Alternativer Kraftstoff Methanol

Methanol

Methanol (auch Methylalkohol, chemische Formel CH₃OH) ist der einfachste Alkohol und ein vielseitiger alternativer Energieträger. Es handelt sich um eine farblose, flüchtige, brennbare und bei Raumtemperatur flüssige Flüssigkeit, die sich leicht lagern und transportieren lässt. Methanol verbrennt sauber zu CO₂ und Wasser und wird seit Jahrzehnten als Kraftstoff eingesetzt, insbesondere im Motorsport.

Im Kontext von Autarkie und Selbstversorgung ist Methanol besonders interessant, weil es aus unterschiedlichsten Rohstoffen – fossilen wie auch erneuerbaren – hergestellt werden kann. „Grünes“ Methanol (e-Methanol) aus CO₂ und grünem Wasserstoff gilt als potenziell klimaneutraler Treibstoff der Zukunft.

Produktionsverfahren

Methanol wird überwiegend durch katalytische Synthese aus Synthesegas (Syngas, eine Mischung aus CO, CO₂ und H₂) hergestellt. Der Prozess ist seit den 1920er Jahren großtechnisch etabliert.

Konventionelle Verfahren (fossilbasiert)

• Aus Erdgas: Durch Steam-Reforming von Methan entsteht Syngas, das anschließend zu Methanol umgesetzt wird. Dies ist derzeit der weltweit dominierende Produktionsweg (ca. 90 %).
• Aus Kohle: Vor allem in China verbreitet – Kohle wird vergast und das Syngas zu Methanol synthetisiert.

Erneuerbare Verfahren (grünes Methanol)

• Biomethan: Aus Biomasse (z. B. Holzreste, landwirtschaftliche Abfälle) durch Vergasung zu Syngas und anschließende Synthese.
• Power-to-Methanol (e-Methanol): Grüner Wasserstoff (durch Elektrolyse mit erneuerbarem Strom erzeugt) wird mit CO₂ (z. B. aus Abgasen, Biogas oder Direktluftabscheidung) zu Methanol synthetisiert. Dieser Weg ermöglicht eine klimaneutrale Produktion und ist für autarke Systeme (z. B. mit Photovoltaik oder Windkraft) skalierbar.
• Weitere Ansätze nutzen Carbon Capture and Utilization (CCU).

Der Prozess ist technisch ausgereift; weltweit existieren bereits Pilot- und Demonstrationsanlagen für grünes Methanol.

Verwendung als Kraftstoff für Ottomotoren

Methanol wird seit über 80 Jahren im Motorsport (z. B. IndyCar, Drag Racing) als reiner Kraftstoff (M100) oder in Mischungen eingesetzt. Es kann in angepassten Ottomotoren (höhere Verdichtung, korrosionsbeständige Materialien, angepasste Einspritzung) verbrannt werden.

Vorteile

• Hohe Oktanzahl (ca. 109–110 RON) → höhere Verdichtung möglich, bessere Effizienz und Leistung (bis zu 20–30 % mehr gegenüber Benzin)
• Saubere Verbrennung: Weniger Ruß und Feinstaub, geringere CO- und Kohlenwasserstoff-Emissionen
• Hohe Verdampfungswärme → interne Motorkühlung und hohe Klopffestigkeit
• Potenziell erneuerbar und klimaneutral (bei grünem Methanol)
• Flüssig bei Raumtemperatur → ähnliche Handhabung wie Benzin

Nachteile

• Niedrigerer Energiegehalt (ca. die Hälfte von Benzin) → höherer Verbrauch, größere Tanks nötig
• Korrosiv gegenüber Aluminium und manchen Dichtungen → Motorumbau erforderlich
• Toxisch und schlechte Kaltstart-Eigenschaften (oft Starterhilfen nötig)
• Höhere Formaldehyd-Emissionen möglich (durch Katalysatoren reduzierbar)
• Kaum Infrastruktur (Tankstellen, korrosionsbeständige Leitungen)

Methanol eignet sich besonders für Hochleistungsanwendungen, ist im Alltagsbetrieb jedoch aufwendiger als Benzin oder Ethanol.

Methanol-Brennstoffzellen als effizientere Alternative

Eine deutlich effizientere Nutzung bieten Direkt-Methanol-Brennstoffzellen (DMFC). Hier wird Methanol elektrochemisch – ohne Verbrennung – direkt in Strom umgewandelt.

Funktionsweise

Ein Methanol-Wasser-Gemisch wird an der Anode oxidiert, wobei Elektronen Strom erzeugen. Der Wirkungsgrad liegt bei ca. 30–40 % (deutlich höher als bei Ottomotoren mit 20–35 %).

Vorteile gegenüber Verbrennungsmotoren

• Höherer energetischer Wirkungsgrad
• Praktisch emissionsfrei am Einsatzort (nur CO₂ und Wasser; bei grünem Methanol klimaneutral)
• Sehr leise und vibrationsarm
• Flüssiger Brennstoff → einfacher als gasförmiger Wasserstoff
• Gut geeignet für stationäre, portable oder Off-Grid-Anwendungen (Notstrom, Camping, Range-Extender)

Nachteile

• Geringe Leistungsdichte → eher für kleine Leistungen (< 1 kW) geeignet
• Methanol-Crossover verringert den Wirkungsgrad
• Hohe Kosten durch Platin-Katalysatoren
• Noch nicht massentauglich; reformierte Methanolzellen (RMFC) sind oft effizienter

DMFC eignen sich besonders für Anwendungen, bei denen Effizienz und geringe Emissionen wichtiger sind als hohe Leistung. Für mobile Hochleistungsanwendungen könnten hybride Systeme (Methanol-Reformer + Wasserstoff-Brennstoffzelle) zukunftsträchtig sein.

Siehe auch

• Wasserstoff
• Biokraftstoffe
• Brennstoffzelle