E-Mobilität mit Brennstoffzelle
Wird sich der batterieelektrische Antrieb komplett durchsetzen? Die asiatische Autoindustrie ist skeptisch und setzt konsequent auf die mit Wasserstoff betriebene Brennstoffzelle. Nicht als Ersatz, sondern als Ergänzung für die Kunden und Einsatzbereiche, wo sie sinnvoll ist
- Christoph M. Schwarzer
Die asiatische Autoindustrie ist verrückt geworden: Obwohl ein Elektrofahrzeug mit Wasserstoff-betriebener Brennstoffzelle doppelt so viel Ausgangsenergie benötigt wie eines mit Batterie, verfolgen Hyundai und Toyota konsequent die Markteinführung. Die Südkoreaner stellen Anfang Januar auf der CES 2018 in Las Vegas bereits die zweite Generation eines Brennstoffzellen-SUVs vor. Mit 800 Kilometern Reichweite im europäischen Messzyklus NEFZ und ab August 2018 in Deutschland erhältlich. Toyota will die Olympischen Spiele 2020 in Tokio als Werbeveranstaltung für die Technik nutzen. Busse und Pkw für die Sportler sollen mit Wasserstoff fahren. Was ist die Motivation für diese Entscheidung – gibt es vernünftige Gründe, die Brennstoffzelle weiter zu verfolgen?
Der effizienteste Weg
Vorweg zur Erklärung: Elektroautos können den Fahrstrom für den Motor aus einer Batterie bekommen, die am Netz geladen wird. Kein Antrieb ist so effizient, wie Pricewaterhouse Coopers kürzlich vorgerechnet hat. Um eine mechanische Kilowattstunde (kWh) im Fahrzeug zu haben, müssen 1,4 kWh zum Beispiel in einem Windkraftwerk produziert werden. Der Verlust von nur 30 Prozent von der Quelle zum Rad ist im Vergleich äußerst gering.
Eine andere Möglichkeit, den E-Motor im Fahrzeug mit Strom zu versorgen, ist die Brennstoffzelle: In ihr reagieren Sauerstoff aus der Umgebungsluft und Wasserstoff aus einem Drucktank kontrolliert zu Wasser. Dabei wird elektrische Energie frei. Außerdem entsteht etwas Abwärme. Die offensichtlichen Vorteile dieser Anwendung sind die kurze Betankungszeit von drei bis fünf Minuten sowie die Reichweite, die auf dem Niveau von Verbrennungsmotoren liegt.
Dampfreformierung
Der deutlichste Nachteil liegt in der Erzeugung des Wasserstoffs. In Deutschland geschieht das derzeit vorwiegend durch Dampfreformierung aus Erdgas, was wenig Sinn ergibt. Perspektivisch ist das Ziel – ähnlich wie bei den batterieelektrischen Autos – die ausschließliche Versorgung aus erneuerbaren Energien. Der Wasserstoff müsste also durch Elektrolyse erzeugt werden. Das wiederum bedeutet, dass für eine kWh am Rad 2,8 kWh in einer Windkraftanlage produziert werden müssen, so die PwC-Studie. Der niedrigere Wirkungsgrad ist das Ergebnis der Umwandlungsverluste, des Transports und der Komprimierung an der Tankstelle.
Häufig ist die Diskussion an dieser Stelle beendet. Das Effizienzargument wiegt aus Sicht der Befürworter des Batteriesystems so schwer, dass sich dieser Antrieb komplett durchsetzen muss, so die Argumentation. Sogar bei Nutzfahrzeugen: Tesla gilt nach der Vorstellung der Zugmaschine Semi Truck als Beweis dafür, dass Batterien die einzig sinnvolle Lösung sind, selbst wenn sie tonnenschwer sind. Was also treibt die Hersteller aus Japan, Südkorea und aus China an, auf die Brennstoffzelle als Ergänzungstechnik bei der Elektrifizierung zu setzen?
Fragwürdiger Materialeinsatz
Das wichtigste aktuelle Argument ist der Materialeinsatz bei den Batterien. Im Fall eines Volkswagen e-Golf sind das über 300 Kilogramm. Von Stahl für das Batteriegehäuse über Lithium aus chilenischen Salzseen bis zu diversen Kunststoffen. Von Kobalt, dem ebenso umstrittenen Coltan über Kupfer für die Kabel bis zum Graphit: Die meisten Batteriesysteme sind eine vielfältige Mischung aus Ressourcen, die irgendwo herkommen müssen.