Technologie-Offenheit und Entscheidungen für den PKW Antrieb

 Überblick „Klimaschutz konkret“ / Maßnahmen im Bereich „Verkehr“

Wir brauchen Technologie-Offenheit – in der Forschung und Entwicklung

 

Ohne Zweifel – denn häufig sind die
Lösungen von heute die Probleme von morgen.
Das lässt sich bei den komplexen Zusammenhängen unserer Lebenswirklichkeit auf dieser Erde nicht vermeiden.
Wir müssen also offen sein dafür, dass sich Entscheidungen und Ergebnisse im Laufe der Jahre ändern:
Was hat sich in den letzten 100 Jahren nicht alles ganz grundlegend auf unserer Erde und in unserem Leben geändert.

Und gleichzeitig ist es sinnvoll,
Entscheidungen zu treffen – dort, wo die aktuelle Situation eine zügige Entscheidung erfordert und
die wissenschaftlichen Erkenntnisse diese Entscheidungen ermöglichen.

Angesichts des weltweit voranschreitenden Klimawandels und der geringen Zeitspanne für Veränderungsmöglichkeiten muss alles daran gesetzt werden, fossile Brennstoffe zu vermeiden. Es müssen die Lösungen gewählt werden, die zur Zeit zur Verfügung stehen. Und gleichzeitig braucht es Offenheit für die Entwicklung von Alternativen.

Unsere Entscheidungen hängen ab von
– der aktuellen Realität 
– den überschaubaren Zukunftsperspektiven
– dem aktuellen Stand der Wissenschaften

 

mit welchem Antriebssystem sollen neu gebaute PKWs zukünftig fahren?

Basis der Überlegungen über die Antriebsart für neu gebaute PKWs:

• auf alle Fälle soll ein Antrieb mit fossilen Brennstoffen, also Benzin und Diesel, vermieden werden
• die Antriebsart soll so energie-effizient wie möglich sein, um die vorhandenen Energien ökologisch sinnvoll einzusetzen.

Über 3 Antriebs-Technologien wird im „Helmholtz-Institut für Batterieforschung“ geforscht:

1. Elektrofahrzeug (70% der Ausgangsenergie ⇒  Bewegung)
   Elektromotoren mit Akku, in dem die Energie gespeichert wird, sind bereits weit verbreitet. Je mehr Kapazität die Batterie bietet, umso mehr Kilometer lassen sich am Stück zurücklegen.
2. Brennstoffzelle (36% der Ausgangsenergie ⇒  Bewegung)
   Bei einer Brennstoffzelle reagieren Wasserstoff und Luftsauerstoff zu Wasser und dabei fließt Strom, der genutzt werden kann.
3. systhetische Kraftstoffe (11% der Ausgangsenergie ⇒  Bewegung)
   Bei ihnen wird größtenteils aus Wasserstoff, Kohlenstoffdioxid sowie – zu geringen Anteilen – Bioabfällen oder biogenen Reststoffen, etwa aus der forst- und holzindustriellen Produktion, ein Benzin- oder Dieselersatz gewonnen.

„Potenziell sind alle drei Antriebsformen emissionsneutral – jedoch nur, wenn der gesamte eingesetzte Strom aus regenerativen Quellen stammt.
Die Energieeffizienz wird also zum entscheidenden Faktor der Mobilität von morgen.
>Auf diesem Gebiet sind Batteriefahrzeuge unschlagbar<, sagt Maximilian Fichtner, der in  Ulm das Helmholtz-Institut für Batterieforschung leitet: >Solange die Kraftwerke aber noch nicht mehr Strom produzieren als benötigt, müssen wir die verfügbare Energie so  effizient wie möglich einsetzen.< „
 (Helmholtz, newsroom, Antriebe der Zukunft)

Wie effizient sind diese Antriebe?
„Das hat die Wirtschaftsprüfungsgesellschaft Pricewaterhouse Coopers (PwC) vor zwei Jahren für alle drei Technologien untersucht. Ihr Ergebnis:

1. Beim Elektrofahrzeug kommen nach Stromerzeugung und Speicherung 70 Prozent am Rad an,
2. beim Brennstoffzellenauto sind es 36 Prozent und
3. bei Fahrzeugen, die mit synthetischem Kraftstoff (u.a. E-Fuels) angetrieben werden, 11 Prozent.

