Die Kosten des Luftverkehrs
Der Luftverkehr scheint in der Tat der einzige Bereich im Sektor Mobilität zu sein, der total von der Produktion von Biotreibstoffen abhängig wird, falls fossile Treibstoffe aufgrund der staatlich verordneten Dekarbonisierung nicht mehr zur Verfügung stehen1). Dabei wurde bereits in energie2 darauf hingewiesen, dass die nur begrenzt verfügbare Biomasse bei einer weiter wachsenden Weltbevölkerung allein zur Ernährung dieser Bevölkerung verwendet werden muss, um den Hunger aus der Welt zu schaffen. Also müsste für den Luftverkehr synthetisches Kerosin (i.W. das Alkan C12H26) erzeugt werden, und zwar aus Grundstoffen, welche in der Natur im Gegensats zur Biomasse in fast unbegrenzter Menge vorhanden sind, nämlich Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2). Von letzterem ist nach Meinung des IPCC (und der augenblicklichen deutschen Regierung) sowieso viel zu viel in der Luft vorhanden.
Dann stellt sich natürlich die Frage, welche zusätzlichen Kosten durch die ausschließliche Verwendung von synthetischem Kerosin entstehen. In meinen Berechnungen folge ich den Angaben von Euan Mearns, komme aber zu einem anderen Ergebnisse. Und daher werden diese Berechnungen hier dargestellt.
Nach Untersuchengen der IATA kostete im Jahr 2016 das aus fossilen Energieträgern hergestellte Kerosin ca. 0.19 €/l, was etwa 0.24 €/kg entspricht2).
Die Kosten für das synthetisch hergestellt Kerosin ergeben sich aus dem Syntheseverfahren nach Fischer-Tropsch (siehe rechts).

Das Verfahren ist stark endotherm, d.h. erfordert die Zugabe von Energie in folgenden Schritten:
  • Abscheidung von CO2 aus Luft
    250 kWh/t
  • Verwandlung von CO2 in CO
    1750 kWh/t
  • Dissoziation von H2O
    6450 kWh/t
(1)


(2)



(3)





(4)
Erzeugung des Wasserstoffs (H2) durch Elektrolyse von Wasser (H2O):
2H2O -> 2H2 + O2
Erzeugung des synthetischen Kerosins (C12H26) nach Fischer-Tropsch:
25H2 + 12CO -> C12H26 + 12H2O
Erzeugung von Kohlenmonoxid (CO) mithilfe der Wassergas-Shift-Reaktion:
CO2 + H2 -> CO + H2O
Die komplette Synthese benötigt nur Wasser und Kohlendioxid und verläuft nach dem Schema:
37H2O + 12CO2 -> C12H26 + 18.5O2 + 24H2O
Der CO2 Zweig hat damit einen Energiebedarf von 2000 kWh/t, der H2O Zweig benötigt 6450 kWh/t. Wie viel Energie zur Herstellung von 1 t synthetischen Kerosins erforderlich ist, folgt aus den entsprechenden Molekularmassen M:
Molekül M
relativ
C12H26
 170
 1
H2O
 18
 0.106
CO2
 44
 0.260
Demnach werden gemäß der Reaktion (4) ca. 3.9 t Wasser und ca. 3.1 t Kohlendioxid zur Herstellung von 1 t synthetischen Kerosins benötigt und der gesamte Energiebedarf ergibt sich zu mindestens
25155 + 6200 = 31455 kWh/t.
Da Kerosin einen Heizwert von etwa 11900 kWh/t hat, beträgt der Wirkungsgrad dieser Synthese nur wenig mehr als 35%.
Interessant ist, dass der größte Teil (80%) des Energiebedarfs bei der Elektrolyse des Wassers entsteht. In energie2 habe ich darauf hingewiesen, dass es alternative Methoden der Wasserdissoziation gibt, die thermische Energie mit hohen Temperaturen benötigen. Offensichtlich verfolgt die US-Navy diesen Weg für die Betankung von Flugzeugen auf Flugzeugträgern mit Nuklearantrieb, da dort eine Hochtemperatur-Wärmequelle immer zur Verfügung steht.
Wie hoch die Kosten für das synthetische Kerosin sind, hängt natürlich ab von den Energiekosten. Nimmt man den Preis, den private Haushalte in Deutschland für elektrische Energie zahlen müssen (0.32€/kWh), dann ergäbe sich ein Kerosinpreis von etwa 10 €/kg, und damit wäre der Flugverkehr gestorben (siehe oben). Auf der anderen Seite hat Deutschland einen Stromüberschuss, der an der Strombörse gehandelt wird und der durch stark schwankende Preise charakterisiert ist. Natürlich kann mit der Kerosinsynthese nicht gewartet werden, bis der Strompreis besonders niedrig ist, sondern sie wird dem Bedarf folgen müssen. Der mittlere Börsenpreis ist etwa 10mal geringer als der Haushaltspreis. Legt man diesen zu Grunde, ergäbe sich ein Kerosinpreis von etwa 1 €/kg. Auch dieser ist noch 4mal höher als der augenblickliche Preis (siehe oben) und ich bezweifle, dass dies den Luftverkehr retten würde.
1) Der Seeverkehr könnte dann (wie vor 200 Jahren) immerhin noch mit Segelschiffen durchgeführt werden, falls auch die Kernenergie aus dem Sektor Mobilität verbannt wird.
2) Berechnet mithilfe der Massendichte 0.8 kg/l und einem Umrechnungskurs 1.2 USD/€.