Skip to content

Wie effizient sind die Kraftstoffe der Zukunft?

Inmitten der fortschreitenden Debatte über nachhaltige Mobilität ist der Verbrennungsmotor nach wie vor ein zentraler Akteur auf deutschen Straßen und macht den Verkehrssektor zu einem der größten CO2-Verursacher. Um den Klimawandel zu stoppen, müssen wir den CO2 Ausstoß jedoch reduzieren. Die Nutzung erneuerbarer Energien wie Solarenergie, Windenergie, Wasserkraft und Geothermie anstelle von fossilen Brennstoffen könnte genau dazu beitragen. Der Verkehrssektor könnte durch die Umstellung von Verbrennungsmotoren auf Elektroantriebe oder sogenannte E-Fuels nahezu emissionsfrei sein und somit die Umwelt und das Klima schützen und das Leben auf unserem Planeten nachhaltiger gestalte.

Ein Beitrag von Dr. Thomas Müssig-Pabst

Es stellt sich allerdings die Frage, welche Antriebsart für den Individualverkehr überhaupt realistisch umgesetzt werden kann: Elektromotor mit Batterie, Elektromotor mit Wasserstoff oder klassischer Verbrennungsmotor? Hinzu kommt: Wie steht es jeweils um die Effizienz, also die Höhe des Energieverbrauchs? Und wie realistisch ist die Umsetzung, um die Klimaziele in der vorgegebenen Zeit bis 2045 überhaupt noch zu erreichen? Schauen wir uns zunächst einmal die Effizienz der einzelnen Antriebsmöglichkeiten an.

Energieeffizienz verschiedener Antriebsmöglichkeiten

Beim batteriebetriebenen Elektromotor treten die geringsten Energieverluste auf, was diese Antriebsart zu der mit dem höchsten Wirkungsgrad macht. 64 Prozent der hier zugeführten Energie werden bei der Fortbewegung des Fahrzeuges umgesetzt. Beim Laden der Batterie ist allerdings der Energieverlust bei Wechselstrom höher als bei Gleichstrom. Beim Antrieb mit Wasserstoff werden lediglich 27 Prozent der zugeführten Energie auf die Straße gebracht. Die größten Energieverluste ergeben sich hierbei aus der Herstellung durch Elektrolyse und Reinigung des Wasserstoffs, dem Transport und der Speicherung, bei der der Wasserstoff auf 600 bar komprimiert werden muss. Da diese Technologien schon sehr ausgereift sind, kann man in der Zukunft keine wesentlichen Effizienzerhöhungen erwarten. Das Benzin-Fahrzeug zeichnet sich durch den höchsten Energieverlust aus: Ganze 80 Prozent gehen hier verloren. Und was wäre, wenn statt Benzin E-Fuels verwendet würden?

Der batteriebetriebene Elektromotor hat den höchsten Wirkungsgrad | © BMU/maristeiner Grafik-Design

So entstehen E-Fuels für Verbrennungsmotoren

Die Herstellung von E-Fuels aus Wasserstoff und Kohlendioxid erfolgt in mehreren Schritten:

  • Schritt 1: Wasserstofferzeugung. Wasserstoff wird entweder durch Elektrolyse von Wasser oder durch Dampfreformierung von Erdgas oder Biomasse produziert.
  • Schritt 2: Kohlendioxid-Abscheidung. Kohlendioxid wird aus industriellen Abgasen oder direkt aus der Luft abgeschieden.
  • Schritt 3: Synthese. Wasserstoff und Kohlendioxid werden in einem Synthesereaktor unter hohem Druck und hoher Temperatur zu Methanol umgewandelt.
  • Schritt 4: Methanol-Reformierung. Methanol wird in einem weiteren Schritt in einem Reformator in Kohlenwasserstoffe umgewandelt.
  • Schritt 5: Raffination. Die Kohlenwasserstoffe werden in einer Raffinerie weiter aufbereitet und veredelt, um hochwertige E-Fuels zu produzieren.

