"2026 sind E-Fuels marktreif "

Wolfgang Rudschies zu Besuch im KIT-Forschungszentrum in Karlsruhe
E-Fuel-Experte: Prof. Roland Dittmeyer auf der Forschungsanlage in Karlsruhe ∙ © ADAC/Karolina Sobel

Die Welt braucht synthetische Kraftstoffe. Vor allem, um klimaneutral fliegen und schwere Güter per Schiff transportieren zu können, und vielleicht auch, um Autos mit E-Fuels anzutreiben. Der ADAC sprach mit Prof. Roland Dittmeyer vom Karlsruher Institut für Technologie über den aktuellen Stand der Forschung.

Um dem Klimawandel Einhalt zu gebieten, braucht die Welt saubere, nicht auf Erdöl, Kohle oder Gas basierende Energie. Und zwar ausnahmslos in allen Bereichen: im Gewerbe wie in Privathaushalten, in der Industrie und auch im Verkehr. Große Hoffnungen für den Verkehrssektor ruhen auf dem künftigen Einsatz von flüssigen synthetischen Kraftstoffen, auch PtX-Kraftstoffe oder E-Fuels genannt.

Der ADAC besuchte kurz vor der IAA die Forschungsanlage für E-Fuels am Karlsruher Institut für Technologie. Projektleiter Prof. Roland Dittmeyer erklärt im Interview das Herstellverfahren von synthetischen Kraftstoffen und erläutert die Möglichkeiten und Probleme auf dem Weg zu einem klimaneutralen Verkehr.

ADAC Redaktion: Herr Prof. Dittmeyer, Sie bereiten an Ihrem Institut den Boden für eine Zukunft mit synthetischen Kraftstoffen. Diese werden wir auf dem Weg zur Klimaneutralität voraussichtlich in riesigen Mengen brauchen – und das lieber heute als morgen. Wann werden Ihre Forschungen denn abgeschlossen sein?

Prof. Roland Dittmeyer: Die Forschung ist erst dann abgeschlossen, wenn wir alle Einzelheiten tiefgründig verstanden haben und keine Verbesserungen mehr möglich sind. Wir befinden uns jetzt in Phase eins. Bis die dritte und letzte Phase erfolgreich abgeschlossen ist, wird es voraussichtlich Ende 2025 sein. Danach, denken wir, ist die Technologie in technischer Hinsicht marktreif.

Welche Probleme bis zur Marktreife müssen noch gelöst werden?
Das Grundkonzept der Synthesegaserzeugung aus CO₂ und Wasserstoff funktioniert soweit. Woran wir noch arbeiten, ist die Aufbereitung der Produkte. Die Frage ist, mit welchem Verfahren wir den gewünschten Kraftstoff kostengünstig und spezifikationsgerecht herstellen können. Wenn zum Beispiel hauptsächlich E-Kerosin für Flugzeuge hergestellt werden soll, brauchen wir eine etwas andere Prozesskonfiguration und andere Katalysatoren, als wenn das Hauptprodukt E-Diesel für Lkw oder E-Benzin für den Pkw sein soll.

Zum Verständnis der Technik: Können Sie das Grundkonzept ein bisschen genauer erklären?
Für einen synthetischen Kraftstoff brauchen wir mit regenerativem Strom erzeugten Wasserstoff und CO₂ aus der Luft. Beides gewinnen wir hier in unserer Anlage. Im Speziellen geht es bei unserer Forschung darum, herauszufinden, was der beste Weg ist, aus diesen gasförmigen Komponenten einen flüssigen Energieträger zu machen. Dabei spielt die Umwandlung des Synthesegases in Kohlenwasserstoffe eine zentrale Rolle. Anschließend muss auch noch ein "Refining" stattfinden, um aus den Kohlenwasserstoffen einen Kraftstoff zu erzeugen, der mit der Norm des Gesetzgebers übereinstimmt. Diese gesamte Kette und deren Effizienz schauen wir uns an.

