E-Fuels noch grundlegender keine Lösung? (E-Fuels benötigen DAC)

Ich nehme Bezug auf die in der Lage häufig wiederholte Argumentation, dass E-Fuels extrem energieverschwenderisch seien und wir uns die deshalb nicht leisten können. Aber ist das gesamte Konzept von E-Fuels nicht noch grundlegender Quatsch? Beim Autofahren selbst stoßen E-Fuels genauso viel CO2 aus wie herkömmlicher Kraftstoff [1][2]. Damit diese nun CO2 neutral sind, müssen wir genauso viel CO2 aus der Atmosphäre entziehen, egal über was für ein Verfahren. Wenn dies jetzt wirtschaftlich wäre, könnten wir das nicht mit allen Emissionen machen? (Und das entzogene CO2 lagern, also Carbon Capture and Storage – CCS.) Ist die E-Fuel Diskussion also nicht einfach nur eine versteckte „Direct Air Capture wird alle unsere Probleme lösen“ Argumentation? Oder tue ich den E-Fuels damit unrecht? Warum sprechen Kritiker über den hohen Energieaufwand von E-Fuels anstatt über das grundlegende Problem, dass sie, genauso wie herkömmliches Benzin, CO2 in die Atmosphäre pusten, und dass es irre schwer ist das wieder da raus zu holen?

[1] „Der lokale CO₂-Ausstoß der Pkw mit E-Fuel bleibt auf ähnlichem Niveau wie mit fossilem Kraftstoff.“ Test: Wie umweltfreundlich sind E-Fuels?
[2] „Use of e-fuels also has no effect on the tailpipe CO2 emissions of cars compared to fossil fuels as they remain the same whether fuelled by regular petrol or e-petrol.“ https://www.transportenvironment.org/uploads/files/2023_10_Epetrol_briefing-1.pdf

Lässt man die energetische Seite mal beiseite, emittieren mit E-Fuels betriebene Fahrzeuge die gleiche Menge CO2, die vorher zur E-Fuel-Herstellung, sofern der Herstellungsprozess an sich CO2-neutral ist, eingesetzt wurde.

Es ist also ein Nullsummenspiel.

Daher heben die Kritiker:innen von E-Fuels logischerweise erst einmal auf die enorme Energieverschwendung ab.

Dass es sich um einen Taschenspielertrick handelt, wird aber noch deutlicher, wenn man sich vergegenwärtigt, dass E-Fuels noch sehr lange sehr knapp sein werden:

Und wenn man darüber hinaus einbezieht, dass der zur Herstellung von E-Fuels benötigte Wasserstoff nur in sehr wenigen Bereichen ökonomisch sinnvoll eingesetzt werden kann:

Denn der Wasserstoff muss erst einmal aus grünem Strom aufwändig elekrolysiert werden.

In der Wikipedia wird auch noch Folgendes angemerkt:

Problematisch sind aus Klimaschutzsicht ebenfalls sog. Lock-in-Effekte. So birgt das Hoffen auf die massenhafte Verfügbarkeit von E-Fuels in der Zukunft das Risiko, dass die Produktion hinter den Erwartungen zurückbleibt, was wiederum die Rolle von fossilen Energien im Energiesystem längerfristig zementieren würde. Zudem stellen E-Fuels eine mögliche Ablenkung von dem ohnehin dringend benötigten Umbau des Endenergieverbrauchs in Richtung der günstigeren und effizienteren Elektrifizierung dar.

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Ah und um noch auf einen Punkt aus deiner Quelle einzugehen:

E-Fuels sind nur dann klimaneutral, wenn der Wasserstoff aus emissionsfreiem Strom hergestellt wurde und das CO2 aus der Atmosphäre stammt, um einen geschlossenen Kreislauf sicherzustellen (Ueckerdt et al., 2021). Atmosphärisches CO2 kann entweder aus biogenen Quellen wie Biogasanlagen kommen oder mit einer Anlage zur CO2-Luftabscheidung (Direct-Air-Capture) direkt aus der Umgebungsluft gefiltert werden.

Auch für Biogasanlagen würde es sich natürlich anbieten das CO2 zu lagern und nicht (über Umwege) wieder in die Atmosphäre hinein zu pusten, mit genau der selben Argumentation, warum wir das CO2 von Zementwerken nicht in die Atmosphäre pusten wollen. Das Ergebnis ist ja in beiden Fällen dasselbe – mehr CO2 in der Luft – unabhängig davon, ob das CO2 vorher aus der Luft stammt oder aus chemisch gebundenen Kohlenstoff gebildet wurde.

