„Verzichten Sie auf Dieselkraftstoff, aber nicht auf den Dieselmotor! Mit HVO lassen sich bis zu 90 Prozent der CO2-Emissionen verhindern.“
Dieser - beim ersten Lesen - scheinbare Widerspruch soll im Folgenden aufgelöst werden. Dazu ist ein Exkurs in die Entwicklung nachhaltiger Kraftstoffe notwendig, den die Firma mtu zur Erläuterung ihrer obigen Behauptung anbietet.
Was ist HVO?[ds_preview]
HVO (Hydrotreated Vegetable Oil, also "hydriertes" Pflanzenöl) ist ein erneuerbarer Kraftstoff und gehört zur Produktfamilie der C.A.R.E.-Diesel (CO2-Reduzierung, Kältebeständigkeit (Arctic Grade), Erneuerbar (Renewable) und Emissionsreduktion). Die Produktfamilie wurde im Jahr 2013 von der TOOL-FUEL Services GmbH ins Leben gerufen, um auch am deutschen Markt hochwertige synthetische Kraftstoffe anbieten zu können. Die größte Bekanntheit erlangte bisher das Produkt "HVO 100": Ein paraffinischer Diesel (enthält vorwiegend gesättigte Kohlenwasserstoffe), hergestellt aus biogenen Rest- und Abfallstoffen.
mtu-Motor mit Herstellerfreigabe für HVO-Kraftstoffe. Grafik: mtu
Ersatz ohne Anpassung des Motors
Durch hohe Energiedichte, gute Zündwilligkeit und andere Eigenschaften ähnlich denen fossiler Dieselkraftstoffe, ist die Verwendung von HVO in heutigen leistungsstarken Verbrennungsmotoren ohne weitere Anpassung möglich. HVO ist gleich effizient und kann fossile Kraftstoffe (Diesel, Benzin, Kerosin) direkt ersetzen. Derartige Kraftstoffe werden auch als Drop-in-Kraftstoffe bezeichnet.
Definitionen
Klassische Kraftstoffe werden überwiegend aus Erdöl raffiniert. Komplexes Rohöl wird in einzelne Fraktionen getrennt, deren sehr langkettige Kohlenwasserstoffe dann in kürzerkettige Produkte aufgebrochen werden (cracken), wie sie für Benzin oder Diesel erforderlich sind.
Bei alternativen Kraftstoffen (XTL-Kraftstoffe) wird hingegen auf andere Rohstoffbasen zurückgegriffen und die einzelnen Bestandteile in chemischen Prozessen aggregiert, also zusammengebaut zum neuem Kraftstoff. Dabei steht das „X“ für einen beliebigen Rohstoff und das „TL“ für „to-Liquid“. Der Rohstoff kann entweder einen biogenen oder synthetischen Herkunftscharakter haben.
Herstellung von BtL-Kraftstoffen, schematisch. Grafik: toolfuel
Biokraftstoffe (BtL - Biomass-to-Liquid) werden aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen, wie Pflanzen, Pflanzenresten und biogenen Abfällen, die zwar keinen fossilen Grundstoff verbrauchen, aber sowohl einen hohen Flächenbedarf (Flächenkonkurrenz) als auch hohe Produktionskosten aufweisen und sich bei den bisherigen Methoden als industriell nicht rentabel erwiesen haben. Zu den BtL-Kraftstoffen gehört auch HVO, das aber einem anderen Herstellungsprozess unterliegt und daher auch wieder in die Rentabilitätszone gelangt.
Herstellung von HVO-Kraftstoffen, schematisch. Grafik: toolfuel
Synthetische Kraftstoffe hingegen werden chemisch aus unterschiedlichen Rohstoffquellen hergestellt.
CtL-Kraftstoffe (Coal-to-Liquid) werden aus Kohle in Hydrierwerken hergestellt - eine aufwendige, hoch CO2-lastige und daher kritische bewertete Produktion, die heute bei steigendem Erdölpreis und weiterhin billiger Kohle aber wieder zunehmend wirtschaftlich und daher auch genutzt wird, vor allem in Asien. Der weltweit erstmals im industriellen Maßstab hergestellte CtL-Kraftstoff war übrigens das Leuna-Benzin der 30er Jahre ("Deutsches synthetisches Benzin", Vertrieb: Gasolin).
