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E-Fuels: „Den Großteil brauchen wir für Luft- und Schifffahrt“

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Dipl.-Ing. Jürgen Rechberger ist Vice President, Business Field Leader – Hydrogen & Fuel Cell bei AVL List und verantwortlich für die E-Fuel-Anlage in Graz. Im A&W-Interview spricht er über Status, Potenziale und Herausforderungen.

A&W: AVL betreibt ein großes E-Fuels-Projekt in Graz. Wie ist hier der aktuelle Stand?
Dipl.-Ing. Jürgen Rechberger: Wir haben hier in eineinhalb Jahren eine komplett neue Technologie mit einem neuen Elektrolyseverfahren entwickelt und kommen nun in die Zielgerade der Entwicklung. Bis Ende des Jahres 2023 soll die Hardware aufgebaut werden, und dann können wir ab 2024 100.000 Liter in Graz produzieren. Das ist allerdings nicht für den kommerziellen Einsatz gedacht.

Welche Produktionsschritte werden in Graz durchgeführt und wo liegt die Verbesserung gegenüber bisherigen Prozessen?
Rechberger: Wir produzieren mit erneuerbaren Energien Wasserstoff und daraus weiter E-Fuels, inklusive Produktabscheidung. Das notwendige CO2 kommt als biogenes CO2 aus der Agrana-Zuckerproduktion. Das Ziel unserer Partner war die Produktion von Diesel.
Aus der Aufgabenstellung unserer Partner haben wir uns für die Fischer-Tropsch-Technologie entschieden, bei der aus der Anlage ein Drittel Diesel entsteht. Über die Weiterverarbeitung mit Partnern kommt am Ende aber mehr Kerosin als Diesel heraus.
Der große Entwicklungsschritt in unserer Anlage ist uns in der Hochtemperatur-Elektrolyse gelungen, das war das Ziel, und das ist die große Innovation. Wir sind hier in der Wasserstofferzeugung 15 bis 20 Prozent effizienter und durch die Wärmekopplung, also die Weiterverwendung der entstehenden Wärme, schaffen wir eine weitere Effizienzsteigerung von bis zu 30 Prozent über den gesamten Prozess.

Sie haben das Fischer-Tropsch-Verfahren erwähnt, welche Technologien gibt es zur E-Fuels-Erzeugung?
Rechberger: Neben dem Fischer-Tropsch-Verfahren, bei dem man eher auf Diesel und Kerosin geht, gibt es eine zweite Technologie, bei der über E-Methanol ein höherer E-Benzin-Anteil entsteht. Diese Technologie wird etwa bei der Anlage in Haru Oni in Chile verwendet. Hier liegt der Fokus auf E-Benzin. Es gibt allerdings keine Lösung, bei der zu 100 Prozent E-Fuels herauskommen, es entstehen immer auch andere Produkte.

Die Bindung von CO2 im Produktionsprozess ist die Voraussetzung für die Klimaneutralität von E-Fuels. Welche Möglichkeiten gibt es hier, mit welchen Vor- und Nachteilen?
Rechberger: Wie erwähnt, verwenden wir in Graz biogenes CO2, also CO2 aus Biomasse. Das hat den Nachteil, dass es nur begrenzt verfügbar ist. Vor allem in den Regionen, in denen viel Energie zur Wasserstoff-Produktion vorhanden ist, gibt es keine Biomasse. Für die E-Fuels-Produktion in energiereichen Regionen ist biogenes CO2 nicht geeignet.
Weiters gibt es die Möglichkeit mittels Carbon-Capture CO2 abzufangen, das direkt bei einer industriellen Produktion entsteht. Das funktioniert effizienter als Möglichkeit drei, Direct-Air-Capture.
Bei Direct-Air-Capture wird CO2 aus der Umgebungsluft verwendet. Das ist der langfristig angestrebte Prozess, der derzeit aber noch nicht skalierbar und bislang nur auf Prototypen funktionsfähig ist. Es gibt noch keine großindustrielle Produktion mittels Direct-Air-Capture, das wird frühestens 2030 für die Industrialisierung reif sein. Das ist der riesige Flaschenhals in der E-Fuels-Erzeugung.

