Judith Skudelny

Positionspapier: "Synthetische Kraftstoffe"

Synthetische Kraftstoffe als integraler Bestandteil einer ökologischen Kraftstoffstrategie

Auf dem Weg des Straßen-, Luft- und Wasserverkehrs in eine umwelt- und klimafreundliche Zukunft geht die Ära der fossilen Kraftstoffe ihrem absehbaren Ende entgegen. Benzin, Diesel und Kerosin, die auf konventionelle Weise aus Erdöl hergestellt werden, müssen ersetzt werden, um die Mobilitätsbedürfnisse der Menschen künftig zu befriedigen und den regionalen sowie globalen Güter- und Warenverkehr abzuwickeln. Der technologische Wettbewerb um die Bewältigung dieser gigantischen Herausforderung hat längst begonnen. Mit Strom aus Batterien oder Brennstoffzellen betriebene Elektromotoren konkurrieren dabei mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren, die mit klimaneutralen alternativen Kraftstoffen betrieben werden. Noch ist nicht absehbar, welche dieser Alternativen sich in welchem Ausmaß durchsetzen wird. Klar ist allerdings schon jetzt, dass es nicht die eine beste Technologie gibt. Sie alle haben ihre Vor- und Nachteile, je nach Nutzungsprofil und Anwendungsgebiet, eine Bewertung letztlich die individuellen Präferenzen, Erwartungen und Erfahrungen der jeweiligen Nutzer widerspiegelt.

Vor diesem Hintergrund beobachten wir mit Sorge, dass die Bundesregierung den fairen Wettbewerb im Bereich des PKW-Verkehrs immer wieder aktiv torpediert und alles daran setzt, den Elektromotor als ihre erklärte Favoriten dauerhaft vor jeglicher Konkurrenz zu schützen. Den Verbrauchern wird der Kauf von Elektroautos durch immer weiter steigende Subventionen schmackhaft gemacht. Um die EU-Grenzwerte einzuhalten und hohe Strafen zu umgehen, können die Automobilhersteller praktisch nur noch durch die Produktion von Elektroautos die CO2-Bilanz ihrer Neuwagenflotte verbessern. Dabei würde eine solche Anrechenbarkeit als CO2-Minderung auch dem Einsatz klimafreundlicher synthetischer Kraftstoffen in herkömmlichen Verbrennungsmotoren den Weg in den Markt ebnen. Jedoch hat sich die Bundesregierung in Brüssel erfolgreich dafür eingesetzt, dass der Einsatz synthetischer Kraftstoffe bei den CO2-Flottengrenzwerten nicht angerechnet wird. Mit dieser einseitigen Festlegung auf eine einzelne Technologie verstoßen Union und SPD nicht nur eklatant gegen die Prinzipien der Sozialen Marktwirtschaft, sondern erschweren den Weg des Verkehrssektors in die Klimaneutralität ganz erheblich.

E-Fuels können einen wichtigen Beitrag zur Klimaneutralität leisten

Durch den Einsatz von erneuerbarer Energie wird mittels neuer Verfahren Wasser durch Elektrolyse in Sauerstoff (O2) und Wasserstoff (H2) gespalten und bei anschließender Beifügung von Kohlendioxid (CO2) synthetischer Kraftstoff gewonnen (=power-to-fuel). Als Ausgangsprodukt für die Kraftstoffsynthese kann aber auch sogenannter blauer oder türkiser Wasserstoff dienen, bei dem entweder durch CO2-Speicherung oder die Abscheidung festen Kohlenstoffs CO2-Emissionen in die Atmosphäre vermieden werden. Ferner besteht die Möglichkeit, aus Restbiomasse synthetischen Kraftstoff zu generieren (=biomass-to-liquid). Auf diese Weise lassen sich alle konventionellen Kraft- und Brennstoffe, also Diesel, Ottokraftstoffe, Kerosin oder auch Heizöl herstellen. (1) Das durch den Verbrennungsvorgang im Fahrzeugantrieb freiwerdende klimaschädliche CO2 wird bei der Produktion von synthetischen Kraftstoffen aus der Atmosphäre entzogen, woraus eine CO2-neutrale Prozesskette resultiert. Zudem ist die Schadstoffbelastung durch Feinstaub und Stickoxide (NOX) deutlich geringer als bei konventionell hergestellten Kraftstoffen, die auf Rohöl basieren. Der Mineralölwirtschaftsverband (MWV) rechnet bis 2035 mit einem Einsparpotential von CO2-armen Kraftstoffen in Höhe von 100 Millionen Tonnen pro Jahr, was dem Einsparpotential von 50 Millionen Elektroautos entspricht. Bis 2050 ließe sich zusammen mit einer Ausschöpfung der Einsatzfelder der Elektromobilität im Verkehrssektor Klimaneutralität erreichen.

