Kraftvoll und lokal emissionsfrei: Das Batterie-elektrische Auto kommt. Spätestens mit dem Erscheinen des Volkswagen ID.3 müssen auch die grimmigsten Skeptiker erkennen, dass dem Elektroauto an sich eine Dekade starker Zuwächse bevorsteht. Der Marktanteil von heute knapp vier Prozent in Deutschland wird bis Mitte des Jahrzehnts auf 25 Prozent ansteigen. Aus Tausenden werden Millionen. Offen dagegen ist, ob dieser Antrieb so überzeugend ist, dass er die einzige Lösung für den rollenden Straßenverkehr werden wird – oder ob Brennstoffzellen-elektrische Fahrzeuge eine wesentliche Ergänzung bei der Energiewende werden müssen, weil sie flexibler einsetzbar sind und weil sie eine viel bessere Materialeffizienz haben.
Ein Ziel bei jedem Elektroauto ist weg vom Rohöl zu kommen, von Kriegen um Bohrlöcher in zweifelhaften Staaten oder dem Schiffstransport in die Raffinerien. Wer den Klimawandel wirksam bekämpfen will, muss den Verkehr dekarbonisieren, also die Verbrennung fossiler Ressourcen stoppen. Strom aus Windkraftanlagen und Photovoltaikmodulen ersetzt Superbenzin und Dieselkraftstoff: In Deutschland beträgt der Anteil der so genannten erneuerbaren Energien zurzeit etwa 55 Prozent, Tendenz steigend.
Wege zur Dekarbonisierung
Mit dieser Energie geht das Batterie-elektrische Auto tatsächlich sorgsam um. 70 Prozent einer produzierten Kilowattstunde kommen am Rad an, so rechnet es PricewaterhouseCoopers (PwC) vor. Das ist überragend; kein anderer Antrieb ist so energieeffizient.
Im Vergleich dazu fällt das Elektroauto mit Brennstoffzelle scheinbar ab: Es braucht Wasserstoff (chemisch: H), um in Verbindung mit Luftsauerstoff Strom für den Vortrieb zu produzieren. Soll dieser Energieträger ebenfalls zur Dekarbonisierung beitragen, muss er durch Elektrolyse mit Grünstrom hergestellt werden. Dieser Prozess sowie die Komprimierung in den Druckbehältern der Autos ist verlustreich: Von einer Kilowattstunde kommen nach PwC nur 35 Prozent am Rad an.
Trotzdem gibt es schwerwiegende Argumente, die klar für die Serienproduktion des Brennstoffzellen-Elektroautos sprechen.
Energie- contra Materialeffizienz
So hat das Elektroauto mit Brennstoffzelle zwar eine geringere Energie-, aber eine viel höhere Materialeffizienz. Beispiel Hyundai Nexo: Das Brennstoffzellen-SUV wiegt mit 1,9 Tonnen über 500 Kilogramm weniger als vergleichbare Batteriefahrzeuge wie etwa der Audi e-tron.
Je nach Konjunkturlage wächst die weltweite Autoproduktion kontinuierlich an und geht in Richtung der 100 Millionen-Marke. Oder anders formuliert: Falls alle diese Pkw mit einem Batteriesystem ausgerüstet werden sollen, das mehrere hundert Kilogramm wiegt, müssen gigantische Metallmengen gefördert werden. Lithium und Nickel als Aktivmaterial, Eisen und Bauxit für die Verpackung. Auch das Konfliktmineral Kobalt ist noch lange nicht überflüssig – die Nachfrage nimmt zu.
Es ist, also würde der Teufel Rohöl mit dem Beelzebub Multimetallmix ausgetrieben. Im Vergleich dazu ist der Platinbedarf eines Brennstoffzellenfahrzeugs, der mit 20 Gramm ungefähr auf dem Niveau eines aktuellen Diesel-Pkw liegt, vernachlässigbar. Es wird auf absehbare Zeit simpler, billiger und umweltfreundlicher sein, große Energiemengen zu ernten als der Erde riesige Bodenschätze mit entsprechend negativen Bergbaufolgen zu entreißen.