Lässt man die energetische Seite mal beiseite, emittieren mit E-Fuels betriebene Fahrzeuge die gleiche Menge CO2, die vorher zur E-Fuel-Herstellung, sofern der Herstellungsprozess an sich CO2-neutral ist, eingesetzt wurde.

Es ist also ein Nullsummenspiel.

Daher heben die Kritiker:innen von E-Fuels logischerweise erst einmal auf die enorme Energieverschwendung ab.

Irgendwie hat der Begriff „E-Fuels“ es geschafft bei der öffentlichen Wahrnehmung den Schritt CO2-aus-der-Luft-zu-holen, also Direct-Air-Capture, in den Herstellungsprozess zu verstecken, und damit die Absurdität davon zu verstecken.

Mit E-Fuels für Verbrenner Autos zu werben ist so vernünftig [1], wie wenn Gasheizungshersteller ihre Heizungen weiter verkaufen wollen nicht mit dem Argument, dass die auch Wasserstoff verbrennen können, sondern, dass es in Zukunft bestimmt ein „E-Erdgas“ Produkt gibt, wo die „E-Erdgas Hersteller“ das „E-Erdgas“ produzieren, indem sie normales Erdgas in die Rohrleitungen pumpen, aber durch Direct Air Capture die gleiche Menge CO2 aus der Luft wieder heraus holen. Ist ja dann auch ein Nullsummenspiel. Nur völlig bekloppt, weil Direct Air Capture so irre aufwändig ist.

[1] Eigentlich noch deutlich unvernünftiger, weil die außerdem noch aufwendig unter viel Energieaufwand aus CO2 und Wasserstoff hergestellt werden müssen, wie du ausgeführt hast.

Technisch / Logistisch betrachtet ist es doch eigentlich offensichtlich nachteilig eine komplett neue Infrastruktur zum Erzeugen von Wasserstoff und Synthetisieren von Benzin aus CO2 und Wasserstoff aufzubauen, wenn wir eine gut funktionierende und existierende Infrastruktur haben um Erdöl in Benzin umzuwandeln und einfach nur den Baustein hinzufügen müssen das CO2 zu lagern – einen Baustein, den wir für die Zementherstellung sowieso aufbauen müssen. (Das ganze zusätzlich zum neu aufzubauenden Direct Air Capture.) Das einzige, was für E-Fuels (inklusive DAC), im Vergleich zu herkömmlichen Benzin plus DAC spricht, ist dass der Begriff so schön den Aufwand verschleiert. (Meinetwegen noch Ressourcen-Unabhängigkeit, aber es gibt auch – teures – Öl in der Nordsee.)

Ich denke man muss sich unter Einbeziehung der Einsatzbereiche sauberen Wasserstoffs (siehe Grafik Einsatzbereiche ansehen wo ein Einsatz „alternativlos“ ist. Der Autoverkehr ist definitiv nicht alternativlos und wenn jmd den Einsatz von Wasserstoff oder EFuel in diesem Bereich anspricht, ist es eine Nebelkerze für „alles weiter wie bisher, Technologieoffenheit“.

Bei der Gewinnung von fossilen Energieträgern sollte man aus meiner Sicht nicht vergessen, dass es zu erheblichen Umweltverschmutzungen, Wasserverbrauch und Emissionen kommt. Diese Emissionen müsste man zusätzlich zum CCS bei der Verbrennung durch DAC herausfiltern.
CCS bei Zement ist ein Nullsummenspiel. Keine zusätzliche Emission.
CCS bei Biogasanlagen ist ein Negativsummenspiel. Hier wird das DAC durch die Pflanze erledigt. Ist also was anderes als beim Zement.
Wasserstoff braucht man zudem sowieso in der Industrie. Hier ist dann die E Fuel Herstellung ein Teil der Infrastrukturkette. Der Aufwand für beides ist groß, das ist korrekt.

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Nur so als Tipp, es vernebelt die Diskussion, wenn du die Freisetzung von CO2 aus fossilen Quellen und aus z. B. Biogasanlagen gleichsetzt.

Das sind unterschiedliche Paar Schuhe, was die CO2-Bilanz angeht.

Genauso problematisch ist es, Biogas-Anlagen und DAC-Anlagen auf eine Stufe zu stellen.

Pflanzenreste, die in Biogas-Anlagen zur Stromerzeugung genutzt werden, fallen quasi nebenbei durch die i. w. S. landwirtschaftliche Biomasseproduktion an. Aber auch die Biomasseproduktion ist natürlich sehr begrenzt.

Nun zu E-Fuels:

An denen führt kein Weg vorbei! Denn v. a. in Flugzeugen sind sie gleichsam unersetzlich.

Und da es nun mal ein paar Anwendungsbereiche gibt, die aus verschiedenen Gründen nur mit E-Fuels betrieben werden können, führt auch an der E-Fuels-Produktion grundsätzlich erst mal kein Weg vorbei.