Die Vorteile für die Wirtschaft liegen auf der Hand

Fossile Kraftstoffe können 1:1 durch synthetische Kraftstoffe ersetzt werden. Die bestehende Tankstellen-Infrastruktur kann daher uneingeschränkt weiter genutzt werden. Während politische Vorgaben wie die CO2-Flottengrenzwerte oder gar ein Verbot des Verbrennungsmotors sich lediglich auf Neuwagen beziehen, bietet eine sukzessiv steigende Beimischung von synthetischen Kraftstoffen die Möglichkeit sinkender Emissionen für den gesamten Fahrzeugbestand. Auf die vielfältigen Vorteile konventioneller Antriebe muss nicht verzichtet werden. Bereits getätigte Investitionen in Fahrzeuge und Maschinen mit Verbrennungsmotor werden nicht vorzeitig entwertet.

Trotz massiver Subventionen in die Elektromobilität waren im ersten Halbjahr 2020 mehr als 80 Prozent aller neu zugelassenen Fahrzeuge noch Benziner und Diesel. (2) Knapp 14 Prozent sind als Hybride zumindest teilweise noch auf flüssige Kraftstoffe angewiesen. Lediglich vier Prozent der Neuzulassungen sind reine Elektrofahrzeuge. Im Bereich der Nutzfahrzeuge im öffentlichen Straßenverkehr spielen Elektromobile praktisch keine Rolle. Auch in absehbarer Zukunft werden Verbrennungsmotoren die Mobilität auf deutschen Straßen dominieren. Ein vollständiger Wechsel zur Elektromobilität lässt sich höchstens durch planwirtschaftliche Vorgaben sowie Milliardensubventionen in Elektrofahrzeuge und Ladeinfrastruktur erzwingen. Wird dagegen ein rascher Markthochlauf synthetischer Kraftstoffe ermöglicht, kann Klimaneutralität auch mit bewerten Antrieben und Infrastrukturen erreicht werden.

Rasche Dekarbonisierung des internationalen Transportverkehrs

In Deutschland wird die Elektromobilität von der Bundesregierung als die beherrschende Zukunftstechnologie im Verkehr proklamiert. Für einige Anwendungsfelder, beispielsweise den motorisierten innerstädtischen Nahverkehr oder die Überwindung mittlerer Distanzen, sind Elektrofahrzeuge sehr gut geeignet. Dennoch deckt die Elektromobilität nicht alle Anwendungsgebiete in einem brauchbaren Funktionsumfang ab. Eine wirklich nutzerorientierte Mobilität baut dagegen auf verschiedene Antriebskonzepte. Insbesondere im Güter-und Transportverkehr ist die Elektromobilität bislang nur begrenzt praxistauglich. Schiffe, Flugzeuge oder Nutzkraftfahrzeuge müssten mit extrem großen und schweren Batterien ausgestattet werden, was sich negativ auf die Transportvolumina und Reichweite auswirkt, die Einsatzflexibilität vermindert und dadurch die Kosten treibt. Ladevorgänge dauern sehr lange und geeignete Ladepunkte sind selten. Synthetische Kraftstoffe könnten mit Ihrer hohen Energiedichte eine echte Alternative gegenüber konventionellen Kraftstoffen für den internationalen Transportverkehr darstellen. Eine ganze Reihe aktueller Studien kommt zu dem Ergebnis, dass gerade hier synthetische Kraftstoffe maßgeblich zur raschen Dekarbonisierung beitragen können. (3) Wichtig für klimaneutrale synthetische Kraftstoffe ist aber, dass der zur Herstellung des Ausgangsprodukts Wasserstoff notwendige Strom aus erneuerbaren Energien stammt (grüner Wasserstoff) oder zumindest eine sichere Speicherung des bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe freiwerdenden CO2 erfolgt (blauer Wasserstoff). (4)

