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Alternative Kraftstoffe

Auf dem Weg zur nachhaltigen Mobilität

Dual-Mode-Hybrid-Technologie, A1 E-Tron, Seitenansicht Foto: Hersteller 30 Bilder

Der sparsame Umgang mit endlichen Ressourcen, der Schutz des Klimas und der zielgerichtete Einsatz regenerativer Energie für die Mobilität: Dies sind Elemente einer bemerkenswerten Strategie, mit der sich Audi in verschiedenen Projekten engagiert.

01.03.2013 Klaus-Ulrich Blumenstock

Das E-Gas Projekt

Regenerative Energie wie Wind- oder Solarstrom gibt es leider nicht nach Plan: Manchmal ist zu wenig da und manchmal zu viel. Die Energie des überschüssig erzeugten, bis heute oft ungenutzten Stroms sollte daher besser in einem nutzbaren Energieträger gespeichert werden. So entstand die Idee einer Power-to-Gas-Anlage, die Audi in Werlte im Emsland dieses Jahr in Betrieb nehmen will.
Bis zu sechs Megawatt regenerativ erzeugten Stroms soll im „e-gas-Projekt“ zunächst dazu verwendet werden, Wasser über einen Elektrolyse-Prozess in seine Bestandteile Sauerstoff (O) und Wasserstoff (H2) aufzuspalten. Letzterer ließe sich direkt in Brennstoffzellen-Autos nutzen. Wegen der fehlenden Infrastruktur bietet sich jedoch an, in einem zweiten Schritt Wasserstoff unter der Zufuhr von Kohlendioxid (CO2) in einer Synthesereaktion zu Methan (CH4), dem Hauptbestandteil von Erdgas, zu verbinden.

Als Nebenprodukt fällt wieder Wasser an. Zudem ist die volumetrische Energiedichte von Methan deutlich höher als die von Wasserstoff. Weiterer Vorteil: Methan ließe sich ins vorhandene deutsche Erdgasnetz einspeisen und so synthetisches Methan mit einem thermischen Energiegehalt von über 220 Terawattstunden speichern. Das entspricht dem deutschen Erdgasverbrauch mehrerer Monate oder gut einem Drittel des jährlichen Stromverbrauchs. Die Speicherkapazität im Gasnetz erweist sich damit als viel größer als die des Stromnetzes, womit eine entscheidende Bedingung für die Speicherung regenerativer Energie in greifbare Nähe rückt.

Weil die Audi-E-Gas-Anlage CO2 nutzt, das als Abfallprodukt einer Biogasanlage anfällt, ist das E-Gas klimaneutral. Ist die Anlage in Betrieb, sollen jährlich 1000 Tonnen davon produziert und ins Erdgasnetz eingespeist werden. Rechnerisch lassen sich damit 1500 A3 Sportback TCNG (Ende 2013 verfügbar) jeweils 15 000 Kilometer CO2-neutral und damit klimaschonend fahren.

E-Ethanol und E-Diesel

Die heute verfügbaren Kraftstoffe aus Biomasse wie Ethanol oder Biodiesel leiden unter einem Makel: Sie stehen oft in Konkurrenz zum Anbau von Nahrungsmitteln und können in einer Welt mit ständig wachsender Bevölkerung die Frage nach alternativen Kraftstoffen langfristig nicht wirklich lösen. Auf der Suche nach einer alternativen Möglichkeit, die einerseits CO2-neutral ist und andererseits keine landwirtschaftlichen Flächen beansprucht, hat sich Audi mit dem US-Unternehmen Joule zusammengetan.

Erstes sichtbares Ergebnis dieser Kooperation ist der Bau einer Demonstrationsanlage im unwirtlich-kargen Bundesstaat New Mexico. In der sollen unter Mithilfe ganz spezieller Mikroorganismen aus Sonnenlicht und CO2 synthetische Kraftstoffalternativen entstehen. Derzeit strebt die Anlage ihrer Fertigstellung entgegen. Im Mai soll dann die Produktion von synthetischem Ottokraftstoff, dem Audi E-Ethanol starten, und voraussichtlich 2014 folgt das Pendant für Selbstzünder, der Audi E-Diesel.

Bei diesen wundersamen Mikroorganismen handelt es sich um so genannte Cyanobakterien, die wegen ihres blaugrünen Photosynthese-Farbstoffs auch nicht ganz gattungskorrekt unter dem Begriff Blaualgen bekannt sind. Diese vergleichsweise einfach aufgebauten Bakterien ohne Zellkern gehören zu den ältesten bekannten Lebensformen, die die Erde wahrscheinlich seit mehr als 3,5 Milliarden Jahren besiedeln und wesentlichen Verdienst an der Bildung des Sauerstoffs in der Atmosphäre haben.

Die Bakterien zeichnen sich nicht zuletzt dadurch aus, dass sie sehr effiziente Lichtverwerter sind. Einige der rund 2000 Bakterienformen sind in der Lage, aus CO2, Wasser und Sonnenenergie kontinuierlich Kohlenwasserstoffe zu produzieren, Basis für Kraftstoffe, die Otto- und Dieselmotoren verwerten können. Glücklicherweise sind Cyanobakterien ziemlich anspruchslos, sie akzeptieren sogar Abwässer oder Salzwasser. CO2 lässt sich aus Biogasanlagen, als industrielles Abfallprodukt oder sogar aus der Luft gewinnen.

Bisher können die Forscher gentechnisch maßgeschneiderte Bakterien zur Produktion reinen Ethanols bewegen. Gelingt es dann auch, langkettige Alkane als Hauptbestandteil von aromatenfreiem Dieselkraftstoff zu produzieren, könnte das vielleicht bedeutsam für eine CO2-neutrale Zukunft des Verbrennungsmotors werden. So würde sich auf schöne Weise ein Kreis schließen – wenn prähistorische Organismen zukunftsweisende Kraftstoffe produzieren.

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