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Bereits seit der IAA 2019 wird in Berlin die Anzahl der Ladesäulen diskutiert: Sei es der Vorstoß von Vizekanzler Olaf Scholz (SPD), der in einem Interview bereits für 2025 eine Million zusätzliche Ladestationen an Straßen und öffentlichen Parkplätzen forderte, oder die Aussage von Kanzlerin Angela Merkel (CDU) in ihrem Video-Podcast kurz vor dem Auto-Gipfel Anfang November: „Hierfür (Anmerkung der Redaktion: deutlicher Ausbau der Ladeinfrastruktur) wollen wir eine Million Ladepunkte bis zum Jahr 2030 schaffen, und hieran wird sich auch die Industrie beteiligen.“ Die Absichten der Regierung sind durchaus positiv zu sehen, aber verschließt man sich hier nicht gegenüber anderen Optionen? So bewertete der Zentralverband Deutsches Kraftfahrzeuggewerbe e. V. (ZDK) kurz nach dem Gipfel die Tatsache kritisch, dass die Fokussierung auf die E-Mobilität andere alternative Antriebsarten, wie gasbetriebene Fahrzeuge, CO2-neutrale synthetische Kraftstoffe sowie den mittels Wasserstoff und Brennstoffzelle angetriebenen Elektromotor, in den Hintergrund dränge. Um sie wettbewerbsfähig zu machen, bedürfe es der intensiven Förderung, wie dies jetzt bei der E-Mobilität geschehe, so die Forderung des ZDK.

Ende Juni luden beispielsweise der Volkswagen Konzern und Industriepartner aus den Bereichen Gasversorgung, Netz- und Tankstellenbetrieb zu den dritten CNG Mobility Days nach Berlin (Anmerkung der Redaktion: Einen Bericht hierzu finden Sie in der Flottenmanagement-Ausgabe 4/2019, S. 48 f.). Auch hier stellte man sich die Frage, wieso von politischer Seite Erdgas wenig Beachtung findet, obwohl dieses synthetisch oder aus Reststoffen, beispielsweise als Biogas aus Abwasser oder landwirtschaftlicher Produktion, gewonnen werden kann. Dadurch würde sich die Umweltbilanz des eigentlich fossilen Brennstoffes noch einmal deutlich verbessern, wenngleich diese aufgrund des höheren Energiegehaltes und der saubereren Verbrennung gegenüber Benzin oder Diesel generell schon besser ist. Nochmals sauberer wäre dieser alternative Kraftstoff, wenn bei der Gasgewinnung regenerativ erzeugter Strom zum Einsatz käme. Damit schlägt Erdgas eine Brücke zwischen fossilen Kraftstoffen und Elektromobilität, wobei im Vergleich zum Elektrofahrzeug viele Hemmnisse wie die fehlende Infrastruktur oder die fehlende Verfügbarkeit dieser Fahrzeuge nicht gegeben sind.

Doch wie wird aus Erdgas ein regenerativer beziehungsweise synthetischer Kraftstoff? Im Grunde genommen gar nicht, denn Erdgas ist und bleibt ein fossiler Brennstoff, der in unterirdischen Lagerstätten vorkommt und hauptsächlich aus hochentzündlichem Methan besteht. Das Erdgas, was wiederum beispielsweise in CNG-Fahrzeugen zum Einsatz kommt, muss vorher aufbereitet werden. Hierbei werden giftige, korrosive und/oder chemische Bestandteile abgesondert sowie das sogenannte Rohgas mit Methan angereichert. Lagerung, Transport und Betankung des Erdgases erfolgen entweder als Compressed Natural Gas (CNG, komprimiertes Erdgas) das heißt stark verdichtetes, aber nach wie vor gasförmiges Erdgas, oder als Liquified Natural Gas (LNG, verflüssigtes Erdgas), das heißt durch starke Abkühlung verflüssigtes und durch Lagerung in speziellen Kryotanks kühl und flüssig gehaltenes Erdgas.