In einem zweiten Schritt berechnete PwC, wie viel zusätzlicher Strom in Deutschland produziert werden müsste, wenn alle zugelassenen Autos bei gleicher Laufleistung mit alternativen Antrieben ausgestattet wären:

1. Würden sie mit Batterien betrieben, müssten zusätzlich 176 Terawattstunden (TWh) Strom erzeugt werden.
2. Tankten alle Fahrzeuge Wasserstoff, stiege der Energiebedarf um 344 TWh,
3. bei synthetischen Kraftstoffen sogar um 1.079 TWh.“
   (Helmholtz, newsroom, Antriebe der Zukunft)
   (PricewaterhouseCoopers GmbH Wirtschaftsprüfungsgesellschaft (PwC), From CO2 neutral fuels to emission-free driving)
   
   

ADAC

Synthetische Kraftstoffe: Sind E-Fuels die Zukunft der Mobilität?

„Grundsätzlich halten die meisten Fachleute Elektromobilität für die derzeit effizienteste klimaneutrale Lösung für den Pkw. Es gibt aber auch Stimmen, die für die Nutzung von synthetischen Kraftstoffen als Alternative zum Strom werben. Auch der ADAC sieht mit solchen modernen Kraftstoffen die Möglichkeit eröffnet, sowohl Millionen von Bestandsfahrzeugen mit Diesel- und Benzinmotoren als auch Neufahrzeuge klimaneutral zu machen.  …..

ADAC: Große Chancen für alternative Kraftstoffe

Wie effizient sind E-Fuels?

Wesentlicher Nachteil von E-Fuels ist deren schlechterer Wirkungsgrad. Das liegt an Energieverlusten bei der Umwandlung von elektrischem Strom in synthetischen Kraftstoff. Deshalb ist der Bedarf an erneuerbarer Energie für die Produktion höher, als würde der Strom direkt zum Laden eines E-Autos verwendet.“
(ADAC, Synthetische Kraftstoffe: Sind E-Fuels die Zukunft der Mobilität?)

„Daher kommt es darauf an, E-Fuels in Weltregionen zu erzeugen, in denen Sonne und Wind kontinuierlicher und intensiver zur Verfügung stehen als etwa in Mitteleuropa.
Die durch Sonne, Wind und Wasser in Deutschland erzeugte Strommenge schwankt stark – unter idealen Bedingungen wird schon jetzt mehr erneuerbare Energie erzeugt, als gerade verbraucht werden kann.“
(ADAC, Synthetische Kraftstoffe: Sind E-Fuels die Zukunft der Mobilität?)

Erstaunlich:
Der ADAC stellt fest - Autos sind mit Elektro-Antrieb über 6mal so effizient wie mit E-Fuels!
Die anschließende Überlegung: "Daher[?] kommt es darauf an, E-Fuels zu erzeugen....aus z.Zt. nicht verbrauchter Energie."

Genau, E-Fuels, grüner Wasserstoff müssen erzeugt werden.
Das wird teuer und der Bedarf ist riesig
Wir brauchen Wasserstoff und E-Fuels
für Flugzeuge, LKWs, die chemische und die SchwerIndustrie ....

aber sicher nicht für PKWs, bei denen es mit Elektroantrieb deutlich effizienter geht!

"Die idealen Bedingungen für genügend Wasserstoff und E-Fuels finden wir ..." ?wo?

