Dossier

Jun 03, 2023

Synthetische Kraftstoffe können Verbrennungsmotoren potenziell nahezu CO₂-neutral betreiben – wenn sie mit erneuerbarer Energie hergestellt werden.

Global gesehen ist unser Planet dank der unerschöpflichen Ressourcen Sonne und Wind reich an Energie. Auf lokaler Ebene ist dies jedoch nicht unbedingt der Fall, da Regionen mit wenig Wind und Sonne ihren Energiebedarf kaum oder gar nicht aus diesen Quellen decken können. In Deutschland beispielsweise sind Windkraftanlagen durchschnittlich nur 66 Tage im Jahr voll ausgelastet. Nach Angaben der Bundesnetzagentur lieferten sie im Jahr 2022 25,9 Prozent des Stromverbrauchs. Bei Elektrofahrzeugen spielt ein Teil dieser erneuerbaren Energie eine Schlüsselrolle in der Ökobilanz der Mobilität. Doch derzeit gibt es weltweit rund 1,3 Milliarden Bestandsfahrzeuge mit Verbrennungsmotor, die noch viele Jahre auf der Straße bleiben werden. Um einen umweltfreundlichen Betrieb zu gewährleisten, bedarf es anderer Lösungen wie sogenannter eFuels, also synthetischer Kraftstoffe, die nahezu CO2-neutral hergestellt werden. Porsche leistet seinen Beitrag mit einer neuen Produktionsstätte in Südamerika.

Punta Arenas hat rund 130.000 Einwohner und liegt in der Region Patagonien an der Südspitze Chiles und ist damit die südlichste Großstadt der Welt. Es ist auch das wichtigste Handelszentrum an der Westküste der Magellanstraße. Dieses Gebiet ist für seine starken Winde bekannt, die unaufhörlich und fast immer aus der gleichen Richtung über die karge Landschaft wehen. Sie sind so kraftvoll, dass sie Bäume in bizarre Skulpturen verwandeln können, die als „Flaggenbäume“ bezeichnet werden. Windkraftanlagen könnten hier 270 Tage im Jahr mit maximaler Leistung laufen, dennoch nutzt die Region keine Windkraft. Porsche ist bestrebt, diese Ressource mit internationalen Partnern zu erschließen und ist mit 11,6 Prozent am chilenischen Unternehmen Highly Innovative Fuels (HIF) beteiligt. Ziel ist es, die dortige Windkraft zur Herstellung synthetischer Kraftstoffe zu nutzen. Die im Dezember 2022 eingeweihte Produktionsanlage in der Nähe von Punta Arenas trägt den Namen Haru Oni, was im lokalen Dialekt „Land der Winde“ bedeutet. Der Produktionsplan für die aktuelle Pilotphase sieht 130.000 Liter eFuel jährlich vor.

Schaltkreis: Beim Herstellungsprozess wird Kohlendioxid (CO₂) direkt aus der Umgebungsluft gefiltert. Der fertige Kraftstoff besteht aus nichts anderem als CO₂ und Wasser und ist, wie andere Kraftstoffe auch, an einer Zapfsäule erhältlich.

Der erste Schritt bei der Herstellung von eFuels – die Elektrolyse zur Wasserstoffproduktion – benötigt viel Energie, weshalb die ständige Verfügbarkeit von grünem Strom so wichtig ist. Wasser (H₂O) ist eine sehr stabile chemische Verbindung. Zwei Wasserstoffatome (H) verbinden sich mit einem Sauerstoffatom (O) und bilden ein Wassermolekül. Es erfordert viel Energie, aus dieser Verbindung Wasserstoff zu extrahieren. Da der patagonische Wind unerschöpfliche Energie bietet, kann Wasserstoff dort nachhaltiger und kostengünstiger erzeugt werden. In Regionen mit begrenzter Energie muss der erzeugte Strom direkt und mit größtmöglichem Nutzen genutzt werden.

Neben Wasserstoff benötigt die eFuel-Produktion eine zweite Komponente: Kohlendioxid (CO₂), ein Treibhausgas, das in hohen Konzentrationen in der Atmosphäre die globale Erwärmung fördert. CO₂ kann durch Direct Air Capture aus der Luft gefiltert werden, ein Verfahren, bei dem Luft durch einen Keramikfilter strömt, ähnlich einem Katalysator in einem Auto. Anstelle von Edelmetallen verwenden die Strömungskanäle jedoch eine chemische Substanz, um CO₂-Moleküle zu binden. Sobald alle Räume mit CO₂ gefüllt sind, wird der Filter verschlossen, abgesaugt und erhitzt. Durch Hitze wird das CO₂ freigesetzt, das dann in einen Tank abgesaugt werden kann. Konkret wird für einen Liter eFuel Wasserstoff aus drei Litern entsalztem Meerwasser und CO₂ aus 6.000 Kubikmeter Luft benötigt.

Anschließend bindet eine Syntheseanlage den Wasserstoff und CO₂ zu Methanol, das alterungsbeständig und für Lagerung und Transport geeignet ist. Schiffsmotoren sind derzeit für den Betrieb mit Methanol ausgelegt. Für den Einsatz in Pkw ist jedoch eine Weiterverarbeitung erforderlich, wobei im letzten Syntheseschritt, Methanol zu Benzin, weitere Kohlenstoffverbindungen hinzugefügt werden müssen. Das Endprodukt ist eine Benzin- und Dieselalternative sowie eFuel zur Mischung mit herkömmlichen, mineralölbasierten Kraftstoffen zur kontinuierlichen Emissionsreduzierung.

Der in Chile produzierte Kraftstoff besteht daher aus nichts anderem als Luft und Wasser und kann an Tankstellen auf der ganzen Welt verkauft werden. Erwähnenswert ist auch, dass vom Oldtimer bis zum Hochleistungsrennwagen alle Verbrennungsmotoren mit eFuel betrieben werden können. Ab einer bestimmten Verfügbarkeit wird bei der Verbrennung nicht mehr CO₂ freigesetzt, als während des Produktionsprozesses der Umgebungsluft entzogen wurde, wodurch sich der Kreislauf schließt. Die jährliche Produktion in Punta Arenas soll bis zur Mitte des Jahrzehnts 55 Millionen Liter eFuel und zwei Jahre später 550 Millionen Liter erreichen – und wird weiter wachsen. Das entspricht 1,2 Prozent des deutschen Kraftstoffbedarfs für Pkw. Ein Neuanfang mit hohem Potenzial.

Der neue Porsche Cayenne feierte kürzlich seine Weltpremiere, zusammen mit dem weltweit ersten HD-Matrix-LED-Scheinwerfer, der eine Nachtfahrt in ein leuchtendes Lichterspektakel verwandelt.

Wir begeben uns auf die „Straße zum Ende der Welt“, um die Geheimnisse Patagoniens – dem Land der Entdecker und Heimat des Windes – zu erkunden. Unser Begleiter ist ein Panamera, angetrieben durch Wasser und Luft. Dies ist der Beginn einer neuen Ära.

Barbara Frenkel läutete für Porsche eine neue Ära ein, als sie im Dezember 2022 mit internationalen Partnern in Punta Arenas, Chile, die Pilotanlage Haru Oni ​​zur Produktion nachhaltiger eFuels eröffnete. Im Christophorus-Interview spricht sie über ihre ersten beiden Jahre als Mitglied des Porsche-Vorstands Einkauf, und gibt Einblicke in die großen Herausforderungen der Gegenwart.