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Schwerlastverkehr

Brennstoffzelle versus Wasserstoffverbrennungsmotor

Elektromobilität Wasserstoff Schwerlast H2
© WFM

Für PKW gelten batterie-elektrische Antriebe als Favorit, für den Güterverkehr gilt diese Technik als nicht machbar. Alternativen sind Oberleitungs-LKW, synthetische Kraftstoffe oder auch Wasserstoff. Bei Wasserstoff gibt es zwei Alternativen: Brennstoffzelle oder Wasserstoffverbrennungsmotor.

Das Umweltbundesamt hat kürzlich erklärt, dass die spezifischen CO2-Emissionen bei Lkws zwischen 1995 und 2019 um mehr als 32 Prozent gesunken sind. Da aber mehr Lkw unterwegs sind, sind die absoluten CO2-Emissionen im Straßengüterverkehr in diesem Zeitraum um 21 Prozent gestiegen.

Dass die spezifischen CO2-Emissionen in diesem Zeitraum gesunken sind, liegt an verbesserten Motoren, einer verbesserten Abgastechnik und einer höheren Kraftstoffqualität. Das reicht aber nicht aus, um die absoluten CO2-Emissionen zu reduzieren, denn es wird einfach deutlich mehr gefahren. Laut Angaben des Bundesumweltamtes ist die Verkehrsleistung der Lkw zwischen 1995 und 2019 von 279,7 Mrd. Tonnenkilometer auf 498,6 Mrd. Tonnenkilometer um 78,3 Prozent gestiegen. Das hatte zur Folge, dass die absoluten CO2-Emissionen im Straßengüterverkehr zwischen 1995 und 2019 trotz technischer Verbesserungen von 39,3 auf 47,4 Mio. Tonnen – die bereits erwähnten 21 Prozent - gestiegen sind.

Im PKW-Bereich ist der Batterieantrieb derzeit die bevorzugte Alternative zu Verbrennungsmotoren, für den Güterverkehr gilt diese Technik als nicht machbar. Hier werden Alternativen wie Oberleitungs-LKW, synthetische Kraftstoffe oder Wasserstoff diskutiert. Geht es um Wasserstoff gibt es ebenfalls zwei Alternativen: Die Brennstoffzelle oder den Wasserstoffverbrennungsmotor.

Elektromobilität Wasserstoff Schwerlast
Mit dem Mercedes-Benz GenH2 Truck präsentiert Daimler Trucks sein Konzept für ein brennstoffzellenbetriebenes Langstreckenfahrzeug für flexible und anspruchsvolle Einsätze mit Blick auf Strecken, Entfernungen und Nutzlast.
© Daimler Trucks

Wasserstoff-LKW kommen auf die Strasse

In beiden Richtungen werden die Entwicklungen vorangetrieben. Daimler Trucks hat beispielsweise bereits Ende April mit intensiven Tests des ersten neuen, weiterentwickelten Prototyps seines 2020 vorgestellten Mercedes-Benz GenH2 Truck begonnen. Der Entwicklungsplan von Daimler Trucks sieht Tests auf öffentlichen Straßen noch für dieses Jahr vor. Der Beginn der Kundenerprobungen ist für 2023 geplant und ab 2027 sollen die ersten Serienfahrzeuge des GenH2 Truck an Kunden übergeben werden. MAN Truck & Bus wiederum will im Sommer 2021 zwei Prototypen von Wasserstoff-Lkw auf die Straße bringen, in denen unterschiedliche Brennstoffzellen verbaut sind. Im nächsten Schritt soll dann bis etwa 2024 eine Demoflotte aufgebaut werden, die von Transportunternehmen im realen Einsatz getestet wird.

Aber auch bei Wasserstoffverbrennungsmotoren sind Unternehmen aktiv. Ein Beispiel ist das Münchner Startup »Keyou«, das Ende 2015 gegründet wurde und klassische Verbrennungsmotoren so weiterentwickelt, dass sie mit Wasserstoff betrieben werden können. Laut Unternehmensangaben konnten mit Forschungsmotoren bereits effektive Wirkungsgrade von 50 Prozent an der Kurbelwelle erzielt werden. Offiziell heißt es: »Aufgrund der Vorteile in der Magerverbrennung (6-fache laminare Brenngeschwindigkeit im Vergleich zu Ottokraftstoffgemischen) und den weiten Zündgrenzen von Wasserstoff in Luft, kann zudem ein höchst effizienter Teillastbetrieb erreicht werden.«

Elektromobilität Wasserstoff Schwerlast Keyou
»Mr. Wasserstoff« Dr. Stefan Kaufmann und MdB Stephan Pilsinger zu Besuch bei dem Münchner H2-Unternehmen Keyou.
© Keyou

Das Unternehmen macht folgende Vorteile gegenüber anderen Antriebsarten geltend: »Im Fahrbetrieb lassen sich deutliche Verbrauchsvorteile gegenüber konventionellen Verbrennungsmotoren erzielen. Und hinsichtlich spezifischer Leistungsdichte ist ein mit Wasserstoff betriebener Verbrennungsmotor dem Antriebsstrang mit Brennstoffzelle überlegen. Aktuelle Entwicklungen zeigen zudem, dass dieser Vorteil weiter ausgebaut werden kann. Das führt zu einem noch besseren Verhältnis von niedrigerem Fahrzeuggesamtgewicht zu hoher Antriebsleistung. Darüber hinaus positioniert sich der Wasserstoffverbrennungsmotor auch gegenüber dem batterieelektrischen Antrieb besser. So kommt etwa eine Studie der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg zu dem Ergebnis, dass „für den stetig zunehmenden straßengebundenen Güterfernverkehr und die eingesetzten Schweren-LKWs bzw. Sattelzugmaschinen die Einführung batterieelektrische Antriebe aufgrund der begrenzten Reichweite (aktuell) nicht denkbar ist. Die Leistungsdichte einer Batterie ist zu gering, um die Transportleistung bzw. die notwendigen Strecken (>500 km) abzubilden“.« Deutz wiederum hat im August dieses Jahres bekanntgegeben, dass die Serienproduktion ihres Wasserstoffverbrennungsmotors für 2024 geplant ist. Erste Tests auf dem Prüfstand wurden bereits erfolgreich abgeschlossen. Dr. Markus Müller, Chief Technology Officer der Deutz AG, erklärt: »Der sechszylindrige TCG 7.8 H2 baut auf einem bestehenden Motorkonzept auf. Er läuft nicht nur CO2-neutral sondern auch sehr leise und liefert bereits 200 kW Leistung. Der Motor eignet sich grundsätzlich für alle heutigen Deutz-Anwendungen, dürfte aber auf Grund der zur Verfügung stehenden Infrastruktur erstmal in den Bereichen stationäre Anlagen und Generatoren sowie Schienenverkehr eingesetzt werden.« Als erste Pilotanwendung des Wasserstoffmotors ist eine stationäre Anlage zur Stromerzeugung mit einem regionalen Partner geplant. Diese soll Anfang 2022 in Betrieb gehen und die Praxistauglichkeit des Motors unter Beweis stellen.


  1. Brennstoffzelle versus Wasserstoffverbrennungsmotor
  2. Welcher Wasserstoff-Ansatz wird sich durchsetzen?

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