Dazu kommt, dass Batterie-elektrische Autos zwar für viele Anwendungsfälle wunderbar nutzbar sind, aber eben nicht für alle. Dort, wo sie schwach sind, nämlich auf langen Strecken und bei großen Fahrzeugen, ist das Brennstoffzellen-Elektroauto stark. Die Betankungszeit für den Wasserstoff ist so kurz wie bei fossilen Kraftstoffen, und das Eigengewicht des Antriebs schränkt die Nutzlast nicht ein. Außerdem kann die H-Infrastruktur problemlos massentauglich skaliert werden. Das kostet Geld? Stimmt, aber alle Investitionen in Wasserstoff-Tankstellen sind lächerlich gering im Verhältnis zu den 60 bis 70 Milliarden Euro, die deutsche Autofahrer pro Jahr für Superbenzin und Dieselkraftstoff ausgeben. Übrigens fließt mehr als die Hälfte davon als Steuerlast direkt in die Staatskasse.
Die asiatische Konkurrenz handelt
Ebenfalls relevant ist, dass die Hersteller in den großen asiatischen Volkswirtschaften China, Japan und Südkorea neben Elektroautos mit Batterie- konsequent und planerisch jene mit Brennstoffzellen-Antrieb auf den Markt bringen. Besonders beim Blick auf vielversprechende chinesische Neuentwicklungen wie der GAC Aion Fuel Cell sollte der heimischen Industrie das Blut in den Adern gefrieren: Im Reich der Mitte gibt es kein Entweder-oder, sondern nur das Und. Wenn BMW, Daimler und Volkswagen konkurrenzfähig bleiben wollen, müssen sie mitmachen – oder den Wettbewerbern das Feld überlassen.
Es ist also vernünftiger und klüger, das Brennstoffzellen-elektrische Auto in Serie zu bauen statt sich der Verunsicherungsstrategie und den einseitigen Polemiken der Batterielobby zu beugen. Allein auf den Fortschritt und die Preissenkungen der Zellchemie zu pokern, wäre leichtsinnig und könnte am Ende dazu führen, dass Verbrennungsmotoren noch sehr lange unter der Mehrheit der Motorhauben arbeiten. Die Energiewende im Straßenverkehr wird ohne Brennstoffzellen-Elektroautos nicht funktionieren. Sie sind eine praktische Ergänzungslösung und kein Ersatz für das schöne Fahren mit Strom aus der Batterie.
Die Argumente für und wider von BSZ richten sich im wesentlichen auf Fahrzeuggewicht, Energiebilanz oder Rohstoffbeschaffung. Man sollte aber nicht vergessen, dass wir noch andere grundlegende Dinge berücksichtigen müssen, abgesehen davon, dass Ökoenergie praktisch geschenkt (es gibt schon Länder die autark sind).
Ich möchte die Umweltsituation ansprechen, nicht allein die Rohölproduktion und ihre Begleiterscheinungen übelster Art. Sondern unsere Atmosphäre. Zur Zeit liegt der CO2-Anteil bei etwa 420 ppm. In unseren Schulen soll der Anteil nicht über 1000 ppm liegen. Dann sollen Fenster geöffnet werden, damit ein Luftaustausch erwirkt wird. Wie aber, wenn vor der Schule der Verkehr brummt und schlimmstenfalls gar kein Austausch mehr stattfinden kann? Der CO2-Wert steigt ungehindert, denn die Verbrennerei hört ja nicht von heute auf morgen auf. Und kein Mensch kann sagen, wie sich die Anreicherung in Zukunft verhält.
Brauchen wir dann irgendwann Sauerstoffgeräte in den Gebäuden? Überall? Und welche Strategie gibt es ausser BSZ und Akku noch? Die Zeit drängt, wir haben nur diesen einen Planeten.
Anstatt sich an der einen oder anderen Technologie festzubeißen wäre es klug, sich mit der Kombination aus beiden Bereichen zu befassen. Auch ein Brennstoffzellen-Elektroauto benötigt eine Batterie! Für den Betrieb der Brennstoffzelle, für Nebenaggregate (Lenkung, Bremsen, Beleuchtung) so wie zur Rekuperation. Die Kunst liegt in der Skalierung der Batteriegröße. Je nach Einsatzbereich des Fahrzeugs ist es sinnvoll, eine kleinere oder größere Batterie einzusetzen. In jedem Fall ergänzen sich beide Technologien ideal in einem Batterie-Brennstoffzellen-Hybrid-Fahrzeug.