Da die E-Fuels-Herstellung energetisch sehr aufwändig ist, lässt sie sich allerdings nicht so skalieren, dass man die E-Fuels in Pkw verfeuert, obwohl diese Nutzung irreführenderweise propagiert wird.

Und natürlich ist es sinnvoll, in Biogas-Anlagen CO2 abzuscheiden und es im Sinne der Carbon Capture and Utilization (CCU) zur E-Fuels-Produktion zu nutzen, anstatt es erst in die Atmosphäre zu blasen und dann wieder aufwändig rauszuholen.

Zu deiner zweiten Antwort:

Entweder hast du dich missverständlich ausgedrückt oder du hast unrecht.

Es ist ein eminenter Unterschied, ob fossile Kohlenstoffketten verfeuert werden oder ob schon im Kreislauf befindlicher Kohlenstoff am Ende wieder in der Luft landet.

Klimakrisenrelevant ist nur der einstmals fossile Kohlenstoff.

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Nur so als Tipp, es vernebelt die Diskussion, wenn du die Freisetzung von CO2 aus fossilen Quellen und aus z. B. Biogasanlagen gleichsetzt.

Das sind unterschiedliche Paar Schuhe, was die CO2-Bilanz angeht.

Der Kommentarfreigabeprozess für selten schreibenden Kommentator:innen hat dafür gesorgt, dass meine Nachrichten in umgekehrter gepostet wurden. Der Nachsatz zum Bezug zu Biogasanlagen war im Kontext von der jetzt als zweites dargestellten Nachricht gedacht.

Was die Bilanz angeht, hast du vollkommen recht. Der Punkt, auf den ich hinaus wollte war: An jeder Stelle, bei der konzentriertes CO2 produziert wird und es sich irgendwie einrichten lässt, sollten wir dieses einlagern, oder, falls unvermeidbar, industriell verwenden, unabhängig davon, ob der Kohlenstoff aus fossilen Quellen stammt, oder in den letzten Jahrzehnten der Luft entzogen wurde (Pflanzen, DAC). Angesichts, dass wir sowieso zu viel CO2 in der Atmosphäre haben, ist jede Emission zu vermeiden, auch wenn sie im Kreislauf neutral ist, weil eine CO2 Reduktion immer sinnvoll ist.

Oder anders ausgedrückt: Am Emissionsort gibt es kein kostenloses CO2.

An denen führt kein Weg vorbei! Denn v. a. in Flugzeugen sind sie gleichsam unersetzlich.
[…]
Es ist ein eminenter Unterschied, ob fossile Kohlenstoffketten verfeuert werden oder ob schon im Kreislauf befindlicher Kohlenstoff am Ende wieder in der Luft landet.

Was ich beschreiben wollte war, dass es keinen Unterschied ausmacht, ob ich

  • a) CO2 aus der Atmosphäre hole → in E-Fuels umwandle → in Autos verbrenne und damit → CO2 in die Atmosphäre ausstoße

oder

  • b) Kohlenstoff aus der Erde hole → in Benzin umwandle → in Autos verbrenne und damit → CO2 in die Atmosphäre ausstoße → das CO2 aus der Atmosphäre hole → dieses in der Erde einlagere

In beiden Fällen hast du einen Kreislauf, ersterer wird über die Luft geschlossen, zweiterer über die Erde. Insofern: Doch, es führt ein Weg an E-Fuels vorbei!
(Jetzt kann man das durchaus angreifen in der Art, dass es Risiken gibt, dass das eingelagerte CO2 doch nicht sicher in der Erde bleibt, aber das habe ich zumindest nie als einen Grund für die Verwendung von E-Fuels gehört.)

Und den Weg für den b) Kreislauf offen zu halten, könnte durchaus ordnungspolitische Vorteile haben. Innerhalb eines funktionierenden Emissionshandels (in der Hoffnung, dass wir den noch kriegen) kann „der Markt“ frei entscheiden, wie die CO2 Reduktion, bzw. Rückgewinnung aus der Atmosphäre sich ausgestaltet und ob es günstiger ist Erdöl zu verwenden und CO2 in den Boden einzulagern, oder CO2 mit Wasserstoff zu E-Fuels umzuwandeln. Und ein wesentlicher Punkt zum Thema Flugverkehr: Wenn man einfach die gesamten CO2-equivalent Klimaerwärmungseffekte von Flugzeugen berechnet und in den Emmisionshandel integriert, ist es viel einfacher die Wirkung von Kondensstreifen u.ä. nicht-durch-CO2-erzeugte-Effekte mit abzurechnen, die durch E-Fuels alleine nicht gelöst würden.

