E-Fuels kontra E-Mobilität: Wer hat die Ökonase vorn?

Zwar hat die EU-Kommission im März 2023 das weitgehende Aus für Verbrenner ab 2035 beschlossen, doch Autos, die mit E-Fuels betankt werden, können weiterhin zugelassen werden, insofern es sich um emissionsfreie Neuwagen handelt. Die Diskussion um E-Fuels geht also weiter. Doch welche Zukunft hat die Technologie überhaupt und bietet sie wirklich eine Alternative zur Elektromobilität? Wir bringen Licht ins Verbrenner-Dunkel.

E-Fuels sind synthetische Kraftstoffe, die durch die Synthese von Wasserstoff und Kohlendioxid erzeugt werden. Der Wasserstoff wird dabei durch erneuerbare Energien aus Wasser gewonnen. Dem Wasser muss dafür zunächst mittels Elektrolyse Wasserstoff entzogen werden, um danach mit Kohlendioxid vermischt zu werden und eine chemische Synthese einzugehen. Das Kohlendioxid wird seinerseits entweder aus der Raumluft oder aus Industrieprozessen gewonnen. Der gesamte Herstellungsprozess der synthetischen Kraftstoffe wird Power-to-Fuel oder Power-to-X (bei flüssigen Kraftstoffen Power-to-Liquid) genannt und ergibt am Ende einen Kohlenwasserstoff, der auch in Verbrenner-Motoren einsetzbar ist. Der Kohlenwasserstoff weist dabei eine ähnliche Struktur auf wie der herkömmliche, aus Erdöl gewonnene Kraftstoff. In der Bilanz bleibt der Einsatz von E-Fuels insofern klimaneutral, als nur so viel CO₂ ausgestoßen wie eingesetzt wird. Jedoch werden beim Verbrennungsprozess an sich Umweltschadstoffe wie Feinstaub, Stickstoffdioxid und Kohlenmonoxid ausgeschieden. Beim Vergleich zwischen E-Fuels und normalem Benzin emittieren E-Fuels zwar weniger Feinstaubpartikel, jedoch entsteht bei ihrer Verbrennung bis zu drei Mal so viel gesundheitsschädliches Kohlenmonoxid wie bei herkömmlichem Benzin.

Ein weiterer Nachteil der E-Fuels liegt ohne Frage in dem hohen Aufwand für die Erzeugung und den Transport der synthetischen Kraftstoffe - vor allem, wenn diese lange Wege zurücklegen müssen. Um klimaneutral zu bleiben, muss nicht nur der für die Erzeugung bereitgestellte Strom, sondern auch der Transportweg CO₂-neutral sein.

Ein Vorteil der E-Fuels liegt ohne Zweifel darin, dass die vorhandene Infrastruktur genutzt werden kann, um diese zu den Tankstellen zu transportieren. Zudem sind sie theoretisch auch in Bestandsfahrzeugen einsetzbar, also in Benzin- und Diesel-Pkw. Dort, wo ein Umstieg auf Elektromobilität noch nicht möglich ist, wie etwa in der Schifffahrt oder Luftfahrt, sind E-Fuels zum derzeitigen Zeitpunkt als Alternative zu fossilen Brennstoffen unverzichtbar. Schifffahrt und Luftfahrt stünden damit in Konkurrenz zum PKW, denn durch die geringe Verfügbarkeit aufgrund des hohen (Kosten-) Aufwands würde ein Einsatz von E-Fuels in PKWs zu Lasten der Luft- und Schifffahrt gehen. Zudem sollte der für die Herstellung von E-Fuels benötigte Wasserstoff vorrangig zur Dekarbonisierung im Industriesektor genutzt werden sollte, wo es derzeit keine Alternativen gibt.

Bei der Gewinnung von E-Fuels entstehen insgesamt hohe Umwandlungsverluste - zum einen durch die Elektrolyse, und dann noch durch die Synthese des gewonnenen Wasserstoffes mit dem CO₂. Beide Prozesse zusammen machen einen Umwandlungsverlust von rund 56 Prozent aus. Zum Vergleich: Dadurch, dass die Umwandlungsverluste beim E-Auto für Transport und Verteilung lediglich bei 5 Prozent liegen, ist der Unterschied in der Effizienz beider Energieformen bereits an diesem Punkt gravierend: Das Elektroauto liegt in der Herstellung mit einer Energieeffizienz von 95 Prozent vor dem Verbrenner, der mit E-Fuels betrieben wird, denn dieser kommt auf lediglich 44 Prozent Effizienz.

Blickt man dann noch auf den Umwandlungsverlust, der ab dem Betanken bis zur Bewegungsenergie (kinetische Energie) des Fahrzeugs anfällt, ist der Vergleich zwischen beiden Transportformen noch auffälliger:

Insgesamt wird also für den Betrieb eines mit E-Fuels betriebenen Verbrenners etwa fünf bis sechs Mal so viel Energie benötigt wie für den Betrieb eines Elektroautos. Außerdem würde der Kraftstoff durch die aufwändige Erzeugung rund 50 Prozent mehr kosten als Kraftstoff aus fossilen Energieträgern. Als ernsthafte Alternative für den Antrieb von Privatfahrzeugen taugen E-Fuels also nicht. 

Um die Klimaziele zu erreichen, muss die Ladeinfrastruktur weiter stark ausgebaut werden, um die zugelassenen Neuwagen der kommenden Jahre sicher mit Strom zu versorgen. Hier sind der Ausbau öffentlicher Ladeparks, aber auch die Elektrifizierung von Firmenparkplätzen und die Verstärkung von privaten Ladestationen die wichtigsten Ausbaupfeiler.