Das regenerative beziehungsweise synthetische Gas ist hingegen formal kein Erdgas, sondern ähnelt diesem nur hinsichtlich seiner chemischen Zusammensetzung und dessen Eigenschaften: So wird das regenerative Substitut von Erdgas auch als Biomethan beziehungsweise Bioerdgas bezeichnet. Für die Erzeugung des dafür nötigen Vorproduktes, des sogenannten Biogases, kommen in der Regel Energiepflanzen, Gülle und/oder organische Reststoffe als Gärsubstrate zum Einsatz. Bei der nachgeschalteten Aufbereitung zu Biomethan werden unter anderem die störenden Bestandteile Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff aus dem Biogas entfernt und das verbleibende Produkt wird verdichtet (Biogasaufbereitung). Analog der Herstellung von CNG und LNG wird dieses Produkt mit Methan angereichert, welches auch mittels der Power-to-Gas-Methode durch erneuerbaren Überschussstrom geschehen kann. Vereinfacht beschreibt die Power-to-Gas-Methode die Umwandlung regenerativ erzeugter elektrischer Energie in chemische Energie. Hierfür wird Wasser zunächst mit Elektrolyseuren in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten und anschließend unter Zugabe von Kohlenstoffdioxid methanisiert. Das Produkt dieser Methode kann dann wie zuvor beschrieben zur Gewinnung von Biomethan verwendet oder einfach in das Erdgasnetz eingespeist werden.

Im Vergleich zu Bioerdgas ist die Gewinnung des synthetischen Substituts von Erdgas, des Synthetic Natural Gas (SNG), bereits altbekannt und kann sowohl über fossile als auch regenerative Energieträger erfolgen. So wurde das erste Verfahren zur Herstellung von SNG bereits 1902 entwickelt und während der Ölkrise in den 1970er Jahren zur Industriereife gebracht. Diese Anstrengung entstammte der Angst, dass erreichbare Quellen für Erdgas nicht für eine dauerhafte Versorgung der Industrienationen ausreichen könnten. Das aus dem zu dieser Zeit günstigeren Rohstoff Kohle synthetisierte SNG sollte hier Abhilfe schaffen. Synthetic Natural Gas auf der Basis von Braunkohle wird über eine Kohlevergasung und auf der Basis von Biomasse über eine Biomassevergasung zu Synthesegas produziert. Unter der sogenannten Vergasung versteht man vereinfacht die Umwandlung eines Festbrennstoffes in einen Sekundärbrennstoff, der in verschiedenen Nutzungsbereichen wie beispielsweise der Stromerzeugung oder als Kraft- und Treibstoff (Brenngas) beziehungsweise wie bei der Gewinnung von SNG als Synthesegas für die chemische Synthese effizienter eingesetzt werden kann. Das entstehende Synthesegas wird nach einer Reinigung von Partikeln, Kohlendioxidanteilen und Schwefel- und Chlorverbindungen einer anschließenden Methanisierung zugeführt. Diese erfolgt exotherm und findet bei Temperaturen von 300 bis 450 Grad Celsius und einem Druck zwischen einem und fünf Bar unter Einsatz eines geeigneten Katalysators statt. Bei Synthetic Natural Gas, welches auf Basis von Biomasse produziert wird, spricht man auch von Bio-SNG.

Im Jahr 2010 veröffentlichte das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik in Kassel (IWES) die Theorie, die unregelmäßig anfallende Wind- und Sonnenenergie im Erdgasnetz mithilfe von SNG zu speichern. Über die Power-to-Gas-Methode sollte der überschüssige Strom dazu verwendet werden, per Wasserelektrolyse Wasserstoff zu produzieren und bei Bedarf in einem zweiten Schritt unter Verwendung von Kohlendioxid diesen in synthetisches Methan umzuwandeln. Als Speicher für dieses Methan und bis zu einem gewissen Volumenanteil auch des elementaren Wasserstoffs war die bestehende Erdgasinfrastruktur gedacht, also das Gasnetz mit den angeschlossenen Untertagespeichern. Laut IWES benötigt Deutschland im Jahr 2025 – wenn laut Erneuerbare-Energien-Gesetz (kurz: EEG) 40 bis 45 Prozent des elektrischen Stroms aus erneuerbaren Quellen stammen sollen – zum Ausgleich saisonaler Schwankungen bei Wind und Sonne Speicherkapazitäten von 15 Terawattstunden (TWh). Demgegenüber wurde die Speicherkapazität der Erdgasspeicher im deutschen Erdgasnetz im September 2018 vom Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e. V. (BDEW) mit 234 TWh angegeben, was einem mehrere Monate umfassenden Verbrauch entspricht. Der Erdgasverbrauch lag laut BDEW 2017 bei etwas mehr als 994 TWh. Somit ließe sich allein mit der gespeicherten Energiemenge im heutigen Energiesystem die Stromversorgung in Deutschland über etwa zwei Monate sicherstellen. Jedoch konnte 2016 das Gasversorgungsnetz nur 9,4 TWh Biomethan sowie Wasserstoff aus Powerto- Gas in Höhe von bis zu zehn Volumenprozent aufnehmen.