Sie waren gerade im E-Fuels Werk Haru Oni in Patagonien, Chile. Ist dort DAC im Einsatz?
Rechberger: Nein aktuell noch nicht, aber bis Ende des Jahres soll eine Anlage aufgebaut werden. Aber Haru Oni ist eine Demo-Anlage, hier reicht der Prototyp. Es braucht aber eine Industrialisierung für Direct-Air-Capture, um wirklich zu produzieren, das ist noch nicht passiert. Aktuell sind diese Systeme noch sehr teuer, und die Kosten liegen derzeit bei 300 bis 600 Euro pro Tonne CO2, das sind bis zu 2 Euro pro Liter E-Fuel nur aus dem Titel CO2. Daher kann das nicht fliegen. Wir müssen runter auf 100 Euro pro Tonne und das wären noch immer 40 bis 50 Cent pro Liter.

Bleibt Carbon-Capture, also die Verwendung von CO2 aus der Produktion?
Rechberger: Die EU verbietet CO2-Punktquellen ab 2040. Es wird also keine Milliarden-Investitionen in solche Anlagen geben, wenn Carbon-Capture bald wieder verboten wird. Dabei würde es Sinn machen, CO2 zu verwenden, das ohnehin noch lange nicht vermieden werden kann, etwa aus der Zement- oder der Stahlproduktion.

Man müsste dazu aber CO2 aus Industrieländern in wind- und sonnenenergiereiche Länder bringen, wo Wasserstoff günstig produziert wird.
Rechberger: Ja, es gibt solche Pläne, CO2 aus Industrieanlagen einzufangen, dann mit Schiffen oder Pipelines zu den Energieerzeugern in die entsprechende Region zu schicken und dann synthetisches Methan wieder zurückzuschicken. Das wäre für die nächsten 10 bis 15 Jahre vielleicht der bessere business-case, dann wäre es aber für den Europäischen Markt nicht mehr kompatibel für die E-Fuel Erzeugung. Ich weiß nicht, ob Investitionen in so einem Fall stattfinden werden. Und man darf nicht vergessen: Es sind abenteuerliche Mengen, die wir da brauchen.

Warum wird grundsätzlich nicht stärker in das Thema investiert?
Rechberger: Es war bis jetzt nicht klar, unter welchen Rahmenbedingungen diese Kraftstoffe wirklich als erneuerbar gelten. Zusätzlich muss diese Technologie, so wie alle anderen auch, eine Lernkurve durchlaufen, um ein akzeptables Kostenniveau zu erreichen. Mittelfristig wird im Moment vor allem in kleinere Demonstrationsanlagen investiert, um zu lernen und die Technologie zu optimieren. Mit der Errichtung von großindustriellen E-Fuel Produktionsanlagen rechne ich nicht vor 2030. Und selbst dann muss der Fokus auf Schiff- und Luftfahrt liegen, da es dort keine alternativen Technologien gibt.

Und welche Rolle werden E-Fuels beim Pkw spielen?
Rechberger: Der Einsatz im Schiffsverkehr und in der Luftfahrt ist wesentlich wichtiger. Beim Pkw gibt es attraktive Alternativen. Die Einstufung von E-Fuels als CO2-neutrale Technologie ist trotzdem auch im Pkw wichtig, da damit Lücken der Elektromobilität geschlossen werden können und vor allem der CO2-Ausstoß der Bestandsflotten reduziert werden kann.
Und dazu gibt es noch zu viele Unwägbarkeiten. In den USA sind diese Lösungen durch den Inflation Reduction Act deutlich günstiger, weil es so viele Anreize für CO2-Einsparung und für Wasserstoff-Produktion gibt. Der Fokus der Investoren liegt hier im Moment ganz klar auf Projekten in den USA, und Europa muss hier entsprechend reagieren.