Bei dem Wertstoffbedarf für BEV sollte auch bedacht werden, dass die Umstellung nicht in wenigen Jahren erfolgt. Auch wird die Antriebstechnologie mehr Vielfalt erhalten. Für bestimmte Anwendungen ist H2 sinnvoller, für andere BEV. Weiter sollte auch bedacht werden, dass Akkus zu fast 100 % recycelbar sind, vor allem deswegen weil relativ große Anteile der jeweiligen Metalle vorhanden sind. Bei vernachlässigbaren Anteilen im Recyclingmaterial gehen Wertstoffe verloren. Von daher ist nicht nur der Gesamtbedarf sondern auch der Verlust relefant. Beispiel Kobalt: Dieser Wertstoff ist in einem Verbrennungsmotor so gering vorhanden dass er nicht wieder zurückgewonnen wird. Pro Fahrzeug ist das nicht viel. Multipliziert mit derzeit etwa 1,3 Millarden Fahrzeugen aber eine erhebliche Menge. Das Thema Rohstoffe ist ein grundsätzliches Problem. Wahrscheinlich wird die Elektromobilität der erste Bereich sein, bei dem ein geschlossener Wertstoffkreislauf erreicht wird. Bei dieser Technologie muss auch berücksichtigt werden: wir stehen am Anfang, nicht am Ende einer Entwicklung.
Wasserstoffverbrennungsmotor, bei Speicherung des Wasserstoffs in LOHC ist dieser auch nicht brennbar und kann flüssig transportiert werden, benötigt keinen Druck. Um Wasserstoff aus dem LOHC wieder raus zu holen benötigt es nur Wärme, danach kann dieser im Wasserstoffverbrennungsmotor sauber verbrannt werden. Das LOHC was nun entladen ist, wird in einem separaten Tank gelagert und beim halt an der Tankstelle abgepumpt und durch Wasserstoff geladenes LOHC ersetzt.
Effizienz liegt vergleichbar beim Diesel bei 26%.
Brennstoffzelle ist zwar mit 80% effezienter, aber dafür auch teurer, ein Auto mit Wasserstoffverbrennungsmotor wäre nur leicht teurer wie heutige Autos.
Vorteile wären jedoch:
– Keine Druckspeicher -> weniger Energieverluste
– LOHC kann flüssig gespeichert überall hin transportiert werden
– nicht brennbar -> KEIN anderer Treibstoff kann das bieten
– kann auch als Netzkapazität verwendet werden, wenn viel energie verfügbar fungiert es wie ein Akku, ähnlich wie eine Flow-Cell
Herr Schwarzer, soll das Zynismus sein?
Rohstoffe: Für ihr Platin wurden Minenarbeiter beim Streik erschossen weil sie die schlechten Arbeitsbedingungen und die prekären Verhältnisse in den Unterkünften (Staublungen) nicht ertragen wollten. Flussysteme werden verseucht.
Ihr Iridium wird auch für Membranen in Elektrolyseuren benötigt. Sehr selten, teuer, wird gar als limitierend angesehen. (Ökoinstitut)
Pro Auto rechnen sie sich die Welt schön. Was wird denn für die 5 bis 6fache Energiemenge (nicht nur Elektrolyse) bei H2 benötigt? Die billigen chinesischen WKAs benutzen seltene Erden. Die Halden ausgedienter Glasfaserpropeller schon mal gehört? Wissen sie in welcher Wüste das zusätzliche Kuofer abgebaut wird? (Als Afrikaträumer: Was sind die Zinsen bei EE Investitionen für afrikanische Staaten, was für die Nordsee? Kommen sie da unter 3:1?)
Sie sitzen ja gerne auf 700bar 4cm dicken Wasserstofftanks. Haben sie da schon mal den Energieeinsatz für das CFK berechnet? Welches Recycling gibt es für CFK, ausser Ausbrennen, Schreddern und das Problem in Beton für zukünftige Generationen verlagern? Wieso sind 200bar CNG Autos nie über 1% hinausgekommen?
Wo laden eigentlich die Norweger, wenn dort 61% BEV verkauft werden?
Sie schwärmen von 70T € Autos und setzen auf möglichst rare Metalle? Kobalt und Lithium sind natürlich nicht im Nexo? Und die werden in x Jahren so billig sein, obwohl momentan vergleichbare Autos im Bereich 37.000 bis 50.000€ zu kaufen sind? (Den Witz mit der momentan zu tankenden Dampfreformierung aus Oligarchenerdgas geschenkt)
Mhnnn… wo soll der ganze Strom herkommen?
