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Synthesekraftstoff

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Definition: ein Kraftstoff, der mithilfe chemischer Verfahren hergestellt wird

Englisch: synthetic fuel

Kategorien: Energieträger, Grundbegriffe

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 27.07.2014; letzte Änderung: 24.07.2016

Synthesekraftstoffe sind meist flüssige Kraftstoffe, bei deren Herstellung chemische Umwandlungen eine gewichtige Rolle spielen. Hier werden also die wesentlichen Bestandteile des Kraftstoffs (in der Regel Kohlenwasserstoffe) aus anderen Substanzen hergestellt. Beispielsweise werden beim Fischer-Tropsch-Verfahren flüssige Kohlenwasserstoffe aus gasförmigen Substanzen gewonnen. Dagegen werden in einer gewöhnlichen Erdölraffinerie hauptsächlich bereits vorhandene Stoffe durch Destillation voneinander getrennt und später geeignet abgemischt, um z. B. Benzin oder Dieselkraftstoff zu erhalten. Bei manchen Prozessen wie zum Beispiel dem Cracken kommen allerdings auch chemische Umwandlungen vor.

Ausgangsstoffe für Synthesekraftstoffe können diverse energiereiche Verbindungen sein, die fossilen Ursprungs sein können (z. B. Kohle oder Erdgas) oder auch aus Biomasse gewonnen werden können. Ebenfalls möglich wäre die Nutzung von EE-Gas, d. h. von einem brennbaren Gas, welches mithilfe elektrischer Energie gewonnen werden kann.

Synthesekraftstoffe können entweder so hergestellt werden, dass sie Kraftstoffen aus Erdöl (z. B. Benzin oder Dieselkraftstoff) möglichst stark ähneln und diese direkt ersetzen können, oder auch für einen bestimmten Einsatz optimiert werden. Beispielsweise ist es möglich, eine höhere Klopffestigkeit zu erzielen, so dass ein Ottomotor mit höherer Verdichtung und damit auch mit höherer Energieeffizienz betrieben werden kann.

Bei der Herstellung von Synthesekraftstoffen (wie auch bei deren Nutzung) treten meist erhebliche Energieverluste auf. Dafür erhält man aber einen hochwertigen Energieträger, der für den Einsatz und vor allem auch für den Transport meist wesentlich besser geeignet ist als die Ausgangsstoffe. Die Qualität von Synthesekraftstoffen ist oft sehr hoch, weil die chemische Zusammensetzung recht genau gesteuert werden kann. Dies kann z. B. beim Betrieb von Verbrennungsmotoren und dazugehörigen Abgasreinigungsanlagen sehr vorteilhaft sein. Die hohe Energiedichte (im Vergleich z. B. zu Biomasse) ist besonders beim Transport von Kraftstoffen von Vorteil.

Mögliche Anwendungszwecke von Synthesekraftstoffen

In früheren Zeiten wurde vor allem die Kohleverflüssigung genutzt, um Kraftstoffe aus reichlich vorhandener Kohle herzustellen anstatt aus Erdöl. Hier wird z. B. zunächst Synthesegas erzeugt, und dieses kann mithilfe des Fischer-Tropsch-Verfahrens in flüssige Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden. Mit der Kohleverflüssigung wurde vor allem das Problem knappen Erdöls angegangen. Dies könnte im Prinzip auch zukünftig wieder interessant werden; jedoch ist die Herstellung solcher Synthesekraftstoffe aus Kohle mit sehr starken Umweltbelastungen verbunden, insbesondere mit hohen klimaschädlichen CO2-Emissionen. Von daher richtet sich das Interesse heute mehr auf die Nutzung von Biomasse mit Hilfe der Biomassevergasung. Damit ließen sich im Prinzip CO2-neutrale Kraftstoffe (Biosynfuels) herstellen. Allerdings ist auch der Anbau von Energiepflanzen meist mit beträchtlichen Umweltbelastungen verbunden, und aufgrund der niedrigen Flächennutzungseffizienz sind die Potenziale für den Aufsatz von Erdöl recht begrenzt.

In der Zukunft könnten Synthesekraftstoffe in großem Umfang aus EE-Gas hergestellt werden (siehe auch Power to Gas). Dies wäre denkbar, wenn elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen in großen Mengen kostengünstig zur Verfügung stünde und andererseits fossile Energieträger entweder nicht mehr genügend kostengünstig sind oder aufgrund der Klimagefahren nicht mehr genutzt werden können. Dann könnten Synthesekraftstoffe z. B. für den Flugverkehr dienen. Beim Verkehr auf dem Land besteht freilich die Alternative der zunehmenden Elektrifizierung, die eine wesentlich höhere Energieeffizienz ermöglicht und deswegen niedrigere Kosten verspricht. Beide Ansätze sind Beispiele für eine Sektorkopplung, also die Verbindung verschiedener Verbrauchssektoren, die meist mit einer verstärkten Elektrifizierung einhergeht.

Die Flächenproduktivität liegt bei der Herstellung von Kraftstoffen mit Photovoltaik und EE-Gas immerhin massiv höher als bei einer Strategie mit Biokraftstoffen.

Der Wirkungsgrad für die Herstellung von Synthesekraftstoffen aus elektrische Energie mit optimierten Prozessen könnte in der Gegend von 50 % liegen. Mit Strom aus Photovoltaik ergäbe dies einen Wirkungsgrad in der Größenordnung von 10 % in Bezug auf die Energie der verwendeten Sonneneinstrahlung (bei senkrechtem Einfall). Dieser Wert führt immerhin zu einer Flächenproduktivität, die etwa eine Größenordnung höher liegt als bei der Herstellung von Biokraftstoffen.

Siehe auch: Kraftstoff, Kohleverflüssigung, Biokraftstoff, EE-Gas, Synthesegas
sowie andere Artikel in den Kategorien Energieträger, Grundbegriffe

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