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Wettlauf zwischen Batterie und Wasserstoff

Städte und Autobauer setzen wieder stärker auf die teurere Wasserstofftechnologie, um den Verkehr mithilfe von Ökostrom klimaneutral zu gestalten. Kann das zu einer Konkurrenz für das Elektroauto werden?

Von Susanne Götze und Jörg Staude

Über Elektroautos freuen sich vor allem Radfahrer, Fußgänger und Klimaschützer: Autos ohne Auspuff, ohne Feinstaub, Stickoxide und CO2. Das verbessert die Luftqualität und hilft dem Klima. Kein Wunder, dass die E-Shuttles als grünes Aushängeschild auf der Klimakonferenz in Bonn Aufmerksamkeit genossen. Beim Probefahren waren viele der 25.000 Teilnehmer begeistert: ein leises Dahingleiten ohne stinkende Nebeneffekte.

BildBeim Umweg über den Wasserstoff gehen nahezu 80 Prozent der Ursprungsenergie verloren (Grafik vergrößern) – fraglich, ob der Einsatz von so viel Ökoenergie sinnvoll ist, um wie bisher Auto fahren zu können. (Grafik: Transport & Environment)

Ganz anders hingegen die Stimmung von E-Auto-Testern auf Langstrecken: Allein von der UN-Klimakonferenz zurück in heimische Berlin kann die Reise dank lückenhaftem und langsamem Ladenetz schon mal 15 Stunden dauern: Schwer zugängliche Ladestationen und Warten an trostlosen Raststätten – das macht wenig Lust auf E-Mobilität.

Trotz großer Ankündigungen seitens der Bundesregierung kommt die Elektromobilität hierzulande nicht in Schwung. Wichtige Ursachen sind die geringe Reichweite der Fahrzeuge, komplizierte Ladetechnologie und die Dauer des "Tankvorgangs". Alles Gründe, weshalb große Autobauer und auch einige Städte die schon totgeglaubte Wasserstofftechnologie wieder ins Gespräch bringen. Dabei wird mithilfe von Strom Wasser elektrolytisch in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Im Fahrzeug wird der Wasserstoff dann in einem Motor verbrannt – oder in einer Brennstoffzelle wieder "verstromt", womit sich dann ein E-Motor antreiben lässt.

Wasserstoff hat einen entscheidenden Vorteil

Ebenso emissionsfrei wie Batterieautos hat der Wasserstoff noch einen entscheidenden Vorteil: Die Reichweite ist mit 500 bis 800 Kilometern bis zu viermal so groß wie beim E-Auto. Und: Das Betanken mit Wasserstoff dauert nicht länger als beim Diesel oder Benziner. "Ein Wasserstoffauto hat den Vorteil einer kurzen Drei-Minuten-Betankung und dann steht wieder die volle Reichweite zur Verfügung", sagt Ulf Groos vom Fraunhofer-Institut in Freiburg. "Aus diesen Gründen setzen mittlerweile alle großen Autobauer auch auf Wasserstoff."

So hat der japanische Autokonzern Toyota das erste Großserienfahrzeug mit der Brennstoffzelle auf den Markt gebracht, den Toyota Mirai. Auch Hyundai und Honda produzieren mittlerweile Wasserstoffautos, Daimler will einen Wasserstoff-SUV herausbringen; Audi und BMW wollen nachziehen. Und auch deutsche Verkehrsbetriebe denken um: In Köln sollen ab 2019 gleich 30 Busse des Nahverkehrs mit Wasserstoff fahren.

"Allerdings sind die Fortschritte bei der Brennstoffzelle im Gegensatz zur Batterieentwicklung der vergangenen Jahre eher gering", sagt Florian Hacker vom Öko-Institut. Während Elektroautos mittlerweile in Serie produziert und mittlerweile hunderttausendfach von vielen Anbietern auf dem Weltmarkt verkauft werden, ist die Brennstoffzelle immer noch ein Nischenprodukt.

