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Jun 13, 2023

Im nachhaltigen e

Anmerkung des Herausgebers: Diese Geschichte wurde zuerst von Hagerty Insider in den USA veröffentlicht

Anmerkung des Herausgebers: Diese Geschichte wurde erstmals von Hagerty Insider in den USA veröffentlicht und wurde bearbeitet, um den jüngsten Entwicklungen rund um nachhaltige E-Fuels in Großbritannien und Europa Rechnung zu tragen.

Sie haben die Schlagzeilen gesehen. Die EU verbietet ab 2035 den Verkauf neuer Autos mit Verbrennungsmotor; Kalifornien, Amerikas größter Markt für Fahrzeugverkäufe, stimmt zu und verbietet neue Fahrzeuge, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, mit derselben Frist bis 2035; Großbritannien geht noch einen Schritt weiter und setzt eine Grenze bis 2030.

Aber es gibt noch eine andere, neuere Entwicklung, die führende Vertreter der Automobilindustrie und grüne Kommentatoren ins Wanken bringt: Deutschland blockiert die EU-Entscheidung für 2035 und fordert eine Gesetzesänderung, die die Einbeziehung sogenannter nachhaltiger E-Fuels ermöglicht Halten Sie kraftstoffbetriebene Motoren auf der Straße und sogar in Ausstellungsräumen.

Und obwohl sich die EU Berichten zufolge auf ein Einlenken vorbereitet, stößt die Lücke bei anderen EU-Ländern, allen voran Frankreich, auf Widerstand. Die Position Deutschlands ist jedoch klar: Nachhaltige Kraftstoffe können eine CO2-neutrale Lösung für den Transport im weiteren Sinne darstellen und dazu beitragen, den Übergang zu Elektrofahrzeugen zu erleichtern. Und angesichts eines alternden Fuhrparks, in dem es nicht an Audi-, BMW-, Mercedes-, Porsche- und Volkswagen-Fahrern mangelt, wären nachhaltige Kraftstoffe ein gutes Geschäft, wenn es darum geht, „traditionelle“ Autos am Laufen zu halten.

Es waren also zweifellos politische Spiele im Spiel, als Hagerty zu einer der neuen E-Fuels-Forschungsraffinerien reiste, um besser zu verstehen, was diese „magischen“ Kraftstoffe sind und welche Rolle sie in der Zukunft des Transportwesens und unseres Hobbys spielen könnten. Denn das Demonstrationswerk Haru Oni ​​im Süden Chiles gehört teilweise Porsche.

Der deutsche Sportwagenhersteller hat mehr als 100 Millionen US-Dollar (81 Millionen Pfund) in die Holdinggesellschaft hinter dem Labor investiert, um weltweit ähnliche E-Fuels-Anlagen auszubauen und einzuführen. Es wurde zuvor gesagt, dass nachhaltig betriebene Autos die gleichen Auswirkungen auf die Umwelt haben wie ein Elektroauto. Michael Steiner, Porsche-Vorstand für Forschung und Entwicklung, bringt die strategischen Überlegungen hinter der Investition auf den Punkt: „Das Potenzial von eFuels ist riesig. Derzeit gibt es weltweit mehr als 1,3 Milliarden Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren. Viele davon werden eingeschaltet sein.“ Jahrzehntelang werden sie auf den Straßen bleiben und eFuels bieten den Besitzern bestehender Autos eine nahezu CO2-neutrale Alternative.“

Kurz gesagt ist E-Fuel ein synthetischer Kraftstoff, der CO2-neutral ist, das heißt, er wird mit CO2 entwickelt, das bereits durch erneuerbare Energien in die Atmosphäre freigesetzt wurde. Das macht ihn auf dem Papier zu einem nachhaltigen Kraftstoff. In diesem Fall kommt die erneuerbare Energie aus Wind. Hier in der chilenischen Magellanes-Region gibt es jede Menge davon. Als unser Flugzeug beim Sinkflug bockte und vor Turbulenzen zitterte, blickte ich auf eine endlose Reihe von Schaumkronen, die im unaufhörlichen Sturm aufbrachen. Am Boden ist der Wind sowohl stark als auch scheinbar unaufhaltsam und formt den Großteil der größeren Flora, während sie zu geschwungenen und krummen Überhöhungen heranwächst.

