Solarbenzin

Lexikon der Photovoltaik-Begriffe

Solarbenzin bezeichnet mit Hilfe von Solarenergie aus Wasser und dem Treibhausgas CO² künstlich hergestelltes Benzin. Der Begriff des Solarbenzins ist allerdings etwas irreführend, da mit derselben Technologie auch die Treibstoffe Methanol oder Kerosin hergestellt werden können:

• In der ersten Verfahrensstufe wird in einem Solarreaktor der Grundstoff Synthesegas oder auch Syngas aus Wasser und CO² hergestellt. Syngas ist z.B. aus der Kohlevergasung bekannt.
• In der zweiten Stufe greift ein weiteres, schon 1925 entwickeltes und in der Kohleverflüssigung eingesetztes chemisches Verfahren, die Fischer-Tropsch-Synthese. Damit werden aus dem Syngas die gängigen flüssigen Treibstoffe Benzin, Kerosin oder Methanol gewonnen.

Die einzelnen Schritte der Synthetisierung von flüssigen fossilen Treibstoffen sind im Labormaßstab schon länger bekannt. Erst ein Team von Wissenschaftlern der Universitäten ETH Zürich und Caltech (Californian Technology Institute) allerdings hat zur Jahreswende 2010/2011 in einem Artikel für das führende Wissenschaftsmagazin Science einen kompletten Zyklus der Produktion von Solarbenzin in größerem Maßstab beschreiben können.

Kein Solarbenzin ohne Solarreaktor

Die Energie für beide Verfahrensstufen wird von Solartürmen – wie z.B. aus den Solarkraftwerken in Almeria – geliefert. Namensgebend für Solarbenzin ist jedoch der Solarreaktor – das Herzstück der Produktion von Solartreibstoffen. Er spaltet Wasser und Kohlendioxid mit Hilfe von konzentrierten Sonnenstrahlen thermochemisch so auf, dass sich ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid bildet – das Syngas.

Dabei entsteht ein für die Produktion nutzbarer Kreisprozess:

• Durch eine Blende tritt das mit Spiegeln auf 1.500-fache Stärke konzentrierte Sonnenlicht ein.
• Es wird von einem Ceriumoxid-Block absorbiert und erhitzt ihn dabei auf 1.500°C.
• Unter dieser Hitze gibt das Ceriumoxid Sauerstoffatome ab.
• Das auf diese Weise reduzierte Material lässt man bei 900°C mit CO² und Wasserdampf reagieren:
• Die Moleküle der beiden Gase werden aufgebrochen,
• das reduzierte Ceriumoxid bindet die dabei freiwerdenden Sauerstoffatome.
• Das “Abfallprodukt” dieses Prozesses ist das Wasserstoff-Kohlenmonoxid-Gemisch, das nun für die zweite Verfahrensstufe zur Verfügung steht.
• Da das Ceriumoxid nach der Einlagerung der Sauerstoffatome wieder vollständig ist, kann der Prozess unter Hinzufügung von Wasserdampf und CO² wieder von vorn beginnen.

Derzeit liegt der Effizienzgrad der Produktion, das Verhältnis zwischen eingesetzter und umgesetzter Energie, bei 0,8% (Umwandlungwirkungsgrad: Brennwert des Syngases im Verhältnis zur eingesetzten solaren Strahlungsenergie). Da Solarenergie jedoch in der Praxis unendlich verfügbar ist, gilt der bisher relativ geringe Wirkungsgrade nicht als Hindernis – zumal die beteiligten Wissenschaftler sich auf thermodynamische Analysen berufen, die mögliche Wirkungsgrade von bis zu 19 Prozent anzeigen

Großmaßstäbliche Industriereife soll das Verfahren zum Ende es Jahrzehnts erlangen:

Es sind noch grosse Anstrengungen nötig, doch 2020 sollten wir soweit sein, dass die erste industrielle Solartreibstoff-Anlage in Betrieb gehen und einen zentralen Beitrag zur nachhaltigen Energieerzeugung der Zukunft leisten kann.

Aldo Steinfeld, Professor für Erneuerbare Energieträger der ETH Zürich.

Bewertung: Ist Solarbenzin die Lösung?

In teilweise enthusiastischen Berichten (z.B. GEO, Blogs, Leserartikel der ZEIT-Community) wurde das Solarbenzin als wichtiger Beitrag zur Lösung der Energiekrise dargestellt.

