E-Fuels gehört die Zukunft – so klingt es aus manchen Veröffentlichungen und Kommentaren heraus. Tatsächlich sind sie kein Zaubermittel, weder für den breiten Verkehr und noch weniger für die Gebäudetechnik. Ihre Stärke liegt eigentlich nur in ihrer Transportfähigkeit aus fernen sonnenreichen Ländern, aus denen wir eventuell Energie importieren müssen, sollte unsere einheimische nachhaltige Erzeugung den Bedarf nicht decken können.

Aktuell entwickelt die Industrie zur Speicherfähigkeit von grüner Elektrizität in zwei Richtungen: Das eine Lager bemüht sich, Wind- und PV-Strom in seiner Ursprungsform zu erhalten, kümmert sich mithin um effizientere Batterien. Das andere Lager will die herkömmlichen Flüssigkeitstanks beibehalten, investiert also in Verfahren zur Verflüssigung des grünen Stroms, zum Beispiel in E-Fuels. Diese Fuels – also Kraft- und Brennstoffe – bestehen aus Wasserstoff, der per Elektrolyse mit regenerativem Strom aus Wasser gewonnen und mit CO₂ (aus der Luft) zu einem dieselähnlichen „Compound“ verschnitten wird. Dieselähnlich heißt, dass die künstliche Synthese tatsächlich eine deckungsgleiche Mischung gestattet, sodass Verbrennungsmotoren keiner Anpassung bedürfen. Die E-Fuels lassen folglich einerseits den direkten Einsatz in Verbrauchern (Motoren, Kessel, Chemische Industrie) zu als auch eine Rückverstromung. Es handelt sich jedoch nicht, wie häufig kolportiert, um einen Wettstreit der Speichertechnologien. Beide ergänzen sich zur Beschleunigung der Energiewende. Die erste Richtung (Batterien) dient der relativ kurzzeitigen Entkopplung von Energieangebot und Bedarf, die zweite (Tank/E-Fuel) der längerfristigen, aber zu allererst jenen Einsatzgebieten, wo nicht das wandernde Elektron, sondern die Molekularverbindung die entscheidende Rolle spielt. Wie etwa in der Mineralölwirtschaft, die mit E-Fuels als Rohöl-Ersatz ein zweites Vorprodukt für verschiedene Einsatzgebiete hat. Der Import von grünem Strom aus Ländern außerhalb des europäischen Verbundnetzes dürfte ebenfalls auf einem Fluid basieren, weil sich das preiswerter und via Schiff versorgungssicherer transportieren lässt als Gase über starre, unflexible Leitungsstrukturen durch zum Teil politisch instabile Länder.

Einen alles erfassenden Königsweg gibt es nicht. Wohl aber Favoriten für die einzelnen Konsumentenbereiche: Die Wärmeversorgung setzt auf die direkte Elektrifizierung mit Hilfe von Wärmepumpen und Batterien. Im Mobilitätsbereich stehen für die zukünftigen Pkw-Flotten die Signale ebenfalls auf „Strom direkt“, dagegen für Schiffe, den Flugverkehr und Lkw-Fernverkehr auf E-Fuels. Generell ist „Strom direkt“ natürlich preiswerter als ein verlustbehafteter und aufwandsintensiver synthetischer Zwischenträger. Für die vollständige Belieferung der direkten Stromnutzer genügte die Hälfte nachhaltiger Stromerzeuger im Vergleich zur Fluidisierung. Für „Strom direkt“ muss aber eine Vielzahl von Abnehmern stromtauglich umgerüstet werden, siehe Mobilität, siehe auch Wärmeversorgung, nur hat die Heizungstechnik nicht das Infrastrukturproblem wie der Verkehr, der nun mal nicht einfach an ein festes Kabel gehängt werden kann, sondern einen transportablen Stromtank benötigt.

Einige Batterie-Entwicklungen

Verfahrenstechnische Erfolge können beide Entwicklungen vorweisen. Batterieseitig heißen die Stichworte Lithium-Ionen, Redox-Flow, Lithium-Schwefel, Natrium-Ionen, Eisenphosphat, um nur einige aufzuzählen. In den meisten Hochleistungsakkus von Handys, Notebooks oder Elektroautos besteht die Kathode aus Graphit und die Anode aus einem Lithium-Kobalt-Gemisch wie Nickel-Mangan-Cobalt (NMC) oder Nickel-Cobalt-Aluminium (NCA). Neben anderen Vorteilen gegenüber herkömmlichen Blei-Akkus – mit Elektroden aus Blei bzw. Bleidioxid und einem Elektrolyt aus verdünnter Schwefelsäure – sind das geringere Gewicht/Volumen respektive die Energiedichte der Lithium-Typen sowie deren höhere Lebensdauer wohl die bemerkenswertesten. Die Kenndaten, wie Zellenspannung, Temperaturempfindlichkeit, Lade- und Entladespannung, der maximal erlaubte Lade- oder Entladestrom und die Beladungsgeschwindigkeit, variieren allerdings bauartbedingt und sind wesentlich vom eingesetzten Elektrodenmaterial und Elektrolyten abhängig.

Unabhängig davon betragen, Stand heute, die Gewichtseinsparungen gegenüber Blei-Elektroden im Mittel in Bezug zur Kapazität bis zu 70 Prozent und die Lebensdauer in Bezug zur Anzahl der Be- und Entladezyklen soll mittlerweile unendlich sein. Dieser letzte Punkt sieht konkret so aus, dass spätestens nach 500 Vollladungen für herkömmliche Autobleibatterien Schluss sein dürfte. Lithium-Ionen-Batterien demgegenüber sollen, je nach Material, bis zu 5.000 Zyklen standhalten und damit den klassischen Stromspeicher um das Zehnfache übertreffen. Mit der höchsten Zyklenfestigkeit trumpfen, laut den Entwicklern, Vanadiumbasierte Redox-Flow-Batterien auf. Demnach vertragen die beinahe unendlich viele Be- und Entladevorgänge.

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