Auf der Suche nach nachhaltigen Energielösungen haben sich zwei prominente Konkurrenten herauskristallisiert: E-Fuels (Elektrokraftstoffe oder synthetische Kraftstoffe) und Batterien. Beide Technologien bieten einzigartige Vorteile und prägen die Energielandschaft auf unterschiedliche Weise. Aus diesen Gründen ist die Kombination bzw. das Miteinander beider Technologien wichtig, um zu einer nachhaltigeren Zukunft zu gelangen.

Energiespeicherung und Portabilität

E-Fuels: E-Fuels sind ein vielseitiger Energieträger, mit dem Energie in chemischer Form gespeichert werden kann. Aufgrund dieser Eigenschaft eignen sie sich für Sektoren, in denen tragbare Energie benötigt wird, wie z. B. in der Luftfahrt und im Langstreckentransport, wo Batterien aufgrund ihres Gewichts und ihrer begrenzten Energiedichte vor Herausforderungen stehen. Darüber hinaus sind E-Fuels bestens geeignet, um hohe Energiemengen zu speichern und damit saisonale Schwankungen in der Energieversorgung auszugleichen.

Batterien: Batterien eignen sich hervorragend für stationäre Anwendungen und den Kurzstreckentransport. Sie speichern Strom und geben ihn direkt wieder ab, was sie für die städtische Mobilität, die Energiespeicherung in Privathaushalten und den Betrieb tragbarer Geräte attraktiv macht. Die Umwandlungseffizienz Strom zu Strom bzw. zu Antriebsenergie ist sehr effizient, aber die speicherbare Energiemenge ist limitiert.

Defossilisierungspotenzial

E-Fuels: E-Fuels können mit erneuerbaren Energien hergestellt werden, was kohlenstoffneutrale Energiespeicherung zulässt. Der geschlossene Kohlenstoffkreislauf bei deren Verbrennung trägt zusammen mit der Möglichkeit, fossile Brennstoffe in schwer zu elektrifizierenden Sektoren zu ersetzen, erheblich zu den Bemühungen um Defossilisierung bei.

Batterien: Batterien sind während des Betriebs von Natur aus emissionsfrei. Ihr Einfluss auf den Kohlenstoffkreislauf hängt neben dem noch erheblichen Energieaufwand für deren Herstellung stark von der Stromquelle ab, die zum Aufladen verwendet wird. In Regionen mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energien bieten Batterien einen guten Weg zur Reduzierung der Kohlenstoffdioxidemissionen.

Infrastrukturaufwendungen

E-Fuels: Die Einführung von E-Efuels erfordert kaum Anpassung der bestehenden Kraftstoffverteilungsnetze aber eine Anpassung der bestehenden Vertriebsnetze bzw. der Verrechnungssysteme. Auch muss die Kapazität zur Produktion der E-Fuels geschaffen werden.

Batterien: Die Infrastruktur für das Aufladen von Batterien reicht vom Aufladen zu Hause bis zu öffentlichen Stationen und bedarf eines massiven Ausbaus des Stromverteilnetzes. Dies gilt sowohl für die Hochvoltnetze als auch für die lokalen Niederspannungsnetze. Die möglichen Ladegeschwindigkeiten sind derzeit von dem Ausbau der Starkstromladestationen abhängig. Wird der Anteil der Ladevorgänge höher durch einen Anstieg der Nutzer, wird die Ladegeschwindigkeit stark von der jeweils aktuellen Verfügbarkeit von erneuerbarem Strom abhängen.

Energiedichte und Reichweite

E-Fuels: E-Fuels haben eine hohe Energiedichte, die eine große Reichweite ohne die Gewichtsbeschränkungen von Batterien ermöglicht. Diese Eigenschaft ist besonders vorteilhaft für Sektoren wie die Luftfahrt, wo weite Strecken überwunden werden.

Batterien: Die Energiedichte von Batterien wird zwar ständig verbessert, ist aber immer noch geringer als die von Flüssigkraftstoffen. Dies wirkt sich auf die Reichweite von Elektrofahrzeugen und die Machbarkeit bestimmter Anwendungen wie der Luftfahrt aus.

Effizienz und Verluste

E-Fuels: Die Produktions- und Nutzungsprozesse von E-Fuels beinhalten mehrere Effizienzverluste. So ist beispielsweise die Elektrolyse mit einem Wirkungsgrad von 70% ein wichtiger Effizienzverlust bei der Herstellung. Die Effizienz eines Verbrennungsmotors liegt typischerweise bei nur 40%. Viele weitere Faktoren entlang des gesamten Lebenszyklus von E-Fuels beeinflussen den Gesamtwirkungsgrad. 

Batterien: Batterien weisen eine sehr hohe Effizienz bei der Energiespeicherung und -umwandlung auf. Energieaufwendungen für deren  Herstellung reduzieren ihre Gesamteffizienz deutlich.

Ressourcen und Rohstoffe

E-Fuels: Für die Herstellung von E-Fuels werden erneuerbare Kohlenstoffquellen und erneuerbare Energie benötigt. Die Beschaffung nachhaltiger Kohlenstoffquellen und die Minimierung des Energieeinsatzes sind entscheidend für den ökologischen Fußabdruck von E-Fuels.

Batterien: Batterien sind auf Materialien wie Lithium, Kobalt und Nickel angewiesen, was zu Bedenken hinsichtlich der Verfügbarkeit von Ressourcen, Abbauverfahren und potenziellen Umweltauswirkungen führt. Recycling und die Umstellung auf nachhaltigere Materialien sind eine ständige Herausforderung.

Maßstab und Annahme

E-Fuels: E-Fuels erfordern erhebliche Investitionen in die Entwicklung und die Ausweitung der Produktionskapazität. In der Distribution und der Anwendung sind jedoch nur geringe Anpassungen notwendig. So zielen die meisten Produktionsprozesse von E-Fuels auf eine drop-in Qualität ab, die einen 1.1 Ersatz der fossilen Brennstoffe erlaubt.

Batterien: Die Batterietechnologie hat sich erheblich weiterentwickelt, und Größenvorteile senken die Kosten. Die Einführung von Elektrofahrzeugen und Energiespeichersystemen beschleunigt sich, und es gibt bereits etablierte Herstellungsverfahren. Bei der Infrastruktur und bezüglich des Auswechselns der Fahrzeugflotte sind jedoch noch weitreichende Umstellungsmaßnahmen notwendig. 
 

E-Fuels und Batterien sind zwei unterschiedliche, aber komplementäre Wege zu einer nachhaltigen Energiezukunft. E-Fuels bieten Vorteile in Sektoren, die eine hohe Energiedichte und eine hohe Reichweite erfordern, während Batterien in stationären Anwendungen und in der urbanen Mobilität von Vorteil sind. Da sich beide Technologien ergänzen, werden uns die Zusammenarbeit beider Technologien der Verwirklichung einer umfassenden und nachhaltigen Energiewende näher bringen.