Wie viel Energie geht auf dem Weg vom Sonnenlicht zum Traktorrad verloren? Diese Analyse vergleicht drei Kraftstoffpfade anhand physikalischer Wirkungsgrade auf Basis des Brennwerts (HHV) mit Prozessdaten marktreifer Hardware.
Stufe 1: PV-Strom zu Wasserstoff (Elektrolyse)
| Technologie | Wirkungsgrad | Energiebedarf | Besonderheit |
|---|---|---|---|
| Alkalische Elektrolyse (AEL) | ca. 65 % | 49–50 kWh/kg H2 | Langzeitstabil (90.000 h), eingeschränkte Dynamik |
| PEM-Elektrolyse | 63–70 % | 47–52 kWh/kg H2 | Hohe Dynamik für fluktuierenden PV-Strom |
| AEM-Elektrolyse | >60 % | 51,3 kWh/kg H2 | Lieferdruck direkt 35 bar (Enapter Nexus) |
Stufe 2: Wasserstoff zu Kraftstoff (Synthese)
Pfad A: Bio-CNG (Methanisierung)
- Biologische Methanisierung: Wirkungsgrad H2 zu CH4: >74 % bei 63 °C und 10 bar.
- Katalytische Methanisierung: 75–80 %, bei Abwärmenutzung Gesamtwirkungsgrad bis 90 %.
- Kumuliert (Strom zu Gas): 52–58 %. Mit 50 % Wärmenutzung: 84 % (Rieselbettreaktor).
Pfad B: e-Diesel (Fischer-Tropsch)
- RWGS + FT-Synthese: Thermisch integriert bis zu 92 % Wirkungsgrad.
- Kumuliert (Strom zu e-Diesel): 45–55 % (inkl. Hydrocracking/Destillation).
Stufe 3: Vom Tank zum Traktorrad
| Antriebskonzept | Motorischer Wirkungsgrad | Besonderheit |
|---|---|---|
| H2-Brennstoffzelle (z.B. Fendt Helios) | ca. 60 % | Gesamtkette nur ~35 % durch Kompressionsverluste (700 bar) |
| CNG-Gasmotor (z.B. New Holland T7.270) | ca. 40 % | Betriebskosten bis 30 % unter Diesel |
| Dieselmotor (e-Diesel/HVO) | ca. 42 % | Drop-in ohne Umbaukosten |
Gesamte Effizienz-Matrix (Well-to-Wheel)
| Stufe | Pfad Wasserstoff | Pfad Bio-CNG | Pfad e-Diesel |
|---|---|---|---|
| PV zu H2 | 63–65 % | 63–65 % | 63–65 % |
| Synthese | — | 74 % (biologisch) | 92 % (thermisch integriert) |
| Kumuliert (Strom zu Kraftstoff) | 65 % | 52–58 % | 45–55 % |
| Traktor (Antrieb) | ~60 % (BZ) | ~40 % (Gas-VKM) | ~42 % (Diesel-VKM) |
| Gesamtkette (Well-to-Wheel) | ~35 % | ~21–23 % | ~19–23 % |
„Der Bio-CNG-Pfad bietet das effizienteste Gesamtsystem bei gleichzeitiger Nutzung der Biogas-Infrastruktur. Der e-Diesel-Pfad ist energetisch leicht unterlegen, punktet aber durch maximale Flexibilität in der Bestandsflotte.“
Fazit: Effizienz ist nicht alles
Reiner Wasserstoff hat den besten Well-to-Wheel-Wirkungsgrad (~35 %), aber die Brennstoffzellen-Technologie für Traktoren ist noch nicht serienreif. Bio-CNG und e-Diesel liegen bei 19–23 % — entscheidend für die Wirtschaftlichkeit ist aber nicht nur der Wirkungsgrad, sondern die vollständige Integration der Prozesswärme in die Fermenterbeheizung.