Power-to-Liquid - Teil 1: Wie werden E-Fuels hergestellt?

Um die politisch beschlossenen Klimaziele zu erreichen, müssen die CO2-Emissionen in den nächsten drei Jahrzehnten in Deutschland um 80 bis 95 Prozent gesenkt werden. Synthetische Brenn- und Kraftstoffe aus regenerativen Quellen könnten dazu einen großen Beitrag leisten. Die Rede ist von Power-to-Liquid (PtL), also der Verflüssigung von Strom (Power), und dem daraus entstehenden Produkt, den E-Fuels.

E-Fuels bieten die gleichen Vorteile wie die heutigen mineralölbasierten Kraft- und Brennstoffe: Sie sind gut speicherbar und leicht zu transportieren, sie haben eine hohe Energiedichte und verfügen über eine hervorragende Infrastruktur. Ihr Bonus: E-Fuels sind treibhausgasneutral - sofern sie aus erneuerbarem Strom hergstellt werden.

In vier Teilen erklären wir, wie E-Fuels hergestellt werden, warum sie für den Klimaschutz wichtig sind und wie der Einstieg in die PtL-Technologie gelingen kann. Dazu stellen wir einige aktuelle PtL-Projekte vor.

Teil 1: Wie werden E-Fuels hergestellt?

E-Fuels werden im sognenannten „Power-to-Liquid“-Verfahren mithilfe von erneuerbarem Strom (englisch: „Power“) hergestellt. Grob übersetzt kann man also von der „Verflüssigung von Strom“ sprechen. Aber wie genau funktioniert das?
Auf der einen Seite wird in einer Elektrolyseanlage aus Wasser (H2O) Wasserstoff (H2) hergestellt. Betrieben wird die Anlage mit Ökostrom – an dieser Stelle kommt also der Strom ins E-Fuel.

Das E-Fuel besteht aber neben Wasserstoff auch aus Kohlenstoff (C). Dieser wird in einem zweiten Prozess aus Kohlendioxid (CO2), das zum Beispiel direkt aus industriellen Abgasen oder aus der Luft abgetrennt wird, gewonnen. Das Treibhausgas CO2 wird so zum Rohstoff für die Energiegewinnung. Grundsätzlich kann das C auch aus allen anderen kohlenstoffhaltigen Stoffen, etwa biogenen Reststoffe wie Stroh oder Müll gewonnen werden.

Wasserstoff (H2) und Kohlenstoff (C) werden anschließend in einem Syntheseprozess zu Kohlenwasserstoffketten und damit zu E-Fuels zusammengefügt. Die funktionieren genau wie Benzin, Diesel, Kerosin oder Heizöl. Das heißt, sie können Motoren, Turbinen oder Heizungen antreiben.

Der Vorteil der E-Fuels ist, dass sie einen geschlossenen Kohlenstoffkreislauf ermöglichen: Bei ihrer Verbrennung in herkömmlichen Anwendungstechniken wie Motoren oder Heizungen, entsteht nur so viel CO2, wie zuvor in ihrem Produktionsprozess auch verbraucht wurde. E-Fuels verbrennen also CO2-neutral. Gleichzeitig speichern die synthetischen Kraft- und Brennstoffe den erneuerbaren Strom aus fluktuierenden Energiequellen wie Wind und Sonne und sorgen dafür, dass er auch dann verfügbar ist, wenn er gebraucht wird.

 

Grafik: IWO