Herstellung von GtL-Kraftstoffen, schematisch. Grafik: toolfuel
GtL-Kraftstoffe (Gas-to-Liquid) werden aus Erdgas hergestellt, meist zur Erhöhung der Energiedichte komprimiert und gekühlt transportiert/gelagert (LNG).
PtL-Kraftstoffe (Power-to-Liquid, auch eFuels oder electrofuels) werden mit Strom (erneuerbare Energie) und CO2 hergestellt. Das Kohlendioxid wird direkt oder indirekt aus der Atmosphäre entnommen.
Herstellung von PtL-Kraftstoffen, schematisch. Grafik: toolfuel
StL-Kraftstoffe (Sun-to-Liquid, auch Solar Fuels) in einem solarthermischen Verfahren (nutzt Hochtemperatur-Prozesswärme aus Sonnenstrahlung) hergestellt. Die erzeugte Wärme wird einem chemischen Reaktor zugeführt, in dem CO2 und H2O zu Synthesegas gewandelt werden, das in anschließenden Verfahren zu Motorenbenzin, Kerosin, Jet A-1 und Dieselkraftstoff und einigen anderen Kraftstoffen verarbeitet wird. Diese Brennstoffe können meist in vorhandenen Infrastrukturen (Tankstellen) vertrieben und in vorhandenen Motoren verbrannt werden. Sie sind deutlich reiner als erdölbasierte Brennstoffe und verbrennen mit wesentlich geringeren Schadstoffanteilen.
Wer hat's erfunden?
Zurück zu HVO. HVO 100 wurde unter dem Markennamen „Neste MY Renewable Diesel“ von der finnischen Firma Neste entwickelt. Es ist ein Dieselkraftstoff nach DIN EN 15940, der zu 100 % aus erneuerbaren Rohstoffen hergestellt wird und den CO2-Fußabdruck des Verkehrssektors verringern soll.
Gewonnen wird HVO durch Anlagerung von Wasserstoff an pflanzliche oder tierische Öle und Fette (Hydrierung) sowie anschließend den Prozessschritten Isomerisierung (Umwandlung der Moleküle) und Cracken (Brechen der Molekülketten) wie beim Herstellen von Benzinen.
Herstellerfreigabe
Wichtigste weitere Voraussetzung für eine Verwendung im Betrieb ist jedoch, dass für jeden Motorentyp die Herstellerfreigabe vorliegt. Die meisten Hersteller schwerer Nutzfahrzeuge wie DAF, Volvo und Scania haben HVO 100 zur Verwendung in ihren Motoren bereits freigegeben. Gleiches gilt auch für Schiffsmotoren, bei denen Freigaben durch Volvo, MAN und mtu bereits erteilt wurden. Die Verantwortung bei der Betankung verbleibt in jedem Fall beim Nutzer. Die Firma Neste veröffentlicht alle bisher erteilten Freigaben unter:
Nutzer in Deutschland
Im Schienenverkehr der Deutschen Bahn (DB) wird HVO als Klimaschutz-Sofortmaßnahme seit 2022 erfolgreich eingesetzt. HVO stellt zwar keine neue Antriebstechnologie dar und ist für die DB insoweit nur eine Lösung mit begrenzter zeitlicher Reichweite, gleichwohl verhilft HVO auf noch nicht elektrifizierten Strecken zum Betrieb frei von fossilen Treibstoffen ohne dazu die dieselgetriebenen Fahrzeuge umrüsten zu müssen. Der Einsatz von HVO ermöglicht ebenso den klimafreundlicheren Weiterbetrieb von Verbrenner-Fahrzeugen bis zum Ende ihrer technisch vorgesehenen Nutzungsdauer. Das spart Ressourcen und dient der Nachhaltigkeit, weil keine Fahrzeuge vorzeitig ausgemustert werden müssen. Auf diese Weise gewinnt der schienengebundene Verkehr auch Zeit für die Entwicklung neuer Technologien.
Und Sie ahnen es sicherlich bereits, die DB fährt u.a. mit mtu-Motoren, die selbstverständlich schon eine Herstellerfreigabe haben.
Rechtslage
Dieselkraftstoff darf in Deutschland nur in den Verkehr gebracht werden, wenn er die Dieselnorm DIN EN 590 erfüllt. Nach DIN dürfen dem Dieselkraftstoff bis zu sieben Volumenprozent (7%) Biodiesel beigemischt werden. Der wiederum muss die Anforderungen der deutschen Biodiesel-Norm DIN EN 14214 erfüllen.
