Früher glaubten wir, die Zukunft sei batteriebetrieben. Die Vision war sauber. Keine Endrohre. Nur lautlose Flotten von Teslas und Nissans, die an gläsernen Wolkenkratzern vorbeigleiten, ein Science-Fiction-Traum, der von frühen Technologiepropheten wie Bradbury und Dick verwirklicht wurde. Der Hype war real. Im Jahr 2008 versprach Barack Obama, bis 2015 eine Million Elektrofahrzeuge auf die amerikanischen Straßen zu bringen. Das schien unvermeidlich. Wir hatten auch die Hardware. Der Nissan Leaf. Das Tesla Model S. Der BMW ActiveE. Sie waren hier. Sie glänzten.
Dann kam die Realität.
Reichweitenangst ist kein Marketingbegriff mehr. Es ist eine physische Barriere. Die meisten frühen Elektrofahrzeuge hatten eine Reichweite von 100 bis 200 Meilen, bevor die Batterie leer war. Das ist es. Und Ladeinfrastruktur? Spärlich. Man konnte nicht einfach „auftanken“. Man musste nach Steckern suchen. Die Angst vor dem Stillstand wurde zum Marktkiller. Der Verkauf kam ins Stocken. Im Jahr 2012 zogen lediglich 52.835 Plug-Ins von Grundstücken ab. Von Dezember 2010 bis zu diesem Zeitraum lag der Gesamtabsatz bei rund 70.000 Einheiten. Im Vergleich zu 15 Millionen verkauften herkömmlichen Fahrzeugen pro Jahr? Das ist weniger als 1 Prozent. Ein Rundungsfehler.
Also drehte sich die Branche um. Nicht rückwärts, sondern seitwärts. Die Unternehmen erkannten, dass sie nicht einfach warten konnten, bis die Batterien besser wurden. Sie betrachteten die Wirtschaft mit fossilen Brennstoffen nicht als Misserfolg, sondern als Plattform. Audi ist hier führend. Konkret setzen sie auf E-Gas.
Im Jahr 2013 eröffnete Audi die weltweit erste Industrieanlage zur Herstellung synthetischer, CO2-neutraler Kraftstoffe. Das ist nicht nur normales Benzin. Es handelt sich um E-Gas, das für Fahrzeuge mit komprimiertem Erdgas (CNG) entwickelt wurde. Ihr Prüfstand? Der A3 Sportback TCNG. Aber das größere Problem ist die Infrastruktur. Diese Pflanze erstellt einen Bauplan. Es baut das Netzwerk auf, das benötigt wird, um Strom für Elektrofahrzeuge und Wasserstoff für Brennstoffzellenautos zu liefern, wenn diese Technologien tatsächlich ausgereift sind. Es ist eine Brücke.
Skeptiker sind nicht beeindruckt. Christopher DeMorro, der für Gas 2 schreibt, äußerte es. Sein Argument war unverblümt. Das Problem besteht nicht nur darin, die Emissionen aufrechtzuerhalten. Es reduziert sie. Durch die Fokussierung auf E-Gas halten wir den Kohlenstoffstandard ein. Wir sollten Fahrzeugen Vorrang einräumen, die weniger Energie verbrauchen. Effizienz vor Synthese.
Aber bevor Sie das Projekt als unternehmerisches Greenwashing abtun, müssen Sie die Mechanismen verstehen. Sie müssen sich ansehen, wie Audi „CO2-Neutralität“ definiert. Es ist keine Zauberei. Es ist Chemie. Und es könnte der einzige Grund sein, warum der Verbrennungsmotor das nächste Jahrzehnt überlebt.
Audi redet nicht nur davon, seinen CO2-Fußabdruck zu reduzieren. Das Unternehmen arbeitet aktiv an der Entwicklung einer Möglichkeit, Verbrennungsmotoren CO2-neutral zu machen. Wenn Ihnen die Begriffe „CO2-Fußabdruck“ oder „CO2-Ausgleich“ fremd sind, stellen Sie es sich so vor: Ein CO2-Fußabdruck berechnet alle Kohlendioxidemissionen (CO2) einer Person oder eines Unternehmens. CO2 ist hier der Hauptschädling, aber genaue Messungen zählen auch Methan und Fluorchlorkohlenwasserstoffe. Diese Zahlen werden üblicherweise in Tonnen CO2-Äquivalenten pro Jahr ausgedrückt.
