Brennstoffzellenauto Gumpert Nathalie: Es muss nicht immer Wasserstoff sein

E-Fuels sind umstritten. Sie könnten aber sinnvoll sein, durchaus auch im Elektroauto.

Artikel von Christoph M. Schwarzer/Edison.media veröffentlicht am 10. Mai 2023, 12:30 Uhr

Gumpert Nathalie treibt eine Brennstoffzelle mit Methanol an. (Bild: Gumpert)

Das Reizwort heißt E-Fuels: Die Europäische Union plant, ab 2035 auch Neufahrzeuge zuzulassen, die mit klimaneutralem Kraftstoff funktionieren. Ursprünglich sollten von diesem Datum an nur Pkw und Leichttransporter auf die Straße kommen, bei denen null Gramm Kohlendioxid aus dem Auspuff kommen. Die Mehrheit der Nationalstaaten aber hat beschlossen, dass E-Fuels eine Zukunft haben können. Die meisten Menschen vermuten, dass so Verbrennungsmotoren verkauft werden sollen – Roland Gumpert dagegen denkt an Elektroautos.

E-Fuels im Elektroauto? Klingt paradox, ergibt aber Sinn. Für bestimmte Einsatzzwecke jedenfalls.

Roland Gumpert ist nicht irgendwer. Der 77 Jahre alte Ingenieur war Sportchef von Audi in den 1980er Jahren und verantwortlich für etliche Rallye-Siege der Quattros. Er hat das Hypercar Apollo konstruiert und verkauft. Der V8 im Apollo hatte bis zu 633 Kilowatt Leistung – in alter Währung 861 PS. Inzwischen aber ist Gumpert vom Elektromotor überzeugt. Nur die Einschränkungen, die Traktionsbatterien mit sich bringen, kann und will er nicht hinnehmen.

Mit indirekter Methanol-Brennstoffzelle

Das Resultat ist der oder besser die Gumpert Nathalie. Ein Sportwagen mit vier Elektromotoren, die nah am Rad positioniert sind. Quattro modern, gewissermaßen. Der Strom dafür kommt zwar aus der Traktionsbatterie mit 60 Kilowattstunden (kWh) Energieinhalt. Es gibt aber zwei Wege, wie er dort hineinkommt: entweder konventionell per Ladekabel mit Wechsel- oder Gleichstrom aus dem Netz. Oder über eine indirekte Methanol-Brennstoffzelle.

Der Wasserstoff, den die Brennstoffzelle braucht, um Strom zu produzieren, wird nicht wie etwa beim Toyota Mirai in aufwendigen und sehr teuren kohlefaserbasierten Drucktanks mitgeführt. Stattdessen haben die Konzepte von Roland Gumpert einen preisgünstigen Kunststofftank für das Methanol. Es kann so schnell wie jeder andere Flüssigkraftstoff und ohne besondere Vorkehrungen getankt werden.

An Bord des Elektrofahrzeugs wird aus dem Methanol der Wasserstoff abgespalten. In der Fachsprache: Der Wasserstoff wird reformiert. Die Hochtemperatur-Brennstoffzelle kann im Leistungsbereich von 5 bis 25 Kilowatt modulieren – es muss lediglich genug Power vorhanden sein, um die Dauerleistung für die Spitzengeschwindigkeit bereitzustellen. Und die ist physikalisch gering.

Die Traktionsbatterie ist also ein sehr großer Pufferspeicher für Energie und Leistung. Sie kann hohe Strommengen rekuperieren und boosten. Und sie ermöglicht es, trotz der geringen Leistung aus der Brennstoffzelle kraftvoll zu beschleunigen: Nathalie soll in 2,5 Sekunden auf 100 km/h sein und eine Reichweite von 820 Kilometern haben.

1.000 Kilometer im Transporter

Kurze Tankzeit, hohe Reichweite, darum geht es. Im Sommer 2022 hat Gumpert einen weiteren, praxisnahen Anwendungsbereich gezeigt: Er ist mit einem umgebauten MAN TGE-Transporter (gehört zur Sprinter-Klasse) 1.000 Kilometer am Stück gefahren.

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Der Gumpert Nathalie ist eine Brennstoffzellenauto auf Basis einer Methanol-Brennstoffzelle. (Foto: Gumpert)

Elektrofahrzeuge mit indirekter Methanol-Brennstoffzelle sind auch vergleichsweise leicht, weil die Traktionsbatterie, wie beschrieben, ein Pufferspeicher und nicht für die maximale Reichweite ausgelegt ist. Eine schwere Lkw-Zugmaschine könnte mit 100 kWh auskommen, wo sonst 1.000 kWh Speicherkapazität plus entsprechend lange Ladezeiten notwendig sind.

Allerdings wurde dieser Antrieb in Europa bis vor Kurzem nicht ausreichend in Betracht gezogen. Einerseits ist die Kombination schlüssig und fast genial: eine relativ kleine Traktionsbatterie zum Fahren, für die Rekuperation und zum Boosten; dazu eine Brennstoffzelle, die den Wasserstoff aus Methanol gewinnt. Andererseits sah der ursprünglich vorgesehene CO₂-Flottenmechanismus der Europäischen Union das Aus solcher Fahrzeuge vor.

Fehler beim CO₂-Mechanismus

Der Grund ist ein Fehler im Mechanismus der EU: Er berücksichtigt ausschließlich die Tailpipe Emissions, also das CO₂, das direkt auf dem Laborprüfstand ausgestoßen wird. Ab 2035 wären also nach dem anfänglichen Plan lediglich drei Antriebe zulassungsfähig gewesen: erstens batterieelektrische, zweitens Brennstoffzellen-elektrische mit Wasserstofftanks. Und ja, drittens auch Wasserstoff-betriebene Verbrennungsmotoren, weil die zwar Stickoxide, aber eben kein direktes CO₂ emittieren. Dass bei der Produktion von Strom und Wasserstoff Kohlendioxid freigesetzt werden kann, war und ist dem Gesetzgeber egal.

Neu ist nun, dass außerhalb dieses Mechanismus auch Fahrzeuge mit E-Fuels zulassungsfähig werden sollen. Gemeint sind damit Kraftstoffe, die mit Strom aus Sonne und Wind gewonnen werden und nicht solche aus Pflanzen wie Ethanol.

Das geht so: Zuerst wird mit dem Grünstrom per Elektrolyse Wasserstoff produziert. Durch die Anlagerung von CO₂ (Sabatier-Prozess) entsteht Methan. Hieraus lassen sich in unterschiedlichen Verfahren nahezu alle Kohlenwasserstoffverbindungen bauen, was bei Methanol einfacher geht als bei E-Benzin oder E-Kerosin.