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Kraftstoff(e) der Zukunft? Brauchen wir nicht, wir haben doch Benzin und Diesel. So  so ähnlich könnte ein Gespräch an deutschen Tankstellen ablaufen. Stellt man die Frage in anderen Ländern, wird die Antwort etwas varieren, aber grundsätzlich wird die Notwendigkeit von Benzin und Diesel nicht in Frage gestellt.

Eine Auflistung von etablierten Kraftstoffe bis hin zu Kraftstoffen der 3. Generation und jensseits davon  soll Abhilfe schaffen, um der Zukunft der Kraftstoffe etwas mehr Perspektive zu verschaffen – weg von herkömmlichen Kraftstoffen.

Ottokraftstoffe (herkömmlich und bis heute, 2009, am weitesten verbreitet)

• Dichte: 0,71 bis 0,78 kg/l
• Brennwert: 42,7 bis 43,5 MJ/kg

Wichtig ist ebenfalls die Oktanzahl, an der sich die Klopffestigkeit ablesen läßt. Je höher sie ist, desto geringer die Neigung zur Selbstentzündung.

Dieselkraftstoffe (herkömmlich und bis heute, 2009, am weitesten verbreitet)

• Dichte: 0,815 bis 0.85 kg/l
• Brennwert: 42,5 MJ/kg

Entscheidend ist ebenfalls die Cetanzahl, welche die Zündfähigkeit beschreibt.

Erdgas, Compressed Natural Gas oder auch CNG (Alternativ, aber herkömmlich)

• CNG ist auf 200 bar komprimiertes Erdgas
• 1 kg CNG entspricht in etwa 1,5 l Benzin bzw. 1,3 l Diesel
• Dichte Erdgas: 0,79  bis 0,83 kg/m3
• Brennwert Erdgas: 48,5 MJ/kg

In 2009 sind offiziel über 700 Erdgastankstellen in Deutschland registriert; ca. 40.000 bivalente Erdgasfahrzeuge sind auf deutschen Strassen unterwegs.

Autogas, Liquefied Petroleum Gas oder auch LPG (Alternativ, aber herkömmlich)

• LPG ist ein Gemisch, bestehend aus Propan und Butan; ein Nebenprodukt der Mineralölförderindustrie
• Dichte: ca. 0,56 kg/m3
• Brennwert: 49 MJ/kg

In 2009 sind über 40.000 LPG Fahrzeuge in Deutschland unterwegs.

Diese herkömmlichen Kraftstoffe sind zunehmend der Konkurenz von Biokraftstoffe der ersten-, zweiten-, ab 2010 ebenfalls der dritten Generation ausgesetzt. Biokraftstoffe der 1. Generation sind in 2009 etablierte Kraftstoffe, deren Ausbreitung vor allem in Südamerika und den USA zu verzeichnen ist.

Biodiesel ist kein wirklicher Biokraftstoff der 1. Generation, sondern Rapsmethylester (RME) und – bis heute – der einzig genormte Biokraftstoff. Er wird vorwiegend in Deutschland aus Raps gewonnen.

• Dichte: 0,88 kg/l
• Brennwert: 37,1 MJ/kg

Zwischen 2000 und 2009 stieg die Biodieselerzeugung in Deutschland von ca. 0.3 Millionen auf über 5 Millionen Tonnen an.

Bioethanol der 1. Generation wird vorwiegend in Deutschland herkömmlichen Ottokraftstoffen beigemischt. Benzin der Sorte E85 besteht zu 85% aus Ethanol und 15% aus Benzin. Die jährliche Produktion von Bioethanol in Deutschland in 2008 betrug ca. 0,5 Millionen Tonnen. und wird sich bis 2014 auf ca. 1,1 Millonen Tonnen stabilisieren; die Herstellung erfolgt ausschließlich aus Getreide und Zuckerrüben.  In den USA, Schweden und vor allem in Brasilien ist Bioethanol weit verbreitet. Die brasilianische Herstllung, vorwiegend aus Zuckerrohr, ist um fast die Hälfte billiger im Vergleich zu der deutschen Produktion.