Mit Verfahren, die sich an die Biomethan- und SNG-Herstellung anlehnen, können auch regenerative beziehungsweise synthetische Substitute von anderen Kraftstoffen wie Benzin oder Diesel erzeugt werden. Im Vergleich zu diesen haben gasförmige Substitute jedoch einen entscheidenden Vorteil – die Verbrennung ist sauberer. Dies liegt im Fall des CNG-Substituts einerseits daran, dass der Kraftstoff im Verbrennungsraum bereits homogen gasförmig vorliegt und nicht in zerstäubter Form wie im Fall von Benzin und Diesel, andererseits daran, dass die Molekülketten nur circa halb so viel Kohlenstoffatome im Verhältnis zu den Wasserstoffatomen enthalten wie in Benzin und Diesel, also bei der Verbrennung mit Sauerstoff mehr Wasser und weniger Kohlendioxid und Ruß entsteht. Jedoch, wie Bosch-Chef Volkmar Denner auf dem diesjährigen Wiener Motorensymposium betonte, werde bis zum Jahr 2030 nur jedes vierte Neufahrzeug rein elektrisch fahren, wodurch Verbrennungsmotoren auch dann noch wichtige Teile des Antriebsmixes wären und deren Kraftstoffe müssten zunehmend nicht aus Erdöl hergestellt werden. Schon heute sind Produktionsverfahren für diese Kraftstoffe etabliert; müssten aber ausgebaut werden, um den Bedarf zu decken. Investitionsanreize ließen sich durch Kraftstoffquoten, die Anrechnung von CO2-Einsparungen durch synthetische Kraftstoffe auf den Flottenverbrauch und langfristige Planungssicherheit schaffen. Zugleich können die bei Bosch als E-Fuels bezeichneten synthetischen Kraftstoffe, die durch das Prinzip der Vergasung hergestellt wurden, in bestehenden Infrastrukturen und aktuellen Motoren genutzt werden. Damit wirkten sie unmittelbar im Bestand und somit schneller als es bei einer Erneuerung von Infrastruktur und Fahrzeugen möglich wäre. Sie könnten auch herkömmlichem Kraftstoff beigemischt werden und damit bereits zur CO2-Senkung in der bestehenden Fahrzeugflotte beitragen, wenn sie noch nicht flächendeckend hergestellt werden könnten.

Jedoch ist die Herstellung von strombasierten Kraftstoffen sehr energieintensiv. In einem Positionspapier der CDU/CSU-Fraktion im Deutschen Bundestag vom 25. Juni 2019 heißt es hierzu: „Ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor und E-Fuels benötigt im Vergleich zum rein elektrisch angetriebenen Fahrzeug je nach Betrachtungsweise die drei- bis fünffache Energiemenge.“ Dennoch spricht man sich hier für eine Technologieoffenheit aus: „Die geringere Effizienz von E-Fuels spielt vor dem Hintergrund der sehr geringen Stromkosten durch globale Herstellungsmöglichkeiten und unter Betrachtung der vollständigen CO2-Vermeidung jedoch keine entscheidende Rolle. An vielen geeigneten – und entwicklungspolitisch interessanten – Standorten lassen sich E-Fuels günstig herstellen und gut transportieren“, so heißt es im Positionspapier weiter. Doch von einer Technologieoffenheit war auf dem Auto-Gipfel Anfang November keine Rede mehr – die Elektromobilität soll es richten. Es bleibt also abzuwarten, ob und wenn ja wie, regenerative beziehungsweise synthetische Kraftstoffe in Zukunft Teil der Verkehrswende werden.