Brennstoffzellentechnik gewinnt an Fahrt
Bild: Hadrian/Shutterstock.comDie Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie gewinnt bei der Entwicklung der Mobilitätskonzepte der Zukunft immer mehr an Bedeutung. Der VDI hat diesen Trend zusammen mit dem Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (VDE) in der Studie „Brennstoffzellen- und Batteriefahrzeuge“ aufgegriffen. Sie bewertet die technischen, ökologischen und ökonomischen Aspekte beider Technologien.
Ziel der Studie ist ein objektiver Vergleich der Vor- und Nachteile, um Politik, Medien und Öffentlichkeit die Möglichkeit zu geben, sich ausgewogen zu informieren. Die Elektromobilität leistet einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz und zur Nutzung erneuerbarer Energien im Verkehrssektor. Die brennstoffzellenbasierte Elektromobilität ist ebenso eine wichtige Technologie, die die Emissionen von Treibhausgasen reduziert.
Die VDI/VDE-Studie untersucht und bewertet die beiden Technologien nach relevanten technischen, ökologischen und wirtschaftlichen Aspekten. Die Autoren sind der Ansicht, dass sich die jetzige Diskussion zu einseitig auf Batteriefahrzeuge konzentriert. Diese alleine genügten nicht, um die energie- und umweltpolitischen Ziele der Bundesregierung zu erreichen, so das Fazit der Studienautoren.
Förderung von Wasserstoff und Brennstoffzellen wird vernachlässigt
Aktuell unterstützt die Bundesregierung die Elektromobilität mit Kaufprämien und dem Aufbau einer Ladeinfrastruktur. So sollen gemäß Koalitionsvertrag bis 2020 mindestens 100.000 Ladepunkte für Elektrofahrzeuge zusätzlich verfügbar gemacht und die Errichtung von privaten Ladesäulen gefördert werden. In Bezug auf Wasserstoff und Brennstoffzellen sieht der Koalitionsvertrag derzeit nur eine Förderung der Sektorenkopplung sowie eine Anpassung des regulativen Rahmens zur Einführung von „grünem Wasserstoff“ vor.
Die Förderung von Wasserstoff und Brennstoffzellen wird im Vergleich zu Elektrofahrzeugen politisch somit stark vernachlässigt. Nach Meinung der Autoren sollten Politik und Wirtschaft aber auf beide Systeme setzen. In der VDI/VDE-Studie „Brennstoffzellen- und Batteriefahrzeuge“ wird deutlich, dass brennstoffzellenbasierte Elektromobilität nicht nur einen bedeutsamen Schritt zur Reduzierung der Emissionen von Treibhausgasen leistet, sondern noch dazu weitaus einfacher umzusetzen ist. „Der Treibstoff Wasserstoff lässt sich flexibel aus erneuerbaren Energien herstellen, speichern und transportieren“, sagt Martin Pokojski, Mitautor der VDI/VDE-Studie und Vorsitzender des VDI/VDE-Fachausschusses „Wasserstoff und Brennstoffzellen“.
Die Brennstoffzelle klar im Vorteil
Brennstoffzellenfahrzeuge (FCEV) haben im Vergleich zu Batteriefahrzeugen (BEV) mehrere Vorteile:
- Sie schaffen leichter und kosteneffizienter große Reichweiten
- Die Betankungszeiten sind mit 3 bis 5 Minuten vergleichbar mit dem heutigen Standard für Benzin oder Diesel.
- Höhere Nutzlasten sind möglich.
„Ein Vorteil der Wasserstofftechnologie ist auch ihre leichtere Umsetzung, da vorhandene Strukturen genutzt werden können und bestehende Tankstellen sich entsprechend erweitern lassen“, erklärt Andreas Schamel, Director of Global Powertrain, Research and Advanced Engineering bei Ford.
CO2-Reduktion nur mit erneuerbaren Energien möglich
Die Reduktion der CO2-Emissionen – eines der Hauptziele des Pariser Klimaeinkommens – hängt maßgeblich davon ab, dass der Strom für das Laden der Batterie und die Produktion des Wasserstoffs aus regenerativen Quellen stammt. „Zudem ist wichtig, wie die Rohstoffe gewonnen und die Batterien und Brennstoffzellen hergestellt werden. Sorgfältige Analysen des Energieverbrauchs und der CO2-Emissionen im gesamten Lebenszyklus und eine Erhöhung der Recyclingquote sind ebenfalls unabdingbar“, betont Angelika Heinzel vom Zentrum für Brennstoffzellen-Technik in Duisburg und Mitautorin der VDI/VDE-Studie. Außerdem sind beide Technologien auf Rohstoffe angewiesen, die nur begrenzt verfügbar sind.
Laut Heinzel würden beide Technologien in Zukunft in bestimmten Segmenten des Mobilitätssektors eingeführt – die Brennstoffzellentechnologie zunächst bei Flottenfahrzeugen und Fahrzeugen mit großer Reichweite. Im Gegensatz zur Batteriefertigung müsse die Brennstoffzelle die Hürde zur Serienfertigung noch nehmen, was eine große Chance für deutsche Hersteller sein könne.
Speziell für Deutschland sieht die Bundesregierung in der Elektromobilität einen Beitrag zur Vereinigung von technologischem Fortschritt und Umwelt-/Klimaschutz. Sie bietet außerdem die Chance, die Spitzenposition der deutschen Unternehmen auf dem Weltmarkt zu stärken und den wirtschaftlichen Aufschwung in Deutschland zu unterstützen.
Die Bundesregierung ist gefragt
Für die Autoren der Studie ist klar, dass in der Elektromobilität großes Potenzial liegt. Sie sehen aber vor allem die Bundesregierung in der Pflicht, die notwendigen Rahmenbedingungen für die brennstoffzellenbasierte Elektromobilität zu schaffen. Denn die Brennstoffzellentechnologie könne wie die Batterietechnologie bei der Nutzung erneuerbarer Energien einen nachhaltigen Beitrag zur Erreichung der politischen Ziele im Verkehrsbereich leisten.
Dafür ist der Ausbau der Wasserstoffinfrastruktur für den öffentlichen Personen- und Güterverkehr ebenso notwendig wie die Realisierung der geplanten 400 Wasserstofftankstellen. Außerdem fordert die VDI/VDE-Studie begleitende Forschung zum Markthochlauf: Sowohl für Batterien als auch Brennstoffzellen herrscht im Vergleich zu herkömmlichen Verbrennern Forschungsbedarf in den Bereichen Nebensysteme, Lebensdauer bzw. Degradationsverhalten im Realbetrieb sowie Lebenszyklusanalysen.
Die Studie als Download.
Die VDI/VDE-Studie wurde am 26.06. im Rahmen der Veranstaltung "Zero Emission Vehicle - Mit Batterien oder Brennstoffzellen?" in Berlin vorgestellt und unter politischen Gesichtspunkten diskutiert.
Autor: Eike Röckel