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Wasserstoff

Großes Potenzial – aber nicht im PKW-Segment

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Jörg Starr, Clean Energy Partnership: »Wenn man das Big Picture betrachtet, kann eine flächendeckende Mobilitätswende nur mit Wasserstoff funktionieren.«
© CleanEnergy

Wasserstoff in Kombination mit der Brennstoffzelle ermöglicht eine schnelle Betankung sowie große Reichweiten und ist emissionsfrei. Doch selbst ausgewiesene Wasserstoffbefürworter sind überzeugt, dass die Technologie zum heutigen Zeitpunkt im PKW-Segment keine Chance gegen die Batterietechnik hat.

Eine Studie des Forschungsinstituts Svenska Miljöinstitutet (IVL) sorgte 2017 für Aufsehen, denn sie zog die Umweltverträglichkeit von batteriebetriebenen Fahrzeugen stark infrage. Damals hieß es, dass die Produktion von Lithium-Ionen-Akkus für Elektroautos deutlich umweltschädlicher ist als bisher angenommen. Als Beispiel diente der Tesla Model S, der mindestens acht Jahre gefahren werden muss, damit sich das Fahrzeug hinsichtlich der CO2-Bilanz gegenüber einem Verbrenner rechnet. IVL hat seine Ergebnisse korrigiert, und bei der Forschungsstelle für Energiewirtschaft (FfE) ist folgende Rechnung zu finden: Der Well-to-Wheel-Fahrzeugvergleich (WTW: von der Produktion des Energieträgers bis zur Umwandlung in kinetische Energie) zeigt, dass ein Elektrofahrzeug mit einer Batteriekapazität von 30 kWh beim deutschen Strommix ab einer gefahrenen Strecke von ca. 50.000 km aus Emissionssicht besser abschneidet als ein Benzinfahrzeug. Für eine durchschnittliche Jahresfahrleistung von in etwa 14.000 km entspricht die berechnete Entfernung einer Amortisationsdauer von 3,6 Jahren. Diese reduziert sich für den EU-Strommix auf knapp 2,8 Jahre und für Strom aus Photovoltaik auf 1,6 Jahre.

Auch wenn die Batterieproduktion nicht mit acht Jahren zu Buche schlägt, ist es dennoch ein bisschen überraschend, dass der VDE in einer Studie (erschienen im April dieses Jahres) zwar betont, dass alle drei Antriebstechnologien – Wasserstoff, Batterie und eFuels – wichtig sind, die Batterie im PKW-Segment aber die beste Antriebstechnik ist. Die Begründung: Einerseits weil die Batterie im Vergleich zu den zwei anderen Antriebstechnologien am wenigsten Primärenergie benötigt, andererseits werden für Batterien Technologiesprünge, v.a. eine deutliche Steigerung der Energiedichte bei gleichzeitig sinkenden Kosten erwartet. Bei Brennstoffzellen wiederum werden keine Technologiesprünge erwartet und der hohe Primärenergiebedarf und damit geringe Wirkungsgrad als entscheidende Nachteile angemerkt. Wie beurteilen Wasserstoffexperten diese Einschätzung?

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Wirkungsgrade der verschiedenen Antriebstechnologien
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CEP (Clean Energy Partnership)

Jörg Starr, Vorsitzender der Clean Energy Partnership und Audi-Wasserstoffexperte, widerspricht in einem Punkt entschieden, denn seiner Meinung nach sind Technologiesprünge eher bei der Brennstoffzelle und weniger bei der Batterie zu erwarten. Er erklärt aber auch: »Die Batteriemobilität hat den Vorteil, dass sie auf bestehende Massenmärkte zugreifen kann und damit bereits heute skalierbar ist – auch ein zeitlicher Vorteil, den die Wasserstoffmobilität aber aufholen wird.«
Dass Technologiesprünge in der Wasserstofftechnik möglich sind, machen aus der Sicht von Starr die beiden CEP-Partner Hyundai und Toyota mit ihrer mittlerweile zweiten Generation von Wasserstofffahrzeugen deutlich. »Hier sind sehr deutlich Technologiesprünge und Skalierungseffekte zu verzeichnen«, betont Starr. Er ist überzeugt, dass sich das auch auf andere Verkehrsträger wie z.B. den Schwerlastverkehr übertragen lässt. Starr: »Die Diskussion um die Wirkungsgrade ist kontraindiziert, denn damit hätten aktuelle Verbrenner und Selbstzünder nie den Weg in den Markt gefunden. Es geht hier um die am besten verfügbaren und anwendbaren Technologien – immer sich gegenseitig ergänzend. Nicht ein „entweder oder“, sondern ein „sowohl als auch“!«

Er hält einen Vergleich des Wirkungsgrades von Batterie und Brennstoffzelle nur dann für sinnvoll, wenn er korrekt geführt wird, »wenn das Gesamtsystem aus Antrieb, Kraftstoff und Infrastruktur betrachtet wird. Direktelektrifizierung ist nicht automatisch die beste Lösung. Denn Wasserstoff produziert man dann, wenn das Angebot von Strom aus Sonne und Wind besonders hoch ist. Damit ist die Erzeugung von Wasserstoff per Elektrolyse nicht nur eine effiziente Verwertung des Stroms in diesen Zeiten. Wir verhindern auch, dass Wind- und Solaranlagen unnötig abgeschaltet werden«, so Starr weiter.

Wie sieht die CO2-Bilanz von Wasserstoff und Batterie bei einer Well-to-Wheel-Betrachtung aus? Aus seiner Sicht ist für die CO2-Bilanz der Primärenergieträger wichtig, sprich: ob die Energie mit Primärenergie aus fossilen Brennstoffen oder aus erneuerbaren Energien gewonnen wird. Starr weiter: »Im Sinne einer CO2-neutralen und bedarfsgerechten Produktion favorisieren die Partner der CEP die Elektrolyse aus regenerativen Quellen zur Erzeugung von grünem Wasserstoff. Unser Ziel ist eine komplette Dekarbonisierung der H2-Mobilität. Daran arbeiten wir.«

Er verweist aber noch auf einen anderen Aspekt von Wasserstoff. »Die Energieverlustdiskussion kommt aus der Perspektive, dass bei der batterieelektrischen Mobilität ein Großteil der durch erneuerbare Energien gewonnenen Elektronen direkt in Batterien gespeichert und für die Mobilität genutzt werden können, der gleiche Energieanteil jedoch der Wasserstoffmobilität nicht zur Verfügung steht. Denn bei der Wasserstoffproduktion wird mithilfe der Wasserelektrolyse ein Teil der Primärenergie in Wärme und Sauerstoff umgewandelt. Doch das heißt nicht, dass diese Energie verloren ist! Im Sinne der Sektoren- und Technologiekopplung muss vielmehr das Ziel sind, diese nutzbar zu machen und für andere Märkte und Technologien zu erschließen – etwa in KWK-Anlagen (Anm. der Red.: KWK: Kraft-Wärme-Kopplung), in Wärmenetzen usw. Wie bei der Well-to-Wheel-Betrachtung muss ein Gesamtbild gezeichnet werden, das die Wasserstoffproduktion selbst als Schlüssel der Sektorenkopplung und nicht ausschließlich in der Perspektive der Mobilität versteht.«


  1. Großes Potenzial – aber nicht im PKW-Segment
  2. "...nicht für jeden Anwendungsbereich ist Batterie die passende Lösung..."
  3. Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (IPT)
  4. "..in der Golf-Klasse ist Wasserstoff keine Option..."

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