Wenn Sie den CO2-Ausstoß für eine bestimmte Aktivität senken, verringert sich der Fußabdruck. Wenn Sie die Emissionen reduzieren, bis sie dem Fußabdruck entsprechen, erreichen Sie CO2-Neutralität. Unternehmen gelangen auf chaotische und unterschiedliche Weise dorthin. Einige bauen Windparks, um Kohle zu ersetzen. Andere pflanzen Bäume zur Kohlenstoffbindung. Audi fördert Projekte, die Treibhausgase reduzieren. All dies zählt als CO2-Kompensation.
Der Transport ist der schwierige Teil. Der Transport von Personen und Gütern bedeutet in der Regel die Verbrennung fossiler Brennstoffe. Für den Bau eines Autos wird Strom benötigt, oft aus schmutzigen Kraftwerken. Die Gewinnung, Raffinierung und Bereitstellung des Kraftstoffs erfordert noch mehr Aufwand. Dann fährt das Auto. Der Verbrennungsmotor pumpt Treibhausgase aus. Sie sammeln sich in der Atmosphäre. Sie bilden eine den Planeten erwärmende Decke. Elektro- und Wasserstofffahrzeuge könnten dieses Problem lösen. Aber sie sind nicht für jeden, überall und über Jahre hinweg realisierbar.
Das Werk Werlte und synthetisches Methan
Audi nennt seinen Ansatz „ausgewogene Mobilität“. Darunter versteht man eine ganzheitliche, CO2-neutrale Mobilität über Kurz-, Mittel- und Langstrecken. E-Gas ist der Schlüssel, um den Verbrennungsmotor in diesem grünen Szenario am Leben zu erhalten. Wie erreicht man CO2-Neutralität mit einer Technologie der alten Schule? Durch die Verwendung von Kohlendioxid als Rohstoff.
Eine Müllbiogasanlage liefert das CO2. Eine eigens dafür errichtete Fabrik in Werlte, Deutschland, kümmert sich um die Chemie. Ab 2013 verbraucht die Anlage jährlich 2.800 Tonnen CO2. Pro Jahr werden 1.000 Tonnen E-Gas erzeugt. Kombiniert man dies mit anderen umweltfreundlichen Praktiken, erreicht Audi CO2-Neutralität in seiner gesamten Wertschöpfungskette.
Chemiker kennen E-Gas als Methan. Verbraucher kennen es als Erdgas. Es heizt Häuser. Es treibt Erdgasfahrzeuge an. Es ist synthetisch. Es ist sauber.
E-Fuel-Grundlagen
Die Chemie hinter E-Gas ist keine Zauberei. Es ist eine Reihe von Reaktionen. Wasserstoff aus der Wasserelektrolyse trifft auf Kohlendioxid. Sie verbinden sich. Sie bilden Methan. Das Ergebnis ist ein Kraftstoff, der in bestehenden Motoren verbrennt. Es verhält sich wie Erdgas. Am Auspuff ist es sauber, weil das CO2 zunächst aus der Luft stammt.
Wenn Sie von Normalbenzin umsteigen möchten, ist die Infrastruktur schwierig. In den USA bietet das Energieministerium einen Stationsfinder für alternative Kraftstoffe an. Geben Sie Ihre Postleitzahl ein. Wählen Sie die Kraftstoffart aus. Sehen Sie, was verfügbar ist. Es ist spärlich. Es wächst. Aber es ist da.
Warum bei der Verbrennung bleiben, wenn es Batterien gibt? Reichweitenangst. Leistung bei kaltem Wetter. Das vorhandene Raster. Die schiere Menge an Verbrennungsmotoren, die immer noch unterwegs sind. Audi verzichtet nicht auf den Motor. Es wird versucht, den Motor für die Kohlenstoffbilanz irrelevant zu machen. Es ist eine Brücke. Eine lange, chemische Brücke.