Er reicht doch angeblich noch nicht mal für Elektroautos.
Alleine das betanken eines Miria an einer Wasserstofftankstelle braucht ca. 30kWh …für die Kompressoren. Damit fährt ein Batterieelektrisches Auto mehr als 100km. Und die Kühlung mit Stickstoff und die Drücke (900bar) an der Wassersstofftankstelle müssen ja auch bei Nichtbenutzung weitergehen.
Eine sehr unschöne Energieverschwendung…. und wo sollen die 1-5 Millionen Euro kostenden Wasserstofftankstellen hin? Da gibt es Sicherheitsabstände….
Guter Artikel, weil anders als vielen Veröffentlichungen zum Thema die Rohstoffproblematik beleuchtet wurde. Batterien passen nicht in eine Kreislaufwirtschaft, die wir dringend brauchen. Vor dem Hintergrund ist allerdings fraglich, ob Brennstoffzellenfahzeuge lediglich eine Ergänzung sein werden, oder mittel- und langfristig Batteriefahrzeuge nicht eher eine Übergangstechnologie.
Wieso passen Batterien nicht in den Recycling-Kreislauf? Und wie sie passen! Was fabulieren Sie denn zusammen?
Es gibt überhaupt nur zwei Firmen, die Batterierecycling beherrschen: Duesenfeld und Umicore. Der Prozess ist sehr energieintensiv. Und es werden lediglich 25% der Wertstoffe verwertet. Was daran ein Recycling-Kreislauf oder umweltfreundlich sein soll, das können Sie mir ja mal erklären. Brennstoffzellen lassen sich hingegen zu fast 99% wiederverwerten.
Sebastian: Ihre Zahlen sind falsch und scheinen frei erfunden zu sein. Warum machen Sie das?
Die Firma Duesenfeld hat heute schon eine stoffliche Rückgewinnungsquote von 91%, das kann man sofort auf deren Webseite nachlesen.
Dass es noch so wenige Firmen für Recycling von Lithium-Ionen Akkus gibt, liegt daran, dass es noch nicht viele davon gibt. Die gehen nach 500.000 km (Tesla) ja erst einmal jahrzehntelang in ihr ‚Second Life‘ als Stationärspeicher. Was macht denn die Brennstoffzelle nach ihrem kurzen Leben und wie viele Recyclingfirmen gibt es wohl dafür?
Einen Prozess dafür gibt es noch gar nicht, das Fraunhofer Institut arbeitet noch daran. Ihre 99% dafür sind also auch frei erfunden.
Ich sehe in diesem Plädoyer für die Brennstoffzelle gleich mehrere schwerwiegende Fehler:
Erstens wird in fast allen seriösen Studien von einem Faktor 2,5 – 3 gesprochen, wenn es um das Verhältnis des Energiebedarfes zwischen BEV und FCEV geht. Wie kommt der Autor hier auf Faktor 2?
Zweitens, Zitat: „Es wird auf absehbare Zeit simpler, billiger und umweltfreundlicher sein, große Energiemengen zu ernten als der Erde riesige Bodenschätze mit entsprechend negativen Bergbaufolgen zu entreißen“. Wer sagt das denn? Gibt es dafür Belege? Ich kenne genügend prominente Aussagen, die das Potential für eine komplette Umstellung auf regenerativ jetzt schon als unmöglich beschreiben (Sinn, Lesch…). Eine Verdreifachung der benötigten Energiemenge für Fahrzeuge ist da nicht hilfreich.
Drittens ist die Reichweite eines Fahrzeuges mit Brennstoffzelle nur unwesentlich größer als bei einem BEV, weil der begrenzende Faktor hier der Platzbedarf für die Tanks ist (Gilt übrigens auch für LKWs). Während beim Akku noch wesentliche Entwicklungsschritte zu erwarten sind, sind die technischen Möglichkeiten für die H2-Drucktanks weitgehend ausgereizt.
Viertens: Die Kosten der Wasserstofftankstellen müssen nicht mit Benzin und Diesel konkurrieren, sondern mit Ladesäulen und die kosten gerade mal 1/100 der technnisch enorm aufwendigen und nicht ungefährlichen H2-Zapfstellen.
