Warum die E-Fuel-Kritiker ganz grundsätzlich falsch liegen
von Alain Schwald
Über Monate wurde in Brüssel darüber gestritten, ob und wie Verbrenner nach 2035 überhaupt noch in Verkehr gesetzt werden dürfen. Im Zentrum dieser Diskussion stehen bis heute synthetische Treibstoffe, gemeinhin auch E-Fuels genannt. Insbesondere in Deutschland wird der Streit erbittert geführt. Die Gegner gehen mit E-Fuels hart ins Gericht.
„E-Fuels sind ineffizient und teuer. Fünf- bis siebenmal so viel Strom als E-Auto. Ein Liter kostet mehr als fünf Euro.“ – Claudia Kemfert
„Sie [E-Fuels] sind ineffizient, teuer, blockieren Innovationen und gefährden die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Automobilindustrie.“ – Volker Quaschning
Für diese grünen Ideologen ist die Vereinbarung der EU-Kommission mit Deutschland vom 25. März 2023, welche Verbrenner mit E-Fuels auch nach 2035 zulassen soll, eine herbe Niederlage. Dieser Beitrag soll aufzeigen, wo und warum Volker Quaschning und Co. falsch liegen und warum der Entscheid der EU, E-Fuels auch im Straßenverkehr nicht auszuschließen, richtig ist.
Physikalische Effizienz allein greift zu kurz
Die Gegner von E-Fuels sprechen insbesondere die physikalische Effizienz des Fahrzeuges an und hier haben sie vordergründig recht: Ein BEV (Battery Electric Vehicle) braucht für die gleiche Strecke weniger Energie als ein Verbrenner. Doch diese Argumentation greift insbesondere aus zwei Gründen viel zu kurz:
muss man das ganze (Öko-)System betrachten und nicht nur die Effizienz des einzelnen Fahrzeuges;
ist nicht die technische Effizienz entscheidend, sondern die ökonomische.
Gerade deshalb hat sich übrigens der Verbrenner schon vor rund 100 Jahren gegen den Elektromotor durchgesetzt, obwohl dieser schon damals effizienter war. Die technische Effizienz des BEV sollte dazu führen, dass das Batterie-Auto in Sachen Unterhalt und Betriebskosten günstiger betrieben werden kann als das FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle, Wasserstoff) oder ICE/HEV (Internal combustion engine, Verbrenner oder Hybrid Electric Vehicle). Bei den Betriebskosten ist dies heute nur dank steuerlicher Ungleichbehandlung der Fall. Doch dies ist nur die halbe Wahrheit. Das BEV-Ökosystem hat mehrere Probleme.
1. Just-in-time Strom
Der Strom für BEV muss grundsätzlich dann produziert werden, wenn das Fahrzeug geladen wird. Dieses Problem wäre grundsätzlich lösbar. In Kombination mit der Dekarbonisierung der ganzen Wirtschaft (was einen steigenden Stromverbrauch mit sich bringen wird) und der Energiewende (in der Schweiz Energiestrategie 2050), welche den Ausstieg aus der Kern- und Kohleenergie beinhaltet, wird dies jedoch zur Herkules-Aufgabe. Um das Speicherproblem von Strom in großem Stil zu lösen, werden wir die Technologie Power-to-X brauchen.
Das bedeutet nichts anderes als das Produzieren von Wasserstoff und E-Fuels (synthetischer Treibstoff, welcher mit Hilfe von Strom hergestellt wird) durch Strom. Also selbst wenn FCEV und ICE-Fahrzeuge nicht zum Zuge kommen sollten, wird man für den Individualverkehr zumindest indirekt Wasserstoff und E-Fuels brauchen, um Batteriefahrzeuge im Winter (insbesondere bei sogenannten Dunkelflauten, wenn kaum Sonne scheint und kein Wind weht) laden zu können. Alternativ könnte man mit einer hohen Anzahl an Batterien arbeiten, was wiederum die folgenden Probleme 2 und 3 massiv verstärken würde.
2. Infrastruktur(-kosten)
Das BEV-Ökosystem benötigt im Gegensatz zu FCEV und ICE eine dezentrale Infrastruktur. Dies macht die Infrastruktur teuer und führt zu einer Kostenexplosion: „Je mehr BEV aus dem Netz geladen werden, desto höher sind die Kosten für Stromleitungen und Ladestationen.“ (Kober et al, 2019). Das heißt nichts anderes, als dass – im Gegensatz zum Verbrenner – die Infrastrukturkosten pro Fahrzeug zunehmen, je mehr Fahrzeuge es gibt.
