Wasserstoff

Der Antrieb der Zukunft Elektroautos: Batterien vs. Wasserstoff - oder beides?

Stand: 03.07.2019 16:00 Uhr

Etwa 500.000 emissionsfreie Autos sollen im Jahr 2020 auf deutschen Straßen rollen. Hauptsächlich werden das Elektroautos mit Batterieantrieb sein. Wasserstoffautos sind kaum gefragt. Warum eigentlich nicht?

Von Till Bücker, boerse.ARD.de

Nach den Plänen der Bundesregierung sollen zwei Jahre später schon rund eine Million E-Autos unterwegs sein. Der Wasserstoffantrieb könnte diese Mammutaufgabe erheblich günstiger machen und Überlastungen vermeiden, meinen Forscher der ADAC-Stiftung und der Ludwig-Bölkow-Stiftung. Ein gleichberechtigter Ausbau der beiden Technologien - Wasserstoff- und Batterieantrieb - könnte die Kosten laut ihrer neuesten Studie um bis zu sechs Milliarden Euro pro Jahr reduzieren.

Wie funktionieren Wasserstoffautos?

Wasserstoffautos sind wie batteriebetriebene Fahrzeuge mit einem Elektromotor ausgestattet und gehören daher auch zur Elektromobilität. Die Energie liefern hier allerdings Brennstoffzellen. Dabei wird Wasserstoff aus einem Tank unter dem Fahrzeuginnenraum in die Zelle geleitet. Dort reagiert er mit Sauerstoff. Diese chemische Reaktion erzeugt Strom und treibt den Motor an.

Wasserstoff tanken
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Ein Toyota Mirai an einer Wasserstofftankstelle in Japan

Mit Wasserstoff-Tankstellen wäre es möglich, zusätzliche Engpässe im Stromverteilnetz zu verhindern. Durch einen Mix aus batterie- und eben brennstoffbetriebenen Fahrzeugen könne der Ausbau zeitlich nach hinten verschoben und verringert werden. Für batteriebetriebene Fahrzeuge müssten schließlich viele einzelne Ladepunkte eingerichtet werden. Das Tanken von Wasserstoff wäre an größeren und kosteneffizienten Tankstellen möglich.

Die Studie berechnet die Infrastrukturkosten für die Einführung von 40 Millionen emissionsfreier Pkws in Deutschland bis zum Jahr 2050. Das Zusammenspiel der Infrastruktur für Batterie- und Brennstoffzellen-Autos wird dabei in drei Szenarien mit jeweils unterschiedlichen Anteilen der Fahrzeugtechnologien analysiert. Am besten schneidet die gleichmäßige Verteilung ab.

Politik ist aufgewacht

"Aus dieser Studie ergibt sich die Empfehlung an Politik, Kommunen und Wirtschaft, den Ausbau der Infrastruktur für Strom und Wasserstoff rechtzeitig, parallel und koordiniert voranzutreiben," betont Andrea David, Vorstand der ADAC Stiftung.

Das hat die Regierung mittlerweile wohl verstanden. Das Bundesforschungsministerium will die Erzeugung von "grünem Wasserstoff" in der Auto- und Chemiebranche mit einer Förderung von 180 Millionen Euro bis 2023 marktfähig machen. "Das CO2-Vermeidungspotenzial von Wasserstoff ist riesig", so Ministerin Anja Karliczek (CDU) bei der Vorstellung der Strategie.

Und auch die Landesregierungen sind aufgewacht. So eröffnete der nordrhein-westfälische Wirtschaftsminister Andreas Pinkwart (FDP) vor zwei Wochen eine neue Wasserstofftankstelle des französischen Gaseherstellers Air Liquide in Düsseldorf mit den Worten: "Dem Wasserstoff gehört die Zukunft."

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Wann kommt der Durchbruch?

Die Gegenwart allerdings noch nicht. Der Markt für wasserstoffbetriebene Autos ist im Gegenteil eher mau. Gerade einmal 386 Wasserstofffahrzeuge sind laut Kraftfahrtbundesamt in Deutschland zugelassen. Auf jede Wasserstoff-Tankstelle kommen im Schnitt nur rund 5,5 Fahrzeuge. Zum Vergleich: Der Bestand an reinen Elektro-Pkws ohne Plugin-Hybride lag am 1. Januar bei 83.175.

Allein 200 dieser Brennstoffzellenautos wurden von Toyota verkauft. Insgesamt haben die Japaner nach eigenen Angaben weltweit 10.000 losgeschlagen. Der Autoriese pumpte lange Milliarden in die Wasserstofftechnologie. Mittlerweile erhöht Toyota jedoch das Tempo bei der Entwicklung von Akku-Elektroautos. Diese sollen bis 2025 die Hälfte des Umsatzes ausmachen.

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Auch die deutschen Autobauer setzen bei der Elektromobilität eher auf Batterien statt auf Wasserstoff. Beispiel Volkswagen: Bis Mitte der 2020er Jahre werde die Brennstoffzelle nicht "zu vertretbaren Preisen oder im industriellen Maßstab mit der nötigen Energieeffizienz verfügbar sein", erklärte VW-Chef Herbert Diess im Mai. BMW und Audi erforschen und erproben zwar den Wasserstoffantrieb - auf dem Markt ist ein solches Auto aber nicht.

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Ausnahme Daimler

Einzig Daimler macht es Privatkunden seit diesem Jahr möglich, Wasserstoff zu tanken. Kein Wunder, forschen doch die Stuttgarter schon seit den 1990er Jahren an dem sauberen Antrieb.