Wasserstoffautos: Bislang nicht einmal statistisch erfasst

In Deutschland werden Wasserstoffautos nicht einmal statistisch erfasst. Schätzungen gehen von 300 Fahrzeugen aus. Dem stehen immerhin schon knapp 35.000 "reine" Batterie-Elektroautos gegenüber. Auch bei den Wasserstoff-Tankstellen ist das Netz deutlich dünner: Nur etwas über 40 gibt es im ganzen Bundesgebiet, bis 2019 soll die Zahl auf 100 steigen.

Aus Umweltsicht haben beide Antriebstypen die gleichen Schwächen. Solange die Antriebsenergie letztlich aus fossilen Quellen stammt, sieht die Ökobilanz schlecht aus. Die sauberste Gewinnung von Wasserstoff ist Elektrolyse aus erneuerbarem Strom – eine der sogenannten Power-to-Gas-Technologien.

Von den derzeit etwa 30 Power-to-Gas-Projekten in Deutschland erproben derzeit allerdings nur zwei, wie sich mit Ökostrom erzeugter Wasserstoff zum Antrieb von Autos nutzen lässt. Seit 2013 ist in Stuttgart die Tankstelle Talstraße in Betrieb, zunächst nur für Pkw, sei 2014 auch für Busse. Der Strom stammt hier aus vor allem aus Wasserkraft.

Die einzige Anlage, die derzeit mithilfe von Windkraft Wasserstoff elektrolytisch für den Pkw-Antrieb herstellt, steht nahe dem noch nicht fertigen Berliner Flughafen BER. Bei der "Multi-Energie-Tankstelle H2BER" lassen sich nach Angaben des Reiner-Lemoine-Instituts in Berlin die Kosten bis auf knapp zehn Euro pro Kilo Wasserstoff drücken.

Bei Strom im Überschuss ist Effizienz nicht so wichtig

Jedoch wird Wasserstoff hierzulande noch größtenteils aus Erdgas und Rohbenzin erzeugt, Power-to-Gas-Verfahren haben nur einen Marktanteil von sieben Prozent. Hinzu kommt, dass zur Herstellung des Wasserstoffs große Mengen Energie benötigt werden. Laut Hacker vom Öko-Institut ist der Energieeinsatz etwa doppelt so hoch wie für den Antrieb eines Elektroautos.

Effizienz ist an dieser Stelle nicht so wichtig, meint hingegen Groos vom Fraunhofer-Institut, der dort die Forschungsabteilung Brennstoffzellen leitet. "Wenn wir ohnehin gezwungen sind, Überkapazitäten in Wasserstoff zu speichern, können wir den auch gleich für den Verkehr nutzen." Die deutsche Energiewende sei nur mit Wasserstoff-Speichern zu schaffen, ist Groos überzeugt.

Eine Möglichkeit, die Kosten für "grünen" Wasserstoff zu senken, wäre schon heute, den kostenlosen Überschuss-Strom von einem Windpark zu nutzen. Dafür gibt es allerdings noch keine praktisch verwertbaren Erfahrungen.

BildOft wird der Wasserstoff unter hohem Druck und tiefgekühlt in den Autotank gefüllt, um die Tankzeit relativ kurz zu halten – entsprechend sind die Zapfsäulen konstruiert. (Foto: Dirk Baranek/​Baranekstuttgart/​Wikimedia Commons)

Die Ökobilanz wird nicht nur durch den hohen Energieaufwand in der Herstellung geschmälert, sondern auch durch den Transport von flüssigem Wasserstoff, wenn dieser nicht vor Ort produziert wird, gibt Hacker vom Öko-Institut zu bedenken.

Zwar haben auch die herkömmlichen Lithiumbatterien von Elektrofahrzeugen einen enormen "CO2-Rucksack“ – allerdings kommen auch Wasserstoffautos in der Regel nicht ohne Batterien aus, wenn auch mit kleineren. Wasserstoff-Fan Groos glaubt, dass Autos im nächsten Jahrzehnt auf deutschen Straßen mit ganz unterschiedlichen Antrieben fahren – mit Strom, Wasserstoff, Erdgas, Diesel aus synthetischen Kraftstoffen oder Biosprit. Erst dann werde sich entscheiden, welche Technologie sich wirklich durchsetzt.

Der Beitrag wurde am 1. Dezember um 16.00 Uhr aktualisiert

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