Effizienz ist ein gutes Stichwort: Die Herstellung des Wasserstoffes erfolgt per Elektrolyse, die verschlingt eine Menge Strom. Wie viel Prozent des aufgewendeten Stroms bleiben in dem Kraftstoff als Energie tatsächlich übrig?
Im Ergebnis dürfen wir eine Energieeffizienz von etwa 50 Prozent erwarten. Das heißt, immerhin die Hälfte der Energie aus dem Grünstrom, den wir einsetzen, steckt am Ende in dem synthetischen Kraftstoff drin. Aber es ist richtig, beim Gesamtwirkungsgrad darf man sich nicht in die Tasche lügen. Batterieelektrisch Auto zu fahren, ist effizienter. Mit Strom können Sie allerdings nicht weit fliegen. Deswegen liegt unser Fokus vor allem auf solchen Anwendungen, die batterieelektrisch auf absehbare Zeit nicht funktionieren, wie der Flug- oder Schiffsverkehr.

Was ist das Neue Ihres Verfahrens im Unterschied zur altgedienten Fischer-Tropsch-Methode?
Wir haben einen skalierbaren mikrostrukturierten Reaktor entwickelt, der wesentlich kompakter ist als etablierte Reaktortechnologien, und der die Fischer-Tropsch-Synthese mit annähernd 100-mal höherer Produktivität pro Volumen bewerkstelligen kann. Ich kann den Prozess mit höherer Selektivität und auch dynamischer betreiben als konventionelle Reaktoren. Dies alles sind große Vorteile, vor allem für eine dezentrale Produktion.

Welche Mengen synthetischen Kraftstoffes wird man mit Ihrem Synthesereaktor herstellen können?
Unsere kleine Pilotanlage ist in der Lage, 200 Liter pro Tag zu erzeugen. Auf Basis der entwickelten Reaktormodule plant Ineratec derzeit eine Anlage für 4,6 Millionen Liter, umgerechnet etwa 3500 Tonnen, pro Jahr im Industriepark Hoechst bei Frankfurt am Main. Im industriellen Maßstab ist das immer noch klein, aber ein Anfang. Entscheidend ist, dass die Anlagen in der Größe beliebig skalierbar sein werden. Die Kommerzialisierung übernimmt die Firma Ineratec, eine Ausgründung aus unserem Institut.

Nehmen wir das Beispiel Flugbenzin: Welche Menge wird davon in Zukunft gebraucht?
Bis zum Jahr 2030 müssen in Deutschland mindestens zwei Prozent E-Kerosin beigemischt werden, so ist die Vorgabe momentan. Das wären etwa 200.000 Tonnen. Dafür brauchen wir schon zwei oder drei mittelgroße Anlagen, um allein diese Beimischung zu decken.

Es heißt, synthetischer Kraftstoff sei stets sauberer als ein fossiler Kraftstoff, unabhängig von der CO-Problematik. Ist das richtig?
Ja, er ist sauberer, weil er keinen Schwefel und keine Aromaten enthält. E-Kerosin hinterlässt übrigens wegen der geringeren Rußpartikelbildung auch weniger Kondensstreifen am Himmel, die ebenfalls zum Treibhauseffekt beitragen.

Ist synthetischer Kraftstoff ohne weiteres in Pkw-Bestandsmotoren verwendbar?
Bei entsprechender Aufarbeitung und Fraktionierung erfüllt unser E-Diesel die Norm für paraffinische Dieselkraftstoffe und kann nach aktueller Gesetzeslage entweder dem normalen Diesel oder auch Diesel mit Beimischung von sieben Prozent Biodiesel im Umfang von 26 Prozent beigemischt werden. Der paraffinische Diesel hat eine geringere Dichte als fossil stämmiger Diesel. Höhere Beimischungen sind deshalb nicht zulässig, weil die Dichte des resultierenden Kraftstoff dann aus der Norm für Diesel fällt. Reiner paraffinischer Diesel kann nur in entsprechend ausgelegten und freigegebenen Dieselmotoren eingesetzt werden.

