Was sind synthetische Kraftstoffe?
Synthetische Kraftstoffe, auch SynFuels genannt, sind energiereiche Substanzen, die aus regenerativ gewonnenem Wasserstoff und Kohlendioxid (CO2) hergestellt werden. Sie nutzen somit CO2, das sonst mit den Abgasen von Industrieanlagen direkt in die Atmosphäre gelangt oder bereits in der Atmosphäre ist. Daher setzen sie kein zusätzliches CO2 frei, wie es bei fossilen Kraftstoffen der Fall ist.
Die Grundstoffe der synthetischen Kraftstoffe, in diesem Fall CO2, sind energiearm. Durch chemische Verfahren werden aus ihnen unter Einsatz von erneuerbarem Strom energiereiche SynFuels hergestellt. Im Vergleich zu fossilen Kraftstoffen, wie zum Beispiel Erdöl und Erdgas, die als energiereiche Substanzen abgebaut werden, sind SynFuels dadurch heute noch deutlich teurer.
In NAMOSYN werden deshalb energie- und kosteneffiziente Syntheseverfahren entwickelt, insbesondere für die Gruppe der sogenannten Oxymethylenether (OME). Parallel dazu werden die verschiedenen Materialkonfigurationen motorisch getestet, um die optimale Synthese und Zusammensetzung über die gesamte Prozesskette zu erarbeiten. In enger Zusammenarbeit von Forschung und Industrie werden die einzelnen Prozessschritte optimiert und anschließend vom Labor in den technischen Maßstab überführt, in dem Mustermengen des synthetischen Treibstoffs OME hergestellt werden.
Worauf kommt es im Motor an?
Die neu entwickelten nachhaltigen SynFuels sollen günstige Verbrennungseigenschaften aufweisen, damit der Motor möglichst effizient arbeitet und der lokale Schadstoffausstoß niedrig gehalten wird. In NAMOSYN werden die Verbrennungseigenschaften der Kraftstoffe unter Laborbedingungen und Realbedingungen getestet. Im Fall von OME-Kraftstoffen wirkt sich der hohe Sauerstoffgehalt bzw. die Abwesenheit von Bindungen zwischen Kohlenstoffatomen positiv auf das Emissionsverhalten in Dieselmotoren aus, da die Bildung von Feinstaub erwünscht niedrig ist. Die Verbrennungstemperatur muss nicht so hoch gewählt werden, so dass weniger Stickoxide entstehen.
Die motorische Testung umfasst auch die Kompatibilität des Motors, der Dichtungen und der kraftstoffführenden Komponenten mit dem neuen Kraftstoff. Im Vergleich zu konventionellem Benzin oder Diesel ist dieser hydrophiler, er zieht also mehr Wasser an. Ein Schwerpunkt von NAMOSYN ist die Anwendung von OME im Dieselmotor, aber auch andere SynFuels für den Ottomotor werden motorisch getestet.
Hinsichtlich von OME im Dieselmotor wird außerdem getestet, inwiefern bestehende Motoren nachgerüstet werden müssen und wie die Umrüstung ablaufen kann. Dazu werden geeignete Komponenten, zum Beispiel Einspritzsysteme, für OME-Kraftstoffe optimiert oder neu entwickelt. Anschließend wird ein Prototypmotor mit diesen Komponenten ausgerüstet und getestet. Zum Schluss wird dieser Prototypmotor in ein Testfahrzeug eingebaut und unter Realbedingungen auf das Fahrverhalten und den Ausstoß von Emissionen untersucht.
Außerdem wird die Kompatibilität der SynFuels mit der bestehenden Infrastruktur für Kraftstoffe, wie Tanklastern oder Tankstellensystemen, evaluiert. Für eventuell erforderliche Anpassungen werden Lösungskonzepte erarbeitet.
Welche weiteren Faktoren spielen eine Rolle?
Die technologische Entwicklung allein reicht nicht aus, um die synthetischen Kraftstoffe erfolgreich auf den Markt zu bringen. Es muss auch gezeigt werden, wie wirtschaftlich die SynFuels sind, welche Mengen in absehbarer Zeit produziert werden können, wie nachhaltig die Kraftstoffe in ökologischer Hinsicht sind und welche sozialen Auswirkungen zu erwarten sind. Außerdem ist zu klären, wie bestehende Normen erfüllt werden können. Weil NAMOSYN mit den SynFuels nur einen Teil der Lösungsansätze für nachhaltige Mobilität betrachten kann, arbeitet das Projekt zusammen mit BEniVer, der Begleitforschung "Energiewende im Verkehr" des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi). Im Sinne einer Lebenszyklusanalyse werden SynFuels über die gesamte Prozesskette evaluiert und ihr Beitrag zur CO2-Minderung nach den gleichen Kriterien wie andere nachhaltige Technologien evaluiert.