E-Fuels, HVO100 und Co.: Was können die Alternativ-Kraftstoffe?

Der Abschied von fossilen Kraftstoffen gilt als Schlüssel zur Klimawende im Verkehr. Neben batterieelektrischen Antrieben spielen in der Diskussion auch immer CO2-neutrale Kraftstoffe eine Rolle. Bio-Diesel aus Abfallfetten, synthetische E-Fuels oder sogar Wasserstoff sollen Autos klimafreundlicher machen – zumindest auf dem Papier. Ein genauer Blick zeigt: Alle drei Ansätze haben Potenzial, aber auch klare Grenzen.

Zunächst einmal sollte das grundlegende Prinzip bei der Herstellung von Kraftstoff klar sein. Wenn beim Verbrennen von Alternativkraftstoff im Motor Energie frei werden soll, muss man sie erst einmal hineinbekommen. Das funktioniert entweder indirekt über die Nutzung von organischen Rohstoffen, deren Kohlenstoffverbindungen sich prima verbrennen lassen. Hergestellt werden sie letztlich mithilfe von Photosynthese aus nachhaltiger Sonnenenergie – entweder im modernen Schnellverfahren oder wie bei Mineralöl über Jahrmillionen. 

Sonnenenergie in elektrische Energie

Der Umweg über die organische Chemie ist aber gar nicht unbedingt nötig: Die Sonnenenergie kann man aber auch mit Hilfe von Photovoltaik-Anlagen direkt in elektrische Energie umwandeln, die dann für die Herstellung von Wasserstoff genutzt wird, der entweder direkt verbrannt oder zu E-Fuels weiterverarbeitet wird. Eine weitere Möglichkeit: Anstatt den Strom immer weiter durch die wirkungsgradmindernde Wandelspiralen zu schicken, um ihn am Ende ineffizient mit hohen Wärmeverlusten zu verbrennen, könnte man ihn direkt für den Antrieb eines E-Autos nutzen. Das wäre in den meisten Fällen die effizienteste Lösung. 

Aber eben nicht die Einzige: Mit der Freigabe von HVO100 ist seit Kurzem eine Diesel-Alternative an deutschen Tankstellen erhältlich, die auf organischen Rohstoffen basiert. Der synthetische Kraftstoff zählt zu den sogenannten Bio-Kraftstoffen der zweiten Generation und wird aus hydrierten Pflanzenölen hergestellt, bevorzugt aus Rest- und Abfallstoffen wie Altspeiseöl. Anbieter werben mit CO2-Einsparungen von bis zu 95 Prozent gegenüber fossilem Diesel. Diese ergeben sich vor allem bilanziell, weil beim Verbrennen nur der Kohlenstoff freigesetzt wird, den Pflanzen zuvor gebunden haben.

Voraussetzung für die Nachhaltigkeit ist aber auch, dass Rohstoffe tatsächlich aus Abfällen stammen und nicht in Konkurrenz zur Nahrungsproduktion erzeugt oder auf extra gerodeten Urwaldflächen angebaut werden. Die nötige internationale Transparenz herzustellen, dürfte schwierig werden. Hinzu kommen ein hoher Energieaufwand und entsprechend hohe Kosten: HVO100 liegt meist deutlich über dem Dieselpreis und dürfte vor allem für Flotten und Logistik interessant bleiben. Im Vergleich zu Fahrstrom ziehen sie ebenfalls den Kürzeren. Auch die Verfügbarkeit ist begrenzt, da geeignete Abfallöle nur in endlichen Mengen anfallen. HVO kann helfen, bestehende Dieselbestände etwas sauberer zu betreiben – eine Lösung für die Masse ist es kaum.

Debatte bei E-Fuels

Grundsätzlicher wird die Debatte bei E-Fuels geführt. Diese synthetischen Kraftstoffe entstehen aus Wasserstoff und CO2 und könnten theoretisch klimaneutral sein, wenn beide Komponenten mit erneuerbarer Energie erzeugt werden. In der politischen Diskussion gelten sie deshalb als Rettungsanker für den Verbrennungsmotor. Eine aktuelle Metastudie im Auftrag der Klima-Allianz Deutschland kommt jedoch zu einem anderen Schluss, der ähnliche Schwächen aufdeckt wie bei HVO-Diesel: Für Pkw sind E-Fuels zu teuer, zu ineffizient und in absehbarer Zeit nicht in ausreichenden Mengen verfügbar.

Das Kernproblem ist in diesem Fall der hohe Energieverlust entlang der gesamten Herstellungskette. Der Strom aus 150 Windkraftanlagen reicht aus, um rund 240.000 Elektroautos direkt zu betreiben – oder nur etwa 37.500 Pkw mit E-Fuels zu versorgen. Selbst dann stoßen Verbrenner weiterhin gesundheitsschädliche Abgase aus, wenn auch möglicherweise etwas weniger als bei der Nutzung konventioneller Kraftstoffe. 

Wasserstoff direkt im Verbrennungsmotor

Bereits seit langen Jahren in der Diskussion ist die Idee, Wasserstoff nicht umständlich in synthetische Kraftstoffe umzuwandeln, sondern ihn direkt im Verbrennungsmotor zu nutzen. Technisch ist das möglich, und lokal entsteht dabei kein CO2. Doch auch hier trügt der erste Eindruck. Grüner Wasserstoff ist aufwendig herzustellen, zu speichern und zu transportieren, und im Verbrennungsmotor wird er besonders ineffizient genutzt: Ein großer Teil der eingesetzten Energie geht als Wärme verloren.

Zudem entstehen auch bei der Wasserstoff-Verbrennung Schadstoffe – etwa durch das mitverbrannte Motoröl. Im Vergleich dazu ist der Einsatz von Wasserstoff in Brennstoffzellen deutlich effizienter – bleibt aber ebenfalls teuer und komplex. Entsprechend gilt der Wasserstoff-Verbrenner heute vor allem als Nischenlösung, etwa für Spezialfahrzeuge oder schwere Nutzfahrzeuge, nicht jedoch für den breiten Pkw-Markt.

Unterm Strich zeigt sich: Alternative Kraftstoffe können helfen, Emissionen bestehender Verbrenner zu senken und Übergangsphasen abzufedern. Sie stoßen jedoch schnell an ökologische, wirtschaftliche und physikalische Grenzen. HVO100 ist praktikabel, aber knapp und teuer. E-Fuels und Wasserstoff scheitern im Pkw vor allem an ihrem schlechten Wirkungsgrad und dem enormen Bedarf an erneuerbarem Strom. Als langfristige Lösung für eine Dekarbonisierung des Verkehrs eignen sie sich kaum. Ihre Stärke liegt dort, wo Batterien an Grenzen stoßen. Etwa im Flug- oder Schiffsverkehr oder im Renn- beziehungsweise Oldtimersport.