Energie für Mobilität
Die deutsche Energiewende verfolgt das Ziel einer Umstellung der Energieversorgung in allen Sektoren auf nachhaltige Quellen bis zum Jahr 2045. Der Verkehrssektor steht dadurch vor einer besonderen Herausforderung, weil er heute zu fast 95 % auf fossiler Energie aus Erdöl und Erdgas basiert. Der Grund dafür ist, dass es zu den konventionellen Kraftstoffen wegen ihrer hohen Energiedichte, einfachen Handhabung und geringen Kosten bisher nur wenige ähnlich wirtschaftliche Alternativen gibt.
Was nun?
Entscheidend ist eine geschickte Kombination verschiedener Lösungsstrategien, um die Klimaziele zu erreichen. Wir wollen eine solide wissenschaftliche Basis für die Bewertung dieser Strategien schaffen und diese transparent und technologieoffen erforschen. Ein Maßstab ist zum Beispiel die Lebenszyklusbilanz eines Antriebssystems, die sich aus der Herstellung, der Nutzung und der Entsorgung der Komponenten ergibt (Life-Cycle-Assessment).
Elektrifizierung
Sonnenenergie und Wind bieten einen geringen CO2-Fußabdruck bei niedrigen Herstellkosten und guter Verfügbarkeit. So machen Photovoltaik und Windkraft bereits rund 50 % des deutschen Stromsektors aus. Um eine stärkere Kopplung mit dem Verkehrssektor zu ermöglichen, ist die energieeffizienteste Lösung der verstärkte Ausbau der Elektromobilität. Grüner Strom fließt somit direkt in die Mobilität, wobei jedoch hohe Investitionen in Infrastruktur und Fahrzeugflotte erforderlich sind. Auch Stromangebot und -nachfrage müssen über eine intelligente Steuerung der Netze und der Stromverbraucher besser zur Deckung gebracht werden, um von fossilen Grundlastversorgern unabhängiger zu werden.
Wasserstoff
Der wesentliche Nachteil von Sonnen- und Windenergie ist, dass elektrischer Strom immer zeitgleich erzeugt und verbraucht werden muss. Die Schaffung von Energiespeichern ist daher entscheidend, um den Bedarf wetterunabhängig zu sichern und für Krisenfälle vorzusorgen. Angestrebt wird hier vor allem die Erzeugung von Wasserstoff durch die Elektrolyse von Wasser. Die so erzielte Flexibilität muss zwar mit einem Energieverlust von ca. 30 % bezahlt werden, dafür kann Wasserstoff auch als Energieträger für den Verkehr dienen und somit den Bedarf an Batteriespeichern verringern. Geeignete Fahrzeuge sind entweder E-Autos, die nur über eine kleine Batterie verfügen und ihren Strom darüber hinaus von einer Wasserstoff-Brennstoffzelle beziehen. Oder Wasserstoff wird in Verbrennungsmotoren als Kraftstoff genutzt, wobei auch hier keine CO2-Emissionen entstehen.
E-Fuels
Um Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb auszustatten, müssen aufwendige Drucktanks oder Tieftemperaturspeicher eingesetzt werden. Hier kann es daher sinnvoll sein, Wasserstoff in leichter handhabbare Energieträger umzuwandeln. Methan, Methanol, Ammoniak, Dimethylether oder sogar synthetisches Benzin / Diesel / Kerosin können mit bekannten Verfahren erzeugt werden. Mit Ausnahme von Ammoniak ist für diesen Prozess Kohlenstoff erforderlich, so dass zusätzlicher Aufwand für die Abscheidung von CO2 aus der Umgebungsluft betrieben werden muss. Solche Kraftstoffe sind jedoch trotzdem bilanziell CO2-neutral und können sehr gut über Pipelines oder Schiffstransporte weltweit gehandelt werden. Dadurch werden große Potentiale von Sonnen- und Windstrom zugänglich, die zu wesentlich geringeren Kosten als in Deutschland erzeugt werden können und so die auftretenden Energieverluste kompensieren.