Johannes Kückens erklärt, wo E-Fuels große Nachteile haben und warum ein Rückzieher beim Verbrenner-Aus womöglich auch für Europas Autoindustrie schlecht wäre
Wie geht es Ihnen als Physiker mit dem Begriff „hocheffiziente Verbrenner“?
Das ist kein physikalischer Begriff, sondern ein politischer Kampfbegriff. Lobbyisten und Politiker gebrauchen diesen wohl, um ein prinzipielles Problem zu verschleiern. Denn Diesel- und Benzinmotoren sind physikalisch gesehen sogenannte Wärmekraftmaschinen. Diese Art von Motoren stößt auf physikalische Grenzen und kann daher niemals hocheffizient sein.
Der Dieselmotor ist grundsätzlich effizienter als der Benzinmotor. Den bestmöglichen Wirkungsgrad eines Dieselmotors kann man nicht genau beziffern, aber er liegt so über den Daumen gerechnet bei gut 65 Prozent. Das ist aber die Theorie, nicht die Praxis.
Und welche Wirkungsgrade erreichen Verbrenner heute in der Praxis?
Da liegen neue Benzinmotoren so bei 40 Prozent und Dieselmotoren bei 45 Prozent. Aber nur, wenn so ein Motor im optimalen Drehzahlbereich unter Volllast läuft, das ist ja im praktischen Autoverkehr nicht der Fall. Der tatsächliche Wirkungsgrad eines Autos mit Dieselmotor im Straßenverkehr beträgt nur ungefähr 25 Prozent. Die Möglichkeiten des Verbrenners sind längst ausgereizt.
Der Wirkungsgrad von Elektrofahrzeugen mit Energiebereitstellung über Wasserstoff in Brennstoffzellen liegt wegen des schlechten Wirkungsrades der derzeit verfügbaren Technologien zur Verwendung von Wasserstoff als Energiespeicher für elektrische Energie in nahezu der gleichen Höhe von ca. 30 - 40 %.
Wir stehen heute bei rund 45 Prozent Wirkungsgrad und stoßen nun auf physikalische Grenzen. Es wird daher niemals möglich sein, von 45 Prozent auf 80 oder 90 Prozent zu kommen. Es gibt aber trotzdem heute schon Autos mit Motoren von mehr als 90 Prozent Wirkungsgrad. Das sind Elektroautos.
Allerdings gilt dieser hohe Wirkungsgrad nur für Elektrofahrzeuge mit Energieversorgung über Batterien an Bord der Fahrzeuge - oder über Stromschienen/Oberleitungen, wie z.B. bei nahezu allen Schienenfahrzeugen.
Manche Politiker in Österreich und Deutschland beschreiben diese synthetischen Kraftstoffe als Heilmittel, wohl auch um den Verbrenner in die Zukunft zu retten. Zunächst die Frage: Wie funktionieren sie?
Diesel und Benzin sind Kohlenwasserstoffe. Wenn man einen künstlichen Treibstoff herstellen will, muss man Kohlenwasserstoffe eben künstlich herstellen. Man kann sich das vielleicht mit drei großen Fabriken vorstellen. In der ersten Fabrik muss man mit klimaneutral erzeugtem elektrischem Strom Wasser aufspalten in Wasserstoff und Sauerstoff, um Wasserstoff zu bekommen. Dieser Prozess ist schon sehr aufwendig, da verliert man viel kostbare Energie.
Allein hier gehen schon ca. 30% des eingesetzten elektrischen Stroms ”verloren”.
In der zweiten Fabrik muss man die Luft filtern und das CO2 rausholen, um klimaneutral an den Kohlenstoff zu kommen – auch dabei verliert man eine Menge Energie.
In Fabrik drei muss man nun den Wasserstoff und den Kohlenstoff verbinden. Dann hat man das klimaneutrale E-Fuel. Leider enthalten diese Kraftstoffe wegen der aufwendigen Herstellung nur noch halb so viel Energie, wie man anfangs an erneuerbarem Strom reingesteckt hat.
Was ist das Schlimmste?
Dass man die E-Fuels auch noch in einen Verbrennungsmotor kippt, der ja aus physikalischen Gründen ineffizient ist.
Am Ende landen daher nur etwas mehr als zehn Prozent der eingesetzten Energie auf der Straße.
Man kommt mit der gleichen Menge Strom mit dem E-Auto sechsmal so weit wie mit einem Auto mit Verbrennungsmotor, das E-Fuels getankt hat.
Einige Politiker klingen aber so, als werde es zumindest für ein paar Jahrzehnte eine Koexistenz auf Europas Straßen von E-Fuel-Verbrennern und E-Autos geben.
Das halte ich für ausgeschlossen. Das ist jetzt keine physikalische Begründung, aber die Frage ist: Wer soll diese Treibstoffe bezahlen, wenn man dafür so irrsinnig viel Energie verschwenden muss? Es gibt bisher auch noch nicht die notwendigen Produktionsanlagen für E-Fuels im großen Maßstab.