Auswirkung auf den Energieverbrauch

Gemäß dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) ergibt sich folgender Strombedarf aus erneuerbaren Energien für die verschiedenen Antriebsmöglichkeiten pro 100 Kilometer:


• Elektromotor: 18 Kilowattstunden (kWh)
• Wasserstoff (Brennstoffzelle): 54 kWh
• synthetischer Kraftstoff (aus erneuerbaren Energien): 115 kWh


Demnach wird mit dem synthetischen Kraftstoff die über sechsfache Energiemenge im Vergleich zum batteriebetriebenen Elektromotor gebraucht. Auch die Brennstoffzelle liegt um den Faktor 3 hinter der Batterie. Macht es dann überhaupt Sinn, das Konzept des synthetischen Kraftstoffs weiterzuverfolgen?

Umsetzbarkeit der E-Fuels-Technologie

In Deutschland gibt es etwa 49 Millionen zugelassene Autos mit Verbrennungsmotoren. Der durchschnittliche Verbrauch dieser Autos beträgt etwa 6 Liter auf 100 Kilometer. Wenn man annimmt, dass alle diese Autos im Durchschnitt 12.000 Kilometer pro Jahr fahren, ergibt das einen jährlichen Verbrauch von etwa 35 Milliarden Litern Benzin oder Diesel. Geht man weiter davon aus, dass alle diese Autos auf E-Fuels umsteigen, müsste man also jährlich etwa 35 Milliarden Liter E-Fuels produzieren, um den Bedarf zu decken.

Die Pilotanlage von Porsche, die bis 2026 etwa 500 Millionen Liter E-Fuels aus Windenergie herstellen soll, zeigt, wie aufwendig es bereits ist, allein für Deutschland eine entsprechende Infrastruktur aufzubauen – ganz abgesehen von der Menge für 1,6 Milliarden Fahrzeuge weltweit. Betankt man alle in Deutschland zugelassenen Pkws mit E-Fuels, so würde sich der Stromverbrauch in Deutschland um ein Vielfaches erhöhen. Deutschland müsste sich dafür in noch größere Abhängigkeiten mit anderen politisch fragwürdigen Systemen bringen.

Nicht zu vergessen die Infrastruktur, die aufgebaut werden müsste, um E-Fuels herzustellen, denn auch die wäre gewaltig. Deshalb ist es wichtig, für den Individualverkehr statt E-Fuels andere technische Lösungen zu finden.

Fazit

Insgesamt kann man also feststellen, dass der Antrieb Elektromotor mit Batterie zumindest für den Individualverkehr aufgrund der hohen Effizienz und relativ einfachen Umsetzung die sinnvollste Lösung für die Zukunft ist, zumal diese Technologie die Transformation zu regenerativen Energien wegen der sehr effizienten Speicherung des Stroms unterstützt. Voraussichtlich wird nach heutigem Stand der Technik im Schwerlast-, Flug- und Schiffsverkehr jedoch die E-Fuels-Technologie ihre Anwendung finden. Es ist allerdings schwierig, hier in Bezug auf den Kraftstoffverbrauch eine genaue Schätzung zu machen, da dieser stark von verschiedenen Faktoren wie Routen, Entfernungen, Transportvolumen und Flugzeugtypen abhängt.

Quellen und weitere Infos

Mehr zum Strombedarf aus erneuerbaren Energien für die verschiedenen Antriebsmöglichkeiten:

Mehr zu den Wirkungsgraden von Elektroautos, Brennstoffzellen-Pkws und Benzinern:

Anzahl zugelassener Pkws in Deutschland:

Hat Ihnen dieser Artikel gefallen?

