Gedanken zum Tanken: Treibstoff-Alternativen

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Ein Großteil des weltweiten CO2-Ausstosses geht auf den Verkehr zurück. Dazu kommt die Abhängigkeit vom Erdöl: Rund 95 Prozent der Treibstoffe für Fahrzeuge, Flugzeuge und Schiffe stammen aus Mineralöl. Um die Mobilität der Gesellschaft klima- und umweltfreundlich zu gestalten, sind heute schon Alternativen gefragt.

Autor Jenny Louise Becker, 07.04.09

Dass die Erdöl-Reserven schwinden ist klar, doch genaue Zahlen, wie weit wir noch kommen, gibt es nicht. 40 bis 50 Jahre noch, so die geläufigsten Hochrechnungen, dann ist Schluss – und damit auch für die „fossile“ Mobilität. Dazu kommt, dass bei der Verbrennung von Motorenbenzin Abgase wie Kohlendioxid (CO2), Schwefelwasserstoffe (H2S) und Stickoxide (z.B. N2O, auch Lachgas genannt) entstehen. Durch ihre Freisetzung in die Atmosphäre wirken sie sich auf den Treibhauseffekt und somit die globale Erwärmung aus. Ein Fünftel des in Deutschland ausgestoßenen CO2 geht auf das Konto des Verkehrs (Zahl des VCD).

Am umwelt- und klimaschonendsten ist es natürlich, kein Auto zu fahren. Wenn nicht auf Personenindividualverkehr, sprich das Auto, Motorrad oder ähnliches, verzichtet werden kann, gilt es zwischen verschiedenen Alternativen abzuwägen. Leicht ist das nicht! Wichtig hierbei ist es zu beachten, dass sich die Umweltbilanz eines Kraftstoffs aus der Verbrennung, dem Verbrauch und der Herstellung (Anbau, Umwandlungsverfahren, Nebenprodukte) zusammensetzt.

Biokraftstoffe: begrenztes Potenzial

m291, http://www.flickr.com/photos/m291/574232176/sizes/z/in/photostream/ (CC BY-ND 2.0)

Biokraftstoffe aus Pflanzenöl, Alkohol, Soja, Weizen, Mais oder Zuckerrohr ersetzen in Deutschland kaum sechs Prozent der Treibstoffe aus Erdöl (2010: 5,8 Prozent). Ein Teil davon wird herkömmlichem Diesel und Benzin beigemischt, z.B. in E 10, der Rest in reiner Form als Biosprit oder Pflanzenöl verbraucht.

Licensed under: Creative Commons - Attribution Non-Commercial Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. Quelle: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., 2012

Der meist aus Rapsöl hergestellte Biodiesel war 2011 mit circa 66 % der wichtigste Biokraftstoff in Deutschland, gefolgt von Ethanol mit fast 34 % und Pflanzenölkraftstoff mit 0,5 % (Quelle: BMU; FNR).

Laut eines Gutachtens des Wissenschaftlichen Beirats der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (WBGU „Zukunftsfähige Bioenergie und nachhaltige Landnutzung“) kann Kraftstoff aus Bioenergie fossile Kraftstoffe auf Dauer ersetzen und so zu großen CO2-Einsparungen beitragen. Die Nutzung der bei der Biokraftstofferzeugung entstehenden Abwärme durch die Kraft-Wärme-Kopplung erhöht diesen Beitrag zur CO2-Einsparung sogar noch. Dies gilt jedoch nur für stationäre Kraftwerke, nicht für Verbrennungsmotoren in Fahrzeugen.

Die seit 2009 in Kraft getretene „EU-Richtlinie zur Förderung Erneuerbarer Energien“ gibt Nachhaltigkeitskriterien vor, mit denen sichergestellt werden soll, dass der Anbau von Biomasse für Biokraftstoffe und sonstige flüssige Bioenergieträger auf ökologisch wertvollen Flächen verhindert wird. Stattdessen soll die Nutzung von Brachflächen besonders gefördert werden. Deutschland hat diese Kriterien mit der „Nachhaltigkeitsverordnung“ in nationales Recht umgesetzt. Demnach müssen Anbieter von flüssigen Biokraftstoffen nachweisen, dass die von ihnen genutzte Biomasse nach den Nachhaltigkeitskriterien produziert wurde (Quelle: AEE).

Schlecht fällt die CO2-Bilanz aus, wenn stark bewachsene Flächen für den Anbau von Energiepflanzen gerodet werden, zum Beispiel für Ölpalmen-Plantagen in Malaysia oder Soja aus Brasilien und Argentinien. Beim Abbrennen von Wäldern und durch die Veränderung des Pflanzenwuchses fällt sehr viel Kohlendioxid an.

