Schwerlastverkehr

Brennstoffzelle versus Wasserstoffverbrennungsmotor

17. September 2021, 8:45 Uhr | Iris Stroh

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Welcher Wasserstoff-Ansatz wird sich durchsetzen?

Welcher Ansatz - Brennstoffzelle oder Wasserstoffverbrennungsmotor – sich im LKW-Segment durchsetzen wird, muss sich noch zeigen. In der Studie »Systemvergleich zwischen Wasserstoffverbrennungsmotor und Brennstoffzelle im schweren Nutzfahrzeug« hat e-mobil BW (Landesagentur für neue Mobilitätslösungen und Automotive Baden-Württemberg) eine technische und ökonomische Analyse der zwei Antriebskonzepte - Brennstoffzelle mit E-Motor und Hubkolbenmotor – durchgeführt. Abschließend heißt es: »Aktuell kann nicht abschließend geklärt werden, welche Technologie sich langfristig am Markt durchsetzen oder ob es eine Koexistenz der Antriebskonzepte geben wird.«

Jörg Starr, Vorsitzender der CEP (Clean Energy Partnership) ist der Überzeugung, dass derzeit für die straßengebundene Mobilität eine klare Präferenz für die Brennstoffzelle besteht, wobei er sich nicht ausschließlich auf den Schwerlastverkehr bezieht. Aus seiner Sicht, ist der Verbrennungsmotor insbesondere bei Sonderanwendungen und für den stationären Betrieb von großem Interesse.

Von der Frage, ob Brennstoffzelle oder Wasserstoffverbrennungsmotor, einmal abgesehen, wo sieht Starr derzeit die größten Hürden dafür, dass Wasserstoff im Schwerlastsegment überhaupt zum Einsatz kommt? In diesem Zusammenhang verweist er zunächst darauf, dass bereits erste Erprobungen mit LKWs laufen würden und die Erweiterung des H2-Tankstellennetzes mit LKW-Tanksäulen in vollem Gang sei. Aber dennoch, um den Markthochlauf zu beschleunigen, sind seiner Meinung nach staatliche Förderinstrumente sowohl für Produkte als auch für die Infrastruktur ein wesentliches Element. Von der Wichtigkeit der Wasserstofftechnik ist er überzeugt, denn er betont weiter: »Gerade der LKW-Bereich ist für das Erreichen der Klimaschutzziele ein wichtiger Faktor, da er für rund ein Drittel der Emissionen im Verkehrssektor verantwortlich ist. Wasserstoff und Brennstoffzelle werden hier eine tragende Rolle spielen müssen, denn die Batterie ist in diesem Umfeld aufgrund ihres Gewichts schlichtweg nicht die optimale Lösung. Zudem würden lange Ladezeiten Lieferketten und Versorgungssicherheit gefährden. Wasserstoff ermöglicht eine schnelle Betankung und hohe Reichweiten und bietet die notwendige Versorgungssicherheit in einer erneuerbaren Energielandschaft.«

Die Experten von IAV (Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr) sind überzeugt, dass »Wasserstoffverbrennungsmotoren ab etwa 2024/2025 im Nutzfahrzeugbereich in Serie gehen können«, verweisen aber darauf, dass Brennstoffzellen bereits heute da sind. Aufgrund dieser Tatsache scheint es so zu sein, dass die Brennstoffzelle einen Schritt voraus ist. Die IAV-Experten erklären aber weiter: »Da für den Wasserstoffverbrennungsmotor jedoch zu 90 bis 95 Prozent auf eine erprobte und bekannte Basis zurückgegriffen werden kann, ist eine schnelle und breite Anwendung in vielen Märkten auch für den Wasserstoffverbrennungsmotor denkbar. Die Kostenvorteile des Verbrennungsmotors relativieren sich jedoch sehr stark durch mehrere Faktoren, insbesondere durch das teure Wasserstoff-Tanksystem, was wegen des Wirkungsgradnachteils größer und teurer ausfallen muss als beim Brennstoffzellen-Antriebsstrang (bei gleicher Reichweite). Daher können mit Wasserstoffverbrennungsmotoren angetriebene Fahrzeuge insbesondere bei hohen Energiebedarfen (Schwerlastverkehr, Langstrecke) im Anschaffungspreis gegenüber Brennstoffzellen-Fahrzeugen unter Umständen sogar benachteiligt sein.« Konkret sehen die IAV-Experten beim Wasserstoffverbrennungsmotor noch Probleme bei den Einspritzsystemkomponenten sowie der Leistungsdichte. Bei der Brennstoffzelle gibt es aber ebenfalls Probleme: Dazu zählen die IAV-Experten vor allem den Preis, die Empfindlichkeit gegen Vergiftung durch nicht hochreinen Wasserstoff und/oder Ansaugluft sowie die Leistungsdichte und das Thermomanagement. »Die oft gestellte Frage nach der Lebensdauer von Brennstoffzellen sehen wir hingegen als gelöst an«, heißt es abschließend.