• Chris

Wasserstoff – Die bessere Alternative für die Zukunft?

Aktualisiert: 12. Apr 2019


Wie sieht die Zukunft der Mobilität aus? Wird sich die von so vielen Seiten hochgepriesene Elektromobilität auf Basis der Batterie als dominante Technologie durchsetzen oder liegt die optimale Lösung doch in einer Kombination aus synthetischen Treibstoffen, Batterietechnologie und Wasserstoff?

H2Mobility Zapfsäule für Wasserstoff - Quelle: H2Mobility

Auch der härteste Kritiker muss sich wohl eingestehen, dass es die optimale Lösung bisher noch nicht gibt. Daher erscheinen verschiedene Energiequellen für verschiedene Einsatzgebiete wohl als effizienteste Lösung. Während das Elektroauto auf Basis von Lithium-Ionen-Batterien vor allem wegen Tesla und Elon Musk ein Dauerbrenner in den Medien ist, hält sich Wasserstoff als Treibstoff der Zukunft noch etwas bedeckt. Daher wollen wir heute einen Blick auf diese Technologie werfen. Handelt es sich dabei um die lang erwartete Universallösung oder ein Nischenprodukt ohne Aussicht auf Erfolg?


Die Herausforderung der Elektromobilität

Zu einem Zeitpunkt, in dem Umweltschutz zumindest oberflächlich einen derart hohen Stellenwert in der Gesellschaft einnimmt, scheint es plausibel, das Elektroauto bzw. den Elektroantrieb als Technologie der Zukunft zu bezeichnen. Trotzdem schreitet die Verbreitung unterdurchschnittlich langsam voran. In Deutschland hat das Elektroauto gerade einmal einen Marktanteil von 1,9 Prozent erreicht. Während immer neue Anbieter und mehr und mehr Ladesäulen in den Städten erscheinen, bleibt die Grundproblematik dieser Fahrzeuge mit Batterietechnologie bestehen. Ein hoher Preis, gepaart mit mangelnder Reichweite, ungenügend Ladestationen und langen Ladezeiten bietet kein schlagkräftiges Argument für den Kauf einer umweltfreundlicheren Alternative zum Diesel oder Benziner.

Denn für die meisten Autokäufer ist das Umweltbewusstsein nur bis zu einem gewissen Grad mit den einhergehenden Unannehmlichkeiten zu vereinbaren.



Wasserstoff als alternative Energiequelle

Während bei batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen die nötige Energie über das Stromnetz hinzugefügt und gespeichert wird, dient das gasförmige Element Wasserstoff dazu, den nötigen Strom direkt an Bord zu generieren. In einer Brennstoffzelle findet eine elektrochemische Reaktion zwischen Wasserstoff und dem aus der Umluft zugeführten Sauerstoff statt. Dabei wird Platin als Katalysator eingesetzt und die Menge dieses seltenen Edelmetalls dank neuster Forschung auf einen Bruchteil reduziert. Durch die sogenannte „Kalte Verbrennung“ entsteht Wasser, Wärme und Energie. Das nötige Gas wird dabei in Tanks aus Kohle-/Glasfaserverbund mit einem Kunststoffkern unter immens hohem Druck gelagert. Das gesamte Konzept dieser Technologie ähnelt daher eher einem herkömmlichen Fahrzeug als einem Elektroauto. Denn die Tankgröße bestimmt die Reichweite. Anders als bei einem batteriebetriebenen Fahrzeug dauert der Betankungsprozess gerade einmal 3 Minuten und man ist bereit für die nächsten rein elektrischen 500-750km. Von dieser Hochrechnung können Besitzer eines Autos mit Lithium-Ionen-Batterien nur träumen. An sich rechnet man in etwa 1kg Wasserstoff auf 100km. Dabei liegt der in Deutschland regulierte Fixpreis derzeit bei 9,50€/kg, wodurch die Betriebskosten eines Wasserstoffautos denen eines Benziners nahezu gleichkommen.