 

 

Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung

E-Fuels wahrscheinlich noch lange knapp: PIK Analyse-Papier

„Dazu PIK-Forscher Falko Ueckerdt: „E-Fuels sind wahrscheinlich noch lange knapp. Selbst wenn der Markthochlauf so schnell passiert wie beim Wachstumschampion Solar-Photovoltaik, würde das globale Angebot in 2035 nicht einmal ausreichen um die unverzichtbaren deutschen Bedarfe für Luftverkehr, Schifffahrt und Chemie zu decken.”
E-Fuels sind heute noch nicht kommerziell verfügbar. Bisher gibt es weltweit nur sehr wenige Demonstrationsanlagen. Bis 2035 sind derzeit etwa 60 neue E-Fuel-Projekte angekündigt, von denen nur etwa 1 Prozent mit einer finalen Investitionsentscheidung gesichert sind. Alle diese weltweiten Projekte entsprächen zusammen nur etwa 10 % der unverzichtbaren E-Fuel-Bedarfe Deutschlands. Die Politik hat mit verpflichtenden Quoten für E-Fuels im Flug- und Schiffsverkehr eine Stellschraube, um den E-Fuel-Markthochlauf zu beschleunigen.“
(PIK 21.03.2023: E-Fuels wahrscheinlich noch lange knapp: PIK Analyse-Papier)

PIK: E-Fuels – Aktueller Stand und Projektionen  als PDF herunterladen

 

AUTO MOTOR SPORT

 

Alles spricht fürs E-Auto

„Brennstoffzellenautos brauchen viermal mehr Energie als E-Autos

Der Energiebedarf ist für FCEV aber viermal höher als für BEV, bei dem 70 Prozent des erzeugten Stroms am Rad ankommen, während es beim FCEV nur 18 bis 20 Prozent sind. Eine Erzeugung des Wasserstoffs in sonnen- oder windreichen Gegenden, wo sich theoretisch ein Grünstrom-Überschuss vorstellen lässt, und der Transport zum Verbrauchsort, sind dabei noch nicht eingerechnet.  …..

E-Fuels sind keine Lösung fürs Klima

Noch kritischer sieht Fichtner die Produktion von E-Fuels, wie sie Porsche in einem Pilot-Projekt im wundreichen Patagonien in Chile versucht. Der nochmals aufwendigere Herstellungsprozess, der CO2 und H2 zu Treibstoffen synthetisiert, verbraucht zur Erzeugung eines Liters E-Diesel zehn Mal so viel Energie wie ein BEV. Sprich:

Mit der Energiemenge, die zur Herstellung von 6 bis 7 Liter E-Diesel (100 Kilometer Reichweite) notwendig sind,
kommt ein E-Auto 1000 Kilometer weit.

Und mit der von Porsche für 2026 geplanten Menge E-Fuel könnte
gerade mal ein Prozent des Spritbedarfs in Deutschland gedeckt werden.

Fichtners Schlussfolgerung: Die Absicht, mit E-Fuels Klimaziele erreichen zu wollen,
ist bis auf Weiteres illusorisch.  …..

Sprit braucht mehr Energie zur Herstellung als das E-Auto zum Fahren

Unabänderlicher Vorteil des E-Autos bleibt seine konkurrenzlose Effizienz. Gerade, weil die Erdölförderung immer aufwändiger wird, steigt hingegen der Energieaufwand dabei immer weiter. So bietet Diesel zwar einen enormen Heizwert 8,8 kWh/l. Aber schon 2018 brauchte die Erzeugung eines Liters Diesel 7 kWh Energie. Um 6 Liter Diesel (für etwa 100 Kilometer Reichweite) herzustellen sind dementsprechend 42 kWh nötig – zusammen mit dem Heizwert stecken in 6 Liter Diesel also rund 95 kWh – damit kommt ein durchschnittliches E-Auto 600 Kilometer weit.“
(AUTO MOTOR SPORT :Alles spricht fürs E-Auto Gerd Stegmaier, 19.01.2021)

 

