Am 28. März 2023 hat die EU endgültig beschlossen, dass nach dem Jahr 2035 keine Neuwagen in den EU-Staaten mehr zugelassen werden dürfen, die mit Diesel oder Benzin fahren. Eine Ausnahme bilden dabei E-Fuels, synthetisch hergestellte Kraftstoffe, die einen Verbrenner-Motor antreiben können. In der Theorie klingt das nach einer guten Alternativen zu fossilen Brennstoffen. Praktisch gesehen, wird zur Herstellung von E-Fuels viel regenerative elektrische Energie benötigt, weshalb sie sehr teuer sind. In der Mobilitätsdebatte wird der Einsatz der synthetischen Kraftstoffe kritisch gesehen, da noch viel Optimierungsbedarf der Rahmenbedingungen besteht. Können die Designerkraftstoffe dann wirklich einen Teil zur grünen Mobilität beitragen? Wo liegen ihre Grenzen? Welche Alternativen gibt es noch zum Verbrenner-Motor und wird Mobilität in Zukunft ein Luxusgut sein? Darüber spricht Prof. Dr.-Ing. Hermann Rottengruber vom Institut für Mobile Systeme der Universität Magdeburg im Interview.
Um erst einmal die Begrifflichkeiten zu klären. Was sind denn E-Fuels genau?
E-Fuels sind synthetisch hergestellte flüssige Kraftstoffe, die aus elektrischer Energie gewonnen werden. Also einfach gesprochen, es sind Derivate aus regenerativ erzeugtem Wasserstoff, die dann über chemische Prozesse in einen dem Diesel- oder Ottokraftstoff ähnlichen Treibstoff umgewandelt werden.
Viele Autofahrer*innen stellen sich jetzt natürlich auch die Frage: Was passiert dann mit ihrem Diesel oder Benziner? Ist es möglich, den Verbrennungsmotor mit E-Fuels zu betreiben?
E-Fuels sind künstlich angepasste Kraftstoffe, die in ihrer Qualität so designt werden, dass sie auch für bestehende Fahrzeuge genutzt werden können. Wann diese Kraftstoffe in angemessener oder ausreichender Menge zur Verfügung stehen, dass ist genau der Streitpunkt und der große Kritikpunkt an dieser Art von Kraftstoffen.
Können Sie den Kritikpunkt an den Kraftstoffen ein wenig weiter ausführen?
Ja, wie schon erwähnt, ist die Grundlage dieser E-Fuels elektrischer Strom, der ja zurzeit noch weitgehend über fossile oder nicht regenerative Quellen erzeugt wird. Und um E-Fuels dann wirklich auch Grün herstellen zu können, braucht man natürlich große Mengen an regenerativer elektrischer Energie. Und wie wir aus der öffentlichen Diskussion ja wissen, hapert es daran. Es gibt zwar Ausbauziele, aber es ist fraglich, ob wir in Deutschland den Bedarf, den wir im Verkehrssektor oder auch in anderen Sektoren benötigen, überhaupt mit grüner elektrischer Energie decken können. Dort setzt auch die Kritik an E-Fuels an, dass man sagt, es wird nicht genügend elektrischer Strom zur Verfügung stehen, um Wasserstoff zu erzeugen und dann weiter den Energieaufwand zu treiben, dass man aus diesem Wasserstoff dann flüssige, dem Dieselkraftstoff oder dem Ottokraftstoff vergleichbare Kraftstoffe erzeugt.
Bis jetzt benötigt man ja noch sehr viel regenerative Energie, um E-Fuels überhaupt herzustellen. Stellen Sie denn dann wirklich eine gute Alternative dar?
Ich würde sagen, sie stellen eine unverzichtbare Alternative dar, weil es im Augenblick sehr viele Mobilitätsanwendungen gibt, die sich nicht über das batterieelektrische System, das im PKW sicherlich seine weitere Verbreitung finden wird, ersetzen lassen. Wenn wir jetzt den Schwerlast-, internationalen Transport-, Schiffs- oder Flugverkehr nehmen, spielen E-Fuels dort eine unverzichtbare Rolle in der Zukunft in einer CO2-neutralen Zukunft, sodass es E-Fuels in irgendeiner Form definitiv geben wird. Der große Streitpunkt ist im Augenblick, welche Rolle oder welchen Beitrag können diese E-Fuels beim privaten PKW-Verkehr leisten? Dort ist im Augenblick eine große Diskussion und ein großer Streit im Gange.
Ist der Markt denn in ein paar Jahren so weit, dass sich die Energiebilanz der E-Fuels verbessert hat?
