HVO, BtL, E-Fuels

HVO wird durch Anlagerung von Wasserstoff (Hydrierung) an pflanzliche oder tierische Öle und Fette sowie den anschließenden Prozessschritten Isomerisierung und Cracken gewonnen. Bereits heute wird HVO kommerziell in Großanlagen entweder in Stand-alone-Anlagen oder zusammen mit Erdölprodukten in bestehenden Erdölraffinerien außerhalb Deutschlands produziert.
Bis Ende 2022 wurde vor allem Palmöl als Rohstoff verwendet. Seit dem Jahr 2023 wird Palmöl nicht mehr als Ausgangsstoff für HVO und andere Kraftstoffe in Deutschland eingesetzt, da diese nicht mehr auf die THG-Quote anrechenbar sind.
In vielen europäischen Ländern wird HVO an öffentlichen Tankstellen als Reinkraftstoff angeboten und insbesondere in schweren Nutzfahrzeugen eingesetzt. In Deutschland wird HVO bislang entweder als Beimischung zu fossilem Dieselkraftstoff (bis zu 26 % möglich) oder in Reinform in Eigenverbrauchs-Tankstellen in Verkehr gebracht. Zukünftig soll paraffinischer Dieselkraftstoff in der 10. Bundes-Immissionsschutz-Verordnung gelistet werden und wird dann auch an öffentlichen Tankstellen erhältlich sein.

Die Motoren- und Landmaschinenhersteller erteilen vermehrt speziell für neuere Modelle Freigaben für die Verwendung von paraffinischem Dieselkraftstoff nach DIN EN 15940. Eine Anpassung des Motors ist meist nicht erforderlich. Durch die hohe Energiedichte, gute Zündwilligkeit und den ähnlichen Eigenschaften wie Dieselkraftstoff ist die Verwendung in leistungsstarken Dieselmotoren ohne Anpassung gut möglich und gleich effizient. Es ist vorstellbar, dass auch ältere Bestandsmaschinen auf den bereits am Markt verfügbaren Kraftstoff HVO umgestellt werden. Das TFZ konnte die Eignung für Landmaschinen in Forschungsarbeiten hinsichtlich technischer Zuverlässigkeit, Komponenten-Verträglichkeit sowie Leistungs- und Abgasverhalten feststellen. Wenn keine Herstellerfreigaben für HVO vorliegen, bestehen rechtliche Unsicherheiten beim Einsatz.
Auf HVO wird die gleiche Energiesteuer wie auf Diesel erhoben, eine Steuerentlastung wie bei Agrardiesel in der Land- und Forstwirtschaft wird nicht gewährt. HVO aus Rest- und Abfallstoffen wird stark nachgefragt werden, ist allerdings nur begrenzt verfügbar. Speziell in der Luftfahrtbranche steigt das Interesse, da HVO hier gut geeignet ist, die gesetzlichen Mindestquoten an erneuerbaren Kraftstoffen zu erfüllen.

BtL-Kraftstoffe (Biomass-to-Liquid, deutsch: Biomasseverflüssigung) können aus einem breiten Rohstoffspektrum, z. B. aus cellulosereichen Materialien wie Stroh und Holz gewonnen werden. Da die gesamte Pflanze verwertet werden kann, ist ein hoher Kraftstoffertrag pro Hektar erzielbar. Allerdings muss berücksichtigt werden, dass ausreichend Biomasse zur Humusbildung am Feld verbleibt und der Nährstoffhaushalt im Boden ausgeglichen ist.
Die wichtigsten Schritte des gängigsten Herstellungsverfahrens für BtL sind die Vergasung der Biomasse, bei der das sogenannte Synthesegas erzeugt wird, sowie die anschließende Synthese mit dem Fischer-Tropsch-Verfahren. Dabei entsteht ein Gemisch verschiedenster Kohlenwasserstoffe, das mittels Destillation aufbereitet wird. Als Endprodukte liegen Kraftstoffe vor, die in Diesel- oder Ottomotoren verwendet werden können und sich chemisch nur geringfügig von konventionellen mineralischen Kraftstoffen unterscheiden. Diese Kraftstoffe können im Herstellungsprozess in gewissem Umfang auf die Anforderungen moderner Motorenkonzepte zugeschnitten werden.

Als E-Fuels werden synthetische Kraftstoffe bezeichnet, die mithilfe von Strom über den Schritt der Elektrolyse aus Wasserstoff und Kohlendioxid hergestellt werden. Das Kohlendioxid kann aus der Luft, von Biogasanlagen oder aus Verbrennungsprozessen stammen. Anstatt E-Fuels kann gleichbedeutend der Begriff PtX-Kraftstoffe verwendet werden. Handelt es sich um flüssige PtX-Kraftstoffe, werden diese auch als PtL-Kraftstoffe (Power-to-Liquid) bezeichnet in Abgrenzung zu den gasförmigen PtG-Kraftstoffen (Power-to-Gas).
Aufgrund der aufwändigen Verfahrensschritte bei der Herstellung von E-Fuels und BtL-Kraftstoffen über die Fischer-Tropsch-Synthese sowie der verlustbehafteten Verbrennung im Otto- oder Dieselmotor beträgt der Gesamtwirkungsgrad nur ca. 13 Prozent. Aus diesem Grund sollten zukünftig E-Fuels vorrangig in Bestandsflotten und in nicht elektrifizierbaren Anwendungen eingesetzt werden, bei denen es an klimaschonenden Alternativen mangelt und wo höhere Kosten akzeptiert werden. Entscheidend für den Klimaschutzbeitrag ist, dass zur Herstellung von E-Fuels erneuerbarer Strom genutzt wird. Effizienter als über den Umweg E-Fuels ist es, erneuerbaren Strom direkt in batterieelektrischen Fahrzeugen zu verwenden. Wird hingegen erneuerbarer Strom gerade nicht benötigt (Überschussstrom), kann es sinnvoll sein, diesen in Form von Wasserstoff oder E-Fuels für die spätere Nutzung zu speichern.
In Deutschland (Werlte) erzeugt eine PtG-Anlage mit erneuerbarem Strom Wasserstoff, der zusammen mit CO₂ aus der Biogasanlage zu Bio-CNG synthetisiert und komprimiert wird. Derzeit gibt es noch keine industrielle Produktion von flüssigen E-Fuels. Ein kommerzielles Projekt wird derzeit in Patagonien (Südamerika) umgesetzt und soll ab 2025 mit voller Kapazität laufen. Der erneuerbare Strom wird durch Windkraftanlagen erzeugt.