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Wasserstoff – die bessere Technologie!

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Kategorie Rest | 1 Kommentar »

Vor mehr als 5 Jahren ärgerte ich mich schon über die Untätigkeit deutscher Autokonzerne bezüglich Elektromobilität. Langsam sind sie aus ihrem Schlaf erwacht und setzen mit viel Aktionismus auf die falsche Technologie…

Probleme von Batteriefahrzeugen

Sowohl Klimawandel als auch die Smog- / Feinstaubelastung in unseren Städten erfordern den Umstieg auf emissionsarme Mobilität. Momentan gilt der Elektroantrieb gespeist aus einer Batterie als bevorzugter Lösungsansatz. Leider sind damit aber mehrere Probleme verbunden:

  • begrenzte Reichweite und lange Ladezeit
  • hohe Investitionen in Ladeinfrastruktur
  • Knappheit der Rohstoffe für Batterien und deren Umweltbilanz

Für den Bau leistungsstarker Batterien werden sehr viele spezielle Rohstoffe benötigt, die Teils nur unter hoher Umweltbelastung abgebaut werden können. Laut einem aktuellen Artikel der Wirtschaftswoche (Ausgabe 15.2.2019, „Ein aufgeladenes Thema“ Seite 64ff) werden für „ein mittelgroßes Elektroauto … 10 bis 13 Kilogramm reines Lithium“ benötigt. Lithium ist genügend auf der Erde vorhanden, allerdings braucht es „rund zwei Millionen Liter Wasser“ zur Förderung von einer Tonne Lithium!

Natürlich wird an alternativen Materialien geforscht, aber diese Ergebnisse sind sicher erst in 10 Jahren und mehr verfügbar, zumal sich die aktuellen Investitionen in Abbaukapazitäten und Batteriefabriken zunächst amortisieren müssen. Hinzu kommt, dass eine Batterie nur eine begrenzte Lebensdauer hat und die Kapazität von der Umgebungstemperatur abhängig ist.

Aktuell eignet sich ein Elektroauto als Zweitwagen für den täglichen Arbeitsweg für den Eigenheimbesitzer mit eigener Ladesäule, aber lange Urlaubsreisen sind aufgrund der begrenzten Reichweite und der nötigen langen Ladestopps ein Krampf, wie dieser Artikel einer Familie auf den Weg in den Winterurlaub zeigt.

Persönlich wüsste ich auch gar nicht, wo ich ein Auto laden soll. Ich besitze kein Grundstück oder Garage, auf dem ich mein Auto laden könnte, sondern wäre auf eine öffentliche Ladesäule angewiesen. Und ich möchte wirklich ganz sicher nicht, dass zukünftig im öffentlichen Raum neben den zahlreichen parkenden Autos nun auch noch überall Ladesäulen stehen. Lieber wäre mir, die Autos würden ganz aus den Wohngebieten verschwinden und bei Bedarf per Autopilot vollgeladen vorgefahren kommen. Aber auch dies dürfte noch für viele Jahre eine verrückte Vision bleiben.

Klammert man das private Auto aus, sieht es nicht unbedingt besser aus. Bei einigen kommerziellen Flotten wie der Post / DHL ist der Einsatz von Batteriefahrzeugen sinnvoll, da in der Regel nachts keine Pakete verteilt werden und somit die Transporter im Logistikzentrum geladen werden können.

Im öffentlichen Nahverkehr sieht es schlechter aus. Man bräuchte wesentlich mehr Busse, da ein Drittel immer an der Ladesäule hängen würde. Dies kann man zwar durch Ladung während der Fahrt (Induktionsschleifen, Oberleitungen) umgehen, aber die notwendigen Investitionen wären gewaltig.

Für größere Fahrzeuge wie Busse, Eisenbahnen oder Schiffe wird es auch in absehbarer Zeit nicht genügend Batterien geben.