Aber der Wasserstoff ist nicht nur die Basis für die E-Fuels-Erzeugung, sondern als Lösung für viele Energieanwendungen in Planung?
Rechberger: Richtig, hier gibt es ja auch wesentlich mehr Projekte, Wasserstoff ist nicht vorrangig für den Einsatz in der E-Fuels-Produktion gedacht. Wir brauchen grünen Wasserstoff, aber wir können ihn noch nicht transportieren. In nächster Zeit werden wir die Energie aus der Produktion in wind- und sonnenreichen Gegenden in Form von Ammoniak nach Europa bringen, das ist ein interessanter Träger. In weiterer Folge müssen wir aber Wasserstoff transportieren. Das ist 30 Prozent effizienter als Ammoniak. Ammoniak hilft uns übrigens nicht in der E-Fuel-Produktion.

Was bedeutet die Zulassung von Verbrennungsmotoren mit E-Fuels auch nach 2035?
Rechberger: Wir halten es für positiv, dass der Verbrennungsmotor mit E-Fuels als klimaneutral anerkannt wird, es gibt keinen logischen Grund, das nicht zu tun. Ob der Treibstoff dann in großen Mengen für die On-Road-Verwendung zur Verfügung steht, ist eine ganz andere Frage. Wir sehen das eher für den Bestand, weil für 2035 nicht allzu viel E-Fuels zur Verfügung stehen werden. Wir brauchen alles für Luft- und Schifffahrt, und schon das wird eine irrsinnige Herausforderung. In Europa muss es der absolute Fokus bleiben, batterieelektrische Pkw voranzutreiben.

AVL ist ja ganz nah an den Autoherstellern. Wird die E-Fuels-Entscheidung an den Strategien etwas ändern?
Rechberger: Auch bei den Herstellern liegt der Fokus auf dem batterieelektrischen Antrieb. Die Entscheidung wird keine Renaissance beim Verbrennungsmotor auslösen, es wird nach unserer Einschätzung keine Strategie-Änderungen bei den Herstellern geben. Wir glauben auch, dass der Individualverkehr mit E-Mobilität für den Konsumenten wesentlich günstiger ist als mit Verbrenner und E-Fuels. Wie gesagt, beim Automobil sehen wir E-Fuels als positiv für den Bestand, den wir bis 2050 oder 2060 haben werden. Da macht es absolut Sinn.

E-Fuels-Herstellung benötigt sehr viel Energie. Es wird aber argumentiert, dass es bei dem Überfluss an Energie in den interessanten Regionen keine Rolle spielt. Wie sehen Sie das?
Rechberger: Die energieintensive Produktion hat zwei Nachteile: Erstens überträgt sich das auf die relativ hohen Herstellkosten und zweitens werden dadurch auch erhebliche Ressourcen für die Herstellung benötigt – wie Elektrolyseanlagen, die in den nächsten 10 bis 15 Jahren definitiv ein knappes Gut sein werden.

Es gibt also mehrere limitierende Faktoren?
Rechberger: E-Fuels sind essentiell für die Dekarbonisierung von Luftfahrt und Schifffahrt. Wir können nicht zulassen, dass die Dekarbonisierung dieser Sektoren gefährdet wird! Die Produktion von E-Fuels steht auch im Wettbewerb um Ressourcen mit allen anderen wasserstoffintensiven Branchen wie Energie und Industrie. Momentan stehen Projekte für eine Elektrolyseleistung von 1000 GW in der Pipeline, nur für Wasserstoff. Die aktuelle Produktionskapazität der globalen Elektrolysehersteller liegt bei ungefähr 3 GW pro Jahr. Diese Produktionskapazität wird ganz sicher massiv auf 30-50 GW pro Jahr ausgebaut werden, trotzdem werden nicht die benötigten Kapazitäten zur Verfügung stehen, um im großen Stil E-Fuels zu produzieren – parallel zum Hochfahren der Wasserstoffwirtschaft.
Es wäre verheerend, E-Fuels in Autos einzuführen, aber gleichzeitig die Stahlproduktion aufgrund dieser begrenzten Ressourcen nicht zu dekarbonisieren. E-Fuels in der Straßenmobilität sind nur sinnvoll für Bestandsflotten und um Lücken der Elektromobilität zu schließen, weil sonst die Dekarbonisierung aufgrund begrenzter Ressourcen für andere Bereiche nicht möglich ist.
Daher brauchen wir einen ausgewogenen Ansatz und müssen unsere Maßnahmen verstärken, um die Elektromobilität noch attraktiver zu machen und ihre Einführung zu beschleunigen.