Hier gilt es, nüchterner abzuwägen.

Solartreibstoffe: Vorteile

Die Vorteile von Solarbenzin, sobald es erst einmal in nennenswerten Mengen kostengünstig hergestellt werden kann, sind klar ersichtlich.

1. Solarbenzin ist für die auch bisher gängigen Benzin-Motoren nutzbar. Teure Neuentwicklungen oder Umrüstungen mit Blick auf die Zukunft sind nicht mehr nötig.
2. Solarbenzin ist klimaneutral: Es werden durch seine Verbrennung im Motorenbetrieb nur genau die Mengen an CO²-Gas freigesetzt, die vorher bei seiner Herstellung gebunden wurden. Zusätzliches CO² gelangt nicht in die Atmosphäre.
3. Solartreibstoffe machen unabhängiger von erdölfördernden Staaten, z.B. dem OPEC-Kartell. Das ist in Hinblick auf Konflikte, Konjunkturverläufe, Drohmittel, weltpolitische Perspektiven und Interessenssphären in seiner Bedeutung kaum zu überschätzen.
4. Solarbenzin macht auch unabhängiger von der Erdöl-fördernden Industrie. Hier sollen Stichworte wie Preiskartelle, Umweltkatastrophen (Tanker-Unglücke, Risiken von Tiefseebohrungen etc.), Kosten der Verschiffung etc. genügen.
5. Durch die Unabhängigkeit von der Erdöl-fördernden Industrie sind auf lange Sicht Solarbenzin-Kraftwerke in verschiedenen Größen denkbar, z.B. auch – in Verbindung mit Photovoltaikanlagen – für den einzelnen Haushalt. Selbst erzeugter Kraftstoff könnte den Geldbeutel der Verbraucher schonen.
6. Der drohenden Erschöpfung der weltweiten Erdölreserven wird durch Solarbenzin begegnet. Fossile Energieträger in der Herstellung von Kunststoffen oder Medikamenten können ggf. durch synthetische Solartreibstoffe ersetzt werden.
7. Der Umstieg auf Biodiesel, mit dem ganze Felder von der Nahrungsmittelproduktion auf Treibstoffproduktion umgestellt wurden und werden, wird unnötig. Diese landwirtschaftlichen Flächen können wieder der Herstellung von Nahrungsmitteln zugeführt werden.

Diese positiven Folgen, wie gesagt, greifen jedoch erst, wenn die Herstellung von Solarbenzin, Solarmethanol und Solarkerosin in größtem Maßstab wirtschaftlich möglich ist.

Solartreibstoffe: Nachteile

Weniger ersichtlich sind möglicherweise die Nachteile, besonders für die Übergangsphase – die angesichts solcher global einschlägiger energiepolitischer Perspektiven auch tatsächlich weniger ins Gewicht fallen, gleichwohl aber bedacht werden müssen:

• Die Not-getriebene Motivation zur auch mit Solartreibstoffen notwendigen Umsteuerung in Verkehrs- und Energiepolitik wird abgeschwächt. Die erst jüngst angesichts der Perspektive erschöpfter Treibstoffvoräte verstärkten Anstrengungen der Automobilindustrie (z.B. BMW: “Efficient Dynamics”) zur Einsparung von Kraftstoffen und Abgasen flacht voraussichtlich wieder ab.
• Klimaneutral heißt nicht klimafreundlich: Zwar wird nur das CO² in die Atmosphäre entlassen, das ihr vorher entnommen wurde – da dieses jedoch ohnehin schon in zu hohen Anteilen in der Atmosphäre enthalten ist, kann von einem neutralen Kreislauf hier nicht gesprochen werden.
• Noch hat die Lobby-Arbeit der großen Erdöl-Konzerne gegen den konkurrierenden Solartreibstoff aus der Wissenschaft nicht eingesetzt. Wie sich die öffentliche Meinung jedoch durch solche Image-Maßnahmen auch gegen vernünftige Entwicklungen hin beeinflussen lässt, zeigen die Folgen der Anti-Photovoltaik-Arbeit durch die großen Elektrizitätsversorge.

Gleichwohl handelt es sich bei der Synthetisierung von Solarbenzin ohne Zweifel um einen hochinteressanten Durchbruch in der Energietechnik.

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