„Es liegt nicht daran, dass es so viel Wind gibt, sondern daran, dass er so vorhersehbar und zuverlässig ist“, sagte Marcelo Daller. Er leitet die Anlage, die wir uns hier angeschaut haben, eine kleine Anlage von Highly Innovative Fuels (HIF) Global, die sich um die eigentliche Entwicklung dieses Projekts kümmert. Dallers Erzählung wird durch das pfeifende Rauschen der einzelnen Windkraftanlage der Anlage subtil unterbrochen. Er sagte mir, es sei nicht nötig, es hoch zu bauen, sodass sich die Blattspitzen nur 60 Fuß über dem Boden drehen. Ich ertappte mich dabei, wie ich mich fast duckte, als wir vorbeikamen. HIF schätzt, dass es in der Region jedes Jahr 6.000 Stunden Wind von hoher Qualität gibt, was einer Betriebszeit der Turbinen von 70 Prozent entspricht.

Diese Turbinen treiben den gesamten Prozess an, dessen erster Schritt ein Kohlendioxid-Rückgewinnungssystem von Global Thermostats ist. Betrachten Sie es als einen sehr, sehr großen Luftreiniger. Ventilatoren zirkulieren Luft durch eine keramische Wabenmatrix, die – durch eine Vielzahl von Prozessen, die wir einfach „Chemie“ nennen – das CO2 von anderen Molekülen trennt. Wenn das endgültige System ans Netz geht, rechnet HIF damit, 150 kg CO2 pro Stunde zu reinigen. (Zum Zeitpunkt unseres Besuchs war das System noch nicht betriebsbereit, daher bezieht die Anlage ihr erneuerbares „grünes“ Kohlendioxid vorerst von einer Brauerei.)

Am anderen Ende der Anlage werden 35 Prozent des Stroms dieser gruseligen Windkraftanlage zu einem Siemens-Elektrolyseur geleitet, der durch Elektrolyse 21 kg grünen Wasserstoff pro Stunde produziert. Dieser Wasserstoff und das CO2 werden durch einen Kupfer-Zink-Katalysator geleitet, um synthetisches Methanol zu bilden, das als Grundlage für alle kohlenstoffneutralen Kohlenwasserstoffderivate der Anlage dient.

Methanol – das jedem Drag-Racer bekannt ist – wird dann durch das proprietäre Methanol-to-Gas-Verfahren (MTG) von ExxonMobil geleitet, um den Alkohol in Benzin umzuwandeln. Oder Kerosin oder Diesel. Tatsächlich behauptet HIF, dass das Verfahren die Kohlenwasserstoffketten bis auf „C12“ ankurbeln und auf „C5“ spalten kann, was den Petrochemie-Nerds im Publikum zugute kommt.

Bei der Verbrennung des entstehenden Brennstoffs wird wie bei herkömmlichen Brennstoffen immer noch Kohlenstoff in die Atmosphäre freigesetzt. Doch während der Kohlenstoff in fossilen Brennstoffen „neu“ ist und zuvor in einem Kohlenwasserstoffmolekül im Untergrund eingeschlossen war, wird der Kohlenstoff in E-Fuels recycelt, da er der Atmosphäre entzogen wurde.

Es mag komplex klingen, ist es aber ehrlich gesagt nicht. Die Rede ist im Grunde von der Elektrolyse, die erstmals 1789 in Wasser beobachtet wurde. Seit vielen Jahrzehnten gibt es Bestrebungen, synthetische Kraftstoffe herzustellen. Deutschland zum Beispiel hat im Zweiten Weltkrieg herausgefunden, wie man Flugtreibstoff aus Kohle herstellen kann. Nicht einmal das proprietäre Methanol-to-Gas-Verfahren von ExxonMobil ist neu. „Das ist eine ausgereifte und ehrwürdige Technologie aus den 1970er Jahren, ein Ergebnis der OPEC-Ölembargos und des Drucks bei der Kraftstoffversorgung“, erklärte André Boehman, Professor für Maschinenbau an der University of Michigan und führender Experte für E-Fuels.