Ab sofort können Sie mit dem Digital-Abo alle Fachartikel aus dem MINT Zirkel am Bildschirm lesen, alle Zusatzmaterialien zu den Beiträgen nutzen, die Beiträge auch als Audioversion anhören und das Ausgabenarchiv bequem durchsuchen. Viermal im Jahr kommt eine neue Ausgabe – für Ihren Wissensvorsprung! Außerdem erhalten Sie im Abo unbegrenzten Zugriff auf sämtliche im MINT Zirkel veröffentlichten Downloads (Arbeitsblätter, Unterrichtsmaterial etc.) und sichern sich weitere exklusive Vorteile.

Beitrag teilen:

Facebook
X
LinkedIn
Pinterest
XING
WhatsApp
Email

Ähnliche Beiträge

Langhalsiger Dinosaurier in einer kargen Waldlandschaft
7. Oktober, 2026
Das Tier des Frühlings kam aus dem Meer: der gestrandete Ostsee-Wal, den Journalist:innen im April „Hope“ oder „Timmy“ tauften, ein Buckelwal, 12,3 Meter lang, tonnenschwer und als Wal ein Mitglied jener Tiere, die bisher als die größten in den Ozeanen galten. Sehr wahrscheinlich ist, dass seine Größe den Rummel um ihn befeuerte. Er wurde geliebt, bemitleidet, hochgejazzt und schließlich als unser aller Meeres-Buddy in eine ungewisse Zukunft entlassen.
ESA-Astronaut Matthias Maurer und Reserve-Astronautin Amelie Schoenenwald
Gesponserte Inhalte
5. Oktober, 2026
Der Schulwettbewerb „Beschützer der Erde – Space for Change“ geht in die vierte Wettbewerbsrunde! Schüler:innen der 6., 7. und 8. Klassen in ganz Deutschland sind wieder gefragt: Was können wir für den Schutz unserer Erde tun – und wie können uns Daten aus dem All dabei helfen? Für Lehrkräfte bietet der Wettbewerb die Möglichkeit, ein aktuelles Thema forschend, praxisnah und mit viel Raum für eigene Ideen in den Unterricht zu holen.
Jugendlicher auf dem Schulflur springt enthusiastisch in die Luft
30. September, 2026
Es gibt diese Momente im Schulalltag, die sich nicht planen lassen. Momente, in denen jemand etwas ausprobiert, obwohl es noch keine fertige Lösung gibt. Momente, in denen trotz Unsicherheiten gehandelt wird. Nicht die große Reform, nicht das fertige Konzept verändert Schule, sondern diese kleinen, oft unscheinbaren Entscheidungen. Diese Mutausbrüche. Sie liegen zum Beispiel im Ausprobieren einer neuen Methode oder im Abgeben der Kontrolle, im Loslassen und Zutrauen.
" "
29. September, 2026
Ob KI im Klassenzimmer, innovative Physik-Projekte oder interdisziplinäre BNE-Konzepte: MINT Zirkel, die auflagenstärkste Fachpublikation für MINT-Lehrkräfte im deutschsprachigen Raum, bietet auch in der neuen Ausgabe 3/26 wieder jede Menge Themen-Inspiration und Unterrichtsideen.
Drei Männer vor einem Whiteboard, auf dem eine Grafik zu sehen ist
22. September, 2026
Einer Umfrage der Vodafone-Stiftung zufolge nutzten bereits 2024 ca. 68 Prozent der Jugendlichen in Deutschland generative KI im schulischen Kontext. Die Tendenz steigt. Die eigentliche Herausforderung besteht jedoch darin, Lehrkräfte so zu qualifizieren, dass KI nicht nur genutzt, sondern auch verstanden, kritisch eingeordnet und didaktisch sinnvoll eingesetzt werden kann.
Schülerin schaut verträumt zur Seite
16. September, 2026
