Synthetisches Benzin: Wenig effizient, aber sinnvoll

Aus Strom Benzin zu machen, ist ziemlich energieaufwendig. Doch die Chance des synthetischen Kraftstoffs ist paradoxerweise der Klimaschutz.

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Die Chemieanlagenbau Chemnitz GmbH (CAC) macht aus 16,1 Kilowattstunden (kWh) Strom einen Liter Benzin. Ein VW Golf mit Verbrennungsmotor braucht also das Fünf- bis Sechsfache eines VW e-Golf. Trotzdem haben synthetische Kraftstoffe eine Chance: Der Fahrzeugbestand ließe sich dekarbonisieren.

(Bild: VW)

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  • Christoph M. Schwarzer

Aus 16,1 kWh macht die Chemieanlagenbau Chemnitz GmbH (abgekürzt CAC) einen Liter Benzin. Die Versuchsanlage im sächsischen Freiberg kann bis zu 100 Liter pro Stunde produzieren. Die Autoindustrie will das synthetische Super genau untersuchen und testen. Wir könnten Großanlagen bauen, macht die CAC klar. Das kommunizierte Ziel: Mehr Klimaschutz.

Für Anhänger der Elektromobilität klingt die Vorstellung absurd, elektrische Energie nicht in eine Batterie zu laden und von dort über einen Elektromotor in Vortrieb umzusetzen. Ein VW e-Golf zum Beispiel hat einen Normverbrauch (nach NEFZ) von 12,9 bis 13,8 kWh/100 km. Die aktuelle Basisversion des Golf 8 kommt auf einen Normwert von 4,5 Litern (NEFZ) Benzin. Multipliziert man diese Zahl mit den 16,1 kWh, die von der CAC veröffentlicht werden, ergeben sich 72,45 kWh Strom. Mithin fünf- bis sechs-Mal so viel wie beim e-Golf.

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Dieser Vergleich ist überschlägig und vereinfachend. Wissenschaftliche Berechnungen von PricewaterhouseCoopers (PwC) oder dem International Council on Clean Transportation (ICCT) sind etwas genauer: Von einer zum Beispiel in einer Photovoltaikanlage produzierten Kilowattstunde Strom kommen nach Angaben von PwC beim batterieelektrischen Auto 70 Prozent am Rad an (ICCT-Vergleichszahl: 72 Prozent). Bei synthetischen Kraftstoffen sind es elf Prozent (ICCT: 16 Prozent). Im Grundsatz sind die Ergebnisse also ähnlich wie bei der simplen Gegenüberstellung der Normverbrauchswerte: Ein Pkw, der einen Verbrennungsmotor hat und durch synthetisches Benzin betrieben wird, braucht im Vergleich zu einem batterieelektrischen Auto das ungefähr Fünf- bis Sechsfache an elektrischer Energie.

An diesem Punkt ist die Diskussion häufig beendet. Was bitte soll die Herstellung von synthetischem Benzin aus Wind- oder Solarenergie? Die Antwort: Den Klimaschutz stärken. Es klingt paradox, aber das könnte eine Chance sein. Weltweit fahren nämlich mehr als eine Milliarde Pkw über die Straßen der Kontinente. Wie viele es genau sind, ist unbekannt, denn in vielen Nationen gibt es kein Kraftfahrtbundesamt (KBA) mit penibler Zulassungs- und Bestandsstatistik. Diese Milliarde Autos fährt fast ausschließlich mit Verbrennungsmotoren.

Der Herstellungsprozess beginnt mit der Elektrolyse von Wasser, um Wasserstoff zu gewinnen. Dieser wird mit Kohlendioxid in einer exothermen Reaktion zu Methanol umgewandelt. In einer weitere katalytischen Reaktion kann aus Methanol reines Benzin hergestellt werden.