„Das Konzept eines Drop-in-Kraftstoffs gibt es schon seit Jahrzehnten“, stimmte John Voelcker zu, ein Journalist, der sich als Gründungs-Chefredakteur von Green Car Reports seit langem auf den Bereich umweltfreundlicher Autos konzentriert. „Wenn Sie mit Flottenmanagern sprechen – den alten und ergrauten –, werden sie Ihnen vom ‚Alt Fuel of the Year‘-Problem erzählen.“ Denn zu meinen Lebzeiten haben wir Ideen gesehen, die Ethanol, Methanol, Erdgas, Ethanol wieder in seiner E85-Form und jetzt Ethanol als E10-Mischung in den Ausgangsstoff einbeziehen, wobei E15 auf dem Weg ist, und so weiter.“

Die Kohlenstoffabscheidung ist weitaus neuer, gilt aber nach modernen Maßstäben immer noch als veraltet. Das Konzept wurde erstmals 1938 vorgestellt und ein groß angelegtes Projekt zur Kohlenstoffrückgewinnung wurde nach Angaben der Columbia University 1972 gestartet, als das Ölfeld Sharon Ridge in Texas CO2 in den Boden injizierte. Die Technologie blieb bis Mitte der 1990er Jahre etwas stagnierend, bis das norwegische Sleipner-Programm als erstes integriertes Projekt zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung in der Nordsee in Betrieb ging.

Die größten Hürden für alternative Brennstoffe aller Art waren eher wirtschaftlicher als technologischer Natur: Konventionelle fossile Brennstoffe sind wirklich profitabel, alternative Brennstoffe deutlich weniger. Mangels Geschäftsszenarios und fehlender regulatorischer Anforderungen gab es keinen Grund, diese Maßnahmen in großem Umfang umzusetzen. „Viele alternative Kraftstoffe entstehen durch einen regulatorischen Vorstoß“, erklärte Voelcker. „Es kommt ziemlich selten vor, dass die Nachfrage nach alternativen Kraftstoffen von tatsächlichen Verbrauchern angezogen wird.“

Die Besorgnis über die globale Erwärmung und der weit verbreitete Druck, den Einsatz fossiler Brennstoffe zu reduzieren, ändern offensichtlich die Rechnung, was erklärt, warum Porsche der Meinung war, dass das Projekt eine Investition von 100 Millionen US-Dollar (und steigende Tendenz) wert sei. Wie jeder große Autohersteller hat Porsche viele Elektrofahrzeuge in der Pipeline – bis 2025 werden mindestens 50 Prozent seines Angebots batteriebetriebene Elektrofahrzeuge oder Plug-in-Hybride sein, und bis 2030 soll dieser Anteil auf 80 Prozent anwachsen. Aber das ist immer noch der Fall Übrig bleibt eine bestimmte Anzahl von Dino-Brennern, von denen ich spekulieren möchte, dass sie aus der 911-Familie stammen, und es könnte einfach zu viel Markenidentität und Markenwert auf dem Spiel stehen, um die benzinbetriebenen Arschmotoren ganz aufzugeben.

Das ist das Schöne daran: Nichts. Dieser E-Fuel ist ein echter Drop-in-Ersatz, sofern die Mischung stimmt.

„Die meisten Kraftstoffe sind keine spezifischen Moleküle, sondern eher eine Mischung aus Chemikalien, die einer bestimmten Spezifikation entsprechen“, erklärte Stephen McCord, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Global CO2 Initiative der University of Michigan. Mit anderen Worten: Mit der richtigen Mischung aus Molekülen und geeigneten Additiven könnten E-Fuels alles antreiben, von einem Verkehrsflugzeug über ein Model T und einen 911 Carrera bis hin zu einem E-Type.

Porsche ließ die versammelten Journalisten etwa 12 Gallonen dieses neuartigen Kraftstoffs in Panameras füllen und schickte uns dann auf den Weg. Porsche gibt an, keine Änderungen am Steuergerät oder Kraftstoffsystem des Panamera vorgenommen zu haben. Mir ist sofort aufgefallen, dass es überhaupt keine Unterschiede gibt. Während unserer rund 250 Meilen langen Tour durch Patagonien gab es beim Panamera kein einziges Mal einen Leistungsabfall, keine Unterbrechung, kein Stottern, kein Husten, kein Schnüffeln oder Niesen. Mein Fahrpartner und ich unterbrachen etwa jede Stunde das Gespräch, um uns gegenseitig daran zu erinnern, dass wir mit einem Tank voller Wind und Wasser fahren. „Ist dir was aufgefallen? Nein? Alles klar. Oh hey! Ein Emu!“

Das können Sie nicht, und auf absehbare Zeit werden Sie es im Grunde auch nicht können. Die aktuelle Produktion der Demoanlage ist auf etwa 90 Gallonen pro Tag begrenzt, wovon der Großteil für den Einsatz in der Supercup-Rennserie von Porsche und einer rotierenden Flotte interner Testfahrzeuge vom 993 bis zum 991.2 vorgesehen ist.

