E-Fuels – zu wenig, zu spät, zu teuer!

Der ÖAMTC befasst sich erfreulicherweise in den letzten Ausgaben des auto touring Magazins mit dem umfangreichen Thema der Elektromobilität. Auch über E-Fuels wird immer wieder berichtet, doch fehlen, wie in diesem Beispiel, die wichtigsten Parameter.

Nämlich der Primärenergiebedarf für die Herstellung des synthetischen Verbrennerkraftstoffes. Im Faktencheck des Klima- und Energiefonds, in Zusammenarbeit mit dem Umweltbundesamt sowie VCÖ wird dies transparent dargestellt. Der Wirkungsgrad mit E-Fuel betriebenen Kraftfahrzeugen ist ebenso im Verhältnis zur Effizienz zu betrachten.

Je mehr Elektromobilität, desto weiter kann gefahren werden

Gemäß einer aktuellen Studie (5) und unter der Annahme, dass keine nennenswerten Mengen erneuerbarer Energie aus dem Ausland importiert werden sollen, ist die für den Landverkehr in Österreich im Jahr 2040 verfügbare Menge erneuerbarer Energie stark begrenzt. Der E-Mobilität wird aufgrund der hohen Energieeffizienz in diesen Zusammenhang eine besondere Rolle zuteil: Je umfassender der Umstieg auf Elektrofahrzeuge, desto mehr Fahrleistung kann mit dieser begrenzten Energiemenge erbracht werden und desto geringere Einschnitte in unser gewohntes Mobilitätsverhalten werden erforderlich sein. Gleichzeitig kann der gesamte Energiebedarf des Landverkehrs in Österreich insbesondere aufgrund der höheren Effizienz des Elektromotors bis 2040 um knapp 60 % reduziert werden.

Elektromobilität ist also unverzichtbar für die Erreichung eines klimaneutralen Österreichs. Ein Technologiewechsel alleine wird aber nicht ausreichen: auch die Verringerung des Pkw-Verkehrs und eine Verlagerung von Wegen hin zum öffentlichen Verkehr, ebenso wie beispielsweise auf das Fahrrad und das Zu-Fuß-Gehen sind wesentliche Bausteine auf dem Weg zu Erreichung der Klimaziele (6), die ein Auskommen mit einer limitierten Energiemenge voraussetzen.

1,6 Millionen Elektroautos bedeuten lediglich 6,6 % mehr Strombedarf

Gemäß den Plänen der Europäischen Kommission sollen ab dem Jahr 2035 nur mehr lokal emissionsfreie Pkw neu zugelassen werden (2). In Österreich soll dieses Ziel bereits fünf Jahre früher erreicht werden (3). Laut aktuellen Untersuchungen des Umweltbundesamtes könnten dadurch im Jahr 2030 bis zu 1,6 Millionen vollelektrische Pkw, also rund ein Drittel des derzeitigen Pkw-Bestandes auf Österreichs Straßen fahren. Diese hätten einen Strombedarf von rund 4,6 TWh. Der aktuelle Jahresstrombedarf von rund 70 TWh würde sich dadurch lediglich um 6,6 % erhöhen. Eine vollständige Elektrifizierung der gesamten österreichischen Pkw-Flotte bis 2040 würde den heutigen Strombedarf um 21 % erhöhen (4). Dabei ist Österreich schon heute aufgrund des hohen Anteils erneuerbarer Energie an der gesamten inländischen Energieerzeugung für Elektromobilität im Vorteil.

Um das volle Potential von Elektromobilität ausschöpfen zu können, muss der gesamte Strombedarf aus erneuerbarer Energie bedient werden. Diese Energie wird aber auch von anderen Sektoren zum Teil in großen Mengen nachgefragt werden und so wird erneuerbare Energie aus heutiger Sicht zu einem kostbaren Gut, das sorgfältig und möglichst effizient eingesetzt werden muss.

