Wasserstoff Serienfahrzeug Toyota Mirai © M 93 / Wikipedia
VDI und VDE haben eine gemeinsame Studie zum Thema Brennstoffzellen und Batteriefahrzeuge veröffentlicht. Die Studie ist eine Mahnung bei der Mobilität der Zukunft nicht nur auf Batteriefahrzeuge zu setzen, sondern auch auf Wasserstoff und dafür gibt es gute Gründe.
Am Freitag vergangener Woche hatten VDI, VDE zum Pressegespräch in München geladen. Thema war eine neue Studie zum Thema Brennstoffzellen- und Batteriefahrzeuge und Möglichkeiten umweltfreundlicher Mobilität.
Deutschlands Verkehr soll CO2 neutral werden und das mit batteriebetriebenen Fahrzeugen, so der aktuelle Tenor. Dabei hat ein Elektrofahrzeug mit 100 kWh Batteriekapazität bereits vor dem ersten gefahrenen Kilometer einen CO2 Fußabdruck von 17 Tonnen hinterlassen. Wenn ein Mittelklassewagen mit Verbrennungsmotor und einem Verbrauch von 6 Litern pro 100 Kilometer diesen CO2 Fußabdruck erreicht hat, wurde er bereits produziert und hat schon 100.000 Kilometer zurückgelegt. Bitte nicht falsch verstehen, diese Aussage soll kein Plädoyer für die Fortführung einer Mobilität mit Verbrennungsmotoren sein und es ist auch kein „abwatschen“ von Batterie Elektroautos. Es ist aber eine berechtigte Frage, die Experten von VDI und VDE stellen, warum die Bundesregierung bei der Mobilitätswende nur auf eine Technologie setzt, die nicht nur heute, sondern auch in langer Sicht offensichtliche Probleme bringt.
Und dabei geht es nicht nur um die flächendeckende Stromversorgung der Ladesäulen, das Lademanagement von Millionen von Fahrzeugen, lange Ladezeiten und dem hohen Gewicht der Batterien, die jedes Fahrzeug immer mitbewegen muss. Es geht auch um fehlendes Recycling für Lithium Ionen Akkus, es geht darum, dass die Rohstoffe für die Herstellung der Lithium-Ionen Akkus knapp und endlich sind und die Rohstoffgewinnung von Lithium heute ein die Umwelt vernichtender Prozess ist, bei dem ganze Landstriche trockengelegt werden.
Warum wird die Mobilitätswende nicht technikoffen betrieben, warum wird alles auf eine Karte, die der Batteriemobilität gesetzt, fragen VDI und VDE?
Warum Batteriefahrzeuge?
Batteriebetrieben E-Fahrzeuge sind ideal für kurze Strecken. Auch sollten es kein SUV mit 400 und mehr PS sein, sondern kleine Fahrzeuge – auch wenn das dem aktuellen Trend so gar nicht entspricht. Je länger die Reichweite eines Batteriefahrzeugs, desto schwerer werden die Batterien, desto mehr Energie wird für die Bewegung der Maschine benötigt. Nach einer Studie des Autoherstellers Hyundai liegt die sinnvolle Reichweite eines Batteriefahrzeuges zur Personenbeförderung im Bereich von 200 bis 400 Kilometern. Danach ist der Wasserstoffantrieb die elegantere und umweltschonendere Lösung. Im Bereich der kommerziellen Fahrzeuge gibt Hyundai den Bereich sogar mit nur 150 Km Reichweite an. Danach ist Wasserstoff das bessere Energiekonzept für Elektrische Mobilität im Vergleich zur Batterie. Dr. Andreas Schamel, von der VDI-Gesellschaft Fahrzeug- und Verkehrstechnik , Düsseldorf, erklärt in seiner Vorstellung am vergangenen Freitag: „ Aufgrund hoher Energiedichte von Wasserstoff haben Brennstoffzellenfahrzeuge einen deutlichen Vorteil bei mobilen Anwendungen mit höheren Reichweiten oder Nutzlasten“.
Wasserstofffahrzeug was ist das?
Ein Wasserstoffauto ist ein Elektroauto. Es hat die gleichen Antriebskomponenten wie ein Batterieauto, der Unterschied besteht in der Energiequelle. Das Wasserstofffahrzeug bezieht seinen Strom nicht aus Batterien, sondern aus einer Brennstoffzelle, einem Energiewandler, der aus Wasserstoff elektrischen Strom erzeugt. Der Wasserstoff wird in einem Tank im Fahrzeug mitgeführt. „Der Tankvorgang dauert nur wenige Minuten, Wasserstoff kann sehr gut transportiert und gelagert werden. Die Energiedichte, Reichweite und Kosten für den Treibstoff Wasserstoff sind vergleichbar mit der eines modernen Dieselfahrzeugs“, erklärt Frau Prof. Dr. Angelika Heinzel von der ZBT GmbH, Zentrum für Brennstoffzellentechnik, Duisburg. Was Frau Dr. Heinzel ausführt klingt gut und überzeugend, aber warum wird das Wasserstofffahrzeug dann für tot erklärt? Schaffen wir es in Deutschland nicht unsere eigene Technik nach vorne zu bringen?
