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Fahrzeugantriebe

0. Meine Meinung zum Verbrennerverbot
Als Bürger, der in einer Demokratie und in Freiheit aufgewachsen ist, halte ich es
  • für richtig und notwendig, die CO2 Emissionen zu begrenzen, um die Klimaziele zu erreichen
  • für inakzeptabel, der Gesellschaft mit ihren Wissenschaftlern und Ingenieuren durch parlamentarische Beschlüsse Lösungen in Form von Verboten möglicher Lösungen vorzuschreiben.
  • Das ist Planwirtschaft pur mit erheblichen Nebenwirkungen.
Natürlich habe ich als Bürger und als Ingenieur eine Meinung zum Thema der Technologie:
1. Marktwirtschaftlich läuft kurz-mittelfristig und langfristig  der Trend für neue PKW's in Richtung E-Drive
  • Dieser Trend ist nur richtig, wenn es gelingt, den deutschen Strommix kurzfristig CO2-frei zu bekommen. Mit Blick auf den Strommix 2022 ist das leider immer noch unbefriedigend erreicht.
    Es bedarf eines schnelleren Ausbaus CO2-freierer Energieerzeugung und -bereitstellung. (PV, Windräder, Energiespeicher, intelligente Netze usw.)
2. Für Bestandsfahrzeuge (Verbrenner) und Länder ohne die notwendige E-Infrastruktur helfen eFuels den CO2-Ausstoß schneller zu senken.
-> Das müssen wir tun, um unser verbleibendes CO2 Budget nicht zu überschreiten!
  • Wenn mittel-/langfristig die Effizienz zur Wasserstoff-Erzeugung und von DAC, CCS,CCU durch z.B: Entwicklungsfortschritte und die Skalierung in sonnen- und windreichen Regionen steigt, kann sich der Trend zugunsten wasserstoffbasierter Kraftstoffe (eFuels, NH3, H2 usw.) ändern. Auf jeden Fall ist mit zunehmender Mengendegression mit fallenden Kosten zu rechnen.
  • eFuels aus inländischer Produktion halte ich nur begrenzt für den richtigen Weg. Hier haben andere Bedarfsträger Vorrang.
  • eFuels sollten vorrangig aus sonnen- und windreichen Regionen (z.B. Südeuropa, Namibia, Australien, Chile usw.) importiert werden. Dort können Effizienznachteile in der Prozesskette durch den höheren OEE (Overall equipment Efficiency) der PV-Anlagen und Windräder so kompensiert werden, dass eFuel zu vertretbaren Kosten hergestellt werden kann.
  • Wenn über kurzfristig steigende Bedarfe für eFuels die Wasserstofferzeugung + DAC  in sonnenreichen Regionen in Gang kommt, begünstigst das bis zur Umstellung auf CO2 - freies Fliegen und CO2 freie Schiffsantriebe (eFuel oder NH3) die notwendige Skalierung und schafft die notwendigen Kapazitäten, für eine späteren schnellen Hochlaufs des Fliegens mit eFuels.