Die Rechnung ist knapp. 1.000 Tonnen Treibstoff. 2.800 Tonnen CO2. Der Rest ist Wasser. Wasserstoff und Sauerstoff. Wird als Nebenprodukt freigesetzt. Sauber. Einfach. Oder zumindest so einfach, wie Chemie im industriellen Maßstab nur sein kann.
Lässt es sich skalieren? Das ist die Frage. Eine Anlage in Werlte ist ein Proof of Concept. Eine Blaupause. Keine globale Lösung. Noch nicht. Aber es beweist, dass das Konzept funktioniert. Methan aus der Luft. CO2-neutral. Motor bereit.
Der Rest ist nur Lautstärke. Und Kosten. Und Politik. Und Infrastruktur. Und Zeit.
Die Chemie hinter der Pumpe
Lassen Sie uns den Marketingglanz durchbrechen. E-Gas ist einfach synthetisches Methan. Es ist der im Labor gezüchtete Zwilling des Originals. Du kennst die wahren Dinge. Es ist das farb- und geruchlose Gas, das aus altem Pflanzenmaterial und tief in der Kruste vergrabenem Wasserschlamm gewonnen wird. Es dauert Millionen von Jahren, bis fossiles Methan verkocht. Synthetisches Methan? Sie können es schnell schaffen.
Es beginnt mit der Elektrolyse.
Einen elektrischen Strom durch Wasser leiten. Brechen Sie die Fesseln. Es entstehen Wasserstoff und Sauerstoff. Die Gleichung ist einfach:
2 H2O → 2 H2 + O2
Allein Wasserstoff scheint ein vielversprechender Kraftstoff der Zukunft zu sein. Komprimieren Sie es, lagern Sie es in einem großen Tank, lassen Sie es mit Sauerstoff durch eine Brennstoffzelle laufen, und Sie erhalten Strom und Wasser als Nebenprodukte. Aber hier liegt der Haken. Der Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur von Grund auf ist teuer. Wir sind noch nicht da.
Audi geht also einen anderen Weg. Sie nehmen diesen Wasserstoff und mischen ihn mit Kohlendioxid. Das ist Methanisierung.
CO2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O
Das Ergebnis ist CH4. Methan. Es verhält sich genauso wie das Sumpfgas, das über einem Moor schwimmt, oder das Erdgas, das an einem Bohrlochkopf angezapft wird. Gleiche Entflammbarkeit. Gleicher Geruchsmangel. Gleiches farbloses Profil.
Warum ist das für den Autoliebhaber wichtig? Weil es keine neuen Rohre braucht. Es braucht kein neues Gitter. Dieser synthetische Kraftstoff kann direkt in das bestehende Erdgasnetz eingespeist werden. Es fließt in Haushalte und Unternehmen. Es füllt Tanks an Tankstellen für komprimiertes Erdgas (CNG ).
Die Automobilindustrie konzentriert sich auf den letzten Punkt. CNG-Tankstellen versorgen eine wachsende Flotte von Erdgasfahrzeugen oder NGVs mit Strom. Dies sind keine Wundermittel gegen die globale Erwärmung. Sie werden unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen nicht über Nacht beseitigen. Aber sie überbrücken die Lücke. Sie halten die Motoren am Laufen, während die Infrastruktur aufholt.
Als nächstes schauen wir uns an, wie Audi diesen Kraftstoff tatsächlich in ein Auto bringt.
Die kohlenstoffarme Realität von Erdgasfahrzeugen
Die Idee, einen Audi A3 mit synthetischem Methan zu betreiben, wirkt wie ein futuristischer Sprung, hat aber tatsächlich seine Wurzeln in der Ingenieurskunst des frühen 20. Jahrhunderts. Sobald in den frühen 1930er-Jahren zuverlässige Erdgastransportleitungen auf den Markt kamen, wollten die Autofahrer das Zeug verbrennen. Die Mechanik ist unkompliziert. Viertaktmotoren mischen Kraftstoff mit Luft, zünden ihn mit einer Zündkerze und bewegen Kolben auf und ab. Die gleiche Physik gilt für Benzin und Erdgas. Wenn die USA und der Nahe Osten nicht auf solch riesige, billige Ölreserven gestoßen wären, hätten Erdgasfahrzeuge (NGVs) möglicherweise die Straße dominiert.
