Wasserstoff Auto die Zukunft

In den vergangenen Wochen taucht in der Presse immer wieder das Thema Wasserstoff als Alternative für das batterieelektrische Fahrzeug (BEV) auf. Das Wasserstoff Auto sei die Zukunft. Woher kommt es, dass dieses Thema, nachdem es jahrzehntelang in der Versenkung verschwunden war, plötzlich wieder so einen Stellenwert einnimmt. Ist es vielleicht tatsächlich die bessere Antriebsform? Sollten wir die Forschung auf Wasserstoffantrieb konzentrieren?

Status Quo bei den PKW

Aktuell, Stand 11/19, gibt es zwei serienmäßig zu kaufende Wasserstoff PKW. Den Hyundai Nexo und den Toyota Mirai. Beides asiatische Fahrzeuge. Bei den deutschen Herstellern ist man im Forschungsstadium hängen geblieben. Begonnen hat BMW vor 30 Jahren. Ein serienmäßig zu kaufender PKW ist aus dieser Forschung nicht hervorgegangen.

Der Toyota Mirai wird seit Dezember 2014 verkauft und wurde bis September 2019 insgesamt rund 10.000 mal hergestellt. In Europa wurden seit Produktionsbeginn 500 Fahrzeuge verkauft.
Preislich beginnt der Mirai bei 78.600 Euro.

Der Hyundai Nexo, vormals iX35 FCEV, wird seit 2013 gebaut. Bis Mitte 2017 wurden weniger als 1.000 Fahrzeuge weltweit verkauft. Im Kalenderjahr 2019 wurden in Deutschland bisher 97 Nexo verkauft. Der Startpreis liegt hier bei 69.000 Euro.

Der Mercedes GLC F Cell wird nur an ausgewählte Kunden verkauft.

Das Angebot an verfügbaren Fahrzeugen ist also recht überschaubar. Der Verkauf deutet ebenfalls nicht darauf hin, das die 30jährige Forschungsarbeit von großem Erfolg gekrönt war.

Die Vorteile beim Wasserstoffantrieb

Eine hohe Reichweite und eine schnelle Betankung bringen ein Wasserstoffauto in die Nähe eines herkömmlichen Verbrenners. Diese beiden Argumente werden häufig den BEV negativ angekreidet. Da liegt das Wasserstoffauto vermeintlich vorne.
Zudem benötigt der im Wasserstoffauto verbaute Akku deutlich weniger Rohstoffe, da er auch viel  kleiner gehalten werden kann. Das bringt in der Herstellung einen CO2 Vorteil.
Der Ressourcenverbrauch beim umstrittenen Kobalt und Lithium ist deutlich geringer.
Wasserstoff besitzt eine hohe Energiedichte. Ein Kilogramm Wasserstoff enthält beinahe 3 mal soviel Energie wie ein Kilo Erdöl. Im Betrieb verursacht ein Wasserstoffauto, ebenso wie ein BEV, keine Kohlenstoffdioxide und Stickoxide.

Warum Wasserstoff nicht die Lösung im PKW ist

Die schnelle Betankung, einer der am häufigsten genannten Vorteile, ist momentan relativ schwierig. In Deutschland gibt es zur Zeit 67 Wasserstofftankstellen. Das Tankstellennetz soll ausgebaut werden. Jedoch kostet eine Wasserstofftankstelle ca. 1,5 Millionen Euro. Eine irrsinnige Summe, im Vergleich zum Ausbau mit Ladesäulen, die für eine flächendeckende Versorgung aufgebracht werden muss. Eine Wasserstofftankstelle kann dabei zwischen 40 und 200 PKW (je nach Technik) oder entsprechend weniger LKW oder Busse betanken. Nach einer Betankung braucht die Tankstelle eine gewisse Zeit um wieder einsatzfähig zu sein. Im Extremfall, bei einer Tankstelle, die für 40 Fahrzeuge ausgelegt ist, kann nach einer Busbetankung die Wartezeit 360 Minuten betragen.
Mit einer neuen Technologie, mit sogenannten Kyro-Pumpen beträgt die Wartezeit ca. 7 Minuten.

