Strombasierte Brennstoffe: so viel wie nötig, so wenig wie möglich

Güterzug mit Kesselwagen „Biofuel“ (Bild: Oleksiy Mark / Shutterstock)

Steigende Anforderungen an den Klimaschutz, wie im Koalitions­vertrag zwischen Union und SPD verein­bart, erfordern langfristig den gezielten Einsatz strom­basierter synthe­tischer Brenn­stoffe und den Ausstieg aus fossilem Öl und Gas. Damit die gegen­wärtig sehr hohen Kosten für die Herstellung solcher strom­basierten Energie­träger sinken, sollte frühzeitig und kontinu­ierlich in den Bau von Erzeugungs­anlagen investiert werden, empfehlen die beiden Think­tanks Agora Energie­wende und Agora Verkehrs­wende. Es geht um „eine internationale 100-Giga­watt-Heraus­forderung“ und um einen „Öl- und Gas­konsens“, heißt es in einer gemein­samen Analyse der beiden Stiftungs-Initiativen.

Aus erneuerbarem Strom erzeugtes Gas wird langfristig nicht nur zwecks Rückver­stromung benötigt, um bei vorüber­gehend geringer Ein­speisung von Strom aus Wind­energie und Photovoltaik („Dunkel­flaute“) die klima­neutrale Elek­trizitäts­versor­gung zu sichern. Synthetisches Gas oder synthe­tisch herge­stellter flüssiger Kraftstoff sind darüber hinaus als Ergänzung der direkten Erneuer­baren-Energien- und Strom­nutzung für die sehr weitgehende Dekarbonisierung des Verkehrs, der Industrie und der Wärme­bereit­stellung aus heutiger Sicht unverzichtbar.

Allerdings sollten synthetische Brenn­stoffe nur sehr gezielt genutzt werden – „wie ein Joker beim Karten­spiel“, sagt Patrick Graichen, Direktor von Agora Energie­wende. „Dort, wo sie wirklich Vorteile bringen und nicht durch bereits vorhandene Trümpfe ersetzbar sind. Vor allem im Flug- und Schiffs­verkehr, bei chemischen Grund­stoffen und für Hoch­temperatur­wärme. Wo wir jedoch Strom direkt nutzen können, etwa im Gebäude­sektor, sollten wir das tun. Es wird immer günstiger und effizienter sein als die Nutzung synthe­tischer Brennstoffe.“

Christian Hochfeld, Direktor von Agora Verkehrs­wende dämpft insbe­sondere die Hoffnung, dass synthe­tische Kraft­stoffe für Pkw mit Verbren­nungs­motor eine Brücke ins Zeitalter der Klima­neutra­lität seien. „Ein mit synthe­tischem Sprit fahrendes Verbrenner-Fahrzeug benötigt für die gleiche Strecke rund fünfmal so viel Strom als Ausgangs­produkt wie ein batterie­betriebenes Elektro­auto. Das ist nicht nur extrem ineffi­zient, sondern auch teuer. Synthe­tischer Kraftstoff ist deshalb alles andere als ‚Wunder­diesel‘“, sagt Hochfeld. „Er kann eine Ergänzung zur E-Mobi­lität sein, keine Alter­native.“

Synthetische Brennstoffe werden aus elektrischer Energie erzeugt. Hierzu wird mittels Elektrolyse zunächst Wasser­stoff und anschließend durch Hinzufügen von Kohlenstoff­molekülen Methan oder flüssiger Kraft­stoff produziert. Im Vergleich zur direkten Strom­nutzung liegt der Vorteil synthe­tischer Brenn­stoffe in ihrer hohen Energiedichte, ihrer guten Speicher­barkeit und der zum Teil bereits vorhan­denen Verteil-Infrastruktur. Allerdings ist die Produktion mit hohen energetischen Umwandlungs­verlusten verbunden: So können von ursprünglich 100 Kilowatt­stunden Strom beispiels­weise in einem Verbrenner-Pkw nur 13 Kilowatt­stunden unmit­telbar für die Fort­bewegung verwendet werden.

Der in Deutschland kurz- und mittel­fristig anfallende Überschuss­strom von Solar- und Windparks bietet laut der Studie der beiden Think­tanks „rein mengen­mäßig keine ausrei­chende Basis für den wirt­schaft­lichen Betrieb“ von Anlagen zur Erzeugung synthe­tischer Brenn­stoffe. Vielmehr muss der Strom dafür in eigens errich­teten Anlagen erzeugt werden; synthe­tischer Brenn­stoff hat deshalb die Vollkosten der benötigten Stromerzeugung aus Erneuer­baren Energien zu tragen. Daher ist eine Kilowatt­stunde davon anfänglich mit zwanzig bis dreißig Cent rund fünfmal so teuer wie beispiels­weise fossiler Diesel­kraft­stoff.

Allerdings lassen sich langfristig Kosten­senkungen erzielen, wenn synthe­tische Brenn­stoffe dort hergestellt werden, wo sich erneuer­barer Strom über viele Stunden pro Jahr besonders billig erzeugen lässt, beispiels­weise in Marokko, in Saudi-Arabien oder auch in Windparks in der Nord- oder Ostsee. Das geht aus dem zweiten Teil der Studie hervor, der im Auftrag von Agora Energie­wende und Agora Verkehrs­wende von dem inter­national tätigen Beratungs­unter­nehmen Frontier Economics ange­fertigt wurde. Die Kosten für synthetisches Gas, das aus Nord­afrika impor­tiert wird, können danach bis Mitte des Jahr­hunderts auf etwa zehn Cent pro Kilowatt­stunde fallen. Werden synthe­tische Brenn­stoffe importiert, um in Deutsch­land zur Emissions­minderung beizutragen, ist in besonderem Maße darauf zu achten, dass die Herstel­lung in den Herkunfts­ländern Nach­haltig­keits­krite­rien gerecht wird. Unter anderem ist sicherzu­stellen, dass der erneuer­bare Strom für die synthe­tischen Energie­träger zusätzlich erzeugt und gegebenen­falls benötigter Kohlen­stoff der Luft entnommen wird. Außerdem dürfen in den Herkunfts­ländern Strate­gien zur Energie­versorgung und zum Klima­schutz nicht beein­trächtigt werden.

Agora Energiewende und Agora Verkehrs­wende warnen davor, fossiles Öl und Gas eins zu eins durch synthe­tische Brenn­stoffe zu ersetzen. Die Bedingungen für den Ausstieg aus den fossilen und den Einstieg in synthe­tische Brenn­stoffe sollten in einem Öl- und Gas­konsens zwischen Politik und Wirt­schaft vereinbart werden.

Die Studie mit dem Titel: „Die zukünftigen Kosten strom­basierter synthe­tischer Brenn­stoffe“ steht weiter unten kostenlos zum Down­load zur Verfügung. Begleitend dazu wird ein Excel-Tool angeboten, mit dem sich die Gestehungs­kosten von synthe­tischen Brenn­stoffen in Abhängigkeit von verschie­denen Annahmen berechnen lassen. (Quelle: Agora Energiewende)

Links: Studie: Die zukünftigen Kosten strombasierter synthetischer Brennstoffe, pdf, ca. 2 MBDatenanhang zur Studie, .xlsx, ca. 263 KB • PtG/PtL Rechner: Berechnungsmodell zur Ermittlung der Kosten von Power-to-Gas (Methan) und Power-to-Liquid, xlsm, ca. 9 MB

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