Ungefähr 20 Meilen südlich ist eine große, vollwertige Produktionsanlage geplant, in der 60 Windmühlen genug Energie liefern, um 17,4 Millionen Gallonen E-Fuel für den Einsatz auf südamerikanischen und europäischen Märkten zu produzieren. Einrichtungen in Australien für den asiatischen Vertrieb und in Houston, Texas, für Nordamerika sind ebenfalls in Arbeit. Wenn alle drei online sind und auf Hochtouren laufen, rechnet HIF mit einer Versorgung von 150.000 Barrel E-Fuel pro Tag. Das hört sich nach viel an, wenn man sich nicht die Produktionszahlen für konventionelles Öl ansieht – fast 90 Millionen Barrel pro Tag, selbst in den pandemiebedingten Jahren 2020 und 2021. Und selbst dieses begrenzte Angebot wird nicht direkt zum Verkauf angeboten. Abgesehen von der verschwindend geringen Menge, die in der von Porsche unterstützten Demonstrationsanlage produziert wird, wird jeder Tropfen kurzerhand in den vorhandenen Vorrat an Verbraucherbenzin auf der ganzen Welt geschüttet, um den allgemeinen CO2-Fußabdruck zu senken.

Die größte Einschränkung bei der Skalierung ist finanzieller Natur. Sowohl Porsche als auch HIF äußerten sich wortkarg zu den tatsächlichen Kosten des E-Fuels auf Verbraucherseite, gaben jedoch ohne weiteres zu, dass staatliche Subventionen erforderlich wären, um wettbewerbsfähig zu sein. „Wir können die Steuerpolitik anpassen, um E-Fuels billiger zu machen … die Politik sollte Investitionen unterstützen, um die Preise attraktiver zu machen“, sagte Porsche-Chef Oliver Blume kürzlich gegenüber Reuters. [Im Vereinigten Königreich könnte dies die Abschaffung der Treibstoffsteuer umfassen, um das Interesse der Verbraucher zu wecken und wiederum die Industrieinvestitionen anzukurbeln, um etwaigem Nachfragewachstum gerecht zu werden.]

Hinzu kommen technische und logistische Hürden. „Die wohl größte Herausforderung bei der Skalierung (für alle E-Kraftstoffe, E-Chemikalien usw.) ist die Bereitstellung von Wasserstoff“, sagte McCord, Forscher an der University of Michigan. „Einfach ausgedrückt sind Elektrolyseure im Vergleich zu den von uns benötigten Brennstoffmengen (also H2) relativ ‚klein‘.“ Er fügt hinzu, dass die Wasserstoffelektrolyse energieintensiv sei; Ohne eine erschwingliche erneuerbare Form von Strom wäre die Produktion erheblicher Mengen davon für E-Fuel unerschwinglich teuer.

Hinzu kommt, dass E-Fuels bereits große Konkurrenz haben. Vergleiche zwischen E-Fuel und Elektrofahrzeugen sind derzeit weitgehend theoretisch, da keiner von ihnen annähernd die Größenordnung fossiler Kraftstoffe erreicht, Elektrofahrzeuge jedoch über inhärente Vorteile verfügen. Insbesondere die Verwendung von Elektronen zum direkten Antrieb von Fahrzeugen ist weitaus effizienter als der Einsatz derselben Elektronen zur Umwandlung von CO2 in E-Fuels. „Das ausschließliche Fahren mit E-Fuels würde sechsmal mehr Strom erfordern als der Einsatz von BEVs“, heißt es in einem Weißbuch des International Council on Clean Transportation aus dem Jahr 2021. In der Praxis bedeutet das, dass E-Fuels deutlich mehr Land (und Geld) für Windräder, Solarpaneele und andere Formen erneuerbarer Energien erfordern werden.