Warum konnte sich diese Technologie bislang aber noch nicht am Markt behaupten? An Sicherheitsbedenken kann es kaum liegen. Denn auch wenn der Zeppelin Hindenburg im Jahr 1937 wegen eines gigantischen Bauchs voll Wasserstoff explodierte, sind Wasserstoff-Fahrzeuge heutzutage so sicher wie konventionelle Verkehrsmittel. Liegt es also eher an Massenpsychologie? Tesla, Dieselgate und gut geführter Lobbyismus haben schließlich batteriebetriebene Elektrofahrzeuge in der Öffentlichkeit zum Non plus ultra in Sachen Zukunftstechnologie gemacht. Oder ist nun die Gelegenheit für den Außenseiter gekommen?


Ähnlicher Tankvorgang wie bei herkömmlichen fossilen Treibstoffen - Quelle: H2Mobility

Die aktuelle Marktsituation

Auch wenn man sie nur schwer findet, sind auch auf Deutschlands Straßen Wasserstoff-Fahrzeuge unterwegs. Am leichtesten erkennbar sind wohl die grün-weißen Autos von dem Jungunternehmen „CleverShuttle“. Deren umweltschonende Fahrzeugflotte besteht neben batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen und Plug-in-Hybriden zu einem großen Teil auch aus Wasserstoff-Fahrzeugen. Aber auch öffentliche Verkehrsmittel sind heute schon mit Wasserstoff unterwegs. Anstatt mit 40l Diesel legen Busse in Köln, Hamburg, Stuttgart, Karlsruhe und Düsseldorf die 100km mit 8-9 kg Wasserstoff zurück. Im Privatbereich ist die Anzahl der verkauften Fahrzeuge jedoch noch schwindend gering, was vorallem an den hohen Preisen liegt. Bei 65.000€ aufwärts muss man trotz einer derzeit noch möglichen Förderung von bis zu 21.000€ tief in die Tasche greifen. Bislang fehlen in der Produktion einfach großindustrielle Prozesse und ausstreichend hohe Stückzahlen für Kostenvorteile.


Gegenläufige Welt in Asien

Im asiatischen Markt zeigt sich ein vollkommen anderes Bild. Einige der größten Automobilhersteller der Welt setzen mit vollem Vertrauen in diese Technologie und produzieren bereits Modelle in Serie. Bei den Olympischen Spielen 2020 in Tokyo wollen sie der Welt präsentieren, wie Elektromobilität auf Basis der Brennstoffzellen funktionieren kann. Während von den meisten Automobilherstellern nicht vor 2025 mit den ersten serienreifen Wasserstoff-Fahrzeugen zu rechnen ist, will Hyundai im kommenden Jahrzehnt weitere 6 Milliarden Euro in Brennstoffzellensysteme investieren und somit zum Marktführer mit einem Anteil von 25% aufsteigen. Doch auch Toyota hält an dieser Technologie fest und stützt seinen Glauben unter anderem darauf, dass anfangs auch niemand das Hybrid-Auto für massentauglich hielt. Was deutsche Hersteller angeht, mischt bislang nur Mercedes mit seinem GLC F-Cell auf diesem Markt mit. Gerade in Deutschland sollte man vor einem Kauf allerdings darauf achten, wo man überhaupt tanken kann.


Kein Mobilitätswandel ohne die nötige Infrastruktur

Kürzlich haben wir euch bereits von Ionity erzählt. Ein Unternehmen, das in den kommenden Jahren ein europaweites Ladenetzwerk für batteriebetriebene Fahrzeuge aufbauen will. Da dies nicht das einzige Projekt in diesem Zusammenhang ist, dürfen sich Besitzer von Elektroautos also bald über eine bessere Ladeinfrastruktur freuen. Für Brennstoffzellenfahrzeuge stellt die fehlende Popularität gerade in diesem Zusammenhang ein großes Problem dar. Auch wenn die bestehende Infrastruktur für fossile Kraftstoffe nach kleinen Umrüstungen auch für Wasserstoff genutzt werden könnte, bestimmt die Nachfrage das Angebot. Derzeit sind deutschlandweit gerade einmal um die 60 Tankstellen aktiv. Das Gemeinschaftsunternehmen „H2 Mobility“, ein Zusammenschluss aus Air Liquide, Daimler, Linde, OMV, Shell und TOTAL, arbeitet intensiv daran, dieses Netzwerk schnellst möglich auszubauen. Positiv ist, dass man sich bei Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen im Gegensatz zu batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen von vorn herein auf einen internationalen Standard für die Betankung geeinigt hat.


