Der Sonnentreibstoff

Das Start-up Synhelion erzeugt mithilfe der Sonne synthetische Kraftstoffe aus CO₂. Die sogenannten E-Fuels eignen sich zum Beispiel für Flugzeuge.

Flugzeuge, Schiffe, Lkws – alle Verkehrsmittel mit Verbrennungsmotoren verursachen klimaschädliche Emissionen. Der deutsche Verkehrssektor hat im vergangenen Jahr rund 148 Millionen CO₂-Äquivalente ausgestoßen. Das sind 1,1 Millionen Tonnen mehr als im Jahr 2021. Dabei wurde das von der Regierung beschlossene Klimaschutzziel von 139 Millionen Tonnen CO₂-Äquivalenten deutlich überschritten. Es muss also eine Lösung her, und zwar schnell. Denn der Klimawandel schreitet immer weiter voran.

Eine mögliche Alternative zu fossilen Brennstoffen stellen sogenannte E-Fuels dar. Dabei handelt es sich um synthetische Kraftstoffe, die aus CO₂ und Wasser hergestellt werden. Die Idee dahinter: Wenn Flugzeuge, Schiffe oder Lkws solche Treibstoffe nutzen, verursachen sie netto null Emissionen. Sie setzen nur so viel CO₂ frei, wie zuvor für die Herstellung aus der Atmosphäre gezogen wurde. Ein großer Kritikpunkt an der Technologie ist jedoch der schlechte Wirkungsgrad und somit der hohe Energieverbrauch. Eine Berechnung des Technik-Verbands VDE zeigt zum Beispiel: Mit einer Drei-Megawatt-Windkraftanlage lassen sich 1.600 Elektro-Autos betreiben, aber nur 250 Autos mit E-Fuel-Antrieb.

Synhelion setzt auf Sonnenenergie

Das Start-up Synhelion entwickelt synthetische Treibstoffe ganz ohne Strom – mithilfe von Sonnenwärme. Dabei reflektiert eine Anlage mit riesigen Spiegeln Sonnenstrahlen, konzentriert diese und wandelt sie in Hochtemperaturprozesswärme von circa 1.000 bis 1.500 Grad um. Die Wärme wird dann in einen thermochemischen Reaktor geleitet, der CO₂ und Wasser in ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid überführt. Damit die Anlage auch unabhängig von der aktuellen Tageszeit und Wetterlage funktioniert, haben die Wissenschaftler eine Speicheranlage entwickelt, die die solare Prozesswärme aufbewahren kann. „Eine der größten Herausforderungen war es, die akademischen Forschungsansätze in ein industriell skalierbares System zu überführen“, erzählt Gianluca Ambrosetti, Mitgründer von Synhelion.

Die Idee zu der Technologie entstand an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich. Im Jahr 2016 gründeten Ambrosetti und sein Kollege Philipp Furler das Unternehmen, um die Technologie auf den Markt zu bringen. Das Endprodukt, das bei ihrer Produktion entsteht, ist ein Synthesegas, das sich zu verschiedenen Treibstoffen weiterverarbeiten lässt – etwa zu Kerosin, Benzin oder Diesel. „Unser Fokus liegt auf den Transportsektoren, die sich nicht oder nur schlecht elektrifizieren lassen“, erklärt Ambrosetti. Also zum Beispiel die Luftfahrt, die Schifffahrt und Teile des Straßenverkehrs.

Die industrielle Produktion läuft bald an

„Gerade haben wir unseren letzten großen technischen Meilenstein erreicht“, berichtet Ambrosetti. Am Solarturm des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Jülich ist es den Wissenschaftlern gelungen, solares Synthesegas im industriellen Maßstab herzustellen. Auf einer acht Hektar großen Versuchsanlage hat das Unternehmen dort derzeit 2.000 Spiegel aufgestellt, die dem Stand der Sonne folgen.

Eine noch größere Anlage, die gleich mehrere Tausend Liter Treibstoff pro Jahr produzieren soll, befindet sich aktuell im Bau und soll Ende 2023 in Betrieb gehen. „Wir haben uns für den Standort entschieden, weil wir dort ideale Logistikvoraussetzungen vorgefunden haben, um unsere Anlage zügig und effizient zu bauen“, berichtet Ambrosetti. Die industrielle Produktion wird mit Unterstützung des DLR erfolgen. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz stellt Synhelion außerdem eine Fördersumme in Höhe von 3,29 Millionen Euro zur Verfügung.

Erste Kunden sind bereits an Bord

Für den Solartreibstoff aus den Testanlagen hat Synhelion bereits namenhafte Abnehmer gefunden: Swiss wird weltweit die erste Airline sein, die das Solar-E-Fuel bezieht. Die Schweizer Fluggesellschaft zeigt sich begeistert von der Arbeit des Start-ups: „Die Technologie ist äußerst vielversprechend und hat mehrere strategische Vorteile gegenüber anderen Ansätzen“, heißt es von Unternehmensseite. Gemeint ist damit zum Beispiel der eingebaute Wärmespeicher bei den Produktionsanlagen, der den Betrieb rund um die Uhr und unabhängig von zusätzlichem Strom aus dem Netz ermöglicht. Ein weiterer Pluspunkt: Das E-Fuel lässt sich ganz einfach in die Tanks füllen, die aktuell bei Flugzeugen im Einsatz sind. An den Maschinen muss sich also nichts ändern.

Neben Swiss ist auch der Flughafen Zürich eine Kooperation mit Synhelion eingegangen. Das Unternehmen hat zugesagt, den Treibstoff zu Selbstkosten abzukaufen, um künftig seine Fahrzeuge und Maschinen mit dem E-Fuel zu betanken. „Wer von uns wie viel Treibstoff aus den Testanlagen übernehmen wird, steht aktuell noch nicht fest“, erklärt eine Sprecherin des Flughafens mit Blick auf die Schweizer Fluggesellschaft. Die Arbeit von Synhelion sei jedoch sehr wichtig und ein Schritt in die richtige Richtung, um die Luftfahrt so schnell wie möglich zu dekarbonisieren.

Große Pläne für die Zukunft

In drei bis vier Jahren will Synhelion bereits die erste kommerzielle Anlage betreiben – dann allerdings in Spanien, da das Land wesentlich mehr Sonnenstunden aufzuweisen hat als Deutschland. So können die Anlagen effektiver arbeiten. In rund zehn Jahren will das Unternehmen etwa 875 Millionen Liter pro Jahr produzieren. „Die Menge entspricht etwa der Hälfte des Schweizer Bedarfs für Flugtreibstoff“, ordnet Ambrosetti ein. Die Produktionskosten sollen bis dahin bei unter einem Euro pro Liter liegen.

Auch in den darauffolgenden Jahren will Synhelion weiter expandieren: Bis 2040 plant das Unternehmen, seine Produktionskapazität auf 50 Milliarden Liter pro Jahr zu erhöhen. Damit könnte rund die Hälfte des europäischen Flugtreibstoffbedarfs gedeckt werden. „Um das Ziel zu erreichen, bauen wir unsere Anlagen in Zukunft in wüstenartigen Gebieten auf“, stellt Ambrosetti klar. Dort gibt es viel Sonnenlicht – und das ist schließlich die Energiequelle für den Solartreibstoff.