Allerdings haben E-Fuels auch wichtige Vorteile: Sie sind einfacher zu liefern, da es bereits ein großes Netz für Benzin und Diesel gibt, und sie könnten die Milliarden von Autos, die bereits auf der Straße unterwegs sind, umweltfreundlicher machen. Diese Fahrzeuge könnten, genau wie mit herkömmlichem Benzin betrieben, in der Regel weiter fahren und schneller tanken als heutige Elektrofahrzeuge – zumindest wenn man sie mit der aktuellen Technologie vergleicht. Und wenn E-Fuels große Probleme bereiten, gilt das auch für Elektrofahrzeuge. McCord wies ausdrücklich auf ihre Abhängigkeit von bestimmten Metallen wie Nickel und Kobalt hin, obwohl er anmerkte, dass es in diesem Bereich einige Fortschritte gegeben habe. Und dann sind da noch die Anforderungen an die Wasserversorgung bei der Lithiumproduktion.

Natürlich gibt es auch Politik und Wahrnehmung. Viele Regierungen haben sich bereits mit Verboten für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor und Anreizen für Elektrofahrzeuge in diese Diskussion eingebracht, und ein Großteil der Öffentlichkeit sieht darin eine attraktive Lösung. „Der ideale Alternativkraftstoff wäre einer, der regulatorische Impulse und eine Anziehungskraft auf die Verbraucher ausübt, und das sehen wir bei Elektrofahrzeugen“, sagte Voelcker. „Viele Menschen mögen Elektrofahrzeuge, sie mögen die Idee, zu Hause aufzuladen, sie mögen die Idee des sofortigen Drehmoments usw.“

Die Politik ist nicht in Stein gemeißelt – Deutschland beispielsweise hat sich kürzlich dafür eingesetzt, dass die Europäische Union ab 2035 den Verkauf CO2-emittierender Fahrzeuge verbietet, um mit E-Fuels betriebene Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor zu berücksichtigen. Doch für Autohersteller, die jetzt darauf wetten, wohin sie ihre Forschungs- und Entwicklungsgelder stecken sollen, haben Elektrofahrzeuge eindeutig einen Vorteil.

Wir würden immer noch „sehr“ sagen. Angesichts aller Herausforderungen erscheint es unwahrscheinlich (wenn auch nicht unmöglich), dass E-Fuels eine dominierende, gängige Energiequelle für den Individualverkehr werden. Dennoch sind sie immer noch vielversprechend. McCord wies darauf hin, dass sie eine potenzielle Lösung für Sektoren sein könnten, in denen es noch keine praktikable Alternative zu fossilen Brennstoffen gibt, beispielsweise in der Luftfahrt. Und eine Reihe von Tankschiffen voller Größe können mit E-Methanol betrieben werden, wodurch die Schifffahrt nicht mehr auf Bunkertreibstoff angewiesen ist – ein unangenehmer, schwefelhaltiger Stoff, der sich als besonders schädlich für die Menschen erwiesen hat, die an Schifffahrtskanälen leben.

Die meisten der unabhängigen Experten, mit denen wir gesprochen haben, beschreiben die Beziehung zwischen E-Fuels, Elektrofahrzeugen und anderen grünen Energiequellen nicht als Nullsumme, sondern als kooperativ – und nutzen sie jeweils dort, wo sie im Gesamtkampf zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen sinnvoll sind.

„Meine persönliche Meinung ist, dass wir alle drei brauchen – batterieelektrische Fahrzeuge, Biokraftstoffe [wie Ethanol] und E-Fuel, um Erdöl vollständig zu ersetzen“, sagte Boehman, Ingenieurprofessor an der University of Michigan. „Indem wir Dinge einbauen, die wie die heutigen Kraftstoffe aussehen, und die Elektrifizierung dort vornehmen, wo das sinnvoll ist (Pkw, Kurzstrecken-Lkw), können wir dorthin gelangen.“

Am meisten freuen wir uns natürlich auf unsere alten Autos. Bestenfalls könnte E-Fuel die Lebensdauer des Serien-Verbrennungsmotors verlängern. Im schlimmsten Fall gefriert es zu Bernstein. Eine 1000-Fuß-Betrachtung von E-Fuels verwischt die meisten Nachteile und Unsicherheiten; Da es keinen merklichen Unterschied in der Art und Weise gibt, wie ein Fahrzeug mit diesem E-Kraftstoff fährt, bedeutet dies, dass alle Autos mit Verbrennungsmotor in einer elektrischen Zukunft vor einer sinnvollen und aktiven Erhaltung stehen.

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