Die verschiedenen Alternativen Kraftstoffe im Überblick

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Ethanol-Kraftstoff (Bio-Ethanol) wird aus Zuckerrüben, Zuckerrohr oder Weizen gewonnen. Seit 2005 wird es in Deutschland in geringen Mengen dem normalen Benzin beigemischt. 2011 wurde in Deutschland im Rahmen der EU-Biokraftstoffrichtlinie E 10 eingeführt, um die Abhängigkeit von Erdöl zu verringern und das Klima zu schonen. E10 ist ein Ottokraftstoff, der einen Anteil von bis zu 10 Prozent Bioethanol enthält und damit zu den Ethanol-Kraftstoffen zählt. Ethanol ist darüber hinaus Hauptkomponente des Kraftstoffs E85, einem Gemisch aus 85 Prozent Ethanol und 15 Prozent Ottokraftstoff. Dieser Kraftstoff kann in sogenannten Flexible Fuel Vehicles (FFV) verwendet werden.

Umweltverbände wie der BUND und Greenpeace erwarten keine positiven Effekte für die Umwelt durch die Einführung von E10. Mit der Erhöhung des Ethanolanteils auf 10 Prozent steigt laut BUND auch der Bedarf an Getreide, Zuckerrüben und Mais auf insgesamt rund fünf Millionen Tonnen, für die Nahrungsmittelproduktion wichtige Flächen stehen nicht mehr zur Verfügung. Greenpeace erwartet durch einen hohen Einsatz von Pestiziden und Düngemitteln sowie großen Monokulturen eine Verschlechterung der Klimabilanz.

Biodiesel wird aus mit Methanol veresterten Pflanzenölen hergestellt. Als Basis dient der Samen der Rapspflanze. Für einen besseren Klimaschutz wird auch dem mineralischen Diesel Biodiesel beigemischt. Ein Vorteil von Biodiesel ist seine Ähnlichkeit zu mineralischem Diesel; auch nicht umgerüstete Dieselmotoren können mit diesem Kraftstoff betrieben werden. Nachteilig ist der hohe Aufwand zur Herstellung und die geringe Dezentralität der in Deutschland betriebenen Biodieselanlagen. Außerdem gelten alle Einschränken in Bezug auf Klima und Umwelt wie bei Bio-Ethanol.

Reine Pflanzenöle z. B. aus Raps, Sonnenblume oder Leindotter, auch „Pöl“ oder Naturdiesel genannt, können als Kraftstoff in Dieselmotoren eingesetzt werden, jedoch muss der Motor dazu umgerüstet werden. Vorteile gegenüber Diesel sind: die Verwendung von Pflanzenöl halbiert in etwa der Ausstoß von Rußpartikeln, es gibt weniger Feinstaubemissionen und Verunreinigungen durch Schwefel und Schwermetalle entfallen weitgehend.

Doch ist auch die Nutzung von Pflanzenölen als Kraftstoff nicht CO2-neutral. Auch wenn bei der Verbrennung nur die Menge CO2 freigesetzt, wird, die die Pflanzen vorher durch Photosynthese aus der Atmosphäre entnommen haben, wird bei der Produktion (Pressen) selbst ein meist geringer Prozentsatz an Strom oder mineralischem Kraftstoff verbraucht. Außerdem wird beim Bestellen der Anbauflächen inkl. der energetischen Aufwendungen für die Gewinnung und Logistik des Düngers oder der Spritzmittel (Pflanzenschutzmittel) und der Mittel zur Krankheits-, Schädlings- und Unkrautbekämpfung sowie bei der Ernte Energie verbraucht, was auch zur Kohlendioxidfreisetzung führt.

Die Umbaukosten betragen hier bei Eigeneinbau etwa 200 bis 600 Euro.

Wasserstoff (H) kann aus Wasser (H2O) mittels Elektrolyse gewonnen werden. Wasserstoff lässt sich in Fahrzeugen mit Brennstoffzelle und nachgeschaltetem Verbrennungsmotor nutzen. Brennstoffzellenfahrzeuge können bei Bedarf schnell wieder aufgetankt werden. Die Technik funktioniert, sie ist allerdings auch nach jahrzehntelanger Entwicklungsarbeit immer noch viel zu teuer. Zudem fehlt die entsprechende Infrastruktur, Wasserstofftankstellen sind selten. Und woher der benötigte Wasserstoff in großen Mengen kommen könnte, weiß bis jetzt noch niemand.

Kraftstoffe aus der ganzen Pflanze

Da fast alle Kraftstoffe der ersten Generation sehr energieaufwändig und flächenintensiv in der Herstellung und Gewinnung sind, werden große Hoffnungen den Kraftstoffen der zweiten Generation entgegengebracht. Diese befinden sich aktuell noch in der Entwicklung. Die erste Generation Biokraftstoffe nutzt nur besonders öl- oder stärkehaltige Pflanzenteile. Die zweite Generation wird im Gegensatz dazu aus der ganzen Pflanze gewonnen. Selbst Stroh, Restholz, Gülle – fast jede Form an Biomasse – könnte mit  neuen Technologien zu Sprit umgewandelt werden. Wenn organische Reste verwendet werden, fallen keine Treibhausgase durch den Anbau und die Erschließung von Ackerflächen an. Die zu erwartende CO2-Bilanz fällt dementsprechend gut aus.

