue Crude-Synthese mithilfe eines Cobalt-Katalysators. Das auf diese Weise hergestellte Erdöl-Substitut lässt sich wiederum durch Destillation zu Diesel, Heizöl oder auch Kerosin weiter veredeln. Ein fast perfekter CO2-Kreislauf, der das Klima schont und bewirkt, dass die Vorteile flüssiger Energieträger in bestehenden Anwendungen weiter genutzt werden könnten.

Zumal die Massenproduktion schon in den Startlöchern steht: Ab 2020 soll im norwegischen Industriepark Heroya die erste Großvolumen-Anlage ihren Betrieb aufnehmen, die mit einer elektrischen Leistung von 20 Megawatt, die aus norwegischen Wasserkraftwerken stammen, 8.000 Tonnen des umweltfreundlichen Erdölersatzes pro Jahr produzieren wird. Damit könnten 21.000 Tonnen fossiler CO2-Emissionen vermieden werden. 

Sowohl als Autokraftstoff als auch im Gebäudesektor könnten die auf Basis von Blue Crude hergestellten Brennstoffe künftig eine wichtige Rolle spielen und den Ausstoß von Treibhausgasen nachhaltig verringern. Noch allerdings sind die Produktionskosten für den synthetischen Ölersatz recht hoch und liegen deutlich über denen von herkömmlichem Kraftstoff oder Heizöl. Sunfire-Manager Aldag ist jedoch zuversichtlich, dass diese in Zukunft erheblich gesenkt werden könnten. 

Erforschung verschiedener Pfade

Verschiedenen Studien belegen, dass CO2-neutrale, flüssige Kraft- und Brennstoffe für die Energiewende signifikante Vorteile haben und wesentlich zum Erreichen der Klimaschutzziele beitragen können. Deshalb werden derzeit verschiedene Verfahren und Ansätze erforscht. Grundsätzlich geht es um die Herstellung alternativer flüssiger Kohlenwasserstoffe aus unterschiedlichen regenerativen Quellen (X-to-Liquid, XtL) und letztendlich um einen geschlossenen CO2-Kreislauf. Bei der Auswahl der Rohstoffe wird eine Nutzungskonkurrenz zu Agrarflächen oder Nahrungsmitteln bewusst vermieden. 

Neben der von Sunfire eingesetzten Power-to-Liquid-Technologiegibt es auch Biomass-to-Liquid (BtL), also die Herstellung von Brennstoffen aus Abfällen und Reststoffen biogener Herkunft sowie die Kombination beider Verfahren PBtL. Pilot- und Demonstrationsanlagen deuten für viele Pfade auf ein großes Potenzial hin. Entscheidend werden in nächster Zukunft die Herstellungskosten sein, die heute noch deutlich höher liegen als für konventionelle Produkte. Mit steigenden Produktionsmengen sind aus Sicht der Experten jedoch Kostensenkungen zu erwarten.