Bis ein flächendeckendes Netz an Tankstellen verfügbar sein wird, werden noch Jahrzehnte vergehen. Eine Anfahrt von hundert Kilometern bis zur Tankstelle ist bei einer durchschnittlichen Reichweite von 500 Kilometern wohl für keinen Autofahrer die Lösung. Das Argument schnelle Betankung läuft also auf absehbare Zeit ins Leere.

Die hohe Reichweite, zur Zeit ca. 500 Kilometer. Die schaffen inzwischen auch schon, wenn vielleicht auch nur annähernd mehrere BEV. Die Erhöhung der Reichweite ist dabei kein großer technischer, vielmehr ein finanzieller Aufwand, durch die momentan noch hohen Akkupreise. Das Argument der hohen Reichweite hat sich inzwischen also erledigt.

Zwei der Kernthemen der BEV-Kritiker und Wasserstoff Befürworter sind also keine wirklichen Argumente für ein Brennstoffzellenfahrzeug.

Der Schadstoffausstoss

Die CO2 Belastung, die bei einigen Akkus bei der Produktion anfällt, fällt beim Wasserstoffauto zum größten Teil weg. Allerdings verliert das Brennstoffzellenfahrzeug diesen Vorteil durch den schlechten Wirkungsgrad schnell wieder. Da der deutsche Strommix ja bekanntermaßen immer noch einen Kohlestromanteil enthält, fallen bei der Erzeugung von Wasserstoff natürlich auch Mengen an CO2 an. Der Stromverbrauch ist umgerechnet etwa 2,5 mal so hoch wie bei einem BEV. Also im Betrieb verursacht ein Wasserstofffahrzeug 2,5 mal mehr Schadstoffe als ein BEV. Damit ist er nicht sauberer als ein Verbrenner.
Außer, man würde Wasserstoff ausschließlich aus regenerativen Strom erzeugen. Soweit sind wir noch nicht. Bisher wird Wasserstoff aus fossilen Quellen gewonnen. Überwiegend unter Verwendung von Erdgas, wozu ein hoher Energieeinsatz erforderlich ist.
Es steht jedoch fest, dass sowohl BEV als auf Brennstoffzellenfahrzeuge umweltfreundlicher im Betrieb sind als ein Verbrenner.

Ausschlaggebend für einen noch erheblich saubereren Betrieb wäre ein massiver Ausbau der erneurbaren Energien.
Wenn wir diese Infrastruktur aufbauen würden, was sehr sinnvoll wäre, dann wäre es schlichtweg zu Schade, den Wasserstoff in einem PKW zu verfahren. Wasserstoff wird ein wichtiges Speichermedium für regenerativen Strom werden. Wasserstoff wird notwendig sein um die Energiewende zu schaffen und bei „Dunkelflaute“ aus Wasserstoff wieder Strom zu gewinnen.
Bis wir soviel regenerativen Strom haben, um es uns leisten können, diesen „grünen Wasserstoff“ zu verfahren werden noch einige Jahrzehnte vergehen. Falls es überhaupt innerhalb Deutschlands zu schaffen ist. Ob es zu diesem Zeitpunkt dann überhaupt noch Individualverkehr geben wird, ist mehr als zweifelhaft.
Bei den Schadstoffmengen zieht das Wasserstoffauto gegenüber einem BEV also den Kürzeren.