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Mercedes-Benz GLC F-CELL
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Mercedes-Benz GLC F-CELL

Weil es jedoch erst wenige Tankstellen hierzulande gibt, ist der neue Mercedes GLC F-Cell ein Plugin-Hybrid, ein Zusammenspiel zwischen Batterie und Brennstoffzelle. Ein Lithium-Ionen-Akku sorgt für 51 Kilometer Reichweite und ist damit passend für kurze Strecken. Der Wasserstoff an Bord produziert Energie für eine Strecke von 478 Kilometern. Autofahrer können den Wagen zunächst jedoch nur leihen.

Aber haben die Wasserstoffautos überhaupt eine Chance gegen die übermächtige Elektro-Konkurrenz um Tesla & Co.?

Was spricht für Wasserstoff, was dagegen?

Einige Vorteile sind nicht von der Hand zu weisen. Während die akkubetriebenen Autos oft über Stunden aufgeladen werden müssen, sind Fahrzeuge mit Brennstoffzellen in nur fünf Minuten wieder vollgetankt.

Ideal für lange Fahrten

Und auch bei der Reichweite liegen sie vorne und können schon jetzt bis zu 500 Kilometer weit fahren. Elektroautos mit Batterien dagegen sind bisher nur für kurze Strecken zu gebrauchen. "Wasserstoff macht vor allem bei schweren Fahrzeugen und bei langen Strecken Sinn", sagte Autoexperte Stefan Bratzel von der Fachhochschule in Bergisch-Gladbach dem "Handelsblatt".

Auch den Autobauern und der deutschen Wirtschaft würde das Wasserstoffauto besser zu Gesicht stehen als die Fahrzeuge mit Akkus. Die Brennstoffzelle bietet die Chance, die Fertigungstiefe der deutschen Autohersteller zu erhalten. Beim Batterieauto ist sie deutlich kleiner, weil die Batteriezellen aus Asien kommen.

Weitere Pluspunkte sammeln die Brennstoffzellen beim Thema Umwelt. Während bei der Herstellung von Akkus tonnenweise Schadstoffe entstehen und auch die Entsorgung ein Problem darstellt, verbrennt Wasserstoff lediglich harmlosen Wasserdampf.

Probleme...

Aber: Man braucht Strom, um Wasserstoff zu produzieren. Das kann über zwei Verfahren geschehen, die sich im Wirkungsgrad und der Umweltfreundlichkeit unterscheiden. Eigentlich würde der Wasserstoff auch nur dann für die Verkehrswende Sinn machen, wenn der Strom vorher mit erneuerbaren Energien hergestellt wird.

alt Wasserstoffanlage

Auf die Wasserstoff-Produktion kommt es an

Wasserstoffautos - die Alternative zu Elektroautos mit Akkus. Sind diese Fahrzeuge mit Brennstoffzellen aber überhaupt umweltfreundlich? Und wie viel Energie geht bei der Wasserstoffproduktion verloren?

Von Till Bücker, boerse.ARD.de

Weitere Nachteile liegen auf der Hand. Die Entwicklung von Brennstoffzellen ist sehr teuer, da dafür bisher das sehr teure, seltene Edelmetall Iridium nötig ist. Ein Forschungsprojekt, bei dem der Industriegasekonzern Linde mitwirkt, soll Alternativen finden.

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Zusammen mit der geringen Nachfrage macht das den Preis eines solchen Autos - grob gesagt 70.000 bis 80.000 Euro - schlicht zu teuer. Das könnte sich jedoch bald ändern. Die technischen Probleme seien inzwischen gelöst, und "die noch notwendige Kostenreduktion kann jetzt über die Massenfertigung erzielt werden", sagte Thomas Grube, Leiter des Bereichs Mobilität am Forschungszentrum Jülich, der "Motortechnischen Zeitschrift".

...über Probleme

Aber auch wenn mehr Kunden Wasserstoffautos kaufen würden, die nächste Tankstelle müssten sie lange suchen. In Deutschland gibt es gerade einmal 71. Immerhin will das Wasserstoff-Firmenkonsortium H2 Mobility mit Air Liquide, Shell, Daimler, Linde, OMV und Total nach Angaben von Shell Deutschland in diesem Jahr das Netz flächendeckend auf 100 Tankstellen ausbauen. Für ein Massenpublikum reicht das jedoch bei Weitem nicht.

Der wohl wichtigste Grund aber, warum Brennstoffzellen eine Niederlage im Kampf gegen die Akkus droht, ist der Netzwerk-Effekt und das große Lager der Batteriefans. Batteriebetriebene Elektroautos sind derzeit in aller Munde: Milliardenschwere Förderpakete durch die Politik und Batteriefabriken sprießen nur so aus dem Boden. Zudem haben alle großen Autobauer ein Interesse daran, die großen Nationen so schnell wie möglich mit einem guten Ladenetz zu versorgen.

Explosion einer Wasserstofftankstelle sorgt für Unruhe

Brennende Wasserstofftankstelle in Oslo
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Brennende Wasserstofftankstelle in Sandvika bei Oslo am 10. 6. 2019

Negative Schlagzeilen machten den Weg für die Wasserstoffautos zuletzt noch steiniger. In Oslo explodierte vor rund drei Wochen eine Wasserstofftankstelle des norwegischen Unternehmens NEL. Medien zufolge wurden daraufhin alle Stationen im Land und weitere im Ausland - darunter auch vier in Deutschland - geschlossen. NEL liefert nur die Tankstellentechnik und betreibt nicht selbst die Stationen.

Jetzt wurde bekannt, dass ein Montagefehler an einem Hochdrucktank für die Explosion verantwortlich war. Die Sicherheit der Zukunftsenergie wird angezweifelt. Wie es mit dem Wasserstoffauto weitergeht, bleibt erst einmal offen. Immerhin kommt Bewegung in die Sache.

Quelle: boerse.ard.de
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