Solare Treibstoffe Wie sich der Preis für synthetische Kraftstoffe senken liesse

ETH-Forscher haben bereits vor zwei Jahren eine Pilotanlage vorgestellt, mit der sich aus der Luft gewonnenes CO2 und Wasser in synthetischen Treibstoff umwandeln lassen. Nun berichten sie im Fachmagazin «Nature», wie sich diese Technologie marktfähig machen liesse.

Keystone-SDA, stsc, sda

03.11.2021, 17:00

SDA

Luft- und Schifffahrt sind derzeit für etwa 8 Prozent der gesamten, von Menschen verursachten Kohlendioxidemissionen verantwortlich. Um klimafreundlicher zu werden, bieten synthetische Kraftstoffe, wie synthetisches Kerosin, Benzin oder Diesel eine vielversprechende Alternative.

Seit zwei Jahren betreiben die Forscher um Aldo Steinfeld von der ETH Zürich auf dem Dach des Maschinenlaboratoriums eine Mini-Raffinerie. In einem dreistufigen Verfahren entsteht dort aus Sonnenenergie und direkt aus der Luft gewonnenem CO2 und Wasser synthetischer, CO2-neutraler Treibstoff. Pro Tag lasse sich mit der Pilotanlage etwa ein halber Deziliter Methanol herstellen – mit der nicht optimalen Sonneneinstrahlung von Zürich, sagte Steinfeld gemäss einer Mitteilung der ETH Zürich. Für grössere Ausbeuten müssten Grossanlagen freilich an Orten gebaut werden, wo es viel Sonnenlicht gibt – vorzugsweise in Wüstenregionen.

Anfangsinvestionen als Herausforderung

Jedoch sei die Energieeffizienz der Pilotanlage noch zu gering, denn der Wirkungsgrad des Solarreaktors liege derzeit bei 5,6 Prozent, so der ETH-Professor. «Dieser Wert ist zwar ein Weltrekord für die solare thermochemische Spaltung, ist aber nicht gut genug. Es sind noch erhebliche Prozessoptimierungen erforderlich». Das Team unternehme aber grosse Anstrengungen. Deshalb zeigt sich Steinfeld optimistisch, «dass wir bald einen neuen Rekordwert bei der Energieeffizienz erzielen.»

In der Nature-Publikation stellen die Autoren nicht nur ihre Technologie vor, sondern schätzen auch, dass der gesamte Flächenbedarf der benötigten Solartreibstoff-Anlagen 45'000 Quadratkilometer betragen müsste, um die weltweite Nachfrage für Kerosin für die Luftfahrt (414 Milliarden Liter im Jahr 2019) zu decken. Dies entspricht etwa 0,5 Prozent der Fläche der Sahara.

Allerdings: Die synthetischen Kraftstoffe wären zu Beginn teurer als fossile Treibstoffe. «Am schwierigsten ist es, die anfänglich hohe Preisbarriere zu überwinden», sagte Mitautor Anthony Patt. Gemäss den Forschenden brauch es politische Unterstützung, dank der der Preis für solare Treibstoffe nach und nach drastisch sinken würde.

Kostensenkung durch Quotensystem

Die Autoren schlagen ein Quotensystem vor, bei dem Fluglinien und Flughäfen dazu verpflichtet werden, jedem getankten Liter Kerosin einen vorgeschriebenen Mindestanteil an solarem Flugbenzin hinzuzufügen. Dieser Anteil solle zu Beginn tief liegen, um die Flugpreise nicht zu stark zu erhöhen, sagte Patt. Nach und nach solle die Quote erhöht werden.

«Die sukzessive Erhöhung der Quote führt dazu, dass der Preis für solares Kerosin drastisch sinkt – so wie wir das bei Wind- und Solarenergie beobachtet haben», so der ETH-Forscher. Bereits bei einem Anteil von 10 bis 15 Prozent würde den Berechnungen zufolge solares Flugbenzin gleich viel kosten wie fossiles Kerosin.

https://www.nature.com/articles/s41586-021-04174-y