Mit welchen Mengen rechnen Sie in den nächsten Jahren?
Rechberger: 2030 werden wir nur homöopathische Mengen zur Verfügung haben, 2035 können wir 1 bis 2 Prozent des Verbrauchs in Europa verfügbar machen. Es wird oft nicht verstanden, wie viel Energie hier benötigt wird. Nur um den Benzin- und Dieselbedarf in Österreich mit E-Fuels zu decken, würde man 32 GW erneuerbare Energie benötigen. Das wären etwa 9.000 Windräder im windreichen Patagonien oder anders ausgedrückt dreimal so viel Strom wie wir heute in einem Jahr verbrauchen. Viel mehr Windräder hätten in Patagonien vermutlich gar nicht Platz, und das wäre nur für Österreich.

Warum sind E-Fuels beim Pkw – trotz der Knappheit – so ein begehrtes Thema?
Rechberger: Die Wertschöpfung rund um den Verbrennungsmotor halten viele für wichtig. Das ist aber zweischneidig, da wir eigentlich viel mehr gefordert sind neue Wertschöpfungsketten in den neuen und zukunftsträchtigen Technologien aufzubauen. Wir müssen daher vor allem unsere Aufmerksamkeit darauf legen, in den neuen Zukunftstechnologien führend zu werden. Verbrennungsmotoren werden ja nicht von der Bildfläche verschwinden, es gibt viele Anwendungen, wo sie langfristig im Einsatz bleiben werden.

Wo werden die Preise liegen?
Rechberger: Im vollindustrialisierten Ausbau können wir auf 1,5 Euro reine Produktionskosten pro Liter E-Fuel kommen! Mit Direct-Air-Capture wird der Preis etwas darüber liegen, ohne DAC vielleicht etwas darunter. Das sind reine Produktionskosten, bei denen die Investition in die Anlage mitgerechnet ist, aber ohne Margen für Hersteller, Handel und Logistik, ohne Transportkosten und ohne Steuern.

Welches Potenzial sehen Sie in Bio-Fuels, etwa das ebenfalls gerade diskutierte HVO?
Rechberger: Diesen Bereich sollte man massiv hochfahren, aber es gibt natürlich auch bei HVO ein Limit! Das Potenzial aus Altspeisefett ist natürlich auch sehr begrenzt, aber für den raschen Einsatz in der Bestandsflotte definitiv sinnvoll.

Wie sehen Sie das Thema Wasserstoff im Pkw und Lkw?
Sehr positiv, ganz massiv im Lkw! Hier gibt es aktuell bereits Startups, die Lkw umrüsten. Das ist eine sehr wichtige Alternative im Truck-Bereich. Die großen Hersteller werden mit den ersten Wasserstoff-Lkw im Zeitraum von 2026-28 auf den Markt kommen.
Im Pkw ist das eher in Asien zu sehen, in Japan, Korea, aber auch inBe China. Bei uns wird Wasserstoff im Pkw eine gewisse Rolle spielen, aber erst später. Das wird über die Oberklasse Einzug halten. Bis dahin macht das batterieelektrische Auto Sinn, weil es die einzige Technologie ist, die derzeit skalierbar ist. Den Wasserstoff-Pkw können wir noch nicht skalieren, weil es noch keinen grünen Wasserstoff gibt. Aber ab 2030, wenn auch die Tankstellen ausgebaut werden sollen, wird das auch im Pkw-Bereich relevant.

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