CleverShuttle an einer Wasserstofftankstelle im Zentrum von Hamburg - Quelle: Adrian Hancu

Ein Ganzheitlicher Blick auf die CO2 Bilanz

Dass Elektrofahrzeuge emissionsfrei sind, ist bekannt. Ein Wort, das allerdings in der Argumentation für Umweltschutz gerne vergessen wird, ist „lokal“. Lokal emissionsfrei bedeutet, dass das Fahrzeug im Betrieb keine Stickoxide, Feinstaub oder sonstige schädliche Stoffe erzeugt. Die Produktion – insbesondere die Herstellung der Lithium-Ionen-Batterien - erzeugt hingegen erhebliche Mengen CO2. Betrachtet man den gesamten Lebenszyklus eines Autos, sind nach neusten Studien je nach Fahrzeugklasse Gesamtkilometerzahlen zwischen 50.000 bis 100.000 km nötig, bis das batteriebetriebene Fahrzeug sauberer ist als ein Diesel. Dazu kommt, dass auch rohstofftechnisch die Lithium-Ionen-Batterie ihre Probleme mit sich bringt. Die Gewinnung von Lithium zerstört weltweit Grund und Boden und eine effiziente Wiedergewinnung der seltenen Erden aus Altbatterien stellt sich weiterhin als schwierig heraus. Natürlich kann man nun behaupten, dass die Revolution der Batterie kurz bevorsteht. Vielleicht wird es die Feststoffbatterie, Zink-Nickel-Batterie oder ein vollkommen neues Design. Doch bislang lässt sie auf sich warten. Auch viele Experten zweifeln daran, dass ein derartiger Durchbruch in Kürze zu erwarten ist. Daher ist die Treibhausgasproduktion bei Elektroautos aktuell schwer zu reduzieren, da Lithium-Ionen-Batterien ein essentieller Bestandteil des Fahrzeugs sind!


Vorteil Wasserstoff?

Wie sieht das beim Wasserstoff-Auto aus? Obwohl die Umweltbelastung in der Produktion besser ist und das Fahrzeug auch lokal emissionsfrei betrieben werden kann, wirkt sich vor allem der Treibstoff sehr negativ auf die CO2 Bilanz aus. Noch immer werden mehr als 90% des industriell genutzten Wasserstoffs aus Erdgas gewonnen. Die sogenannte Dampfreformierung ist alles andere als emissionsarm und mit sehr hohem Energieaufwand verbunden. Darin liegt allerdings auch der Vorteil dieser Technologie! Denn würde der Wasserstoff klimaneutral rein durch Elektrolyse auf Basis von Ökostrom produziert werden, könnte man nach heutigen Standards beinahe von einem Null-Emissionen Fahrzeug sprechen. Auch die hohen Energieverluste in der Umwandlung zu Wasserstoff würden damit sehr viel geringer ins Gewicht fallen. In Norwegen (Hy2gen), Österreich (Siemens) und Spanien (Hydrosol-Plant) werden entsprechende Anlagen derzeit errichtet und betrieben.


Fazit

Durch die Verteuflung des Diesels, Abgasmanipulationen und strengen Umweltauflagen sind deutsche Automobilhersteller in letzter Zeit stark unter Zugzwang geraten. Daher setzten Hersteller und staatliche Förderungen vor allem auf Elektroautos, um die CO2 Grenzwerte für 2021 erreichen zu können. Ob das die richtige Entscheidung ist, wird sich in den kommenden Jahren zeigen. Investieren wir in eine Zukunfts- oder Übergangstechnologie?

Denn während bei Elektroautos langfristig die gesamte Batterietechnologie überarbeitet werden muss, kann bei Wasserstoff-Autos bereits eine alternative Herstellungsvariante des Treibstoffs einen positiven Einfluss auf die Umwelt ausüben. So oder so wird die Energiewende an sich eine entscheidende Rolle in der Zukunft beider Technologien spielen. Stand heute ist keiner der beiden Antriebe perfekt. Doch unter der Prämisse, dass Wasserstoff emissionsfrei hergestellt werden kann, die Preise sinken und die Nachfrage steigt, wäre er wohl eine bessere Alternative.



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