Speicherung und Transport von volatiler erneuerbarer Energie durch E-Fuels

Erneuerbare Energieträger wie beispielsweise Windkraft und Sonnenenergie sind wichtige Säulen einer nachhaltigen Energiewende. Deren Energieumwandlung ist jedoch sehr stark abhängig von Wettereinflüssen und daher unbeständig oder wie bei der Wasserkraft nur auf bestimmte Regionen begrenzt. Überschüsse lassen sich mit verschiedenen Verfahren speichern, entweder zur späteren Stromeinspeisung ins Versorgungsnetz (Pumpkraftwerke, Batterien) oder durch die Herstellung von Wasserstoff und synthetischen Kraftstoffen. Aufgrund fehlender Flächen ist allein für eine Vollversorgung Deutschlands mit Elektrizität ein Import von grünem Strom nötig. Schon heute sind wirtschaftlich nutzbare Flächen für Windkraft- und Photovoltaikanlagen rar und die Akzeptanz für einen weiteren Zubau nimmt ab. Für eine Erzeugung von synthetischen Kraftstoffen im großen Maßstab reichen die verfügbaren Strommengen erst recht nicht aus. Aber auch aus ökonomischen Erwägungen muss Deutschland beim Aufbau eines globalen Marktes für klimaneutralen Wasserstoff und synthetische Kraftstoffe eine Führungsrolle einnehmen.

Ähnlich wie bei den regional unterschiedlichen Vorkommen von fossilen Energieträgern sind Regionen wie Südeuropa, das nördliche Afrika, aber auch Skandinavien, Südafrika oder Chile aufgrund der hohen Verfügbarkeit von Wind, Sonne oder Wasser im Vorteil bei der Erzeugung von erneuerbarem Strom. Der direkte Import von Ökostrom aus diesen Ländern würde jedoch den aufwändigen Ausbau einer leitungsgebundenen Infrastruktur erfordern. Synthetische Kraftstoffe lassen sich hingegen unmittelbar am Ort der Stromerzeugung bzw. klimaneutralen Wasserstoffproduktion herstellen und mit der bereits existierenden Infrastruktur für flüssige Brennstoffe transportieren. Da diese Kraftstoffe über eine hohe Energiedichte verfügen, sind kostengünstige Langstreckentransporte und eine vergleichsweise unkomplizierte Speicherung gerade in großen Mengen möglich. (5) Günstige geologische Bedingungen für die sichere Speicherung von CO2 können weltweit die Produktion von blauen und türkisem Wasserstoff ermöglichen, die dann als Ausgangsprodukt für klimaneutrale synthetische Kraftstoffe dienen.

Wirtschaftliche Chancen bieten sich dabei nicht nur für die jeweils günstig gelegenen Regionen. Auch deutsche Unternehmen können mit ihrer Technologie und Expertise profitieren. Um private Investitionen in industrielle Wasserstoffprojekte in Südeuropa und im nördlichen Afrika anzuschieben, sollten über die Europäische Investitionsbank (EIB) und die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) Förderprogramme aufgelegt werden.

CO2-Emissionen aus der Industrie nutzen

Die Industrie, allen voran die Herstellung von Zement, emittiert immense Mengen an CO2. Alternativen zu Beton, der essentiell für den Bau von Gebäuden ist, gibt es wenige. Neben Ideen zur CO2-Reduzierung bei der Herstellung von Zement, beispielsweise vom MIT (6) und KIT (7) , kann der CO2-Ausstoß bei der Zementherstellung verringert werden. CO2 aus Zementfabriken lässt sich für die Herstellung von E-Fuels nutzen, wie ein Pilotprojekt aus Baden-Württemberg demonstriert. Aus dem CO2-Abgasen eines einzigen Zementwerks könnte Sustainable Aviation Fuel (SAF), eine nachhaltige Kerosinalternative, hergestellt und beispielsweise der Bedarf des Stuttgarter Flughafens zweimal gedeckt werden. (8)