Insbesondere beim Stromnetz zeigt sich dieses Problem sehr ausgeprägt. Schnelllader, aber auch eine hohe Anzahl von konventionellen Ladern an einem Ort (Beispiel Tiefgaragen) führen zu einer massiven Belastung des Stromnetzes und sind ohne massiven Ausbau des Netzes in der Regel nicht lösbar. An vielen Orten ist es zudem technisch nicht möglich, das Netz so auszubauen, dass es diese Zusatzbelastung bewältigen kann. Zudem stelle man sich nur einmal vor, was auf den Nord-Süd-Achsen wie Gotthard oder Brenner los wäre, wenn Deutsche, Belgier, Niederländer, Schweizer und Co. alle mit ihren Batterieautos nach Italien in die Ferien fahren wollten.
3. Ressourcen
Für die Batterie-Technologie sind Unmengen an Rohstoffen nötig – selbst wenn man in Zukunft einen Großteil der Batterie recyceln kann. Schon heute sind viele der für die Batterie-Technologie benötigten Rohstoffe knapp erhältlich.
„The UK, for instance, wants all new cars to go electric from 2030. But to switch Britain‘s 31.5 million petrol and diesel vehicles over to a battery-electric fleet would take an estimated 207,900 tonnes of cobalt, 264,600 tonnes of lithium carbonate, 7,200 tonnes of neodymium and dysprosium, and 2,362,500 tonnes of copper. This amounts to twice the current annual world production of cobalt (used in battery electrodes), an entire year‘s world production of neodymium (to make electric motor magnets) and three-quarters of the world production of lithium (battery electrolyte).“ (BBC, 2021).
Wenn wir uns vor Augen halten, dass es auf der Welt rund 1,4 Milliarden Pkw gibt, erkennen wir die Dimension des Ressourcenproblems. Dazu kommt: Die Probleme 1 und 2 verstärken das Ressourcenproblem.
Gegner verschweigen Vorteile der Alternativen
Gegner von E-Fuels verschweigen nicht nur die Schwächen des BEV-Ökosystems, sie reden auch die Alternativen – FCEV und ICE mit synthetischem Treibstoff – systematisch schlecht. Wie bereits erwähnt, mögen sie damit recht haben, dass ein BEV weniger Energie (sprich weniger Storm) braucht für die gleiche Strecke als ein FCEV oder ein ICE. Aber weil sie verschweigen, dass man die Treibstoffe für FCEV und ICE zeit- und ortsunabhängig produzieren kann, kommen Claudia Kemfert und Co. zum Schluss, dass Wasserstoff und synthetischer Treibstoff gegen die Batterie keine Chance haben.
Doch gerade diese Zeit- und Ortsunabhängigkeit ist die Stärke von Wasserstoff und insbesondere von synthetischen Treibstoffen. So kann man Wasserstoff zum Beispiel dann produzieren, wenn der Strom spotbillig ist, weil Wind- und Sonnenenergie gerade mehr Strom produzieren, als am Markt benötigt wird. Zudem kann man E-Fuels überall auf der Welt produzieren, also auch dort wo Wind- und Sonnenenergie eine viel höhere Effizienz aufweisen als bei uns. In Saudi-Arabien oder Chile kann Strom schon heute für 1 bis 2 Cents pro Kilowattstunde (kWh) produziert werden. Bei uns kostet die Stromproduktion ein x-faches davon.
Die Zeit- und Ortsunabhängigkeit führen dazu, dass der Wasserstoff und die E-Fuels ihren Effizienz- und Kostennachteil wettmachen können (siehe u.a. Frontier Economics, 2020). Saudi Aramco geht davon aus, dass die Produktion von E-Fuels in naher Zukunft nicht mehr als 90 Cent pro Liter kosten wird3. Dies sollte es ermöglichen, dass die Betriebskosten von ICE Fahrzeugen einem BEV gleichkommen. Des Weiteren darf man nicht außer Acht lassen, dass man heute schon an synthetischen Treibstoffen arbeitet, welche sich ohne Strom herstellen lassen (z.B. das ETH-Start-up Synhelion).
Die ökonomischen Vor- und Nachteile von BEV, FCEV und ICE (inkl. HEV) kurz zusammengefasst:
Vorteile des BEV: tiefe Betriebs- und Unterhaltskosten
Vorteile des FCEV: relativ tiefe Unterhalts- und Infrastrukturkosten
Vorteile des ICE: tiefe Betriebs- und Infrastrukturkosten
Nachteile des BEV: hohe Infrastrukturkosten
Nachteile des FCEV: relativ hohe Betriebskosten
Nachteil des ICE: hohe Unterhaltskosten
Alain Schwald ist Unternehmensentwickler im AVIA Verbund. Dort setzt er sich im Schwerpunkt mit Hydrogen, Synfuels, E-Mobility, CCS, Green Energy und Lubricants auseinander. Der Schweizer hat seinen Bachelor in Volkswirtschaft an der Universität St. Gallen sowie seinen Master in Wirtschaftsgeschichte und Ökonomie an der Universität Zürich abgelegt. Ehrenamtlich engagierte er sich in den letzten Jahren bei den Jungfreisinnigen und der Schweizer FDP, wo er jeweils lokale und regionale Führungspositionen innehatte.