Überblick über PtL

Was ist PtL?

Unter Power-to-Liquid versteht man die Umwandlung von Strom in flüssige Energieträger. Es entstehen strombasierte, synthetische Kraftstoffe, wie zum Beispiel Kerosin. Die werden auch E-Fuels genannt und können in flüssige (Power-to-Liquid, PtL) und gasförmige Kraftstoffe (Power-to-Gas, PtG) unterteilt werden.

PtL-Kraftstoffe können als sogenannte Drop-in Kraftstoffe verwendet werden. So werden Kraftstoffe bezeichnet, die konventionellen, fossilen Kraftstoffen so stark ähneln, dass sie diese direkt ersetzen können. Sie setzen keine technischen Änderungen und keine gesonderte Infrastruktur voraus. PtL-Kraftstoffe bieten daher im schwer elektrifizierbaren Bereich wie der Luft- und Schifffahrt eine kurz- bis mittelfristige Lösung, um eine nachhaltige Mobilität zu ermöglichen.

Für die Herstellung von PtL-Kerosin gibt es aktuell zwei Erzeugungspfade: die Fischer-Tropsch-Synthese sowie die Weiterverarbeitung von Methanol zu Kerosin zu Kerosin. Beide Erzeugungspfade benötigen Strom zur Wasserstoffproduktion und CO2 als Kohlenstoffträger im Syntheseverfahren. Für CO2-neutrales PtL-Kerosin ist unabdingbar, dass der Wasserstoff aus erneuerbarem Strom erzeugt wird. Komplett CO2-neutral kann PtL-Kerosin nur sein, wenn die CO2-Quelle einen CO2-Kreislauf mit der Atmosphäre ermöglicht, d.h. dass das CO2 aus biogenen Quellen gewonnen oder aus der Atmosphäre abgeschieden wird. Für einen erfolgreichen Markthochlauf kann auch die Nutzung von nicht-vermeidbaren CO2 aus industriellen Prozessen sinnvoll sein. Auch bei einer Optimierung der Anlage auf Kerosin entstehen als Nebenprodukte strombasierter Diesel oder Ottokraftstoffe sowie strombasierte synthetische Grundstoffe, die in anderen Verkehrssektoren oder der chemischen Industrie verwendet werden können.

Sowohl die Fischer-Tropsch-Synthese als auch die alkohol-basierten Konversionsrouten können einen Beitrag zur PtL-Kerosinproduktion leisten. Daher setzen sich die Akteurinnen und Akteure der Roadmap dafür ein, dass verschiedene Erzeugungspfade technisch weiterentwickelt werden und die Rahmenbedingungen technologieoffen für weitere Erzeugungspfade ausgestaltet werden.

Was sind weitere Vorteile von PtL?

Neben der Treibhausgaseinsparung bietet die Verwendung von PtL-Kerosin durch den synthetischen Herstellungspfad weitere Vorteile gegenüber fossilem Kerosin wie etwa Jet A-1. Da die chemische Zusammensetzung strombasierter synthetischer Kraftstoffe bezüglich der enthaltenen Kohlenwasserstoffe gezielt gesteuert werden kann, wird der Gehalt an Aromaten und Schwefel hier bewusst reduziert bzw. eliminiert. Dadurch weitere schädliche Emissionen stark reduziert werden – darunter Stickstoffoxide und Schwefeldioxid sowie unverbrannte Kohlenwasserstoffe.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist die Verringerung der Rußpartikel (PM – particulate matter), die zur Bildung von Kondensstreifen führen können. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat bereits 2014 nachgewiesen, dass eine Beimischung von 50 Prozent PtL-Kerosin die Rußpartikelemissionen eines Flugzeugtriebwerks im Reiseflug um 50 bis 70 Prozent gegenüber der Verbrennung von reinem Kerosin reduziert. Ob sich ein Kondensstreifen bildet, hängt u.a. von der Anzahl und Größe der Rußpartikel ab, an denen im Abgasstrahl des Flugzeuges Eiskristalle kondensieren. Werden die Rußpartikel reduziert, sinkt die Anzahl der Eiskristalle in neu gebildeten Kondensstreifen, was die mögliche Bildung von Höhenwolken und die daraus resultierende Klimawirkung verringert.

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Regulatorik

Die Schaffung eines regulatorischen Rahmens ist zentrales Gegenstück zur finanziellen Förderung für den Markthochlauf von PtL-Kerosin. Im Folgenden wird die regulatorische Förderung von PtL-Kerosin auf europäischer und nationaler Ebene kurz dargestellt.

Die EU-Erneuerbare-Energien Richtlinie (RED II) setzt den Mitgliedsstaaten Ziele zur Nutzung von erneuerbaren Energien bis 2030. In der RED II werden auch ein Unterziel sowie entsprechende Regelungen für den Verkehrssektor vorgegeben. Gleichzeitig werden in der RED II auch die Anforderungen an erneuerbare Kraftstoffe vorgegeben. Die Mitgliedstaaten müssen die Kraftstofflieferanten dazu verpflichten, dass der Anteil erneuerbarer Energien am Endenergieverbrauch im Verkehrssektor mindestens 14 Prozent bis 2030 beträgt. Die Vorgaben der EU werden in Deutschland mittels der Treibhausgasquote im Bundesimmissionsschutzgesetz und einzelnen darauf basierenden Verordnungen umgesetzt.

 

Im Zuge der nationalen Umsetzung der RED II wurde im September 2021 eine Verpflichtung zum Inverkehrbringen strombasierter Flugkraftstoffe (PtL-Kerosin) beschlossen. Die dafür im Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) verankerte deutsche Quote beträgt 0,5 % im Jahr 2026, 1% im Jahr 2028 und 2% im Jahr 2030 (entspricht ca. 200.000 Tonnen) bezogen auf die in DEU verkauften Kerosinmengen und entspricht damit dem Ziel der PtL-Roadmap.

 

Im Rahmen des „Fit for 55“ Pakets hat die EU KOM am 14.07.2021 einen Vorschlag zur Revision der RED II, sowie eine begleitende Verordnung für den Luftverkehr (ReFuelEU Aviation) vorgelegt. In der ReFuelEU Aviation schlägt die Europäische Kommission eine Verpflichtung für den sukzessive steigenden Einsatz von erneuerbarem Kerosin ab 2025, sowie eine Unterquote für „Synthetic Aviation Fuels“, d.h. PtL-Kerosin, vor. Beide Dossiers befinden sich im Legislativprozess (Inhaltliches Update folgt).