Technologie fördern und synthetische Kraftstoffe zur Marktreife bringen

Das nationale Interesse bei der Durchsetzung einer klimaneutralen Volkswirtschaft sollte nicht nur im Import liegen. Wollen wir den Fokus auf die Durchsetzung innovativer Ideen legen und den Technologiestandort Deutschland voranbringen, müssen auch hierzulande günstige Investitions- und Einsatzbedingungen geschaffen werden. Zwar wird die Forschung an Technologien zur Umwandlung und Speicherung erneuerbarer Energien bereits von der Bundesregierung gefördert, beispielsweise durch das Kopernikus-Projekt P2X. (9) Die Entwicklung von synthetischen Kraftstoffen steckt noch in den Kinderschuhen. Noch ist die Anlagentechnik sehr teuer und es werden nur wenige Testanlagen betrieben. Daher sind synthetische Kraftstoffe noch deutlich teurer und aufwendiger in der Produktion als konventionelle Kraftstoffe. Ein Liter synthetischer Kraftstoff kostet zurzeit noch 4 bis 4,5 Euro und ist daher nicht konkurrenzfähig. Mit der steigenden Nachfrage auf den Märkten und der günstigen Entwicklung des Strompreises könnte sich der Preis für synthetische Kraftstoffe vor Energiesteuern bis 2030 auf voraussichtlich 1,20 – 1,40 Euro reduzieren. (10) Jedoch ist es jetzt an der Zeit, die politischen Grundlagen zu schaffen, um die Ideen aus der Forschung in die praktische Anwendung zu übertragen. Dazu sind in erster Linie verlässliche Marktanreize nötig, die den Einsatz synthetischer Kraftstoffe mittel- bis langfristig ökonomisch attraktiv machen.

Ein wichtiger Schritt in diese Richtung ist die Einbeziehung weiterer Wirtschaftsbereiche in den EU-Emissionshandel, insbesondere die Sektoren Verkehr und Gebäude, wo die umfangreichsten Einsatzmöglichkeiten für synthetische Kraftstoffe liegen. Inverkehrbringer klimaneutraler Kraftstoffe würden die Kosten für Emissionszertifikate sparen, ein klarer Wettbewerbsvorteil gegenüber fossilen Kraftstoffen.

Von großer Bedeutung für einen Markthochlauf wäre auch die Anrechnung der CO2-Minderung von klimaneutralen synthetischen Kraftstoffen auf die EU-Flottengrenzwerte von Kraftfahrzeugen. Notwendig ist eine Korrektur des Tank-to-Wheel-Ansatzes durch die Berücksichtigung des CO2-Fußabdrucks der Energieträger. Mit einem Nachweis des Herstellers über die Inverkehrbringung einer für die Gesamtlaufleistung eines Fahrzeugs nötige Menge an synthetischen Kraftstoffen wäre eine zuverlässige CO2-Minderung erreichbar.

Großbritannien hat synthetische Kraftstoffe als sogenannte "Renewable Liquid and Gaseous transport fuels of non-biological origin (RFNBOs)" in seiner Gesetzgebung verankert. (11) Auch in Deutschland wird Wasserstoff bereits auf die Treibhausgasminderungsziele angerechnet. (12) Bei synthetischen Kraftstoffen wartet Deutschland auf Vorgaben aus Brüssel zur Umsetzung der novellierten Erneuerbare-Energien-Richtlinie (RED II), obwohl schon jetzt national deutlichere Zeichen setzen könnte.