Die Treibstoffkosten

Ein Kilogramm Wasserstoff kostet 9,50 Euro und reicht im besten Fall für 100 km. Das heisst von Kostenseite ist ein Brennstoffzellenfahrzeug nicht erstrebenswert. Die Anschaffung ist teuer. Der Wiederverkauf als Gebrauchtwagen sehr fraglich. In den USA wurden vor einigen Jahren Toyota Mirai kostengünstig verkauft. Sie sind als Gebrauchtfahrzeug unverkäuflich.
Die Treibstoffkosten sind höher als bei einem vergleichbaren BEV und auch als beim Verbrenner.

Die Effizienz

Auch da ist ein Brennstoffzellenfahrzeug nicht konkurrenzfähig. Zumindest im Bereich PKW. Der Wirkungsgrad ist beim Batteriebetriebenen Fahrzeug um ein vielfaches höher als beim Wasserstoff PKW. Er beträgt zwischen 70 und 80 Prozent. Darin sind Leitungs- und Ladeverluste bereits mit eingerechnet.
Beim Wasserstoff gehen bereits 45 Prozent der Energie bei der Herstellung verloren. Und weitere Verluste in der Herstellungskette summieren sich auf. Von der übrig gebliebenen Energie werden bei der Umwandlung von Wasserstoff in Strom im PKW nochmals 55 Prozent verloren. Sprich, der Wirkungsgrad liegt zwischen 25 und 35 Prozent. Nicht konkurrenzfähig und ähnlich schlecht wie herkömmliche Verbrennungsmotoren. Man vergeudet also Strom um ihn über den Umweg Wasserstoff zum fahren zu benutzen während man ihn im BEV nach Zwischenspeicherung direkt verfährt.

Grüner Wasserstoff

Die Bezeichnung liest man immer öfter. Was ist denn grüner Wasserstoff, was steckt dahinter.
Aus 100 Prozent regenerativem Strom wird durch Elektrolyse Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Bisher findet die Gewinnung von Wasserstoff überwiegend unter Verwendung von Erdgas oder Kohle statt, der Anteil an grünem Wasserstoff beträgt etwa 1 %. Die Gewinnung von „Grünem Wasserstoff“ befindet sich im Forschungsstadium. Es wird damit gerechnet, dass man 2025 weltweit Elektrolyseure mit einer Leistung von 3,2 Gigawatt installiert hat. Notwendig ist allerdings ein starker Verfall der Energiepreise aus erneuerbaren Energien. Bisher kann man nicht mit den Preisen des aus Kohle und Erdgas hergestellten Wasserstoffs konkurrieren. Zum derzeitigen Preise siehe das Kapitel „Treibstoffkosten“.
Eine Studie von Wood Mackenzie prognostiziert für das Jahr 2030 günstiger Preise für grünen im Vergleich zum fossil erzeugten Wasserstoff
Grüner Wasserstoff muss bei der Energiewende eine Rolle spielen.

Wasserstoff völlig sinnlos?

Nein! Er ist notwendig damit die Energiewende klappen kann. Aber bitte nicht als Treibstoff für PKW. Notwendig wird Wasserstoff im Schwerlastverkehr, im Schiffs- und Flugverkehr, in der Industrie und ganz wichtig als Speichermedium für überschüssige regenerative Energie.

Dazu muss aber erst einmal eine grüne Wasserstoffproduktion aufgebaut werden. Da bei der Bekämpfung des Klimawandels schon viel zu viel Zeit vergeudet wurde, wäre es fatal jetzt auf einen flächendeckenden Aufbau von Wasserstofftankstellen, welche mit grünem Wasserstoff beliefert werden zu warten.

Ein BEV funktioniert bereits jetzt. Die Infrastruktur ist für die vorhandenen Fahrzeuge ausreichend und wird momentan auch kräftig ausgebaut. Wir sollten unsere Anstrengungen darauf konzentrieren, dass auch Laternenparker eine praktikable Ladelösung zur Verfügung steht. Damit könnten vermutlich noch viele Menschen vom BEV überzeugt werden.

Ich habe mich bereits zum Anfang meines Blogs mit dem Thema befasst, Wasserstoff die Alternative?