GTL, BTL und Wasserstoff – die Kraftstoffe der Zukunft?
Haar, 4. Juni 2007 – Biokraftstoffe haben Tradition. Spätestens seit den Holzvergaser-Fahrzeugen der 30er-Jahre werden Pflanzenprodukte als Brennstoff eingesetzt. Außerdem gibt es die Kraftstoffe Biodiesel und Bioethanol. Diese beiden Spritsorten werden im Fachjargon als die Biokraftstoffe der ersten Generation bezeichnet – obwohl diese Bezeichnung eigentlich dem Pflanzenöl gebühren würde, das Rudolf Diesel Ende des 19. Jahrhunderts eingesetzt hat. Die zweite Generation sind nach der gängigen Nomenklatur synthetische Kraftstoffe. Wir geben einen Überblick über diese noch wenig bekannten Spritart.
Frei wählbare Eigenschaften
Während bei den Biokraftstoffen der ersten Generation die Eigenschaften des Sprits noch mehr oder weniger von der Natur festgelegt werden, ist dies bei den so genannten Designerkraftstoffen anders. Deren Eigenschaften können von Chemikern und Ingenieuren recht frei gewählt werden. So lassen sich diese Kraftstoffe in Dieselfahrzeugen ohne Modifikationen einsetzen – anders als bei den Biokraftstoffen der ersten Generation. Man unterscheidet GTL- und BTL-Kraftstoffe. Die Kürzel stehen für Gas to Liquid und Biomass to Liquid.
Gas To Liquid
Die einfachere Alternative ist GTL. Denn die Herstellung von Flüssigtreibstoffen aus Erdgas ist bereits Stand der Technik. Dabei wird Methan mit Sauerstoff zu Synthesegas umgesetzt – das ist ein Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Daraus werden nach dem seit den 20er-Jahren bekannten, so genannten Fischer-Tropsch-Verfahren flüssige Kohlenwasserstoffe gewonnen.
Synfuel für Dieselmotoren
Durch Fraktionierung – das heißt Aufteilung der verschiedenen Stoffe nach ihrem Siedepunkt – wird dabei unter anderem Synfuel, ein moderner Kraftstoff für Dieselmotoren gewonnen. Im Endeffekt hat die Industrie dabei aus Methan einen flüssigen Kraftstoff gemacht, der im Auto zu Kohlendioxid verbrannt wird. Die CO2-Emissionen werden allerdings nur dann verringert, wenn es sich um sonst nicht genutztes Erdgas handelt. Ganz anders verhält es sich, wenn statt fossilem Erdgas Biogas eingesetzt wird. Um dieses zu reinigen, ist allerdings ein hoher technischer Aufwand erforderlich. Zu den Vorteilen von Synfuel gehört, dass es schwefelfrei ist sowie keinen Stickstoff und keine aromatischen Kohlenwasserstoffe wie Benzol enthält – das senkt die Emissionen.
Biomass To Liquid
Anders als GTL-Sprit bewirken BTL-Kraftstoffe (Sunfuel) einen signifikanten CO2-Einspareffekt. Denn Letztere werden aus fester Biomasse wie Holz, Stroh und Ähnlichem hergestellt, also nachwachsenden Rohstoffen. Bei festen Ausgangsprodukten wird die Biomasse nach dem Trocknen erst in Synthesegas umgewandelt, das dann wie bei GTL zu Kohlenwasserstoffen umgesetzt wird. Als Produkt wird derzeit – wie bei GTL – vor allem Diesel erzeugt. Hierzu gehört zum Beispiel der von Volkswagen und DaimlerChrysler favorisierte Sunfuel beziehungsweise Sundiesel. Auch dieser von der Firma Choren in Zusammenarbeit mit Shell hergestellte Kraftstoff ist schwefelfrei und erzeugt weniger Emissionen als herkömmlicher Diesel.
Flower Power kommt wieder
Als Ausgangsstoff dienen entweder eigens angebaute Pflanzen, die besonders schnell wachsen oder aber Abfälle wie Wald- und Industrieholz, Biomüll und sogar tierische Abfallprodukte. Die Stoffe werden zunächst getrocknet. Danach wird das Hackgut in einem Niedertemperaturvergaser in Gas und Koks zerlegt. Anschließend wird das Gas mit reinem Sauerstoff oder vorgewärmter Luft verbrannt. In die bis zu 1.600 Grad heiße Flamme wird der zu Staub gemahlene Koks eingeblasen. Das Ergebnis ist Synthesegas, also hauptsächlich Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Nach Säuberung wird dieses Gas einer Fischer-Tropsch-Anlage zugeführt. Im Endergebnis entsteht so aus einem Kilo Holz etwa ein Liter Sunfuel.
Ganz klar die Zukunft: Wasserstoff
Wer weiter in die Zukunft des Automobils denkt, kommt früher oder später auf das Thema Wasserstoff. Denn das Gas ist ein idealer Antriebsstoff: Bei der Reaktion mit Sauerstoff entsteht neben (Antriebs-) Energie nur unbedenkliches Wasser. Wasserstoff kann auf zwei Arten zum Antrieb verwendet werden. Die einfachere Lösung ist der Wasserstoff-Verbrennungsmotor, wie ihn BMW im 7er erprobt. Der ist dem Ottomotor eng verwandt und bereits Stand der Technik. Der Verbrennungsmotor hat außerdem den Vorteil, dass er bivalent betrieben werden kann, also sowohl mit Benzin als auch mit Wasserstoff. So können Lücken im Wasserstoff-Tankstellennetz überbrückt werden. Ein Problem ist jedoch die Bildung von Stickoxiden (NOx). Diese bilden sich bei hohen Temperaturen und magerem Gemisch aus dem Luftstickstoff.
Null Emissionen
Die zweite, elegantere Möglichkeit zur Wasserstoffnutzung ist die Brennstoffzelle. Fahrzeuge mit dieser Technik umgehen das NOx-Problem. Denn da hier nichts verbrannt wird, können auch keine Stickoxide als Nebenprodukt entstehen. In der Brennstoffzelle werden meistens Wasserstoff und Luftsauerstoff auf elektrochemischem Weg in Wasser umgewandelt. Bei dieser viel kontrollierteren Art der Reaktion entsteht als Abgas ausschließlich Wasser. So ist das Brennstoffzellen-Auto tatsächlich ein Null-Emissions-Fahrzeug.
Vom Hygenius bis zum FCHV
Das Brennstoffzellen-Konzept verfolgen viele Hersteller wie zum Beispiel Mercedes mit der Studie Hygenius, General Motors mit dem Sequel, Honda mit dem FCX sowie Toyota mit dem FCHV. Ebenfalls ein Brennstoffzellenauto ist der Prototyp Hylite vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Er basiert auf dem ultraleichten Elektrofahrzeug Hotzenblitz, tankt jedoch nicht Strom, sondern Wasserstoff. Die so gewonnene elektrische Energie speist einen Elektroantrieb.
Wasserstoff mit Sonnenenergie gewinnen
Wasserstoff-Verbrennungsmotor oder Brennstoffzelle: Welche der beiden Alternativen das Rennen macht, muss man abwarten – wir tippen jedoch auf die Brennstoffzelle. Wenn der Wasserstoff dafür auch noch umweltfreundlich aus Sonnenenergie gewonnen wird, könnte Mobilität in Zukunft eine wirklich saubere Sache werden.
Montag Juni 4