Damit die Elektromobilität kein Krampf wird, sondern begeistert, müssen also ein paar Punkte erfüllt sein:

  • emissionsfrei
  • hohe Reichweite pro „Tankfüllung“ von min. 500km, unabhängig ob Sommer oder Winter
  • schnelles Tanken (max. 5min), um den Tank vollständig aufzufüllen und wenige Tankstellen zu benötigen
  • gute Umweltbilanz bei Herstellung und Wiederverwendung

Und tatsächlich, die Lösung gibt es schon: Wasserstoff

Wasserstoff, die bessere Alternative

Das Prinzip ist einfach: Wasserstoff wird unter Zugabe von Sauerstoff aus der Umgebung in einer Brennstoffzelle in elektrische Energie umgewandelt. Bei der Verbrennung entsteht lediglich Wasserdampf, elektrische Energie und Wärme. Das Fahrzeug wird entweder direkt mit der elektrischen Energie angetrieben oder eine kleine Batterie wird während der Fahrt ständig nachgeladen (emissionsfrei, Check).

Da Wasserstoff ein Gas ist, wird es unter hohem Druck in einem speziellen Tank flüssig gespeichert. Das Prinzip ähnelt den schon lange existierenden Erdgasautos. Der Tank muss so konstruiert und angeordnet sein, dass er auch bei einem Unfall nicht beschädigt wird. Auch dies gelingt schon seit vielen Jahren bei Erdgasautos. Eine Tankfüllung reicht bei den meisten aktuellen Wasserstoffautos problemlos für 500km und mehr (hohe Reichweite, Check). Und der Tankvorgang dauert nur wenige Minuten, wie bei einem Benziner (schnelles Tanken, Check).

Natürlich werden auch für den Bau einer Brennstoffzelle spezielle Rohstoffe wie Platin benötigt. Insgesamt dürfte die Umweltbilanz einer Brennstoffzelle wesentlich besser als bei einer Batterie sein (Unweltbilanz, noch kein voller Check).

Während bei einer Batterie direkt elektrische Energie abrufbar ist, wird sie in einer Brennstoffzelle erst aus Wasserstoff gewonnen. Deshalb ist der Wirkungsgrad einer Brennstoffzelle über die gesamte Kette (Herstellung Wasserstoff, Umwandlung Wasserstoff in elektrische Energie) nur etwa halb so hoch wie der einer reinen Batterielösung.

Wasserstoff als Speicher von regenerativer Energie

Wasserstoff als Brennstoff macht nur Sinn, wenn er aus regenerativen Energiequellen gewonnen wird. Die Umwandlung von Wasser in Wasserstoff mittels Elektrolyse ist problemlos möglich. Damit dient Wasserstoff als Zwischenspeicher für regenerative Energie. Weiterhin lässt sich Wasserstoff gut lagern und transportieren.

Statt also die norddeutsche Windenergie unter hohen Verlusten bis in die südlichen Industriezentren zu transportieren („Energiewende“), könnte man auch direkt Wasserstoff erzeugen und diesen zum Beispiel mittels Pipelines verteilen.

Denkbar wäre auch, dass bei Wasserstofftankstellen außerhalb von Städten, etwa an Autobahnen, Wasserstoff direkt vor Ort mittels Elektrolyse und Windrädern produziert wird. Für Elektrolyse benötigt man keine riesigen Raffinerien!

Wasserstoff und die Autoindustrie

Natürlich bin ich nicht der Erste, der Wasserstoff und Brennstoffzelle entdeckt. Tatsächlich gab es schon mal vor 10-15 Jahren einen Hype um das Thema.

Einige Autohersteller Hyundai und Toyota setzen tatsächlich sehr stark auf Wasserstoff, während es bei den deutschen Autoherstellern wieder eher traurig aussieht. Die Preise für Wasserstoffautos sind immer noch enorm, da die Hersteller gerade erst die Produktion hochfahren. Es dürfte sicher noch einige Jahre dauern, bis bezahlbare Familienautos (20.000-30.000€) mit Brennstoffzelle verfügbar sind.