Allgemeines über den Wirkungsgrad von E-Fuels

E-Fuels stellen eine Form der indirekten Elektrifizierung des Energiesystems dar und konkurrieren damit insbesondere mit der direkten Elektrifizierung von Endverbrauchern wie beispielsweise Elektroautos im Verkehrssektor oder Wärmepumpenheizungen im Wärmesektor. Da die Herstellung von E-Fuels im Gegensatz zur direkten Elektrifizierung von Endverbrauchern verlustintensiv ist, ist die Energieeffizienz von E-Fuels gering; abhängig von der konkreten Anwendung werden nur etwa 10 bis 35 Prozent der ursprünglich im Strom enthaltenen Energie in Nutzenergie gewandelt. Damit benötigt der Weg über E-Fuels wiederum abhängig vom jeweiligen Anwendungsgebiet zwischen zwei- und vierzehnmal soviel Strom wie bei einer direkten Elektrifizierung. Diese Verluste sind so hoch, dass sie sich auch nicht durch etwaige Effizienzgewinne kompensieren lassen, die sich durch E-Fuel-Importe aus Staaten mit besonders guten Bedingungen für die Ökostromerzeugung ergeben könnten.[2]

Inklusive Gewinnung von Kohlenstoffdioxid aus der Luft gehen bei der Herstellung von E-Fuels etwa 60 Prozent der ursprünglich im Strom vorhandenen Energie verloren. Wird das E-Fuel anschließend in einem Verbrennungsmotor verbrannt, gehen wiederum etwa 70 Prozent der im E-Fuel gespeicherten Energie verloren. Bei Einsatz von E-Fuels in einem Auto mit Verbrennungsmotor werden also nur rund 10 Prozent der ursprünglich im Strom vorhandenen Energie für den Antrieb des Fahrzeuges genutzt. Damit benötigen mit E-Fuels betankte Autos pro Kilometer rund fünfmal soviel Energie wie ein batterieelektrisches E-Auto. Umgekehrt bedeutet dies, dass man im Elektroauto bei gleicher Energiemenge etwa fünfmal soweit kommt wie mit einem Verbrennerfahrzeug, das E-Fuels getankt hat. Noch größer sind die Unterschiede im Heizungssektor. So braucht eine E-Fuel-Heizung zwischen sechs- und vierzehnmal soviel Energie wie eine Wärmepumpenheizung.[2]

Damit sind die hohen energetischen Umwandlungsverluste ein großer Nachteil von E-Fuels. Mit E-Fuels betriebene Autos mit Verbrennungsmotoren benötigen rund fünfmal soviel Energie im Vergleich zu batteriebetriebenen Elektroautos, die den Strom direkt nutzen können. Der Wirkungsgrad von E-Fuels beträgt bisher etwa 13 Prozent, was bedeutet, dass 13 Prozent der eingesetzten elektrischen Energie letztlich im Fahrzeug genutzt werden können, während E-Autos bei 69 Prozent Wirkungsgrad liegen.[3]

Verfügbarkeit, Skalierbarkeit und Preis

Neben der schlechten Effizienz der E-Fuels gibt es aber auch wichtige limitierende Faktoren, die einen flächendeckenden Einsatz für PKWs als Ersatz für Benzin und Diesel extrem unwahrscheinlich machen. E-Fuels sind derzeit im Vergleich zu dem enormen täglichen Bedarf an fossilen Treibstoffen nur in sehr geringen Mengen verfügbar. Weltweit verbrauchen wir pro Tag in etwa 14,3 Milliarden Liter Erdöl. Die derzeit geplanten Produktionsanlagen für E-Fuels skalieren nicht in einem Ausmaß, die auch nur annähernd Mengen in dieser Größenordnung produzieren können. Ein flächendeckendes Tankstellennetz lässt sich also nicht mit E-Fuels versorgen und selbst eine Beimischung wäre nur in sehr geringem Ausmaß möglich. Darüber hinaus ist die Produktion von E-Fuels energieintensiv, aufwändig und teuer. Experten gehen derzeit von Kosten von mehr als €4 pro Liter aus (noch ohne Margen und Steuern). Über Skaleneffekte werden diese Kosten bis 2050 voraussichtlich sinken, aber noch immer erheblich teurer sein als heutiges Benzin oder Diesel.

Es wird also auch in Zukunft deutlich günstiger sein mit E-Autos zu fahren.

Faktencheck_E-Mobilität_2022 [PDF, 2,37 MB]