Das haben sie nicht getan. Heute sind Erdgasfahrzeuge eine Nische. Ende 2011 waren nur etwa 120.000 auf amerikanischen Straßen unterwegs. Weltweit war die Zahl höher – über 15 Millionen –, aber die Verteilung war ungleichmäßig. Fünf Nationen: Iran, Pakistan, Argentinien, Brasilien und Indien hielten fast 70 Prozent des Marktanteils. Warum dort? Diesen Ländern fehlt die Raffineriekapazität für Rohöl. Sie nutzen, was sie haben. Im nächsten Jahrzehnt werden wahrscheinlich weitere Länder diesem Beispiel folgen, insbesondere wenn die Benzinpreise weiter steigen. Erdgas ist günstiger. Schätzungen gehen von einer Kraftstoffeinsparung von rund 30 Prozent im Vergleich zu Benzin aus.
Sauberere Verbrennung
Die Kosten sind nicht der einzige Vorteil. Die Emissionen sind geringer. Die US-Umweltschutzbehörde (EPA) bewertet Erdgasfahrzeuge als die saubersten Verbrennungsfahrzeuge auf dem Markt. Die Erdgasversion des Honda Civic hat diesen Titel verdient. Die Statistiken sind krass. Kohlenmonoxid sinkt um 70 bis 90 Prozent. Stickoxide sinken um 75 bis 95 Prozent. Sogar Kohlendioxid, das wichtigste Treibhausgas, reduziert sich um 20 bis 30 Prozent. Das Ergebnis ist eine bessere Luftqualität und ein langsamerer Vormarsch der globalen Erwärmung.
Es ist keine perfekte Lösung. Der Kauf eines Erdgasfahrzeugs kostet im Voraus mehr. Das Auftanken bereitet Kopfschmerzen und konkurriert mit den Problemen der Ladeinfrastruktur von Elektrofahrzeugen. Im Dezember 2011 gab es in den USA nur etwa 1.000 Erdgas-Tankstellen. Die Hälfte davon war privat. Der öffentliche Zugang war eingeschränkt. Sie können ein Tanksystem zu Hause installieren, aber das erhöht den Aufkleberschock. Und obwohl sie CO2 reduzieren, beseitigen sie den Erwärmungseffekt nicht vollständig.
Audis synthetischer Kreislauf
Stellen Sie sich Erdgasfahrzeuge als Brücke vor. Eine Übergangstechnologie. Das ändert sich, wenn man sie mit synthetischem Methan aus Kohlendioxid betreiben kann. Audi plant genau dies in seinem Werk Werlte. Der Prozess spaltet Wasser mittels Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff. Anschließend wird der Wasserstoff mit Kohlendioxid kombiniert, das aus einer Biogasanlage gewonnen wird. Aber Elektrolyse braucht Strom. Verlagert das nicht einfach die Umweltverschmutzung woanders hin? Ja. Das ist der letzte Teil des Audi e-gas-Projekts. Woher kommt der Strom? Erneuerbare Quellen.
Duale Flexibilität
Autohersteller, die synthetisches Methan vorantreiben, brauchen ein Fahrzeug, um es zu transportieren. Für Audi ist das der A3 Sportback TCNG. Sie haben kein „reines“ Erdgasfahrzeug gebaut. Der A3 TCNG verfügt sowohl über Erdgas- als auch über Benzintanks. Der Motor schaltet nahtlos zwischen ihnen um. Der CNG-Vorrat geht zur Neige? Kein Bahnhof in Sicht? Verwenden Sie Benzin. Es ist ein Kompromiss, aber das Ziel besteht darin, so weit wie möglich mit Erdgas zu fahren. Audi prognostiziert, dass 1.500 modifizierte A3 TCNG-Modelle 9.320 Meilen (15.000 Kilometer) pro Jahr mit erneuerbarem E-Gas fahren können. Der Verkaufsstart war für 2013 geplant.