Aber vielleicht verstehe ich den Begriff „E-Fuels“ auch einfach falsch (nämlich wörtlich), genauso wie ich lange Zeit dachte, dass tatsächlich in Zukunft tiefgekühlter Wasserstoff in Schiffen transportiert werden, weil an allen möglichen Ecken immer wieder davon gesprochen wird, dass „Wasserstoff“ mit den Schiff aus z.B. Afrika nach Europa gebracht wird. Vielleicht ist „E-Fuels“ die grobe Vereinfachung für den Sachverhalt, dass sich die Emissionen am Auspuff / Düsenjet nicht vermeiden lassen, sondern wir das ausgestoßene CO2 wieder aus der Atmosphäre holen müssen – und was zwischendurch passiert eigentlich egal ist – genauso wie „Wasserstoff“ die grobe Vereinfachung für Ammoniak und andere Wasserstoffderivate ist.

Und damit ist „E-Fuels“ vielleicht einfach der Kampfbegriff, der verwendet wird, um den Schiffs- und Flugverkehr (etc.) in die Pflicht zu nehmen den CO2 Entzug aus der Atmosphäre wirklich umzusetzen, und das mit einer physischen Manifestation – dem E-Fuel – besser geht, als wenn man nur die neutrale Bilanz einfordert?

Bei der Gewinnung von fossilen Energieträgern sollte man aus meiner Sicht nicht vergessen, dass es zu erheblichen Umweltverschmutzungen, Wasserverbrauch und Emissionen kommt. Diese Emissionen müsste man zusätzlich zum CCS bei der Verbrennung durch DAC herausfiltern.

Ja, danke für den Hinweis, stimme ich vollkommen zu.

Wasserstoff braucht man zudem sowieso in der Industrie. Hier ist dann die E Fuel Herstellung ein Teil der Infrastrukturkette. Der Aufwand für beides ist groß, das ist korrekt.

Ja, stimmt, aber der Teil danach, also CO2 und Wasserstoff zu E-Fuels umzuwandeln, der wäre auf jeden Fall zusätzlich.

Du lässt die Pfadabhängigkeiten, die zu einer Verschleppung führen können, außen vor.

Der Wasserstoff wird im Übrigen als NH3 (Ammoniak) verschifft werden.

Was meinst du damit? Ist die Pfadabhängigkeit E-Fuels einzufordern nicht viel größer, als wenn Autos, Flugzeuge, Schiffe etc. direkt in den Emissionshandel integriert werden? Letzteres könnten wir quasi sofort tun, ersteres existiert noch für lange Zeit nicht.

Danke. Weiß ich inzwischen (und habe es auch oben erwähnt xD ).

Der Emissionshandel wird 2027 auch den Verkehrssekror umfassen:

Zur Pfadabhängigkeit: Du musst ja für jeden beschrittenen Weg Umrüst-/Skalierungszeiten inkl. Zeiten, in denen die Infrastruktur aufgebaut wird, einkalkulieren. Das gilt noch mal besonders, wenn am heimischen Markt die entsprechend qualifizierten Arbeitskräfte schon aus Demografiegründen knapper werden und Projekte im wind- bzw. sonnereichen Ausland langfristige Planungssicherheit benötigen.

Kurz gesagt: Man muss schon wissen, wo man wie hinwill, da sich Sackgassen und Umwege nicht kompensieren lassen.

Die deutsche Autoindustrie hängt ja auch deswegen noch am Tropf der Fossillobby, weil entsprechende Weichenstellungen in der Vergangenheit versäumt wurden.

Und die Emissionshandelspreise werden ja schrittweise umgesetzt, um einen ebenso sukzessiven Umstieg zu ermöglichen. Anders ist das aus sozialen Gründen auch schlecht machbar. Der Nachteil ist allerdings, dass dadurch auch entsprechend lange von vielen am Verbrenner festgehalten wird.

Das ist beim Gebäudesektor ja nicht anders. Auch für dessen Entfossilisierung stehen nur begrenzte Ressourcen je Zeiteinheit zur Verfügung. Die Pfadabhängigkeit wird sich dort genauso krass rächen.

Wie hier schon verschiedentlich angemerkt wurde, waren E-Fuels für Pkw schon immer eine Nebelkerze. Darin sind sich ja alle mit Verstand einig.

Nun muss der Tanker in allen Bereichen gleichzeitig in die richtige Richtung gelenkt werden. Und das nimmt ordentlich Zeit in Anspruch.

Die neue Bundesregierung hat jedenfalls noch keine Anstalten gemacht, zu zeigen, dass sie weiß, was Sache ist, und diesen Plan konsequent verfolgt. Und das ist das eigentlich Bittere.

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Danke für deine Antwort.

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