Also mit einer Skalierung, mit einem weiteren Ausbau der Produktions- und Stromerzeugungskapazitäten wird sicherlich auch ein Wirkungsgradvorteil oder ein Effizienzgewinn mit einhergehen. Aber die Prozesse, die man braucht, um Wasserstoff aus regenerativem Strom zu erzeugen und dann das Ganze weiter zu verarbeiten, die unterliegen Naturgesetzen oder den Gegebenheiten, die die einzelnen Moleküle haben. Es wird keine Chemie- und keine Physikreform in den nächsten Jahren geben. Das werden wir nicht schaffen, sodass die grundsätzlichen Aufwendungen, die man an Aktivierungsenergie braucht, um diese Prozesse zu fahren, alle bekannt sind und die wird man auch nicht ändern können. Man kann über die Prozesse dort die Effizienz steigern. Das wird aber nicht so sein, dass es auf die Hälfte schrumpft, sondern eher inkremental. Meine vage Schätzung läge bei 10-20 Prozent.
Aber der Primärenergiebedarf, der wird durch den Einsatz von E-Fuels oder durch die Verwendung von E-Fuels erst einmal massiv steigen. Diese Kraftstoffe haben aber den wesentlichen Vorteil, dass man, wenn sie dann einmal vorliegen, diese Energie nahezu unbegrenzt speichern kann, genauso wie in Wasserstoff zum Beispiel. Und das ist eben der große Vorteil. Man kann regenerativ erzeugten elektrischen Strom, der vor Ort nicht nutzbar ist, so wie das vielzitierte Beispiel von dem Windstrom den Porsche in Chile erntet, dann relativ einfach vom anderen Ende der Welt zu uns transportieren und diese regenerative Sonnen- oder Windkraft dann auch unbegrenzt lange speichern. Das geht mit dem elektrischen Strom, den wir irgendwo auf der Welt regenerativ erzeugen und der dann in batterieelektrische Fahrzeuge hier bei uns „getankt“ werden soll, eben nicht. Deswegen werden E-Fuels meiner Meinung nach, eine ganz wichtige Rolle spielen. Eventuell auch als sogenanntes Drop-in-Fuel, welches sie in Ihrem Fahrzeug nach 2035 dann auch weiter nutzen können, wenn Sie Ihr aktuelles Benzinfahrzeug noch weiter fahren wollen.
Der Kurswechsel hin zu E-Mobilität ist bereits in vollem Gang. Werden wir dann ungefähr 2035 soweit sein, dass die E-Mobilität den Verbrenner komplett ablösen kann?
Nein, definitiv nicht. Wir in Europa machen immer den Fehler, dass wir unsere Randbedingungen, unsere Sichtweise auf die ganze Welt extrapolieren. Wir haben augenblicklich auch in Deutschland und vor allem in Europa noch viel stärker eine hitzige Diskussion darüber, ob unsere Stromnetze, in Bezug auf ihre Belastbarkeit und Leistungsfähigkeit, einen Anstieg der Elektromobilität, elektrisches Heizen und was sonst noch alles elektrisch werden soll, überhaupt aushalten. Und auch die Diskussion über die Ladepunkte führen wir schon längere Zeit sehr angespannt in Deutschland und in Mitteleuropa. In anderen Bereichen der Welt ist diese Fragestellung noch komplett anders. Es wird zwar in Europa, im europäischen- und im asiatischen Wirtschaftsraum, und den USA einen sehr starken Anstieg von batterieelektrischen Fahrzeugen in der Flotte geben. Aber auch dort wird der batterieelektrische Antrieb, den Verbrennungsmotor, sei es in Form eines Plug-in-hybriden Antriebs, nicht ganz ersetzen. In den Bereichen, die sich jetzt noch entwickeln müssen, wie Indien, Südamerika, in Schwellen- und Entwicklungsländern, die ja unbestritten auch einen Mobilitätsbedarf haben, wird der Verbrennungsmotor aufgrund der infrastrukturellen Randbedingungen dort noch lange benötigt werden.
Dazu kommen auch noch verbrennungsmotorische Anwendungen bei uns in Deutschland im Bereich des Transports, Nutzfahrzeuge zum Beispiel, Eisenbahnanwendungen auf nicht elektrifizierten Strecken oder Schiffsanwendungen. Dort wird es auf nicht absehbare Zeit, Verbrennungsmotoren geben und da wird der Verbrennungsmotor auch noch auf sehr lange Zeit die dominante Antriebsvariante bleiben. Ganz einfach, weil die batterieelektrischen Systeme dort nicht in der Lage sind diese Anwendungen wirtschaftlich zu bedienen.
