Eine der spannenden Fragen in diesem Zusammenhang ist auch: Mit welchen Kraftstoffen lassen sich aktuelle Verbrennungsmotoren klimaneutral weiter nutzen? Milliarden Autofahrer rund um die Welt werden und können ihr aktuelles Auto nicht über Nacht gegen einen „Stromer“ eintauschen. Ebenfalls beschäftigen sich Unternehmen wie auch staatliche Initiativen mit Brennstoffzellenantrieben und Wasserstoffverbrennungsmotoren.

„Alternative Kraftstoffe rücken zunehmend in den Mittelpunkt des Interesses“, sagt Martin Schmidt, Director Market & Product Management in der Thomas Customer Unit Mobility Solutions: „Wasserstoff kann entweder als Kraftstoff für die Brennstoffzelle verwendet werden oder im Wasserstoffverbrennungsmotor zum Einsatz kommen. E-Fuels dagegen eignen sich für die Betankung herkömmlicher Verbrennungsmotoren sofern an einigen Komponenten Anpassungen vorgenommen werden.“

Wasserstoff-Verbrenner: Herausforderung für Ingenieure

Mittels Elektrolyse kann Wasserstoff durch die Aufspaltung von Wasser klimafreundlich gewonnen werden, wenn der benötigte Strom aus erneuerbaren Energien stammt, dem sogenannten „grünen Wasserstoff“. Beim Wasserstoffverbrennungsmotor wird Wasserstoff als Kraftstoff eingesetzt. Der Verbrennungsmotor wandelt chemische Energie in Bewegungs- und Wärmeenergie um. Experten rechnen damit, dass diese Antriebstechnologie bis auf weiteres in Sonderanwendungen zum Einsatz kommen wird.

„Eine solche Sonderanwendung stellen Nutzfahrzeuge im Medium-Duty-Bereich dar, wie sie etwa in Landschaftsbetrieben, in der Bauwirtschaft oder in Straßenmeistereien Verwendung finden“, erklärt Edwin Kreuzberg, Product Manager. „Deshalb beteiligen wir uns aktuell an einem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie finanzierten Industrieprojekt namens „WaVe“: 20 Partner aus Industrie und Wirtschaft entwickeln darin gemeinsam den Prototypen eines mit Wasserstoff-Verbrennungsmotor ausgestatteten Medium-Duty-Fahrzeugs.“

„WaVe“ bietet ein perfektes Umfeld, um die Innovationsfähigkeit und Kompetenz von Thomas unter Beweis zu stellen. Denn die Verbrennung von Wasserstoff stellt die Konstrukteure vor besondere Herausforderungen: Wasserstoff wird entweder bei -253 °C verflüssigt und vor der Verbrennung wieder erwärmt und als Gas bereitgestellt. Oder er wird unter extremem Druck im gasförmigen Zustand gehalten. Hinzu kommt: Wasserstoff ist das leichteste existierende Element und entweicht selbst durch die kleinsten Zwischenräume. „Da Wasserstoff in Verbindung mit Sauerstoff und einer Zündquelle hochexplosiv ist, entwickeln wir spezielle Druckregel- und Absperrventile. Sie werden die Drücke im Kraftstoffsystem exakt regulieren und das komplette System absolut dicht verschließen“, so Kreuzberg.

E-Fu­els: Aus Koh­len­stoff­di­oxid wird Kraft­stoff

Eine Alternative für herkömmliche Verbrennungsmotoren stellen sogenannte E-Fuels dar. „Eine vielversprechende Möglichkeit“, erklärt Schmidt. „Hier lassen sich mittels des Fischer-Tropsch Verfahrens künstliche Kraftstoffe für herkömmliche Verbrenner herstellen. Wir sind bereits dabei, unsere Produkte so zu modifizieren, dass sie auch für den Betrieb mit solchen Kraftstoffen geeignet sind. Eine entsprechende Kraftstoffdosierpumpe ist bereits erhältlich, weitere Anwendungen werden schon bald folgen.“

Der besondere Charme solcher E-Fuels: Bei der Herstellung wird CO₂ aus der Luft extrahiert. Außerdem können sie in herkömmlichen Verbrennermotoren zum Einsatz kommen, dabei unterscheiden sich Transport, Betankung und Bereitstellung kaum von herkömmlichem Benzin.

Kli­ma­neu­tral? Eine Fra­ge der Per­spek­ti­ve

Schmidt: „Wenn man lediglich Tank-to-Wheel betrachtet, also von der Energieaufnahme bis zur Umwandlung in Bewegungsenergie sind nur Elektroantriebe und die Brennstoffzellentechnologie emissionsfrei. Denn beim Wasserstoffverbrenner fallen neben Wasser auch Stickoxide als Abfallprodukt an.“

Betrachtet man aber die gesamte Kette inklusive der Herstellung des Kraftstoffes (Well-to-Wheel), wird deutlich: Wasserstoffantriebe sind nur CO₂-neutral, wenn der Wasserstoff mit Strom aus erneuerbaren Energien hergestellt wird. Gleiches gilt für die Herkunft des Stroms zum Betrieb des Elektrofahrzeugs.

Bei den E-Fuels dagegen wird CO₂ ausgestoßen. Nimmt man jedoch hinzu, dass das für die Herstellung von E-Fuels benötigte CO₂ aus der Atmosphäre oder als industrielles Nebenprodukt bezogen wird, ist die Technologie absolut CO₂-neutral. Das Ganze ist also bereits heute ein Nullsummenspiel. Doch auch hier muss man bedenken, dass ebenso bei den E-Fuels Wasserstoff bei der Herstellung zum Einsatz kommt. CO₂-Neutralität kann also nur erreicht werden, wenn es sich auch hierbei um „grünen Wasserstoff“ handelt. 

Klar ist bereits heute: Den einen Königsweg zur klimafreundlichen Mobilität gibt es nicht. Viele Technologien und Kraftstoffe werden parallel zum Einsatz kommen, zumindest in einer Brückenphase bis zur Erreichung des großen Ziels.