2. Wie komme ich zu dieser Meinung?

Von der Sache her handelt es sich bei dem Vorgang, dass richtige Antriebskonzept für die Zukunft zu finden nach Cynefin um ein komplexes Problem.
Das heißt: Man weiß erst hinterher, was der richtige Weg ist.
In solchen Situationen können Studien helfen, richtigere* Entscheidungen zu treffen.
*= wohlgemerkt richtiger und nicht richtig. Was richtig ist, wissen immer erst später.
Die Technologie, die sich im Sinne eines Trends durchsetzt, hängt von unterschiedlichen Einflüssen aus dem Umfeld ab.
  • In meiner Wahrnehmung hat Elon Musk mit dem BEV den Trend gesetzt.
    Die Tatsache, dass er mit dem Markteintritt technologische Highlights (Rechnerarchitektur des Autos, Autonome Lenkung usw.) ins Produkt gebracht hat und die Ladeinfrastruktur aufgebaut hat, war ein Erfolgsfaktor.
    Sein "langer Atem" hat den Markteintritt maßgeblich unterstützt.
  • Die politische Diskussion und die Gewährung von Kaufprämien gaben weiteren Rückenwind.
  • Die starre politische Haltung "pro BEV" war nicht zuletzt von dem Gedanken geleitet, dass eFuel-getriebene Fahrzeuge die Skalierung des BEV hindern könnten.
  • Nach wie vor steht und fällt das weitere Wachstum des BEV mit der Verfügbarkeit CO2 freier elektrischer Energie. Immerhin müssen das Stromnetz und die CO2 freie Energieerzeugung um die zunehmenden Strombedarfe der BEV-Fahrzeuge ergänzt werden. Das stellt sich im Umfeld der zu langsamen Umstellung der deutschen Stromerzeugung auf CO2-freie Technologien als schwierig dar.
  • Wenn es um Erreichung des 1,5°-Ziels geht, halte ich es für sinnvoll, die für  nächsten Jahren prognostizierte Verbrenner-Fahrzeugpopulation auf eFuels umzustellen. (2030: 15 Mio. BEV und ca. 30 Mio. Verbrenner)
  • Übergangsweise sind paraffinierte Kraftstoffe von Bedeutung.
  • Die Verfügbarkeit wettbewerbsfähigen eFuels (Ziel 1,50 €/l) steht in hoher Abhängigkeit zu den Skaleneffekten des DACs (Direct Air Capture), sowie der Umsetzung der Wasserstoffstrategie (Aufbau Solaranlagen in sonnenreichen Ländern) und dem Aufbau der notwendigen Transportkapazitäten.
  • Bei der Umsetzung der Wasserstoffstrategie steht die Nutzung für eFuels wiederum im Wettbewerb zur Notwendigkeit des Wasserstoffs für andere Anwendungen, wie z.B. der Heizung von Gebäuden und der Nutzung für den Schwerlastverkehr, Schiffsverkehr und Flugverkehr.

3. Die CO2 Herstellung (DAC) für die eFuels bestimmt den CO2 Footprint der synthetischen Kraftstoffe

  • Wird das CO2 per DAC aus der Umgebungsluft erzeugt, dann hat es den reinsten CO2 Footprint
  • Wird das CO2 per DAC aus der Abluft von Industrieanlagen z.B. bei der Zementherstellung erzeugt, dann ist es nur bedingt CO2-frei, weil alternativ das CO2 über Carbon Storage (CS) weggespeichert werden kann.
    Glücklicherweise hat der Gesetzgeber nach langem Zögern die Voraussetzungen für CS geschaffen.
  • Wird das CO2 per DAC aus Biomasse erzeugt, so ist es CO2-frei, solange für die Erzeugung der Biomasse nicht andere Senken dezimiert werden.

Mittel-/langfristiges Ziel muss es sein, das für die eFuels notwendige CO2 per DAC aus der Umgebungsluft zu erzeugen. Die anderen Erzeugungsarten können allerhöchstens Übergangstechnologien sein.

4. Die Skalierung und die Wasserstoffherstellung in sonnen- oder windreichen Ländern bestimmt die Zukunft wasserstoffbasierter Kraftstoffe

Die Verfügbarkeit wettbewerbsfähiger wasserstoffbasierter Kraftstoffe (z.B. eFuels Ziel 1,50 €/l) steht in hoher  Abhängigkeit zu den Skaleneffekten des DACs und der kostengünstigen CO2 freien Erzeugung von Wasserstoff.
Die Skaleneffekte des DACs sind neben der Erzeugung von CO2 für die eFuels in hoher Abhängigkeit von der Freigabe und  Nutzung von CCS oder der Entwicklung von CCU.
Die Skalierung der Wasserstoffherstellung verbessert über Lernkurveneffekte die Kosten für die Elektrolyseprozesse.
Über die Erzeugung des für die Elektrolyse notwendigen Stroms in sonnenreichen oder windreichen Gegenden können die Kosten durch höhere Anlagennutzungsgrade maßgeblich reduziert werden.
5. Wir brauchen den schnelleren Ausbau der Verfügbarkeit kostengünstiger CO2 freier elektrischer Energie