Headline: Nachhaltige Kraftstoffe in den nordischen Ländern

In den vergangenen Jahren wurde in den nordischen Ländern, vor allem in Schweden, Island und Dänemark, ernsthaft über die Option nachgedacht, in den kommenden Jahrzehnten völlig von fossilen Kraftstoffen unabhängig zu werden. So strebt Schweden an, das Verkehrssystem zu Land und zu Wasser bis 2030 fossilfrei umzustellen – ein erster Schritt auf dem Weg zu einem ausschließlich strombetriebenen Verkehrssystem, das 2050 Realität werden soll. Ein Workshop zu Methanol als Brennstoff und Energiespeicher an der schwedischen Universität Lund im März gehörte zu den vielen Veranstaltungen in der jüngsten Zeit in skandinavischen Ländern, die sich mit der Produktion von Kraftstoffen aus nichtfossilen Quellen vorrangig für den Transportsektor beschäftigten – weitere Beispiele sind der PROMSUS Workshop in Gothenburg und das CO2 Electrofuels Seminar in Reykjavik.

Wasserstoff wird durch Elektrolyse gewonnen, während das CO2 aus einer Vielzahl von Quellen stammen kann. Langfristig könnte es unter anderem durch Abscheidung direkt aus der Luft gewonnen werden.

Die Rolle nachhaltiger Kraftstoffe für die Energiewende

Der Ersatz fossiler Kraftstoffe ist ein enormes, anspruchsvolles Unterfangen mit massiven Auswirkungen für Technik, Wirtschaft, Umwelt und Gesellschaft. Die richtigen Systeme und Kraftstoffe zu wählen ist ausschlaggebend für den Erfolg des Vorhabens. In Skandinavien ist der Abschied von den fossilen Kraftstoffen eine tragende Säule der Energiewende – neben der Reduktion des Imports fossiler Brennstoffe, einem Zurückfahren der Treibhausgasemissionen, einem wachsenden Anteil erneuerbarer Energien und verbesserter Energieeffizienz. Die Produktion nachhaltiger synthetischer Kraftstoffe aus recycelten CO2-Emissionen (aus Industriequellen oder forstwirtschaftlichen Reststoffen), wobei erneuerbare Energien für Elektrolysevorgänge genutzt werden, könnte die Verdrängung fossil erzeugter Energie beschleunigen und zu vielen der genannten Ziele beitragen.

Die internationalen Teilnehmer beim Workshop in Lund diskutierten die technischen und wissenschaftlichen Fragen, die mit dem synthetischen Brennstoffkreislauf zusammenhängen, zum Beispiel die unterschiedlichen Aspekte der "Well-to-wheel"-Energieabläufe (Gesamtenergiezyklen). Sie stellten auch die Pläne der schwedischen Regierung vor, Anreize und Förderprogramme für alternative Kraftstoffe einzuführen. Da die Technologien zur Produktion dieser Kraftstoffe die industrielle Reife erreicht oder so gut wie erreicht haben, dreht sich die Debatte zunehmend um die rechtlichen und politischen Dimensionen des Themas.

Ein wichtiger Testfall: Methanol als Schiffskraftstoff

Der Workshop konzentrierte sich insbesondere auf den Einsatz von erneuerbarem Methanol als Ersatzkraftstoff für Verbrennungsmotoren. Dies war bereits Gegenstand von intensiver Forschungsarbeit, Versuchen im Labormaßstab und Feldtests, wie sie seit mehr als zehn Jahren von den schwedischen Nutzfahrzeuge-Herstellern Volvo und Scania durchgeführt werden. Es hat sich gezeigt, dass Methanol ein effizienter Kraftstoff und zudem sauberer als konventionelle fossile Brennstoffe wie etwa Benzin ist. Daher überrascht es kaum, dass sich das schwedische Fährunternehmen Stena und der finnische Schiffsmotorenhersteller Wärtsilä seit kurzem mit Methanol als kostengünstigem Ersatzkraftstoff für den Seeverkehr beschäftigen, der zudem den Vorschriften und Zielen gerecht wird, die unlängst von der Internationalen Seeschifffahrts-Organisation (IMO) festgelegt wurden. Die neuen Regeln wurden Anfang 2015 eingeführt, um die Umweltleistung des Schiffsverkehrs zu verbessern, und zwar insbesondere in Überwachungsgebieten für Schwefelemissionen (SECA-Regionen), wo strengere Kontrollen gelten, um den Ausstoß diverser Luftschadstoffe zu minimieren (zum Beispiel SOx, NOx, ozonabbauende Stoffe und flüchtige organische Verbindungen).

