Um das Pariser Klimaschutzabkommen und die deutschen Klimaschutzziele – 40 Prozent weniger Treibhausgase als 1990 – zu erfüllen, muss auch der Verkehrssektor seinen Beitrag leisten. Immerhin ist er für über 18 Prozent der bundesweiten Treibhausemissionen verantwortlich. Die Regierung forciert daher die Einführung der Elektromobilität und unterstützt diese mit Kaufprämien und dem Ausbau der Ladeinfrastruktur. Im Fokus stehen Batteriefahrzeuge. Dabei sollten auch Alternativen berücksichtigt werden, fordern die Verbände VDE und VDI in einer gemeinsamen Pressekonferenz.
Beide Verbände haben die Studie "Brennstoffzellen- und Batteriefahrzeuge" erarbeitet. Diese besagt, dass brennstoffzellenbasierte E-Mobilität nicht nur hilft, Treibhausgase zu reduzieren, sondern auch weitaus einfacher umzusetzen ist. "Brennstoffzellenfahrzeuge sind ein nötiges Element für die E-Mobilität von morgen", sagt Martin Pokojski, Vorsitzender des VDI/VDE-Fachausschausses "Wasserstoff und Brennstoffzellen" sowie Mitautor der Studie.
Viele Vorteile von H2
Darin werden beide Technologien nach technischen, ökologischen und wirtschaftlichen Aspekten bewertet. Pokojski fordert von Politik und Wirtschaft, statt nur eine Technologie zu fördern, auf beide Systeme zu setzen. Denn beide haben in ihren jeweiligen Bereichen Vorteile.
So können Batteriefahrzeuge – häufig Kleinwagen mit einem Stromverbrauch von etwa 15 bis 20 kWh pro 100 Kilometer – durchschnittlich "lediglich" 200 bis 300 Kilometer weit fahren, während Brennstoffzellenfahrzeuge der Mittel- und Oberklasse mit einem Verbrauch von etwa einem Kilogramm Wasserstoff – das entspricht 33 kWh Energie – auf 100 Kilometer eine Reichweite von 500 bis 700 Kilometern erzielen. Das erklärte Mitautorin Angelika Heinzel, Professorin der Universität Duisburg-Essen, die am Zentrum für Brennstoffzellen-Technik (ZBT) in Duisburg arbeitet.
Weltweit einheitlicher Standard bei H2
Auch der Tankvorgang geht bei den Brennstoffzellenfahrzeugen schneller und bringt obendrein ein weltweit einheitliches Tanksystem mit sich: Mit drei bis fünf Minuten Wasserstoffvollbetankung ist der Vorgang mit dem bei einem konventionellen Wagen vergleichbar. Batteriebetriebene Autos hingegen brauchen selbst bei Schnellladestationen etwa 20 Minuten und erreichen so lediglich 80 Prozent der Batteriekapazität. Zudem gibt es weltweit unterschiedliche Steckersysteme zum Aufladen. Im Winter verursacht das Heizen von wasserstoffbetriebenen Autos zudem keine signifikante Reichweitenreduzierung.
Derzeit ist die Ladeinfrastruktur für batteriebetriebene E-Autos jedoch besser ausgebaut. Allerdings können bei der Wasserstofftechnologie vorhandene Strukturen genutzt werden und bestehende Tankstellen entsprechend erweitert werden, sagt Co-Autor Andreas Schamel von der VDI-Gesellschaft Fahrzeug- und Verkehrstechnik. Bleibe die Marktdurchdringung von H2-Fahrzeugen gering, würden die Infrastrukturinvestitionen für die Batterie-Stromer günstiger ausfallen. "Aber das Bild dreht sich bei einer größeren Marktdurchdringung. Daher könnte eine Mischung beider Systeme – batteriebetriebene für die kürzeren Strecken und wasserstoffbetriebene für Langstrecken – ein Kostenoptimum ergeben."
H2 als globales Handelsgut
Die Studie listet weitere Vorteile der Brennstoffzellen-Fahrzeuge auf: So lasse sich Wasserstoff gut speichern, etwa in Kavernen, zudem kann er in unterschiedlichen Bereichen wie Strom, Wärme, Verkehr und Industrie verwendet werden und bietet damit Potenzial für die von der Politik gewünschte Sektorenkopplung. Zudem schätzt die Studie die Wasserstoffbeschaffung als unkritisch hinsichtlich Verfügbarkeit und Kosten ein. Vielmehr entwickle sich H2 zum globalen Handelsgut, so dass es sich anbiete ihn in Regionen mit besonders hohem Aufkommen an erneuerbaren Energien kostengünstig zu produzieren. Der Transport könne per Schiff oder Lkw erfolgen, oder später sogar durch entsprechende bereits vorhandene Erdgas-Leitungen.
Klar sei aber auch, so Heinzel, die gewünschte Reduktion der CO2-Emissionen könne nur erzielt werden, wenn der Strom für das Laden der Batterie und dem Herstellen von Wasserstoff aus regenerativen Quellen stammt. "Zudem ist es relevant, wie die Rohstoffe gewonnen und die Batterien und Brennstoffzellen hergestellt werden", so die Professorin. Beide Technologien benötigen mit Nickel, Kobalt und Lithium sowie Platin für die Brennstoffzelle Rohstoffe, die nicht unbegrenzt zur Verfügung stehen. Bei einer hohen Recyclingquote sei aber eine absolute Verknappung der Rohstoffe vermeidbar, sagt Heinzel.
Verschiedene Kundenwünsche erfüllen
Es gehe auch nicht darum, Wasserstofffahrzeuge als Konkurrenz zu batteriebetriebenen Autos zu sehen, verdeutlicht Schamel vom VDI nochmals. Die Batterie sei in der Stadt und für leichte Transportaufgaben perfekt. Sie gelange aber an ihre Grenzen, je schwerer das Fahrzeug und je höher die Reichweite wird, hier sei die Brennstoffzelle sinnvoller.
Für eine Markteinführung der "Brennstoffzeller" wären zunächst Flottenfahrzeuge und Fahrzeuge mit großer Reichweite eine Option. Denn im Gegensatz zu den Akku-Autos muss das Wasserstoffauto die Hürde zur Serienfertigung noch nehmen. Eine große Chance für deutsche Hersteller, betont Professorin Heinzel.
Forderungen an die Politik
Alle drei Autoren sind sich einig: Die Bundesregierung muss schnellstens für beide Fahrzeuge Anreizsysteme schaffen und Infrastrukturen ausbauen. "Hierzu zählt die Forcierung des Markthochlaufs von E-Fahrzeugen durch die Umstellung von Fahrzeugflotten, der Ausbau der Wasserstoffinfrastrkutur durch den Aufbau von bundesweit einheitlich geplanten 400 Wasserstofftankstellen sowie die Einbeziehung des Energieträgers Wasserstoff in die sektorübergreifende Langzeitstrategie für eine sichere Energieversorgung", so Pokojski vom VDE. Darüber hinaus fordert er einen zeitnahen Aufbau von Produktionseinrichtungen für Brennstoffzellen und Batterien – für die Wettbewerbsfähigkeit in Deutschland. Auch hier seien geeignete Rahmenbedingungen nötig. (sg)