(Bild: CAC)

Die werden noch eine ganze Weile unterwegs sein: Im Juli lag der Neuzulassungsanteil der batterieelektrischen Fahrzeuge laut KBA in Deutschland bei 5,3 Prozent. Alle anderen haben einen Verbrennungsmotor; meistens einen Benziner-, häufig einen Dieselmotor (gut 28 Prozent), für den sich ebenfalls synthetischer Kraftstoff herstellen ließe. Jeder dieser Neuwagen hat ein Autoleben, das locker 20 Jahre dauert.

Die Vorstellung, der internationale Fuhrpark würde sich kurzfristig durch Batterie- und Brennstoffzellen-elektrische Autos ersetzen lassen, ist also aus statistischer Perspektive eine Illusion. Mit synthetischem Benzin dagegen könnte der riesige Bestand zumindest theoretisch weitgehend klimaneutral betrieben werden.

Zurzeit kann die Versuchsanlage in Sachsen 100 Liter Benzin pro Stunde produzieren. Ein Großanlagenbau ist möglich – bevorzugt dort, wo elektrische Energie preisgünstig ist, also zum Beispiel mit Photovoltaikstrom aus den Wüsten Nordafrikas.

(Bild: CAC)

Heise/Autos sprach mit Dr. Mario Kuschel, Leiter Forschung und Entwicklung bei CAC, über den Herstellungsprozess des synthetischen Benzins: Zuerst wird Strom aus erneuerbaren Quellen genutzt, um durch Elektrolyse Wasserstoff herzustellen. Dieser Wasserstoff wird mit Kohlendioxid, das bevorzugt aus einer vorhandenen Industriequelle (etwa einem Zementwerk oder einer Müllverbrennungsanlage) stammt, zu Methanol synthetisiert.

Dieser exotherme Prozess unterscheidet sich nur leicht von der Methansynthese ("Sabatier-Prozess"). "Unser eigentliches Know-how ist, vom Methanol (CH3OH) zum Benzin zu kommen", erklärt Kuschel. Hierzu ist ein weiterer katalytischer Reaktionsschritt notwendig. Das Ergebnis ist reines Benzin, das jenem an Tankstellen exakt gleicht, und als Reststoff fällt lediglich etwas LPG (Autogas) ab.

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Die immensen Energiemengen, die zur Herstellung von synthetischem Benzin benötigt würden, könnten zum Beispiel durch Photovoltaikanlagen in den nordafrikanischen Wüstengebieten bereitgestellt werden, argumentieren die Befürworter dieser Technologie. Bei großzügiger Steuerentlastung wären Gestehungspreise von einem Euro möglich, heißt es immer wieder.

Dem widerspricht der ICCT, glaubt in der Gesamtkostenbetrachtung eher an drei bis vier Euro pro Liter im Jahr 2030 und einen nur marginalen Klimaschutzeffekt: "Synthetische Kraftstoffe werden den Verbrennungsmotor nicht retten", so der ICCT. Vielmehr sehen die Wissenschaftler das Risiko, dass die pure Möglichkeit zur Herstellung von synthetischem Benzin dazu missbraucht wird, am Verbrennungsmotor festzuhalten und damit an den gewinnbringenden Produkten, die von der Autoindustrie und den weltweiten Kunden gleichermaßen geliebt werden: SUVs mit mäßig effizienten Antrieben.

Der ICCT fürchtet, dass synthetische Kraftstoffe als Argument missbraucht werden könnten, um weiterhin Pkw mit leistungsstarken und ineffizienten Verbrennungsmotoren auf die Straße zu bringen. Außerdem könnte synthetisches Benzin dazu benutzt werden, die CO2-Flottenemissionen (siehe Tabelle) zu verbessern, ohne eine Änderung an den Fahrzeugen vorzunehmen.

(Bild: ICCT)

Einem Argument sollte man sich aber nicht verschließen: Wenn der Klimaschutz schnell vorankommen soll, ist die Dekarbonisierung des Fahrzeugbestands dringend geboten, und das ist mit synthetischen Kraftstoffen möglich. Die Energieeffizienz von synthetischen Kraftstoffen ist übel, die Materialeffizienz aber hoch – schließlich sind viele Autos bereits gebaut.

(mfz)