Und wie sieht es bei den Benzinern aus?
Bei der Benzinfraktion sind wir noch nicht so weit. Hier fehlt es noch an Klopffestigkeit, und wir arbeiten im Kopernikus-Projekt P2X daran, wie wir die Aufarbeitung gestalten müssen, um beimischbare Benzinqualitäten zu erreichen.

Zur Zeit sind Wüstenstaaten gefragt als Lieferant für synthetische Kraftstoffe. Denn dort könnte man Solarstrom für kaum mehr als einen oder zwei Cent pro kWh produzieren. Ein großer Kostenvorteil. Aber wo bekommt man in der Wüste das Wasser her?
Man nimmt Meerwasser. Das muss man aufbereiten und entsalzen. Es gibt aktuell auch Bestrebungen, Wasserstoff direkt mit Offshore-Windenergie, zum Beispiel in der Nord- oder Ostsee, zu produzieren. Das passiert dann quasi vor der Tür, wodurch der Transport günstiger wird. Und da man auf die Netzanbindung der Offshore-Windanlagen verzichtet, sinken die Kosten für den Ökostrom und damit potenziell auch für den grünen Wasserstoff und seine Folgeprodukte.

Wie groß ist das Potenzial für regenerativen Strom aus Deutschland?
Wir in Deutschland könnten den Bedarf an erneuerbarer Energie für alle Sektoren ökonomisch und auch ökologisch vertretbar nicht decken. Man darf nicht vergessen: Aktuell macht Strom bei uns nur 20 Prozent der Endenergie aus, 80 Prozent ist nicht Strom. Es wird schon schwierig genug, den in Zukunft wachsenden Stromsektor durch Erzeugungsstandorte allein in Deutschland zu bedienen. Daher werden wir grüne Energieträger in großen Mengen importieren müssen. Die Frage ist, welche das sein werden. Und an welchen Standorten in der Welt diese Energieträger produziert werden.

Geraten wir da nicht von der Abhängigkeit vom Erdöl in die nächste Abhängigkeit?
Ja, aber wir haben mehr als 100 Jahre Öl, Gas, Kohle und alles mögliche andere aus Übersee bezogen. In Zukunft werden wir grüne Energieträger aus dem Ausland beziehen. Und wir exportieren wie bisher unsere Güter überall in die Welt. Man muss dabei darauf achten, dass aus Fehlern der Vergangenheit gelernt wird. Zum Beispiel müssen alle Aspekte der Nachhaltigkeit berücksichtigt werden. Wenn die Gesellschaften auf beiden Seiten profitieren, inklusive Klimaschutz, dann ist das kein Problem.

Synthetische Kraftstoffe – Energieträger der Zukunft?

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Welche Energieträger außer Wasserstoff kämen in Frage?
Neben dem Wasserstoff gibt es noch die Möglichkeit, Methan, flüssige Kohlenwasserstoffe, Methanol oder auch Ammoniak zu transportieren. Wenn man an den Transport über weite Strecken denkt, spricht grundsätzlich vieles für einen flüssigen Energieträger. Damit operiert die Welt heute schon jeden Tag in riesigen Mengen.

Wolfgang Rudschies zu Besuch im KIT-Forschungszentrum in Karlsruhe
Im Gespräch: Prof. Roland Dittmeyer (rechts) und ADAC Redakteur Wolfgang Rudschies ∙ © ADAC/Karolina Sobel

Das bedeutet einen hohen Aufwand, technisch und finanziell…
Ja, schon. Aber man muss sich immer vor Augen halten, was wir bisher machen und wo wir hin wollen. Momentan noch graben wir irgendwo ein Loch und holen einen Stoff aus der Erde, der Millionen Jahre gereift ist. In Zukunft machen wir aus Luft und Sonne das gleiche Produkt an einem Tag. Es wäre ja ein Wunder, wenn das nicht mit einem gewissen Aufwand verbunden wäre.

Vielen Dank für das Gespräch!

Wolfgang Rudschies
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