Alternativer AntriebWasserstoff - noch teuer, aber praktisch

von Manfred Kessler

14.09.2019 17:42 Uhr

Wasserstoff tanken ist fast so einfach wie bei Benzin und dauert nur fünf Minuten. Er ist noch teuer, könnte aber mittelfristig gegenüber der Batterie eine Alternative sein.

Zapfhahn einer Wasserstoff-Tanksäule (Archivbild)
Quelle: dpa

Die Asiaten haben schon einen Blick darauf geworfen: Toyota und Hyundai sind gegenwärtig die einzigen Automobilhersteller, die Wasserstoffautos in Serie produzieren. In Deutschland gibt es nur ein Modell von Mercedes, das in kleiner Stückzahl einem begrenztem Publikum zur Verfügung steht. Aktuell gibt es bei uns auch nur etwas mehr als 500 wasserstoffbetriebene Fahrzeuge.

Das Herzstück eines mit Wasserstoff angetriebenen Fahrzeugs ist die Brennstoffzelle. In ihr kommt es zu einer kontrollierten Reaktion mit dem Sauerstoff aus der Luft. Dabei entsteht elektrische Energie, also Strom, der den Elektromotor antreibt. Als Abgas kommt nur Wasserdampf hinten raus. Ein Wasserstoff- oder Brennstoffzellenfahrzeug ist also auch ein Elektroauto. Der Wasserstoff ist wie die Batterie der Energieträger.

Nachrichten | heute journal

Wasserstoff - eine Alternative?

In Deutschland gibt es bisher nur 72 Wasserstoff-Tankstellen.

01 min | 29.07.2019

Japan ist beim Wasserstoff ganz vorne

In Japan sollen Brennstoffzellenfahrzeuge im nächsten Jahr ihren großen Auftritt haben.  Bei den Olympischen Spielen 2020 möchte das Gastgeberland nur wasserstoffbetriebene PKW und Busse einsetzen, um die Sportler zu den Wettkampfstätten zu transportieren. Insgesamt sollen dann in Japan 40.000 Wasserstoffautos unterwegs sein.

Gegenüber dem batteriebetriebenen Elektrofahrzeug besitzt ein Brennstoffzellenauto eine größere Reichweite. Es ist ein Fahrzeug für die Langstrecke. Bis zu 800 Kilometer sind da je nach Größe des Tanks drin. Davon kann man bei der Batterie gegenwärtig nur träumen. Solche Reichweiten braucht man in Deutschland auch, denn das Tankstellennetz ist noch dünn. Gegenwärtig gibt es zirka 75, bis zu Beginn des nächsten Jahres sollen es 100 sein. Zum Vergleich: Es gibt bei uns rund 14.000 konventionelle Benzintankstellen. Also eine längere Fahrt mit dem Brennstoffzellenauto muss ähnlich wie beim Batteriebetriebenen noch gut geplant werden, um nicht stehen zu bleiben.

Elektroautos

Elektroautos

Bei reinen Elektroautos ersetzt der Elektromotor mit der Batterie - nach heutiger Technik Lithium-Ionen-Batterien - den Verbrennungsmotor komplett. Die Batteriekosten sind jedoch noch so hoch und die Reichweiten so gering, dass die Stromautos vom Preis her nicht mit Benzin- oder Diesel-Pkw mithalten können. Doch die Technik macht rasante Fortschritte, so dass die Hersteller im kommenden Jahrzehnt einen Gleichstand bei Preis und Reichweite erwarten.

Hybrid-Antriebe

Hybrid-Antriebe

Hier wird der Verbrennungsmotor mit einem Akku kombiniert. In einem Vollhybrid wird der durch das Bremsen des Verbrennungsmotors geladen. Das Auto kann damit kurze Strecken rein elektrisch zurücklegen oder beim längeren Halten an der Ampel den Spritmotor abstellen. Beim Plug-in-Hybrid ist der Akku größer, er kann zusätzlich an der Steckdose von außen aufgeladen werden. So lassen sich etwas längere Strecken, aber meist unter 100 Kilometern, umweltfreundlicher fahren.

"Milder Hybrid" mit 48 Volt

"Milder Hybrid" mit 48 Volt

Die Lösung ist weniger aufwendig und nicht so teuer wie Vollhybride oder reine Batterieautos. Denn die Technik mit 48-Volt-Spannung braucht keinen Elektromotor, sondern nur einen Lithium-Ionen-Akku. Der kann die beim Bremsen entstehende Energie speichern und beim Anfahren und Beschleunigen den Verbrennungsmotor entlasten. Rein elektrisches Fahren wie bei richtigen Hybridautos ist damit zwar nicht möglich. Der Spritverbrauch sinkt aber um zehn bis 20 Prozent.

Synthetische Kraftstoffe

Synthetische Kraftstoffe

Die sogenannten E-Fuels werden mittels regenerativ erzeugtem Strom aus Wasser und CO2 hergestellt. Das Klimagas, das beim Verbrennen des synthetischen Benzins oder Diesel entsteht, wurde damit zuvor aus der Umgebungsluft abgesaugt. E-Fuels sind deshalb CO2-neutral. Ein Vorteil ist, dass die bestehenden Verbrennungsmotoren den synthetischen Sprit tanken können und für dieses auch das existierende Tankstellennetz genutzt werden könnte. Die Herstellung ist aber noch zu teuer.