Das Stromnetz mit Wind und Abfall versorgen
Die Werlte-Anlage ist ein hybrides Biest. Es ist die erste Anlage auf der Erde, die Wasserstoffelektrolyse mit Methanisierung verbindet. Sie nehmen Wasserstoff aus Wasser und mischen ihn mit Kohlendioxid. Das Ergebnis ist synthetisches Methan. Aber die wahre Geschichte ist nicht die Chemie. Es ist die Quelle.
Die Energie beginnt als Wind. Starke, gleichmäßige Brisen von der Nordsee. Audi hat dort drei große Offshore-Windparks errichtet. Vier Turbinen. Jeder pumpt 3,6 Megawatt. Jahresproduktion? Dreiundfünfzig Gigawattstunden. Das sind viele Elektronen. Und Audi hat dafür drei verschiedene Pläne.
Erstens Direkteinspritzung. Das Unternehmen gibt an, die Windkraft zur Herstellung von 1.000 Audi A1 e-tron-Modellen nutzen zu können. Diese Autos würden dann jährlich 6.210 Meilen (10.000 Kilometer) zurücklegen. Rein elektrisch. Kein Endrohr.
Zweitens das Werk Werlte selbst. Etwa 20 Gigawattstunden dieser Windenergie werden in die Anlage fließen. Dabei wird Wasser durch Strom in Sauerstoff und Wasserstoff gespalten. Kurzfristig wird dieser Wasserstoff nicht in Brennstoffzellen gelangen. Es ist die Hauptzutat für E-Gas. Synthetisches Methan. Es gelangt in das Erdgasnetz. Es landet in Erdgasfahrzeugen (NGVs).
Drittens: Lagerung. Windparks sind volatil. Manchmal erzeugen sie mehr Strom, als das Netz verarbeiten kann. Dieser Überschuss verschwindet normalerweise. E-Gas ändert das. Sie können es in die deutsche Erdgasinfrastruktur einspeisen. Bewahren Sie es auf. Ziehen Sie es später heraus, wenn Sie Strom erzeugen müssen. Das deutsche Netzwerk ist riesig. Es könnte das Äquivalent von 200 Terawattstunden Strom fassen. Genug, um das Licht monatelang brennen zu lassen.
Zusammenarbeit und Effizienz
Audi hat diese Schleife nicht von Grund auf erfunden. Das Verfahren stammt vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg. Sie arbeiteten mit dem Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik zusammen. Auch die Solarkraftstofftechnologie ist mit von der Partie. Ihre Anlage liegt direkt neben Werlte.
Hier setzt die Effizienz an: Elektrolyse und Methanisierung erzeugen Abwärme. Die Anlage von Audi fängt diese Wärme ein. Solar Fuel Technology nutzt es. Diese anlagenübergreifende Synergie steigert die Gesamteffizienz drastisch. Es verwandelt eine Verbindlichkeit in einen Vermögenswert.
Zeitleiste und der Weg in die Zukunft
Im Dezember 2012 erreichte das Werk in Werlte seinen Richtfest. Die Produktion sollte 2013 beginnen. Der Zeitpunkt stimmte mit dem neuen A3 Sportback TCNG von Audi überein. Diese Fahrzeuge kamen Ende 2013 zu den Händlern.
Die Roadmap hörte hier nicht auf. Für 2015 war ein zweites TCNG-Modell auf Basis des A4-Chassis geplant. Das Ziel war einfach: mehr Erdgasfahrzeuge auf der Straße.
Audi war nicht der einzige Spieler. Chrysler und General Motors hatten bereits Erdgasversionen ihrer Schwerlastwagen auf den Markt gebracht. Honda drängte auf seinen Erdgas-Civic. Die Botschaft war konsistent. Sparen Sie Geld. Emissionen reduzieren. Vielleicht auch den Planeten retten.
Die Infrastruktur verändert sich. Der Kraftstoff verändert sich. Aber die Motoren? Sie müssen noch etwas verbrennen. Ob Elektronen, Wasserstoff oder synthetisches Methan, das Rad dreht sich weiter.
