21.07.2021 | Dr. Lucas Giller in:

Wie der Verbrennungsmotor im Energiesektor zu einer nachhaltigen Strom- und Wärmeversorgung beiträgt

Regenerative Energiequellen, CO2-Neutralität und Klimaschutz – das sind die Kernthemen, die die Diskussionen rund um die Energiewende begleiten. Die Rolle des Verbrennungsmotors wird in dem Zusammenhang stark diskutiert und oft als kritisch für die Erreichung von Klimaschutzzielen angesehen. Das von der EU auf den Weg gebrachte „Fit for 55“-Paket sieht bis zum Jahr 2035 das Ende für den Verbrennungsmotor in der europäischen Automobilindustrie vor. Um die Energiewende ganzheitlich zu beschleunigen ist jedoch langfristig ein Technologiemix erforderlich und keine Festlegung auf nur eine einzige Technologie. Der Verbrennungsmotor ist sehr vielfältig und wird in verschiedenen Sektoren und Bereichen eingesetzt. Aus diesem Grund ist eine pauschalisierende Ablehnung aller Verbrennungsmotoren nicht zielführend. Im Bereich der Energieerzeugung tragen Verbrennungsmotoren zu einer nachhaltigen Strom- und Wärmeproduktion bei und werden auch in der Zukunft eine entscheidende Rolle bei der Verringerung der Emissionen spielen.

EEG: Anstieg der erneuerbaren Energien auf 80 Prozent bis 2050

Um die negativen Ausmaße des Klimawandels abzuwenden, muss unsere Lebensweise deutlich nachhaltiger werden. Das bedingt auch den nachhaltigen Wandel der Energiebranche. Laut dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE lag der Ökostromanteil in Deutschland im ersten Halbjahr 2021 bei 47,9 Prozent. Als Ökostromanteil wird der Anteil der erneuerbaren Energien, wie Solarenergie, Windenergie, Wasserkraft und Bioenergie an der Nettostromerzeugung bezeichnet. Unter den Begriff „Nettostromerzeugung“ fällt der Strommix, der tatsächlich in den Haushalten aus der Steckdose kommt und dort verbraucht wird. Um die Energieerzeugung deutlich grüner zu gestalten und das Klima und die Umwelt langfristig zu schützen, sieht das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) einen stetigen Ausbau der erneuerbaren Energien vor. Der Anteil der erneuerbaren Energien soll in Deutschland bis zum Jahr 2050 auf mindestens 80 Prozent steigen. Zusätzlich zu dem Ausbau der erneuerbaren Energien wird in der europäischen und nationalen Politik von vielen Seiten die vollständige Abschaffung des Verbrennungsmotors gefordert – zuletzt durch das EU-Programm „Fit for 55“, das die Abschaffung des Verbrennungsmotors in der Automobilindustrie vorsieht, anstatt neue CO2-Standards für Neuwagen zu etablieren. Für die Verringerung von Treibhausgasen ist im Bereich der Energieerzeugung jedoch nicht der Verbrennungsmotor der entscheidende Hebel, sondern der Treibstoff, der für die Stromerzeugung genutzt wird. Bereits jetzt hilft der Verbrennungsmotor im Industriesektor dabei, die Emissionen durch die Nutzung nicht-fossiler, regenerativer Brennstoffe zu senken.

Potenzial des Verbrennungsmotors für die Energiewende erkennen

Um auf die Zukunftsfähigkeit und das Potenzial des Verbrennungsmotors für eine grüne Energiewende aufmerksam zu machen, hat der VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau) die Kampagne „Emission0 – On the Way to 2050“ ins Leben gerufen. Mit der Kampagne soll gezeigt werden, wie die Verbrennungsmotoren unter Erzeugung von immer weniger Emissionen und perspektivisch klimaneutral betrieben werden können.
Der Verbrennungsmotor, entwickelt im 19. Jahrhundert, basiert auf vielen Jahrzehnten technologischer Weiterentwicklungen und Ingenieurswissen. Dieses Wissen kann dazu genutzt werden, um sein Potenzial zugunsten der Energiewende weiter auszubauen. Flexibel mit Biomasse betriebene Verbrennungsmotoren können regenerative Energiequellen ideal ergänzen und bei der Energieerzeugung unterstützen. Bei schwankender Verfügbarkeit der erneuerbaren Energien, wie Wind- oder Sonnenenergie, können die Verbrennungsmotoren flexibel und schnellstartfähig übernehmen und so die Versorgungssicherheit garantieren. Blockheizkraftwerke mit Gasmotoren eignen sich aufgrund ihrer modularen Bauweise darüber hinaus sehr gut für die dezentrale Energieerzeugung.

