Zur Zukunft der Brennstoffzelle

Im Schatten der Batteriemobile

Foto: Toyota

Die Brennstoffzelle hat den Wettkampf mit der Batterie vorerst verloren. Das aktuelle Kräfteverhältnis muss aber nicht für die Ewigkeit so bleiben.

Die Brennstoffzelle ist der Batterie in vielerlei Hinsicht überlegen. Trotzdem spielt sie beim aktuellen Siegeszug des E-Autos kaum eine Rolle. Langfristig könnte sich das jedoch ändern.

Die Wasserstoff-Offensiven der Auto-Industrie sind zahllos. Nachhaltig erfolgreich war bislang keine: Der VW Touran Hy-motion ist genauso Geschichte wie Peugeot Quark, Ford Focus FCV Hybrid, Fiat Panda Hydrogen oder Daimlers Necar-Reihe. Frei verkauft wurden derartige Modelle eh nicht, maximal gingen sie in Kleinserie ins Leasing. Ihre wichtigste Aufgabe war vor allem das Sammeln von Erfahrungen für die Entwicklungsabteilungen der Autohersteller. Zumindest teilweise hatte das Erfolg: Von all den Herstellern, Ansätzen und Modellen haben es mittlerweile immerhin drei auf den deutschen Endkundenmarkt für Pkw geschafft: die Limousine Toyota Mirai, das Kompakt-SUV Hyundai Nexo und der Mercedes GLC Fuel Cell, eine Mischung aus Batterie- und Brennstoffzellenauto. Alle drei gibt es allerdings nur in kleiner Stückzahl und zu eher ambitionierten Preisen. Ihnen gegenüber stehen dutzende Batterieelektroautos, die schon jetzt oder in Kürze zu haben sind – und die im direkten Vergleich deutlich billiger sind.

Wasserstoff in wenigen Minuten nachgetankt

Abgesehen vom Fahrzeugpreis hat das Brennstoffzellenauto aber einen entscheidenden Vorteil gegenüber dem Batterieantrieb: das schnelle Tanken. Nach wenigen Minuten an der Zapfsäule ist der Energievorrat wieder voll genug für mehrere hundert Kilometer Fahrt. Der Batterieauto-Fahrer hat da gerade mal ausreichend Saft, die Sitzheizung anzustellen. Der Brennstoffzellenauto-Fahrer braucht so etwas nicht: Die Zelle liefert genug Abwärme, um das Auto im Winter nahezu umgehend und ohne Reichweitenverlust auf eine angenehme Temperatur zu bringen. Wie sauber beide Energiespeicherkonzepte sind, hängt jeweils vom verwendeten Strom ab. Beim Batterieauto ist das Verhältnis direkt, beim Brennstoffzellenauto indirekt – wird Wasserstoff doch in der Regel mit Hilfe von Elektrizität aus Wasser gewonnen. Wirklich grün sind beide Konzepte nur, wenn auch die Energiegewinnung grün ist.

Der Praxis- und Reichweitenvorteil spielt aber aktuell offenbar keine große Rolle. Stattdessen haben sich die Kosten als entscheidende Evolutionsvorteile für das E-Auto herauskristallisiert. Zwar sind Akkus vergleichsweise teuer, doch sie sind weltweit in großer Zahl verfügbar, hergestellt von produktionserfahrenen Großkonzernen, die auch über Zugang zu den nötigen Rohstoffen verfügen. Die Herausforderung war und ist lediglich, das bei Handys und Laptops sauber laufende Geschäft auf den Fahrzeugbau hoch zu skalieren. Brennstoffzellen hingegen sind auch jenseits der Autobranche eine Nische, eine Fertigung in der hohen Stückzahl, die die Pkw-Hersteller bräuchten, gibt es aktuell nicht. Zudem sind die kleinen Wasserstoffkraftwerke technisch wesentlich aufwändiger und komplizierter als die vergleichsweise simplen Akkus – und damit auch teurer. Das dürfte tendenziell so bleiben, auch wenn der Bedarf an wertvollem Platin bei der Brennstoffzellen-Herstellung zuletzt gesunken ist.

Hohe Investitionskosten in Wasserstoff-Infrastruktur

Noch wichtiger sind jedoch die Infrastrukturkosten. Die hohen Investitionen drohen zwar auch die Batterie-Elektromobilität auszubremsen, doch Strom ist im Prinzip schon heute überall zu finden, das Ladesäulennetz kann daher langsam und Schritt für Schritt erweitert werden. Beim Aufbau einer Wasserstoff-Infrastruktur hingegen sind schon am Anfang hohe Investitionen nötig, vor allem in die nachhaltige Produktion sowie in die Lagerung des Gases. Sind diese Anlaufprobleme gelöst, ist ein Wasserstoffnetz allerdings vergleichsweise günstig, weil auf herkömmliche, leicht modifizierte Tankstellen zurückgegriffen werden kann. Zum Langstreckentransport würde sich zudem das bestehende Erdgasnetz eignen.

Ab einer Flotte von zehn Millionen E-Autos in Deutschland wäre die H2-Infrastruktur sogar dauerhaft günstiger als ein Netz von Stromtankstellen, hat eine Studie des Forschungszentrums Jülich ergeben. Vorher allerdings liegt der Kostenvorteil bei den Batterie-Autos – wohl einer der Hauptgründe, warum sich Industrie und Politik für diesen Weg der CO2-Reduzierung im Verkehr entschieden haben.

Mercedes, Toyota, Hyundai
Brennstoffzellenautos im Vergleich

Doch Batterie-Autos können nicht immer und überall die Lösung sein. Sollen beispielsweise Lkw mit Strom fahren, müssten sie den größten Teil ihrer Zuglast und des Ladevolumens für gigantische Akkus opfern. Wasserstoff wiegt weniger und muss auch nicht in riesigen Mengen mitgeführt werden, weil das Gaszapfen viel schnell geht als das Stromtanken. Ähnliches gilt für Langstrecken-Pkw oder Linienbusse, die sich an den Wasserstoff-Nachfüllpunkten der Schnellstraßen entlanghangeln könnten. Allerdings gibt es auch andere Optionen: So hat Shell kürzlich eine Studie verfassen lassen, die das CO2-Einsparpotenzial von Flüssigerdgas im Güterverkehr hervorhebt. Als weitere Alternative testen erste Truck-Hersteller wie Scania Oberleitungen für die Stromversorgung von Langstrecken-Lkw auf Schnellstraßen.

Ob, wann und wo sich Wasserstoff gegen die konkurrierenden Ansätze behaupten kann, ist noch offen. Ein Erfolg hängt nicht zuletzt davon ab, welche Rolle das Gas in der übrigen Energiewirtschaft künftig spielen wird. Prinzipiell eignet sich das Element beispielsweise hervorragend, um überschüssige Energie aus Sonnen- oder Windkraft in Zeiten geringen Bedarfs zu speichern. Dann müsste Wasserstoff von dort aus nur noch den Weg ins Auto schaffen.

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