Brennstoffzelle

Brennstoffzelle

Hier wird aus Sauerstoff und Wasserstoff Strom erzeugt, der einen Elektromotor antreibt und zugleich die gesamte Elektronik im Auto speist. Freigesetzt werden nur Wärme und Wasserdampf. Dazu muss Wasserstoff getankt werden. Dieser lässt sich aus Wasser, Biomasse, Erdöl oder Erdgas gewinnen. Die Ökobilanz der Brennstoffzelle hängt ebenso wie die der Batterie davon ab, ob bei der Herstellung regenerative oder fossile und damit wiederum CO2 erzeugende Energie zum Einsatz kommt. Das Tankstellennetz befindet sich noch im Aufbau.

Gas

Gas

Zu unterscheiden ist das Autogas (LPG, Liquefied Petroleum Gas) vom Erdgas (CNG, Compressed Natural Gas oder Flüssig-Erdgas LNG, Liquefied Natural Gas). Erdgas spart im Vergleich zu Benzin ein Fünftel CO2 ein. Autogas stößt zwar mehr CO2 aus als Erdgas, bietet aber eine längere Reichweite. Die Sicherheitsvorschriften für Gastanks sind so streng, dass Explosionen laut ADAC verhindert werden. Durch verrostete Tanks kam es vereinzelt aber trotzdem dazu.

(Quelle: Reuters)

Detlef Stolten hat den Lehrstuhl für Brennstoffzellen an der RWTH Aachen inne. Er ist beruflich öfter in Südkorea und hält eine Meldung der Wirtschaftsnachrichtenagentur Bloomberg für glaubwürdig, dass Hyundai die Jahresproduktion des alternativen Antriebs bis 2030 auf 700.000 hochfahren will. Sowohl Hyundai als auch Toyota erhöhten ihre Jahresproduktion momentan auf 10.000 Stück. Bei 100.000 Stück werde die Brennstoffzelle nur noch ein Zehntel des heutigen Preises kosten, so Stolten.

VW setzt auf die Batterie

Der Volkswagen-Konzern sieht die Zeit für den Wasserstoff noch nicht gekommen. VW-Chef Herbert Diess setzt voll auf die Batterietechnik. Die Brennstoffzelle werde in den nächsten zehn Jahren keine Rolle spielen, sagte er am Rande der IAA in Frankfurt. Diess warf die Frage auf, wo der ganze Wasserstoff herkommen soll. "Wenn man den Wasserstoff als chemisches Abfallprodukt gewinnt, ist er nicht CO2-frei, sondern hat teilweise eine höhere CO2-Belastung als die konventionellen Kraftstoffe." Und wenn man Wasserstoff regenerativ aus Wind- und Solarenergie gewinne, habe man das Problem, dass die Elektrolyse sehr ineffizient sei und man etwa dreimal so viele Windräder für die gleiche Strecke brauche, so Diess. 100 Kilometer mit einem Batteriefahrzeug kosteten dann etwa zehn Euro, mit Wasserstoff 30 Euro. Trotzdem hält sich VW ein Hintertürchen offen. Im Konzern beschäftigt sich Audi mit der Entwicklung der Brennstoffzelle.

Bosch sieht Milliardengeschäft

Ganz anders schätzt das Bosch ein. Der Autozulieferer steigt ganz groß in das Geschäft mit der Brennstoffzellentechnik ein. Bosch möchte Brennstoffzellen in Großserie produzieren. Spätestens 2022 ist die Markteinführung geplant, bis zum Jahr 2030 soll es für den Konzern ein Milliardengeschäft werden. Anders als bei den Batteriezellen, wo die Asiaten den Markt beherrschen, ist der Brennstoffzellenmarkt gerade erst im Entstehen.

Große Chancen sieht der Stuttgarter Zulieferer bei Lkw und Bussen. Denn die Nutzfahrzeugbranche sucht nach Lösungen, wie sie den CO2-Emissionen senken kann. Auch bei Nutzfahrzeugen muss der CO2-Ausstoß in der EU bis 2025 um 15 Prozent und bis 2030 um 30 Prozent sinken. Bei der Batterietechnik hätten große E-Lkw gleich mehrere Tonnen zusätzlich an Bord und könnten somit erheblich weniger Güter transportieren.

Ein Problem ist der Preis des Wasserstoffs. Ein Kilo kostet derzeit in Deutschland an der Tankstelle 9,50 Euro. Die Verbrauchskosten für einen 40-Tonner wären gegenwärtig je Kilometer doppelt so hoch wie die eines normalen Diesellasters. Brennstoffzellenexperte Stolten rechnet jedoch damit, dass Mitte der 20er Jahre Brennstoffzellenfahrzeuge wirtschaftlich sein werden. Dann sollen sie in der Gesamtkostenbetrachtung mit den Batteriefahrzeugen für die Langstrecke gleichziehen.

Auch, wenn am 20. September das Klimakabinett tagt und Beschlüsse fassen will, wie die CO2-Emissionen gesenkt werden sollen, wird Wasserstoff ein Schwerpunktthema sein.

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