Der nordische Weg zu CCU und nachhaltigen Kraftstoffen

Programme für nachhaltigen Kraftstoff benötigen als Input eine Kohlenstoffquelle, z.B. abgeschiedene CO2-Emissionen. Als solche sind sie eine Untergruppe der Ansätze zur Kohlenstoffabtrennung und –nutzung (CCU), die aus CO2, bisher eine Belastung, einen Aktivposten machen wollen. Will man den gesamten Kraftstoffkreislauf CO2-neutral machen, steht man vor der Herausforderung dafür zu sorgen, dass alle Inputs erneuerbar sind. Welche Kohlenstoffquellen können garantieren, dass die Nettoemissionen unterm Strich niedriger sind als bei konventionellen Kraftstoffkreisläufen? Im Fall der nordischen Länder lautet die Antwort Waldbiomasse (Stammholz, Wipfel, Zweige, Baumstümpfe) und Abfälle aus Land- und Forstwirtschaft, Sektoren, die in den kommenden Jahren voraussichtlich wachsen werden. Einige Pilotprojekte gewinnen aus diesen Abfällen – insbesondere aus Schwarzlauge, einem Nebenprodukt der Papierherstellung - bereits Synthesegas und synthetisieren Kraftstoffe für den Verkehr, aber der energetische Wert des Endprodukts ist gering und die Kosten nicht wettbewerbsfähig.

Die Strategie für die nächsten Industrieanlagen, wie sie im Fazit des Workshops beleuchtet wurde, besteht in der Verbesserung dieser Verfahren durch den Einsatz von Elektrolyse, gespeist aus überschüssigem erneuerbarem Strom. Der durch Wasserelektrolyse gewonnene Wasserstoff wird genutzt, um die fortwirtschaftlichen Abfälle energetisch aufzuwerten, um ihren Kohlenstoffgehalt optimal zu nutzen und Kraftstoffe zu synthetisieren, die mit ihrem fossilen Gegenstück konkurrieren können.

Das ist selbstverständlich nur ein möglicher Ansatz zu nachhaltigen Kraftstoffen und CCU. Alternativ könnte CO2 auch aus konventionellen Kraftwerken oder jeder anderen großen Punktquelle gewonnen werden. Die nordischen Länder verfolgen ihren eigenen Weg, basierend auf nationalen Besonderheiten und vor Ort verfügbaren Ressourcen. In anderen Kontexten, zum Beispiel Gebieten, in denen Biomasse nicht ohne weiteres verfügbar ist, werden andere Lösungen benötigt. Aber die nordischen Bemühungen auf diesem Gebiet liefern jedem Land wertvolle Erkenntnisse, das nachhaltige Kraftstoffe als wichtige Komponente in seine Energiewendestrategie aufnehmen möchte.

Header-Photo mit freundlicher Genehmigung von Stena Line

Graphik: Robin J. White, The Sustainable Synthesis of Methanol - Renewable Energy, Carbon Dioxide and an Anthropogenic Carbon Cycle, in Trevor Letcher, Janet Scott, Darrell Patterson, ed., Chemical Processes for a Sustainable Future, Royal Society of Chemistry, 2014.

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