Mit Gasmotoren und „GreenGas“ saubere Energie produzieren

Der Verbrennungsmotor wandelt die im jeweils verwendeten Brennstoff enthaltene Energie in mechanische Energie um. Durch die Steigerung und Weiterentwicklung der Wirkungsgrade erreichen die Motoren in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen Wirkungsgrade von über 90 Prozent – die im eingesetzten Brennstoff enthaltene Energie kann damit fast vollständig genutzt werden. Werden fossile Brennstoffe, wie Diesel oder Erdgas, als Treibstoff für Verbrennungsmotoren genutzt, entstehen CO2-Emissionen. Die Lösung sind regenerativ erzeugte chemische Energieträger, die in chemischer Form Energie speichern. Zu den sogenannten „GreenGases“ zählen beispielsweise Biogas, Klärgas, Deponiegas oder Grubengas. Biogas entsteht durch die anaerobe Zersetzung von organischen Abfällen. Bei der Verbrennung fällt daher nur so viel CO2 an, wie die Substrate während ihres Wachstums aufgenommen haben. So verhindern mit Gasmotoren betriebene Blockheizkraftwerke, die aus Biogas Strom produzieren, Emissionen, die sonst von den fossilen Energieträgern freigesetzt werden würden. Sie arbeiten somit CO2-neutral. Im Vergleich zu einem gleich großen fossilen Kraftwerk spart eine Standard-Biogasanlage mit einer Leistung von 400 kW rund 1.800 Tonnen CO2 pro Jahr ein. Durch die Nutzung von Grubengas für die Energieerzeugung, das beim Untertagebergbau freigesetzt wird, kann umweltschädliches Methan, das sonst in die Atmosphäre gelangen würde, durch die Verbrennungsmotoren in nutzbare Energie umgewandelt werden. Deponiegas und Klärgas entstehen wie das Biogas durch die Vergärung von biologisch abbaubaren Abfällen und enthalten klimarelevantes Methan, welches sonst wie bei Grubengas in die Atmosphäre gelangen würde. Durch den Einsatz dieser Erdgas-ähnlichen Gasgemische als Treibstoff für Gasmotoren, können diese umweltfreundlich Strom und Wärme produzieren, wodurch die CO2-Emissionen und die Energiekosten gesenkt werden.

Vorhandene Motoren und Infrastrukturen weiterentwickeln und nutzen

Verbrennungsmotoren, die bis dahin fossile Energieträger als Brennstoff genutzt haben, können in den meisten Fällen auch mit grünen Energieträgern betrieben werden. Dadurch, dass die bereits vorhandenen Motoren nicht ausgemustert und durch neue Motoren ersetzt werden müssen, sondern mit grünen Energieträgern weiter betrieben werden können, wird diese Form der Energieerzeugung mit Verbrennungsmotoren noch nachhaltiger. Für den Transport und die Verteilung regenerativ erzeugter Energieträger kann die schon bestehende Infrastruktur zur Verteilung der fossilen Energieträger genutzt werden, sodass an dieser Stelle ebenfalls keine neuen Ressourcen für die Lagerung, den Transport und die Verteilung verbraucht werden müssen.
Es zeigt sich, dass der Verbrennungsmotor in der Energieerzeugung aufgrund seiner Anpassungsfähigkeit und technologischen Wandelbarkeit auch in der Zukunft eine entscheidende Rolle im Bereich der nachhaltigen Energieerzeugung einnimmt. Entscheidend sind hierbei die Ausschöpfung des Potenzials der Verbrennungsmotoren, die Nutzung vorhandener Infrastrukturen sowie der Einsatz regenerativer Energieträger als Brennstoffe.

Hier geht es zur VDMA-Kampagne „Emission0 – On the Way to 2050“: https://www.emission0.org

Grafik: © VDMA Motoren und Systeme

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