Aufgrund des hohen Bedarfs?
Ganz einfach, weil die Speicherdichte nicht ausreicht, um große Transportleistung oder Arbeitsleistung zu erreichen. In der Landwirtschaft ist es heute beispielsweise unbestritten, dass es unmöglich ist, einen Mähdrescher batterieelektrisch zu machen. Das wäre von den Einsatzzeiten, die solch ein Gerät hat und der Masse die dieses Fahrzeug dann hat, absoluter Quatsch, da auf einem Feld nicht übermäßig hohe Achslast aufgebracht werden darf. Mit einem Batteriesystem, das leistungsfähig sein muss, um diese Arbeitsleistungen eines Mähdreschers zu erbringen, würde das nicht funktionieren, da das Fahrzeug so schwer wäre, dass das Feld kaputt ginge. Man würde das Feld von der Bodenverdichtung so ruinieren, dass nächstes Jahr nichts mehr wächst. Und bei einem Mähdrescher alle paar Stunden das Batteriesystem zu wechseln, ist wirtschaftlich auch nicht sinnvoll und dort braucht man hoch potente Energiespeicher, wie sie die E-Fuels oder auch zum Beispiel Wasserstoff darstellen, um solche Anwendungen überhaupt am Laufen zu halten. Da ist im Augenblick noch überhaupt keine Lösung in Sicht. Ähnlich schaut es beim Schwerlastverkehr aus, der heute das Rückgrat unseres Transportwesens, unserer Wirtschaft, unserer Versorgung darstellt. Dort gibt es auch noch keine umsetzbare Lösung, die in Richtung batterieelektrische Antriebe eine Alternative darstellt. Kommt in der öffentlichen Diskussion meines Erachtens sehr stark zu kurz. Aber es ist wirklich, wie man sagt, kritische Infrastruktur. Wenn der Supermarkt leer bleibt, weil das Essen nicht mehr mit dem LKW verteilt werden kann oder weil es unwirtschaftlich ist, dann leiden wir alle darunter. Aber dort wird heute den Leuten vorgegaukelt, das geht alles batterieelektrisch und damit klimaneutral, was noch eine weitere Lüge ist, denn wenn man heute den Strommix in Deutschland anschaut, dann ist das so CO2-lastig, wie seit Jahren nicht mehr. Dort fehlt im Augenblick die Lösung und dort hat der Verbrennungsmotor nach wie vor eine sehr, sehr breite Anwendung. Das wird in der Diskussion oft unter den Tisch gekehrt.
Da Sie eben schon die Reichweite angesprochen haben, lassen Sie uns noch einmal zum privaten Personenverkehr zurückkehren. Die Automobilhersteller bringen immer wieder E-Autos auf den Markt, die eine immer größere Reichweite ermöglichen. Bis jetzt müssen Nutzer*innen von E-Autos jedoch bei weiten Strecken längere Pausen zum Laden in Kauf nehmen. Gäbe es denn eine gute Alternative zu E-Mobilität, die mehr Reichweite ermöglicht?
Die Frage ist, ob man für private Anwenderinnen und Anwender, die alle heiligen Zeiten nenne ich es mal, eine Fernreise unternehmen, überhaupt noch zusätzlichen Entwicklungsbedarf benötigt, dass man dann wirklich eine größere Reichweite benötigt. Es wird Anwendungen geben, die brauchen ständige Verfügbarkeit, wie zum Beispiel der Rettungsdienst oder Einsatzfahrzeuge. Die wird man sicherlich sehr schlecht batterieelektrisch darstellen können, weil einfach die Verfügbarkeit immer gegeben werden muss. Ich denke an Feuerwehr, Polizei oder andere Fahrzeuge. Aber für die normale Privatperson oder Personen die beruflich pendeln müssen, und immer eine feste Strecke haben, denke ich, ist der heutige Stand der Technik und der voraussehbare Stand der Technik, was die Reichweite angeht, durchaus ausreichend. Da ist man in der Fahrzeugindustrie schon auf einem sehr guten Weg. Für die wenigen Leute, die dann wirklich auch lange Strecken oder ständige Verfügbarkeit brauchen, ist natürlich die Wasserstoffbrennstoffzelle, die ja auch ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug ist, dann eine verbrennungsmotor-freie Lösung, die dann auch längere oder weit größere Reichweiten ohne ständiges Nachladen ermöglicht.