DIE WAHRHEIT ÜBER E-FUELS

Woraus bestehen E-Fuels
„E-Fuels sind synthetisch erzeugte Treibstoffe. Während fossile Kraftstoffe auf Basis von Rohstoffen entstehen, die vorher aus dem Boden gefördert wurden (Erdöl ist die Basis für Benzin oder Diesel), produzieren große, Raffinerie-ähnliche Anlagen E-Fuels in einem chemischen Produktionsprozess aus anorganischen Bestandteilen. Fossile Brennstoffe und E-Fuels bestehen aus Kohlenwasserstoffen (CH). Allerdings stammt der Wasserstoff (H2) für E-Fuels aus einem Elektrolyse-Prozess, der sich mit grünem Strom betreiben lässt. Solche strombasierten Kraftstoffe tragen daher die Bezeichnung E-Fuels (Electric) oder Power-to-Liquid (PtL). Der Kohlenstoff (C) darin stammt aus CO2, idealerweise aus dem in der Atmosphäre. Das ganze funktioniert auch mit Gas als Endprodukt (Power to Gas), der Sammelbegriff ist Power to X (PtX).“  ….

Wofür brauchen wir E-Fuels?
Wenn E-Fuels aus Wasserstoff entstehen und der sich aus grünem Strom erzeugen und danach speichern lässt und wenn Brennstoffzellenautos direkt mit Wasserstoff fahren – wofür braucht man dann E-Fuels? Weil Wasserstoff zwar ganz gut speicher-, aber nur schwer transportierbar ist. Das leichteste Gas im Periodensystem der Elemente lässt sich nur unter hohem Druck oder bei niedrigsten Temperaturen (flüssig) in transportable Volumina pressen. Außerdem ist Wasserstoff extrem flüchtig. Pipelines oder Ähnliches müssen speziell abgedichtet sein.  …..

Woher kommt der Strom für die E-Fuel-Produktion?
Wollte man alle Autos in Deutschland batterieelektrisch betreiben, bräuchten wir dafür 140 Milliarden kWh. Das ist ungefähr ein Viertel des aktuellen Stromverbrauchs hierzulande.
Wollten wir den Pkw-Bestand mit E-Fuels betanken, bräuchten wir dafür je nach Schätzung eher mehr als eine Billion kWh Strom – zusätzlich. Der Stromverbrauch würde sich also rund verdoppeln. Das ist nicht nur angesichts eines rund 46-prozentigen Anteils erneuerbarer Energiequellen am Strommix utopisch. ….

Fazit

Die schöne Theorie entpuppt sich erst bei genauer Betrachtung zumindest für Pkw als unrealistisch. Nicht, weil die CO2-Emissionen so hoch wären, sondern weil der Energieverbrauch zur Herstellung von E-Fuels so hoch ist.
Denn die Idee von theoretisch CO2-neutral erzeugbarem Strom bedeutet nicht, dass er schon unbegrenzt verfügbar wäre. Er ist im Gegenteil extrem knapp und wird es bleiben. Darum ist die Effizienz gerade bei der Verwendung von Grünstrom so wichtig. Und zwar nicht nur hinsichtlich des Energieverbrauchs, sondern auch bezogen auf die CO2-Einsparung bei der Verwendung. Die ist bei E-Fuels für Pkw äußerst überschaubar.

Eine Abschätzung zeigt zudem, dass die Produktion von E-Fuels in nennenswerten Mengen für viele Bestands-Pkw zu spät kommen dürfte: Porsche plant in Chile 2026 zwar 550 Millionen Liter herzustellen. Das entspricht aber nur 1 Prozent des Kraftstoffverbrauchs in Deutschland.

Ähnlich wie bei Wasserstoff gilt es also genau abzuwägen, wo E-Fuels zum Einsatz kommen sollen. Der Flugverkehr bietet sich an, weil er ohne Treibstoffe mit besonders hoher Energiedichte schwer vorstellbar ist. Bei Pkw hingegen ist der Elektroantrieb zielführender – mit einem Viertel mehr Stromproduktion in Deutschland ließe sich die gesamte Bestandsflotte (47 Millionen Fahrzeuge) elektrisch betreiben.“

(auto motor sport: Die Wahrheit über E-Fuels, Gerd Stegmaier, 26.03.2023 )