e-연료(E-fuel)은 물(H2O)과 이산화탄소(CO2)에서 생산되는 합성 유체 연료다. 생산에 필요한 전기는 재생 에너지(태양광 및 풍력)에서 얻는다. 포르쉐는 친환경 연료를 집중적으로 연구하고 있다: e-연료는 사실상 연소 엔진의 탄소 중립을 가능하게 한다. 엔진의 CO2 배출량이 e-연료 생산을 위해 대기에서 수집한 이산화탄소량에 상응하기 때문이다. 이를 밀폐사이클(closed cycle)이라고 부른다.
e-연료는 화석 연료를 대체할 수 있기 때문에 이산화탄소 배출량을 즉시 감소시킨다. 가용성에 따라 e-연료도 처음에는 기존 연료에 더해질 수 있다. 다른 장점으로는 기존 인프라를 이용한 저장 및 운송 가능성이다. 또한, 세계 일부 지역에서 풍부하게 발견되는 친환경 전기의 잠재력은 e-연료에 저장되어 장거리 수송이 가능하다.
이 같은 방식으로 이산화탄소 배출량 감소에 기여하는 e-연료는 포르쉐가 추구하는 드라이브 전략의 중요한 요소다: 포르쉐는 중기적 관점에서 세 개의 드라이브 시스템을 제공할 계획이다. 전기차와 함께 여전히 감성적이고 최적화된 연소 엔진, 탄소 배출이 전혀 없는 플러그인 하이브리드를 포함한다. e-연료는 연소 엔진과 플러그인 하이브리드의 탄소 발자국을 상당히 감소시킨다.
원료: 물과 이산화탄소
e-연료 생산을 위해서는 오로지 물과 이산화탄소를 두 가지 원료만 필요하다. 필요한 수소는 물을 전기분해에 추출한다. 이를 위해 직류가 물을 통과해 수소를 분리하고 음극(cathode)에서 수집된다. 이 과정의 에너지 효율은 약 70 퍼센트다. 식수 공급을 보호하기 위해, 지속가능성을 위해 바다와 가까운 곳에 생산 설비를 건설하고 가능한 담수화된 해수를 사용한다. 프로세스 체인 내 연료 재생은 리터 당 2리터의 물이 필요하다.
이산화탄소는 '직접공기포집'(Direct Air Capture) 과정을 통해 대기에서 바로 추출된다. 대형 팬이 대기 중 이산화탄소가 축적된 필터를 통해 주변 공기를 불어 넣는다. 과정에 따라 필터는 추가 공정 중에 CO2 가 분리되는 다른 물질로 대체된다. 캐나다와 스위스에 해당 시설이 이미 운영되고 있다. 대기 중 이산화탄소의 저감 및 회수는 미래의 기후 보호를 위한 핵심 기술이 될 수 있다. 이 같은 기술을 더 산업화하고 경제적으로 실현시키는 것이 중요하다.
e-연료(e-fuel) 현지 생산을 위해 풍량과 일사량이 좋은 지역의 친환경 전기
풍력 및 태양광 에너지로부터 전기를 생산하기 위해 경제∙생태학적으로 최적의 지역은 주로 풍력이나 일사량이 집중되어 있는 해안가 부근에 위치해 있다. 예를 들어 모로코, 아랍에미리트(UAE) 또는 남아프리카, 남아메리카의 칠레 또는 호주에서 찾을 수 있다. 이 지역들은 현재 중앙 유럽에 비해 발전소 활용도가 3-4배 높아 전기를 충분히 생산할 수 있을 것으로 평가된다.먼 거리에서 소비자에게 전기 형태로 에너지를 전달하면 비용이 많이 발생하고 큰 손실을 초래할 수 있다. 따라서, 재생 가능한 발전으로 에너지가 풍부한 부지에서 e-연료를 현지 생산하는 것이 타당하다. 이 같은 이유로 풍력 발전소나 태양광 단지를화학 공장에 통합해 e-연료를 생산한다. 비싸고 복잡한 케이블 운송이 필요하지 않기 때문에 전기 요금 비용에 있어 4배가 넘는 이익을 얻는다. 또한, 저장 및 운송 측면에서 유체 연료의 장점을 최대한 활용할 수 있다. 전 세계는 파이프라인이나 선박을 통해 탄소 중립 에너지 자원을 공급받을 수 있다. 중앙 유럽에서는 상황이 다르다. 풍력이나 태양광 시스템에서 생산된 전기가 전기로 남아 있어야 보다 효율적으로 사용할 수 있다. 송전선을 통한 배분, 배터리 저장 및 전기차에서의 사용은 e-연료를 통하는 것보다 훨씬 더 효율적이다. 따라서 에너지 생산과 수요 사이의 지리적 거리에 따라 다른 접근법이 가능하다.
e-메탄올(e-methanol) 통해 범용 사용에 적합한 저배출 연료 생산
e-연료의 제조 과정은 수소와 CO2 로부터 e-메탄올을 생산하는 것부터 시작된다. 이를 위해 촉매를 이용하는 일부 공정을 포함한 다양한 공정이 적용된다. e-메탄올은 화석 원유나 천연가스로 만든 메탄올의 친환경 대체재로 전 세계 많은 산업 분야에서 직접 사용할 수 있다. 메탄올-가솔린(MtG) 공정으로 알려진 단 한 번의 합성 단계로 얻는 e-메탄올은 e-연료로 가공된다.추가 정제 과정을 통해 고급유와 비슷한 옥탄가로 기존의 모든 가솔린 엔진에서 사용 가능하다.
재생 가능한 에너지만을 사용해 e-연료를 생산할 경우, 순수 내연 기관 차량과 플러그인 하이브리드의 화석 연료의 CO2배출량을 상당히 줄일 수 있다. 이는 모든 범위의 차량에 적용된다. 초기 가용성에 따라 기존 연료와 혼합해 나중에 순수 e-연료 형태로 사용할 수 있다. 또한, 연료의 저장과 유통을 위한 기존 인프라를 계속 사용할 수 있으며, e-연료의 제조는 종합적으로 배기가스를 줄이고 효율성을 높이는 연료 개발을 가능하게 한다. 예를 들어, e-연료는 화석 연료보다 오염 물질과 미세먼지 배출량이 적으며 더 깨끗하게 연소된다. 이는 e-연료를 사용한 것 만으로도 엔진에서 발생하는 입자 등의 배기가스를 현저히 줄일 수 있다는 것을 의미한다.