Biogas der 1. Generation wird aus aufbereiteten Erdgas gewonnen, welches auf 200 bar komprimiert wird. Entscheidener Vorteil gegenüber Biodiesel ist der höhere Energieertrag, 178 GJ/ha im Vergleich zu 51 GJ/ha. Dichten und Brennwerte von Biogas entsprechen den Werten von Erdgas.

Biokraftstoffe der 2. Generation sind eine konsequente Weiterentwicklung von Fischer-Tropsch- als auch Pyroloyseverfahren, mit dem konsquenten Ziel durch großtechnische Anlagen Rohstoffabhängigkeiten zu minimieren. Kommerzielle Anlagen werden sich aber bis 2010 nicht etablieren.

Biomass-to-Liquid (BtL) werden Biokraftstoffe der 2. Generation bezeichnet, um z.B. Dieselkrafstoffe aus Biomasse herzustellen. Die Firma Choren aus Freiberg/Sachsen hat ein Verfahren entwicklelt, um Biomasse (Holz, Stroh, Reststoffe, etc.) in einem mehrstufigen Prozess in ein Synthesegas zu überführen, welches dann in einem weiterentwickeltenFischer-Tropsch-Verfahren zu hochwertigen Biokraftstoffen umgewandelt wird. Entscheidende Vorteile sind dabei:

• hohe Energieerträge, bis zu 140 GJ/ha
• gute CO2-Bilanz
• breite Rohstoffbasis
• hohe Kraftstoffqualität, Dichte: 0,76 bis 0,79 kg/l sowie ein Brennwert von ca. 44 MJ/kg

Die erste Großversuchsanlage mit einer Produktionskapazität von 200.000 t/a wird Ende 2009, Anfang 2010 in Freiberg anlaufen.

BtL-Pyrolyseverfahren sollen ebenfalls Biokraftstoffe der 2. Generation erzeugen.Bei der Flash-Pyrolyse wird Biomasse unter Sauerstoffausschluss sehr schnell erhitztz (ca. 480°C) und das entstehende Pyrolyseprodukt schnell abgekühlt und kondensiert zu einer rötlich-braunen Flüssigkeit (Slurry) mit etwa der Hälfte des Heizwertes von konventionellen Heizöls. Das Forschungszentrum Karlsruhe ist bis 2010 mit dem Aufbau und Weiterführung einer Pilotanlage beschäftigt.

Bioethanol der 2. Generation wird aus Alkohol aus Lignozellulose (Stroh, Holz, Rinde, landwirtschaftliche Abfälle) in mehrstufigen thermischen, chemischen und enzymatischen Verfahren in Glucose aufgebrochen und fermentiert. Forschungsschwerpunkte liegen vor allem in Kanada, Schweden und den USA.

Biokrafstoffe der 3. Generation auf der Basis von Methan werden sich ab 2010 zunehmend etablieren. Ihre Herstellung erfolgt aus Deponiegas und vor allem Biogas, welche gereinigt und anschließend verflüssigt werden zu Liquefied Methane Gas (LMG), respektive zu Liquefied Biogas (LBG). Vorteile gegenüber Biogas(e) der 1. Generation, die als CNG – bis 200 bar komprimiert – bereits Anwendung finden, sind:

• 2,3-fache höhere Energiedichte
• höhere Wirtschaftlichkeit, ab Entfernungen  über 100 km
• Verwendung als Energiespeicher

Biokraftstoffe der übernächsten Generation werden sich gegen krafstofflose Fahrzeuge behaupten müssen. Elektroautos, heute noch ein Nischenprodukt, werden zunehmend wirtschaftlich attraktiv. Biokraftstoffe werden ab nicht verschwinden, ihre Erzeugung wird generationsübergreifend sein; dazukommen werden aber Wasserstoff – für die Anwendung von Brennstoffzellen und Algen – für die Erzeugung von Bioethanol, als auch Biogas. Was werden wir in der Zukunft tanken? Stellt man diese Frage im Jahre 2020, werden die Antworten vielfälltig sein.