Für eine zügige EU-weite Anerkennung von synthetischen Kraftstoffen könnte und sollte Deutschland die EU-Ratspräsidentschaft nutzen. Für den Einsatz CO2-freier Kraftstoffe muss endlich Rechtssicherheit geschaffen werden. Eine Reform der sich überschneidenden Kraftstoffregulierungen ist überfällig, um damit allen CO2-freien Kraft- und Brennstoffen den gleichen Stellenwert als Klimaschutzoption zu geben. Dies betrifft sowohl die Kraftstoffqualitätsrichtlinie (FQD), mit der die Treibhausgasintensität von Kraftstoffen reguliert wird, als auch die Erneuerbare-Energien-Richtlinie, die einen Mindestanteil erneuerbarer Energieträger bei der Vermarktung von Kraftstoffen vorschreibt. Wir fordern die schnelle Umsetzung eines Zertifizierungssystems für klimaneutrale und treibhausgasarme Gase sowie die Anrechenbarkeit von synthetischen Kraftstoffen auf das Erneuerbare-Energien-Ziel gemäß der Erneuerbare-Energien-Richtlinie. So wird technologieneutral ein steigender Anteil CO2-neutraler Kraftstoffe erreicht und den Unternehmen die nötige Planungssicherheit gegeben, um in eine klimaneutrale Zukunft zu investieren.

Derzeit wird die Produktion von Wasserstoff mittels Strom aus erneuerbaren Energieträgern auch durch die EEG-Umlage künstlich verteuert. Diese Belastung gilt es für einen raschen Markthochlauf schnellstmöglich abzubauen. Neben einer baldmöglichen Überführung der Erneuerbaren Energieträger in einen subventionsfreien Wettbewerb wäre auch eine Befreiung von Elektrolyseanlagen zur Wasserstofferzeugung aus erneuerbarem Strom von der EEG-Umlage zu prüfen.

Das deutsche Planungsrecht hat sich immer wieder als Investitionsbremse erwiesen. Investitionen in Anlagen für die Herstellung von Wasserstoff und synthetischen Kraftstoffe und deren Infrastruktur rechnen sich nur, wenn die Projekte zügig umgesetzt werden können und der bürokratische Aufwand für Planung und Bau begrenzt bleibt. Daher ist auch im Hinblick auf die Entwicklung und Marktdurchdringung synthetischer Kraftstoffe eine Reform des Planungsrechts notwendig.

Quellen

(1) www.dena.de/fileadmin/dena/Dokumente/Pdf/9061_MOB_Studie_Biomass_to_Liquid_-_BtL-Realisierungsstudie.pdf

(2) www.kba.de/DE/Statistik/Fahrzeuge/Neuzulassungen/MonatlicheNeuzulassungen/fz_n_MonatlicheNeuzulassungen_archiv/2020/202007_GImonatlich/202007_nzbarometer/202007_n_barometer.html?nn=2601598

(3) www.dena.de/fileadmin/dena/Dokumente/Pdf/9262_dena-Leitstudie_Integrierte_Energiewende_Ergebnisbericht.pdf

bdi.eu/publikation/news/klimapfade-fuer-deutschland/

epub.wupperinst.org/frontdoor/deliver/index/docId/7278/file/7278_Kraftstoffe.pdf

(4) Seite 3: www.dena.de/fileadmin/dena/Dokumente/Pdf/562/9219_E-Fuels-Studie_deutsche_Zusammenfassung.pdf

(5) Seite 4: www.dena.de/fileadmin/dena/Dokumente/Pdf/562/9219_E-Fuels-Studie_deutsche_Zusammenfassung.pdf

(6) www.tagesspiegel.de/wissen/die-klimaschaedliche-gier-nach-zement-klimakiller-beton/25033772.html

(7) www.manager-magazin.de/unternehmen/industrie/zement-und-co2-wie-klimafreundlich-gebaut-werden-koennte-a-1289833.html

(8) www.baden-wuerttemberg.de/de/service/presse/pressemitteilung/pid/co2-aus-der-zement-herstellung-eignet-sich-als-rohstoff/

(9) www.kopernikus-projekte.de/projekte/p2x

(10) www.bosch-presse.de/pressportal/de/de/bosch-efuels-sind-baustein-fuer-weniger-co%E2%82%82-200070.html

(11) assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/803811/rtfo-guidance-part-1-process-guidance-year-2019.pdf

(12) www.transportenvironment.org/sites/te/files/Renewable%20fuels%20of%20non-biological%20origin%20in%20transport%20decarbonisation,%20Thomas%20Weber_0.pdf