Neben den schon genannten Alternativen, gibt es, wie Sie eben schon angesprochen haben, auch noch Wasserstoff. Bislang sind nur wenige Wasserstoffautos auf dem Markt. Woran liegt das? Und warum hört man in der Mobilitätsdebatte vergleichsweise wenig über diese Alternative?
Es sind im Augenblick zwei Fahrzeuge käuflich erwerbbar in Deutschland. Eines von der Firma Hyundai und eines von der Firma Toyota, also von zwei Herstellern aus dem asiatischen Raum. Gerade in Korea und in Japan hat man den Pfad der Wasserstoffmobilität in den letzten Jahren massiv vorangetrieben, wobei man in Europa im Gegenzug sehr stark auf das batterieelektrische System gesetzt hat. Man muss dazu sagen, dass diese Verfahrenstechnik, die in diesen Brennstoffzellen-Fahrzeugen drin steckt die ist relativ aufwendig. Man braucht sehr viele Komponenten. Der Antrieb ist deutlich komplexer als bei einem batterieelektrischen System. Ich sage, sogar deutlich komplexer als bei einem verbrennungsmotorischen Antrieb. Die Fahrzeuge sind dadurch in der Anschaffung relativ teuer und sind in einem etwas gehobenen Segment angesetzt. Es gab schon seit Mitte des letzten Jahrzehnts, also der sogenannten Nuller Jahre, eine deutliche Festlegung in Europa, dass man verstärkt auf das batterieelektrische System setzt. Und die Asiaten sind uns bei der Technologieoffenheit etwas voraus, was natürlich zum Teil erklärt, warum wir ihnen gegenüber einen gewissen Entwicklungsrückstand haben. Und auch die Wasserstoff-Infrastruktur ist bei uns in Deutschland noch deutlich schlechter ausgeprägt als in Asien. Dazu kommt dann auch, dass man auch der Fairness halber sagen, ein weiterer Energiewandlungsschritt dazu. Wie vorher schon erwähnt, werden E-Fuels werden aus elektrischer Energie gewonnen, die über Elektrolyse in Wasserstoff umgewandelt wird. Und es hat ja überhaupt keinen Sinn, CO2-lastig erzeugten elektrischen Strom in CO2-lastigen Wasserstoff umzuwandeln und den dann CO2-neutral im Fahrzeug umzuwandeln. Dann lügt man sich ja in die Tasche. Es ist die gleiche Lüge, die man verbreitet, wenn man sagt, dass ein batterieelektrisches Fahrzeug heutzutage schon CO2-neutral fährt. Wenn man sich den Strommix in Deutschland anschaut, dann ist das alles andere als CO2-neutral. Da liegt man bei der CO2-Belastung aktuell auf dem Level eines Dieselmotors. Da wird nicht ehrlich gespielt. Aber es wird in Zukunft auch sicherlich Fahrzeuge geben, da bin ich mir sicher, die auf diese Form der Mobilität setzen. Wir sind wieder bei den Fahrzeugen, die eine große Reichweite haben und große Transportleistungen bewältigen müssen. Da wird das Brennstoffzellenfahrzeug sicherlich seinen Platz finden.
Die Mobilitätswende ist mit sehr vielen Investitionen und Kosten verbunden. Wird Mobilität in Zukunft ein Luxusgut sein?
Was ist Luxus? In der Vergangenheit war es so, dass die Mobilität besonders in Mitteleuropa für breite Schichten extrem kostengünstig war. Wir werden, wenn man sich die Entwicklung auf dem Energiemarkt anschaut, uns schwertun, wieder in dieses günstige Preisgefüge zu kommen. Es ist ebenso festzustellen, dass in der öffentlichen Diskussion ja auch immer angeführt wird, dass es nicht sinnvoll ist, alle verbrennungsmotorischen Fahrzeuge jetzt durch batterieelektrische Fahrzeuge auszutauschen. In der Klimadiskussion wird von den Klimabewegten argumentiert, dass man dem Planeten damit keinen großen Gefallen tut. Das ist auch korrekt so, denn es wird da Einschränkungen und Verbote von bestimmten Technologien geben, dass man dort die Entwicklung in eine Richtung lenken kann. Und die Zukunft wird wahrscheinlich dann nicht mehr so kostengünstig sein, wie wir das gewohnt waren. Ob es dann zum Luxusgut wird, werden wir sehen. Aber man muss auch sehen, um den Planeten zu retten, können wir nicht so weitermachen wie bisher. Also wird es deutlich unangenehmer werden, von A nach B zu kommen.
Wie sieht denn Ihrer Meinung nach, die Mobilität der Zukunft aus?
