Synthetische Kraftstoffe unterscheiden von klassischen Kraftstoffen in ihrem Herstellungsverfahren aber auch ihrer chemischen Zusammensetzung. Erdöl als Grundrohstoff wird durch unterschiedlichste Alternativen ersetzt. Im Rahmen der Langzeitspeicherung von überschüssiger Einspeisung durch erneuerbare Energiequellen stellen Power-to-liquid-Verfahren eine vielversprechende Sektorkopplungstechnologie dar.
Herstellung aus fossilen Rohstoffen:
Grundsätzlich können flüssige Treibstoffe auch aus Erdgas („gas-to-liquid“) oder Kohle („coal-to-liquid“) hergestellt werden. Bei dem GtL-Verfahren wird Erdgas mittels Zufuhr von Sauerstoff und Wasserstoff zu Synthesegas und dann mittels der Fischer-Tropsch-Synthese zu langkettigen Kohlenwasserstoffen umgewandelt. Durch CrackenErdöl besteht aus langkettigen Kohlenwasserstoffen. Es herrscht jedoch die Nachfrage nach kurzkettigen Kohlenwasserstoffen, etwa Benzin, Diesel oder Heizöl. Das Verfahren um aus langkettigen kurzkettige Kohlenwasserstoffe herzustellen wird Cracken genannt.Es gibt dabei zwei Varianten: thermisches und katalytisches Cracken. Beim thermischen Cracken... und Isomerisieren kann das Produktgemisch zu flüssigem Kraftstoff umgewandelt werden.
Bei der Kohleverflüssigung (CtL-Kraftstoffe) wird in Hydrierwerken mittels Bergius-Pier-Verfahren oder dem Fischer-Tropsch-Verfahren aus Kohle flüssiger Kraftstoff hergestellt. Durch den steigenden Ölpreis wird dieses Verfahren zunehmend wirtschaftlich und hat sich während der Zeit des Nationalsozialismus sowie in der DDR oder noch heute partiell in Südafrika und der Volksrepublik China immer wieder durchgesetzt.
Sowohl Gtl- als auch Ctl-Kraftstoffe haben aufgrund ihrer fossilen Herkunft eine hohe CO2-Bilanz und somit keinen Mehrwert zur Erreichung der Internationalen Klimaziele.
Power-to-Liquid:
Ptl-Kraftstoffe verwenden im Gegensatz zu den bereits genannten synthetischen Treibstoffen erneuerbar produzierten Strom, um aus CO2 und grünem Wasserstoff flüssige Treibstoffe herzustellen. Das CO2 kann z.B. aus Carbon Capture Verfahren in industriellen Prozessen stammen oder (allerdings eher unwahrscheinlich) aus (DAC: Direct-Air-Capture) also dem filtern von CO2 aus der Umgebungsluft. Als Kohlenstoffquelle kann auch Biomasse verwendet werden. Der grüne Wasserstoff wird zunächst in der sogenannten „reverse water gas shift reaction“ mit CO2 zu einem Synthesegas, bestehend aus CO und H2 umgewandelt, daraus werden dann mittels Fischer-Tropsch-Synthese langkettige Kohlenwasserstoffe synthetisiert.
Besonders sinnvoll ist die Produktion vor allem in Ländern, in denen ein größeres Vorkommen an erneuerbaren Quellen, wie zum Beispiel Wind und Photovoltaik, gibt. Eine Visualisierung in Form der Power-to-X Map stellt das Fraunhofer Institut zu Verfügung. Aufgrund des geringen Wirkungsgrad von klassischen Verbrennungsmotoren im Vergleich zu Brennstoffzellen und Batteriebetriebenen Fahrzeugen wird sich Anwendung von synthetischen Treibstoffen vermutlich primär im Bereich des Flugzeugsektors finden.