Die gute Mobilitätswende
Wenn es ökologisch sinnvoll sein soll, müssen batteriebetriebene Fahrzeuge und ihre Batterien, genauso wie Brennstoffzellenfahrzeuge, mit regenerativem Strom produziert werden. Beim Batteriefahrzeug muss der Ladestrom außerdem regenerativ sein, beim Brennstoffzellenfahrzeug muss der Wasserstoff mit Erneuerbaren Energien hergestellt werden. Das sollte zumindest bei der Wasserstoffproduktion kein Problem sein, weil Deutschland jedes Jahr mehr Strom produziert, exportiert und manchmal sogar zu negativen Tarifen verkaufen muss. Mit diesem Überschussstrom lässt sich sehr gut sauberer Wasserstoff produzieren, der bis zum Verbrauch gelagert wird. Ein großer Vorteil von Wasserstoff gegenüber Batterieladestrom ist, dass er auf Vorrat produziert werden kann. Er kann zum Beispiel auch im deutschen Erdgasnetz gelagert und transportiert werden.
Brennstoffzellen- oder Batterie-Mobil?
Vor Jahren waren Elektroautos kleine Fahrzeuge. Seit Tesla mit dem Model S einen Trend gesetzt hat werden große, schwere E-Fahrzeuge vorgestellt, mit Leergewichten von über 2 Tonnen. Das Tesla Model S wiegt zwischen 1999 und 2100 Kilogramm. Audis erstes Elektroauto, der „e-tron Quattro“, bringt ein Leergewicht von 2565 Kilogramm auf die Waage, bei einem zulässigen Gesamtgewicht von 3130 Kilogramm, bei einer Reichweite von 414 Kilometern – unter Optimalbedingungen. Frau Dr. Heinzel vom Zentrum für Brennstoffzellentechnik, Duisburg, ist sich mit den Experten von VDI und VDE einig: „Batteriefahrzeuge sollten Kleinwagen mit einer Reichweite von 200 bis 300 Kilometern sein. Brennstoffzellenfahrzeuge sind Langstreckenfahrzeuge für Reichweiten von 500 bis 700 Kilometern. Für die Versorgung können bestehende Tankstellen genutzt werden, Umbau auf Wasserstofftechnik vorausgesetzt“.
2019 sind in der Bundesrepublik rund 70 Wasserstofftankstellen in Betrieb, europaweit sind es laut VSI / VDE rund 100 Tankstellen. Das ist ein gutes Bild für Deutschland, aber keine flächendeckende Ausstattung die praxistauglich ist. Dazu kommt der hohe Anschaffungspreis eines Wasserstofffahrzeugs. Die beiden aktuell verfügbaren Wasserstoff Serienmodelle sind der Hyundai NEXO und der Toyota Mirai. Der NEXO kostet 70.000 und der Mirai 80.000 Euro. Einen E-Golf gibt es für rund 35.000 Euro und er steht immer vollgetankt in der heimischen Garage.
Wenn Wasserstofffahrzeuge als zweiter Antrieb in der Mobilitätswende greifen sollen, gibt es also noch viel zu tun.
CO2 Fußabdruck vom Rohstoff bis zum Recycling im Vergleich
Mit der folgenden Grafik hat Frau Dr. Heinzel den CO2 Fußabdruck von Verbrennungsfahrzeugen, Wasserstofffahrzeugen und batteriebetriebenen Fahrzeugen beim Pressegespräch vorgestellt. Grundlage ist eine Fahrzeuglebensdauer von 120.000 Kilometern. ICE sind die Verbrenner, FCEV die Wasserstoff- und BEV die Batteriebetriebene Fahrzeuge.
Wasserstoff hat ökologisch immer die Nase vorne, sowohl bei klassischer Graustromproduktion, als auch bei der Grünstromproduktion.
Klimaschutzziele 2050
Ja, das Pariser Klimaschutzabkommen und die selbstgesteckten Ziele der Bunderegierung, nix klappt. Der Vorsitzender des VDI / VDE-Fachausschusses „Wasserstoff und Brennstoffzelle“, Dipl. Ingenieur Martin Pokojski , hat beim Pressegespräch klar für eine technologieoffene Entwicklung der neuen Mobilitätskonzepte plädiert. Deutschland ist auf dem Gebiet der Wasserstofftechnik weit vorangeschritten. Folgt man den Ausführungen wird aber klar, das diese Technik aktuell nicht auf der Hitliste der Bundesregierung gehört. Berlin setzt auf batteriegetriebene E-Mobilität. Deren Batterien werden in China und Korea produziert, überwiegend mit Kohlestrom. Ein E-Auto verbraucht in der Herstellung heute doppelt so viele Ressourcen wie ein vergleichbares Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Grund dafür sind die Batterie
Wasserstoff – nicht nur für die Mobilität
Wasserstoff lässt sich mit Erneuerbaren Energien klimaneutral erzeugen, verlustfrei speichern, gut transportieren und schnell verfüllen. Ein Tankvorgang bei einem Wasserstoff PKW dauert nur wenige Minuten. Die gesamte Technik ist vorhanden, sie ist lediglich teuer, noch, denn mit steigenden Stückzahlen an Fahrzeugen und Tankstellen sinken auch die Preise. Dazu kommt, dass Wasserstoff universell einzusetzen ist, in der Mobilität, genauso wie im stationären Bereich und auch zur Wärmeversorgung.
Wasserstoff ist ein echtes Multitalent und ein Gewinn für den Klimaschutz. Es wäre fahrlässig diese Technik bei der Mobilitätswende außen vor zu lassen.
Manfred Gorgus