Strombasierte Kraftstoffe im Vergleich - Öko-Institut eV

2.2.3. Fischer-Tropsch-Synthese
In der FT-Synthese werden Kohlenstoff und Wasserstoff exotherm in verschiedenartige
Kohlenwasserstoffe umgesetzt, wobei sich je nach Druckniveau, Temperaturniveau, C-/H-
Verhältnis und Katalysator unterschiedliche Zusammensetzungen der Produktströme ergeben.
Neben Kohlenwasserstoffen, die nach weiteren Aufbereitungsschritten als Kraftstoffe für den
Verkehrssektor eingesetzt werden können, entstehen zusätzliche Produkte wie beispielsweise
Methan, Naphtha und langkettige Wachse. Diese Kohlenwasserstoffe sind in der Chemieindustrie
nachgefragte Arbeitsstoffe und werden derzeit zum großen Teil aus fossilen Energieträgern
hergestellt. Durch eine Rückführung in den Prozess und durch eine nachgestellte Raffinierung (v.a.
Hydrocracking) können diese Nebenprodukte mit einem erhöhten Energieaufwand teilweise auch
in Kraftstoffe umgewandelt werden, was allerdings erst sinnvoll erscheint, wenn die
Produktionsmenge die Nachfrage nach diesen Arbeitsstoffen aus der Chemieindustrie übertrifft.
In diesem Papier wird grundsätzlich davon ausgegangen, dass die Kohlenwasserstoffe, die nicht
als Kraftstoff verwendet werden, weiteren Prozessen zugeführt werden können und somit einen
Nutzen besitzen. Somit wird den hergestellten Kraftstoffen der energetische Wirkungsgrad des
Gesamtprozesses zugesprochen (Allokation nach Energiegehalt der Produkte). Der
gegensätzliche Fall tritt auf, wenn die Nebenprodukte des FT-Prozesses nicht weiter verwendet
werden können und somit keinen Nutzen besitzen. In diesem Fall müssten diese Nebenprodukte
als Abfall gewertet werden und in die Verluste des Prozesses mit einbezogen werden (siehe
Sensitivität in Abbildung 3-1 und Abbildung 3-2).
Die Selektivität für Kraftstoffe nach Aufbereitung wird in verschiedenen Studien und bei Analysen
bestehender Gas-to-Liquid-Prozesse mit 70 – 80 % (Dry 2001; Leckel 2010; Hoek 2006)
angegeben. In diesem Papier wird eine möglichst hohe Ausbeute an Kraftstoffen angenommen
und eine Selektivität für Kraftstoffe mit 80 % angesetzt (Tabelle 2-3). In Vogel et al. (2008) wird ein
energetischer Wirkungsgrad der FT-Synthese von 61 % angegeben; Rudloff (2003) weist einen
höheren Wirkungsgrad von 80 % auf. In der Diskussion mit Experten wurde ein
Gesamtwirkungsgrad von 70 % langfristig als realistisch angesehen, so dass dieser Wert für die
langfristige Entwicklung der FT-Synthese angenommen wird.
Tabelle 2-3
Eigenschaften/Kennwerte der Methanisierung und der FT-Synthese
Quelle: Verschiedene Quellen (siehe Text), eigene Annahmen
Methanisierung
FT-Synthese
heute langfristig heute langfristig
Wirkungsgrad (gesamt) kWh -CH-,ges /kWh H2 80% 80% 60% 70%
Anteil Kraftstoff kWh -CH-,verkehr /kWh -CH-,ges 100% 100% 80% 80%
Anteil übrige Produkte kWh -CH-,rest /kWh -CH-,ges 0% 0% 20% 20%
Wirkungsgrad (Kraftstoffe) kWh -CH-,verkehr /kWh H2 80% 80% 48% 56%
Flexibilität/Bemerkungen -
min. Teillast: 50%; Start aus Stand-By-
Betrieb möglich, schnellere
Laständerungen als bei FT-Synthese
min. Teillast: 50%; Start aus Stand-By-
Betrieb eher selten, langsamere
Laständerungen als bei Methanisierung
Das Teillastverhalten ist langsamer als das des Sabatier-Prozesses bei der Methanisierung. Es
liegt jedoch in einer Größenordnung, die einen zeitlich flexiblen Betrieb der Anlage zulassen. Ein
Teillastverhalten von bis zu 50 % der Nennlast ist wie bei der Methanisierung technisch möglich.
Wegen des komplexeren Reaktionsprozesses und der notwendigen Nachbereitung des
Produktstroms (Notwendigkeit der Raffination der Produktströme) erscheinen größere, zentrale
Anlagen für die Kraftstoffproduktion sinnvoll. Die Mindestgröße einer FT-Anlage wurde bei dem
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