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CO2 als Rohstoff für die erneuerbare Kraftstoffproduktion

Solar- und Windenergie haben sich im Strom- und Wärmesektor als konkurrenzfähige Technologien durchgesetzt. Diese erneuerbaren Energiequellen können durch chemische Konversion von Wasser und CO2 in synthetische Kraftstoffe auch für die Luftfahrt erschlossen werden. In unseren Systemanalysen1–3 entpuppt sich die CO2-Bereitstellung als deutlich kostenintensiver als die Wasserversorgung sowie als ein entscheidender Faktor für die Klimabilanz.

Synthetische Kraftstoffe können nur dann nachhaltig sein, wenn die bei der Verbrennung entstehende Menge CO2 zuvor der Atmosphäre entzogen wurde. Im Umfeld der Sektorenkopplung wird lebhaft debattiert, ob sich eine vorteilhafte CO2-Bilanz auch dann ergibt, wenn man mit erneuerbarer Energie einen Kraftstoff synthetisiert und dabei fossiles CO2 aus Kraftwerksabgasen recycelt. Für strombasierte Kraftstoffe (PtL) lässt sich einfach zeigen, dass der erneuerbare Stromeinsatz die spezifische Stromerzeugung im Kraftwerk deutlich übertrifft. Eine nachhaltige Kraftstoffproduktion ist also bei der Nutzung dieser derzeit größten CO2-Quelle nicht möglich.

Einige Kraftstoffprojekte können sich in der Nähe von Biomethan- oder Bioethanolanlagen ansiedeln, die schon heute zu den kostengünstigsten CO2-Quellen zählen. Damit entfällt auch der aufwendige Transport von CO2. Um jedoch den gesamten Kraftstoffbedarf der Luftfahrt zu decken, müsste CO2 wohl aus der Luft abgeschieden werden. Erste Pilotanlagen dafür existieren. Es ist aber erheblicher Entwicklungsaufwand notwendig, um die erforderlichen Produktionskapazitäten zu schaffen. Langfristig schätzt das Bauhaus Luftfahrt den Anteil der CO2-Bereitstellung aus der Luft an den Kraftstoffkosten auf 20 bis 30 Cent pro Liter.

 

1 Falter, C.; Batteiger, V.; Sizmann, A. Climate Impact and Economic Feasibility of Solar Thermochemical Jet Fuel Production. Environ. Sci. Technol. 2016, 50 (1), 470–477; DOI 10.1021/acs.est.5b03515.
2 SUN to LIQUID public report: Technoeconomic and environmental analysis of CO2 provision from various sources; Bauhaus Luftfahrt: Taufkirchen, Germany, 2018.
3 Schmidt, P.; Batteiger, V.; Roth, A.; Weindorf, W.; Raksha, T. Power-to-Liquids as Renewable Fuel Option for Aviation: A Review. Chem. Ing. Tech. 2018, 90 (1–2), 127–140; DOI 10.1002/cite.201700129.

  • Systemvergleich für PtL: CO2-Bereitstellung aus der Luft (oben) und aus einem Kraftwerk (unten). Der CO2-Kreislauf ist nur für den Lufteinfang geschlossen. Wegen der spezifischen Energiebilanz kann das Kraftwerk auch nicht als Brückentechnologie dienen.Systemvergleich für PtL: CO2-Bereitstellung aus der Luft (oben) und aus einem Kraftwerk (unten). Der CO2-Kreislauf ist nur für den Lufteinfang geschlossen. Wegen der spezifischen Energiebilanz kann das Kraftwerk auch nicht als Brückentechnologie dienen.
  • Auswirkung der CO2- Bereitstellung auf die Kraftstoffkosten: Die CO2-Bereitstellung aus Ethanolanlagen kostet derzeit etwa 10 EUR pro Tonne CO2; Lufteinfang könnte langfristig für unter 100 EUR pro Tonne CO2 möglich sein.Auswirkung der CO2- Bereitstellung auf die Kraftstoffkosten: Die CO2-Bereitstellung aus Ethanolanlagen kostet derzeit etwa 10 EUR pro Tonne CO2; Lufteinfang könnte langfristig für unter 100 EUR pro Tonne CO2 möglich sein.