Wir werden bei der Mobilität der Zukunft einen stärkeren Trend zu gemeinschaftlichem Transport sehen, wenn es um die Personenmobilität geht. Ich sehe zumindest für den Bereich des Europäischen Wirtschaftsraumes, also Deutschland und die EU-Staaten, dass die Pro-Kopf Anzahl von privaten Kraftfahrzeugen sicherlich nicht mehr weiter steigen wird. Es wird weniger Fahrzeuge geben, die aber dann stärker gemeinschaftlich genutzt werden und die auch deutlich anders aussehen werden, als wir das heutzutage kennen. Bei der Antriebswende sehe ich für den europäischen Raum schon einen sehr starken Trend hin zur Elektrifizierung, also zum batterieelektrischen Antrieb. Das ganze Gerede von dem, dass diese gesetzliche Regelung verhindert, dass man den Weg zur Elektrifizierung bei den Fahrzeugherstellern wieder hinterfragt oder einstellt - der Zeitpunkt ist lange überschritten. Wenn man sich die Fahrzeughersteller in Deutschland anschaut, sind sie teilweise schon gar nicht mehr von ihren Kapazitäten und vom Knowhow her in der Lage, neue Verbrennungsmotoren-Generationen aufzulegen. Zumindest die PKW-Hersteller, bei denen ich einen gewissen Einblick habe. Die Leute die das könnten, sind entweder in Pension oder mittlerweile abgewandert oder man kümmert sich um batterieelektrische Konzepte. Aber es wird noch Verbrennungsmotoren im Einzelfall oder in Nischenanwendungen geben. Und der öffentliche Verkehr wird deutlich gestärkt werden. Meines Erachtens nach wird die schienengebundene Mobilität für den Fernverkehr sehr stark zunehmen und wir werden auf kurzen Strecken wahrscheinlich deutlich weniger fliegen. Mit der Fahrradmobilität habe ich persönlich so meine Probleme, weil ich überhaupt kein Fahrradfahrer bin und weil ich das in unseren Breiten auch nicht für das ganze Jahr durchziehbar halte. Und das Fahrradfahren in Magdeburg bringt ja auch einige besondere Probleme mit sich. Da hat man sehr hohen Fahrradschwund, an dem habe ich schon mehrmals gelitten. Aber das Fahrrad sehe ich jetzt nicht als die Lösung, die uns groß weiterbringen wird.
Also ich persönlich meine, dass es weniger Fahrzeuge geben wird, die im überwiegenden Teil dann auch elektrifiziert sein werden - entweder batterieelektrisch oder dann Plug-in-Hybrid Fahrzeuge. Wasserstoff wird eher bei den größeren Fahrzeugen eine Rolle spielen, in Form von der Brennstoffzelle und eventuell auch in Form des Wasserstoffverbrennungsmotors. Und die alltägliche Mobilität wird sehr stark in Richtung gemeinschaftlicher öffentlicher Verkehr ausgebaut werden und müssen.
Dann kommen wir auch schon zur letzten Frage. Sie waren im letzten Jahr bei unserem Wissenschaftspodcast zu Gast. Dort wurden Sie gefragt, ob Sie sich für ein Auto mit Verbrennungsmotor, ein Elektroauto oder ein Wasserstoffauto entscheiden würden. Sie sagten, dass Sie sich bei Ihrem Fahrstil, viel Langstrecke, für einen Diesel mit Verbrennungsmotor entscheiden würden. Wie sieht das denn Stand heute aus? Ist Ihre Antwort immer noch dieselbe?
Ja, definitiv. Seit dem letzten Wochenende noch sehr viel stärker. Durch den Wegfall der Atomenergie in Deutschland wird ja vermehrt Kohlestrom ins Netz eingespeist. Und wenn man sich die CO2-Belastung anschaut, die ein Elektrofahrzeug mit sich bringt, verglichen zu einem Dieselfahrzeug bei gleicher Fahrweise, dann liegt man da durchaus ähnlich bei der CO2-Emission. Das beruht nicht zuletzt auf einer CO2-Emission von über 400 Gramm pro Kilowattstunde im aktuellen deutschen Stromnetz. Deshalb bin ich mit meinem Dieselfahrzeug ähnlich klimaschonend unterwegs, wie mit einem Elektrofahrzeug vergleichbarer Größe von der Verfügbarkeit her und von den Kosten, bin ich damit ebenfalls besser aufgestellt. Ich gehe mal davon aus, das wird sich die nächsten Jahre auch nicht in dem Maße ändern, dass ich dort groß umdenken muss.
Vielen Dank für das Gespräch.