Kopernikus-Projekt P2X

Was bewegt uns in Zukunft? Diese Frage stellen sich Entwickler und Autofahrer gleichermaßen. Die Elektromobilität wird nicht erst kommen, sie ist bereits da. Große Batterien als Energiespeicher haben dann eine Zukunft, wenn Ladezeiten deutlich verkürzt werden können, zum Beispiel bei Feststoffbatterien. Wasserstoff als Speichermedium, der in der Brennstoffzelle mit Sauerstoff zur Reaktion gebracht wird, wird aktuell an vielen Stellen diskutiert.

Etwas leiser ist es um synthetische Kraftstoffe geworden. Deren Vorteil ist der Einsatz einer bestehenden Tankstellen-Infrastruktur und je nach Bauart nur geringe Änderungen an Verbrennungsmotoren. Vor allem im Schwerlastverkehr hat flüssiger Treibstoff unabwendbare Vorteile, zum Beispiel bei den im Vergleich zum Stromladen geringeren Standzeiten der Nutzfahrzeuge. Auch Container- und Kreuzfahrtschiffe sowie Flugzeuge könnten mit synthetischen Kraftstoffen umweltfreundlicher gemacht werden.

Alternative für Flugzeuge, Schiffe und Lkw

Auf dem Gelände des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) wurde jetzt im Rahmen des Kopernikus-Forschungsprojekts P2X erstmals ein synthetischer Kraftstoff hergestellt, der als Speicher für Ökostrom verstanden werden will. Vier chemische Prozessschritte wurden in einen Prozess integriert, im Rahmen dessen Treibstoff aus Kohlendioxid, Wasser und Ökostrom entsteht.

„Wind und Sonne versorgen uns weltweit mit einer ausreichenden Menge an Energie, aber nicht immer zur richtigen Zeit“, sagt Roland Dittmeyer, Koordinator des Forschungsclusters „Kohlenwasserstoffe und langkettige Alkohole“ und Professor am KIT. „Zudem brauchen einige wichtige Verkehrssegmente wie Flug- oder Schwerlastverkehr auch langfristig Kraftstoffe, da diese eine hohe Energiedichte ausweisen.“

60 Prozent Wirkungsgrad

Die Versuchsanlage in Karlsruhe, die überschüssigen Ökostrom nutzt, kann zurzeit rund zehn Liter synthetischen Kraftstoff pro Tag herstellen. Eine weitere Anlage mit einer Kapazität von 200 Litern pro Tag ist in der Entwicklung. Das weitere Ziel ist eine vorindustrielle Demonstrationsanlage, die pro Tag 1.500 bis 2.000 Liter produzieren kann. Laut KIT ist es möglich, damit Wirkungsgrade von rund 60 Prozent zu erreichen. Das bedeutet, dass 60 Prozent des eingesetzten Ökostroms als chemische Energie im Kraftstoff gespeichert werden kann.

Die Produktionsanlage gewinnt mit speziellen Filtern Kohlendioxid aus der Umgebungsluft. In einem Vakuum wird das Kohlendioxid bei minus 95 Grad Celsius von der Filteroberfläche abgelöst und abgepumpt. Im zweiten Schritt werden mittels Co-Elektrolyse Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid hergestellt. Der dabei verwendete Ökostrom soll mit einem Wirkungsgrad von bis zu 80 Prozent im Synthesegas gebunden werden können.

Anschließend werden langkettige Kohlenwasserstoffmoleküle gebildet. Im vierten Schritt wird die Qualität des Kraftstoffs in einem katalytischen Prozess verbessert und das Endprodukt ist einsatzbereit. Die Anlage des KIT hat nach Angaben der Entwickler den Vorteil, dass sie dezentral einsetzbar ist. Dort, wo Ökostrom in Form von Solar-, Wind- oder Wasserkraft anfällt, könnten entsprechende Produktionsstätten für synthetischen Kraftstoff errichtet werden.