Die Verwertung von zusätzlichen Pflanzenresten würde auch der Lebensmittelproduktion keine Konkurrenz machen. Der Flächenertrag durch Biokraftstoffe der zweiten Generation könnte zudem deutlich steigen, wenn schnell wachsende Energiepflanzen wie Miscanthus oder Jatropha statt Raps, Mais und Co. angebaut würden. Die Energiepflanzen gedeihen auch auf unfruchtbaren Böden und können – zumindest theoretisch – dort angepflanzt werden, wo keine Nahrungspflanzen wachsen. Einziger Haken bleibt der hohe Energieverbrauch und die Ineffizienz der Verfahren – bisher!

Ein erster Prototyp ist der BtL-Kraftstoff (Biomass to Liquid), der auch unter dem Markennamen SunDiesel vertrieben wird. Er wird aus Biomasse, wie z. B. Holz oder Stroh gewonnen. BtL befindet sich noch in der Erprobungsphase und hat noch einen großen Forschungsbedarf. Bei ihm können alle Bestandteile der Pflanze genutzt werden und er besitzt eine hohe Energiedichte. Auch konventionelle Dieselfahrzeuge können damit fahren. Eine Gesamtenergiebilanz der BTL-Prozesse liegt derzeit noch nicht vor.

Bis jetzt sind Kraftstoffe der zweiten Generation aber noch Zukunftsmusik. Bisher ist die Technik schlicht zu teuer und wird wohl nicht vor 2020 konkurrenzfähig sein, glauben viele Experten.

Elektroautos

E-Auto-Station in Oslo, The infatuated (CC BY-NC-SA 2.0)

Da Biokraftstoffe die immer knapper werdenden Ölreserven nicht komplett ersetzen können, erscheint der Umstieg auf elektrisch betriebene Fahrzeuge nur konsequent. Die Motoren besitzen gegenüber herkömmlichen Verbrennungsmotoren erhebliche Vorteile: Sie benötigen für die gleiche Leistung nur einen Bruchteil der Energie und unter der Voraussetzung, dass der Strom aus erneuerbaren Energien gewonnen wird, sind Elektromotoren effizient und verursachen wenig Schadstoffe. Außerdem sind die Motoren sehr leise und es entsteht kaum Geruch – eine große Erleichterung für von Lärm- und Gestank geplagte Städter!

Im Stadtverkehr sind Elektroautos schon jetzt eine ernsthafte Alternative. Aber auf langen Strecken können selbst die besten Batterien, die zurzeit entwickelt werden, mit Benzin oder Diesel nicht annähernd mithalten. Der aktuelle Rekord liegt bei 600 Kilometern  – danach ist Schluss und die Batterie muss ca. 5 Stunden lange aufgeladen werden.

Eine aktuelle Darstellung zum Entwicklungsstand der Elektroautos in Europa findest Du hier: Das Elektroauto kommt!

Was nun?

Was auf jeden Fall klar ist: Wir müssen dringend und grundlegend unser Verhältnis zur Mobilität überdenken. Nicht nur wegen der negativen Auswirkungen der Kraftstoffe, sondern auch aus Platzgründen, die sich schon jetzt in den Städten in Form von Parkplatzmangel, und verstopften Straßen zeigen. Mobilität muss flexibler werden: kurze Strecken zu Fuß, etwas längere mit dem Rad oder E-Moped, Langstrecken mit Bus und Bahn, dem geteilten Auto und kleinen E-Mobilen. Denn die verschiedenen Ansätze zeigen deutlich, dass die Patentlösung noch nicht in Sicht ist. Mit Biokraftstoffen lässt sich das Erdöl heute schon strecken, die Erträge sind für einen vollständigen Umstieg aber zu gering. Dazu kommt: Führt man sich die Entwicklung der weltweiten PKW-Flotte vor Augen, kann keine noch so innovative Technologie zu einer nachhaltigen Senkung des CO2- Ausstoßes beitragen. Bis 2030 wird sich Schätzungen zufolge die Zahl der Autos auf diesem Planeten von heute etwa 700 Millionen auf rund 1,3 Milliarden fast verdoppeln. Diese Mengen an Kraftstoffen sind kaum nachhaltig zu decken. Das heißt, alle alternativen Kraftstoffe sind maximal ein wenig besser, aber nicht wirklich gut.

Elektroautos sind immerhin eine Lösung für die Kurzstrecke – bisher! Zu hoffen bleibt, dass die Produktion von E-Autos endlich richtig durchstartet!

Bis dahin ist ein sehr einfaches Mittel gegen die drohende Ölknappheit und den Klimawandel die Entwicklung von sparsameren Autos. Im Vergleich mit diesem Einsparpotenzial verblasst jede andere Alternative wie etwa zehn Prozent Biosprit-Beimengung bis zum Jahr 2020. Die Rechnung ist ganz einfach: Je mehr Sprit ein Fahrzeug verbrennt, desto mehr CO2 stößt es aus. Plus: auch weniger Tempo spart CO2, weil bei niedrigeren Geschwindigkeiten weniger Sprit verbraucht wird. Aber auch das ist nur eine Übergangslösung!

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