Statistisch betrachtet sitzt in jedem Klassenraum mindestens ein Kind mit Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS), denn sie gehört zu den am häufigsten diagnostizierten psychischen Störungen im Kindes- und Jugendalter. Somit ist es wichtig, dass die Schule für diese Schüler:innen eine lernförderliche Umgebung ist. Zudem gilt: Alles, was Kindern und Jugendlichen mit ADHS hilft, in der Schule und im Unterricht besser zurechtzukommen, hilft auch Kindern und Jugendlichen ohne ADHS.
Drei Personen auf dem Siegerpodest halten ihre Landesfahnen hoch
2. September, 2026
Pflanzen kommunizieren – das ist keine Esoterik, sondern belegte Pflanzenphysiologie. Was aber, wenn wir ihre elektrischen Signale nicht nur messen, sondern mit KI „übersetzen“ könnten? Ein Bericht aus fünf Jahren Forschung und darüber, was das für den MINT-Unterricht bedeutet.
Aufgeschlagenes Buch neben einer Tasse Tee und trockenem Herbstlaub
28. August, 2026
Der Sommer liegt in den letzten Zügen, und es beginnt wieder die Zeit, sich mit einer dampfenden Tasse Kräutertee oder einem warmen Kakao abends zurückzuziehen, um sich mit Neuem zu beschäftigen. Ein paar Anregungen gefällig? Ich habe mich wieder mit spannenden neuen Büchern aus der MINT- und Bildungswelt beschäftigt und aus der Fülle der Neuerscheinungen einige ausgewählt. Hier kommen meine Lektüreempfehlungen für den Spätsommer und Herbst. Viel Spaß beim Lesen.
Kinder halten gemeinschaftlich ihre Hände zusammen
26. August, 2026
Kooperation und Vertrauen sind der Schlüssel für ein gelingendes Miteinander. Das gilt gleichermaßen für Familien, Schulen, Unternehmen oder auch Staaten. Durch kooperatives Verhalten kann gemeinsam mehr erreicht werden als allein, und Vertrauen ist eine Basis für effiziente Zusammenarbeit. Wie aber entwickeln sich Kooperation und Vertrauen? Welche Rolle spielt dabei das Elternhaus und welche Möglichkeiten bieten gezielte Interventionen in unserem Bildungssystem zur Steigerung von Kooperation und Vertrauen?
Lehrerin steht hinter Schülern und erklärt etwas auf einem Tablet
19. August, 2026
Seit dem Launch von ChatGPT Ende 2022 ist generative künstliche Intelligenz an vielen Stellen und mit verschiedenen Tools in der Bildungsarbeit angekommen. Parallel steigen die Erwartungen an Lehrkräfte, die Technologie kompetent einzusetzen und im Unterricht zu thematisieren. Was jedoch zu diesen KI-Kompetenzen gehört, ist komplex und häufig schlecht greifbar. Um in diesem Bereich mehr Orientierung zu ermöglichen, stellen Susanne Alles, Joscha Falck, Manuel Flick und Regina Schulz ein Kompetenzmodell für die Bildungspraxis vor.
Partikel aus tausenden von Atomen
11. August, 2026
Die Seltsamkeiten des Mikrokosmos reichen immer weiter: Jetzt wurden Metallkügelchen über einen Abstand vom Zehnfachen ihres Durchmessers „verschmiert“.
Illustration erstellt von ChatGPT mit dem Prompt „Erstelle eine Illustration für eine Zeitung für Lehrkräfte aus dem MINT-Bereich. Das Thema des Artikels ist ‚KI als Autor‘.“
KI-generiert
4. August, 2026
Um den Gedanken des vorangegangenen Artikels weiterzuführen, haben wir ein kleines Experiment unternommen: Was wäre, wenn der Beitrag vollständig durch eine KI erstellt würde?

Vielen Dank für Ihr Interesse am MINT Zirkel! Registrieren Sie sich jetzt hier für den kostenfreien Download der Unterrichtsmaterialien.

Wenn Sie bereits einen MINT-Zirkel-Account eingerichtet haben, können Sie sich hier anmelden.