Den neuen C.A.R.E.-Diesel für den Straßenverkehr gibt es demnächst auch "DIN EN 590-konform". Dann könnten viele Dieselfahrzeuge durch Tanken von HVO aktiv am Klimaschutz teilnehmen, wenn HVO denn auch an öffentlichen deutschen Zapfsäulen verfügbar wäre.
Die Bundesregierung hat dazu eine Gesetzesinitiative aus dem Verkehrsministerium beschlossen. Demnach können künftig synthetische paraffinische Kraftstoffe aus fossilen Quellen (z.B. Erdgas) bei öffentlich zugelassenen Lkw und Bussen nicht mehr als "sauber und klimafreundlich" angerechnet werden. Der Kabinettsbeschluss durchläuft nun den Gesetzgebungsprozess und wird Bundestag und Bundesrat zugeleitet. Nach aktuellen Planungen soll das Gesetz bis Ende des Jahres verabschiedet werden. Unabhängig davon muss die Neuregelung an die zeitgleiche Anpassung der 10. Bundesimmissionsschutzverordnung (BImSchV) zur Einführung synthetischer und paraffinischer Kraftstoffe der DIN EN 15940 als Reinkraftstoff geknüpft werden.
HVO im Ausland
Anders als in Deutschland wird in vielen europäischen Ländern HVO bereits an öffentlichen Tankstellen als Kraftstoff angeboten und insbesondere in schweren Nutzfahrzeugen eingesetzt. In den USA haben verschiedene Firmen schon vor Jahren auf HVO umgestellt. Dank der neuen CARB-Vorschriften ist Kalifornien nun zum Drehkreuz für HVO geworden. Nach Veröffentlichungen von Rolls Royce fahren Schiffe von Golden Gate Ferry, Catalina Express, Catalina Flyer und der San Francisco Bay Area Water Emergency Transportation Authority (WETA) mit mtu-Motoren, die bekanntlich in diesem Jahr die Herstellerfreigabe erhalten haben.
Brückentechnologie
Für mtu ist HVO keineswegs eine Brückentechnologie. Kein Kraftstoff, sei es HVO, Wasserstoff oder ein anderer strombasierter Kraftstoff, werde nach Ansicht von mtu die Anforderungen aller Branchen und aller Nutzungsarten erfüllen. Es werde immer verschiedener Lösungen bedürfen, die sich gegenseitig ergänzen. Aus diesem Grund forsche mtu auch an Produktions-Methoden für erneuerbare Kraftstoffe. Hier gäbe es noch viel Potenzial, gerade wenn es um die Herstellung in großem Maßstab gehe. Denn mtu ist überzeugt von HVO 100: Die CO2-Emissionen sinken je nach Herstellungsverfahren des Kraftstoffs um bis zu 90 Prozent. die Partikelemissionen sind über 40 Prozent und die Stickoxidemissionen bis zu 8 Prozent geringer. Warum sollte man darauf verzichten?
Den Unterschied sichtbar machen
Die Schifffahrtsindustrie ist bemüht, die Emissionen weiter zu reduzieren. Viele dieser Bemühungen bleiben jedoch unbemerkt, da ihnen ein visuelles Element fehlt. Der Öffentlichkeit fällt es schwer, zwischen einem fossil betriebenen Motor und einem synthetisch befeuerten zu unterscheiden. Erst wenn vorbeifahrende Schiffe an einem Tag schwarz qualmen und am nächsten nicht nicht mehr, wird der Unterschied ersichtlich. Im Vergleich zu fossilem Diesel werden bei der Verbrennung von HVO deutlich weniger Stickoxide, Feinstaub, Kohlenstoffdioxid und Kohlenwasserstoffe ausgestoßen. Die saubere, völlig rußfreie Verbrennung von synthetischem Kraftstoff lässt sich bereits bei einfachem Anzünden beider Kraftstoffe mit bloßem Auge erkennen.
Fazit
In allen motorisierten Bereichen an Land und auf See kann HVO helfen, die schädlichen Emissionen deutlich zu senken. Leider fehlt in Deutschland noch die gesetzliche Normierung. Hoffen wir, dass der Abstimmungsprozess im Bundestag und mit den Ländern nicht in einer Hängepartie endet.
Quellen: mtu, Forschungszentrum TFZ, TOOLFUEL, Neste, DB Regio, FNR Mediathek, Öko-Institut e. V.
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