eFuels sind synthetische, flüssige Kraftstoffe. Hergestellt werden sie aus Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2). Der zur Herstellung benötigte elektrische Strom sollte aus erneuerbaren Energien stammen (Solar- und Windenergie). An diesen Kraftstoffen forscht Porsche intensiv: Mit eFuels können Verbrennungsmotoren nahezu CO2-neutral betrieben werden, da nur so viel CO2 ausgestoßen wird, wie vorher für die eFuel-Produktion der Atmosphäre entnommen wurde – ein geschlossener Kreislauf.
eFuels senken den CO2-Ausstoß sofort, da sie fossile Kraftstoffe ersetzen können. Je nach Verfügbarkeit können eFuels zunächst auch herkömmlichem Kraftstoff beigemischt werden. Weitere Vorteile sind die Speicherung und der Transport mithilfe der existierenden Infrastruktur. Außerdem kann das Potenzial an grünem Strom, das in einigen Regionen der Welt lokal im Überfluss vorhanden ist, in eFuels gespeichert und über weite Strecken transportiert werden.
So können eFuels einen Beitrag zur CO2-Reduzierung leisten und sind ein wichtiger Baustein in der Antriebsstrategie von Porsche: Mittelfristig setzt der Sportwagen¬hersteller auf einen Dreiklang der Antriebssysteme. Neben den Elektro-Modellen gehören dazu auch weiterhin hoch emotionale, optimierte Verbrennungsmotoren und lokal emissionsfreie Plug-in-Hybride. Mit eFuels lässt sich der CO2-Fußabdruck von Verbrennern und Plug-in-Hybriden erheblich reduzieren.
Rohstoffe: Wasser und Kohlendioxid
eFuels benötigen für ihre Produktion nur die beiden Rohstoffe Wasser und Kohlendioxid. Der benötigte Wasserstoff wird per Elektrolyse aus Wasser gewonnen. Dazu wird vereinfacht Gleichstrom durch Wasser geleitet, wodurch am Minuspol (Kathode) Wasserstoff abgespalten und aufgefangen wird. Der energetische Wirkungsgrad dieses Verfahrens liegt im Bereich von 70 Prozent. Um die Trinkwasservorräte zu schützen sehen nachhaltige Konzepte vor, Produktionsanlagen möglichst in Meeresnähe zu errichten und entsalztes Meerwasser zu nutzen. Es wird pro Liter Re-Fuel innerhalb der Prozesskette der Einsatz von zwei Litern Wasser benötigt.
Das Kohlendioxid wird über das so genannte Direct Air Capture-Verfahren direkt der Luft entzogen. Dabei blasen große Ventilatoren Umgebungsluft durch Filter, an denen sich das in der Atmosphäre enthaltene Kohlendioxid anlagert. Je nach Verfahren sind die Filter mit verschiedenen Substanzen behandelt, aus denen in der Weiterverarbeitung das CO2 abgeschieden wird. Derartige Anlagen sind bereits heute in Betrieb, beispielsweise in Kanada und in der Schweiz. Die Reduzierung und Rückgewinnung von CO2 aus der Umgebungsluft kann in Zukunft eine Schlüsseltechnologie zum Klimaschutz werden. Deshalb ist es unerlässlich diese Technologien weiter zu industrialisieren und wirtschaftlich zu machen.
Ökostrom in wind- und sonnenreichen Regionen für Vor-Ort-Produktion von eFuels
Die ökonomisch und ökologisch optimalen Regionen für die Produktion von Strom aus Wind und Sonne liegen vorwiegend in Küstennähe mit starkem Windaufkommen oder intensiver Sonneneinstrahlung. Solche Regionen sind beispielsweise in Marokko, die Vereinigten Arabischen Emirate (UAE) oder Südafrika zu finden, im südamerikanischen Chile oder in Australien. Man geht heute davon aus, dass Elektrizität dort mit drei- bis vierfach höherem Nutzungsgrad der Stromerzeugungsanlagen im Vergleich zu Zentraleuropa hergestellt werden kann. Die Weiterleitung dieser Energie in elektrischer Form über große Entfernungen bis zu den Verbrauchern wäre verlustreich und teuer. Daher ist es sinnvoll, eFuels vor Ort an den energiereichen Standorten mit eigens dafür aufgebauter erneuerbarer Stromerzeugung zu produzieren. Dazu wird der Wind- oder Solarpark direkt in die Chemieanlage zur Herstellung von eFuels integriert. Da damit der teure und aufwändige Transport über Kabel entfällt können Stromkostenvorteile von weit mehr als Faktor Vier erzielt werden. Zudem lassen sich die Vorteile flüssiger Kraftstoffe wie Speicherbarkeit und Transportierbarkeit voll nutzen. Per Pipeline oder per Schiff kann damit die ganze Welt mit CO2-neutralen Energieträgern versorgt werden. Anders in Zentraleuropa: Hier wird aus Windkraft oder Photovoltaik erzeugter Strom am effizientesten auch als solcher genutzt. Die Verteilung über Stromleitungen, die Speicherung in Batterien und die Nutzung in Elektrofahrzeugen erfolgt hier mit einem deutlich höheren Wirkungsgrad als bei dem Weg über eFuels. Je nach geografischer Entfernung von Energiegewinnung und -bedarf bieten sich somit unterschiedliche Konzepte an.
Über eMethanol zum emissionsarmen universell einsetzbaren Kraftstoff
Der Herstellungsprozess von eFuels beginnt mit der Herstellung von sogenanntem eMethanol aus Wasserstoff und CO2. Dazu gibt es mehrere Verfahren, unter anderem mit Hilfe eines Katalysators. Dieses eMethanol kann direkt weltweit in vielen Industriesektoren als „grüner Ersatzstoff“ für Methanol aus fossilem Rohöl oder Erdgas eingesetzt werden. In nur einem Synthese-Schritt, dem so genannten Methanol-to-Gasoline (MtG-) Verfahren, kann eMethanol zu eFuel (eBenzin) weiterverarbeitet werden. Durch weitere Veredelung erreicht dieser Kraftstoff eine vergleichbare Oktanzahl wie Superbenzin und kann dann in allen herkömmlichen Otto-Motoren eingesetzt werden.
Wenn eFuels ausschließlich mit erneuerbarer Energie hergestellt werden, kann der Ausstoß von fossilem CO2 von reinen Verbrenner-Fahrzeugen und von Plug-in-Hybriden im Betrieb erheblich reduziert werden. Und zwar in der kompletten Bestandsflotte. Je nach Verfügbarkeit zunächst als Beimischung zu herkömmlichem Kraftstoff, später auch als reiner eFuel. Außerdem kann die bestehende Infrastruktur zur Lagerung und Verteilung des Kraftstoffs weiterhin genutzt werden. Die synthetische Herstellung der eFuels ermöglicht zudem ein auf emissionsreduzierende und wirkungsgradsteigernde Eigenschaften ausgelegtes Kraftstoff-Design. eFuels erzeugen zum Beispiel weniger Schadstoff-und Feinstaub-Emissionen als Erdöl-basierte Kraftstoffe, da sie keine Verunreinigungen aufweisen und deshalb sauberer verbrennen. So können die so genannten Roh-Emissionen – etwa von Partikeln – von vielen Bestandsmotoren allein durch den Einsatz von eFuels signifikant reduziert werden.