Wasserstoff und Brennstoffzellen lassen sich auch sehr gut in Busse, LKWs, Eisenbahnen und Schiffe integrieren. So fährt bereits seit Herbst 2018 ein erster Wasserstoffzug im regulären Betrieb. Die Anwohner freuen sich sicher nicht nur über bessere Luft, sondern auch über den geringeren Geräuschpegel eines Elektrozugs.

Bei den Wasserstofftankstellen hat man anscheinend aus dem Versagen beim Aufbau eines einheitlichen Netz von Elektrozapfsäulen gelernt und eine deutschlandweite Initiative etabliert. So gibt es bereits 100 Wasserstofftankstellen und 50 weitere werden aktuell realisiert. Das ist zwar immer noch sehr wenig im Vergleich zu den gut 14.000 Tankstellen in Deutschland, aber vermutlich reichen auch erst mal wenige hundert, um ohne Krampf in den Winterurlaub zu kommen.

Ein Kommentar to “Wasserstoff – die bessere Technologie!”

  1. Matthias sagt:

    Ich stimme dir in vielen Punkten zu.

    Hätte ich ein Haus in der Wildnis, Solarzellen und ein Windrad, wäre ich mit dem Elektroauto autonom und hätte auch noch ein Puffer. Alles wäre fein.

    Habe ich aber nicht. Ich wohne auch in der Stadt und habe keine eigene Ladesäule.

    Es gab mal Vorschläge Straßenlaternen um Ladesäulen zu erweitern. Aller 2 Häuser steht eine Straßenlaterne. Nicht an jeder kann ich 2 Autos docken. In Summe kann ich pro 15 Haushalte 1 Auto laden. Es gibt da draußen langsame 11kW Ladesäulen, aber auch schnellere 22,44,..kW Säulen.
    Internet sagt: Im Durchschnitt liegt der Pro Kopf Verbrauch bei 1400kWh pro Jahr. Unser Haushalt hat 1900kWh für 3. Wenn ich die 1400 nehme, sind das kontinuierlich 500W/h. Damit komme ich bei den 15Wohnungen auf 7,5kW im Durchschnitt.

    In unserem Haus gibt es 6 Autoeigentümer bei 15 Haushalten.
    Ich könnte mit den Ladesäulen an den Laternen 1/6 aller Autos versorgen, würde aber das Kabel in der Straße deutlich stärker belasten. Mit einer 22KW Säule eben 4x so stark.

    Unsere Stadtwerke könnten gar nicht alle Laternen zu Ladesäulen machen, ohne großflächig neue Kabel zu verlegen.

    Städter sind gern Vorreiter bei neuen Technologien. Hier aber bei dem Elektroauto funktioniert das nicht.

    Anderer Punkt: Die wenigsten Autobesitzer interessieren sich wirklich für Umweltbelange. Wenn sie das tun würden, würden sie sich öfter gegen ihr Auto entscheiden. Sie wollen ein Auto, weil sie es können. Der hohe Preis muss halt bezahlt werden und damit ist alles fein. Wenn das Auto danach weniger verbraucht freut man sich über die geringeren laufenden Kosten.
    Insgesamt sorgt jeder Euro für Umweltverschmutzung, egal, ob es initial oder bei den laufenden Kosten liegt. Tesla wirbt auch nicht mit der Umweltbilanz sondern mit außergewöhnlichen Fahreigenschaften.

    Ich möchte Elektromopeds. Sie lassen sich zuhause laden, brauchen wenig Platz und haben nicht so viel Overhead durch Gewicht das ich durch die Gegend fahre. Damit ließen sich viele Individualfahrten umweltschonen realisieren.
    Das wird aber nicht passieren. Denn wenn die Leute das wollten, würden sie auch jetzt mit einem Moped zu geringeren Kosten und Umweltschaden fahren, als mit ihrem Auto.

    Ich dir mit den Wasserstoffautos zu. Die Transition würde leicht funktionieren. Für den Autofahrer würde sich wenig ändern. Es wäre nur der andere Schlauch an der Tankstelle. Und auch wenn die Effizienz geringer ist, ist die Akzeptanz höher.

    Mal sehen wie sich das entwickelt.

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