Fùnftens reicht es eben nicht, ein Auto einfach auf den Markt zu bringen. Das haben Mercedes, Toyota und Hyundai ja schon getan und der ausbleibende Erfolg liegt u.a. auch an den hohen Betriebskosten, die sich bei dieser schlechten Effizienz auch nur durch dauerhafte Subventionen senken lassen, was wiederum nicht sinnvoll ist.
Und von welcher ‚Batterie-Lobby‘ spricht Herr Schwarzer denn hier? Wo soll die denn sein? Die Akkus kommen ausnahmslos aus Asien und Kalifornien, wo auch das ganze Know-How liegt und selbst unsere Energieriesen liegen noch im Tiefschlaf und lecken lieber ihre Wunden aus der verpatzten Energiewende.
Lobbyeinflüsse sehe ich hier nur aus der Autoindustrie, die mit dem Feigenblatt Brennstoffzelle wieder einmal von ihren Versäumnisse beim batterieelektrisches Antrieb ablenken und diesen immer noch perabwehren wollen.
Der Wasserstoff‘ wird sich durchsetzen bei der Speicherung regenerativer Energien, als Antrieb für den Straßenverkehr taugt er nicht und wird sich auch preislich nicht durchsetzen können – es sei denn, die Politik lässt sich erpressen, dies wie unsere Kohle dauerhaft zu subventionieren.
Den Artikel kann ich voll und ganz unterschreiben. Es ist sträflich die Brennstoffzellen-PKW nicht in den Markt zu bringen. Die Verbraucher in den Städten brauchen Fahrzeuge, die schnell betankbar sind. Kabel aus dem 3. Stock ist nicht optimal.
Sorry, aber schon der Gewichtsvergleich hinkt. Hyundai Nexo und ein etwa gleichgroßer Skoda Enyag wiegen etwa gleichviel. Der Skoda mit der großen Batterie 100 kg mehr als der Hyundai, der mit der kleinsten Batterie 200 kg weniger. Da löst sich der FuelCell-Vorteil in Luft auf
Die Kabel kommen aus den Laternen… oder aus Ladeparks. Oder beim Arbeitgeber.
Wenn überhaupt noch Pkw gekauft werden. Autonome Fahrzeuge , Drive-as-Service und CarSharing werden ein ganz andere Rolle spielen als heute.
Die private Geldvernichtung durch eigene Pkw ist Wahnsinn.
Und wer glaubt das sich eine Krankenschwester mit weniger als 2000€ netto sich so ein SUV mit Brennstoffzelle für 60.000-80.000€ kauft…träumt einen einsamen Traum…
Die Kabelquerschnitte reichen für den Betrieb der Straßenlaternen, aber nicht um hundert Autos in einer Straße gleichzeitig zu „tanken“.
Die meisten Arbeitgebern in Deutschland sind kleine- und mittelständische Unternehmen. Warum sollten die Geld rausschmeißen und Ladestationen bauen? Das kann und will sich niemand leisten. Zumal es voraussetzt, dass eigene Parkplätze vorhanden sind, dass ist sehr oft gar nicht der Fall.
Das ist also allenfalls etwas für Großkonzerne.
Eine Wasserstoffinfrastruktur ist ab einer bestimmten Anzahl Fahrzeuge sowieso billiger als eine Ladeinfrastruktur.
Und ob sich Ridesharing oder ähnliche Modelle durchsetzen, ist nicht gesagt. Clevershuttle hat sich vor einiger Zeit aus einige Städten zurückgezogen, weil es nicht gewinnbringend zu betreiben ist.
Carsharing-Anbieter machen auch nur Verluste. Warum musste sich noch die Erkonkurrenten Daimler und BMW zusammentun? Mazda hat sich gleich wieder aus dem Markt zurückgezogen. Bisher dümpelt das ganze vor sich hin. In Corona-Zeiten ist es auch wenig verlockend ein Auto zu nutzen, dass mit Viren der Vorbesitzer „verseucht“ ist.
Hyundai und Toyota haben für 2025 schon angekündigt, dass Brennstoffzellen-Fahrzeuge nicht mehr kosten als ein Verbrenner. Wenn also ein Wasserstoffauto nur noch 30- bis 40.000 kosten, dann sieht es kostenseitig alles ganz anders aus.
Wieso wollen sie auf 700bar Gastank fahren? Man kann heute weitaus ökologischer auf 200bar Biogas fahren. Mit ausgereifter Technik. Wieso kam das nie über 1,× % der Zulassungen hinaus?