Energiewende: Schafft endlich das Brennstoffzellenauto ab!

Sie sind teurer und leistungsschwächer als E-Autos und brauchen dreimal so viel Strom. Der Akku hat gewonnen. Wasserstoff sollte für Chemie benutzt werden.

Ein IMHO von veröffentlicht am
Der Mirai ist das meistverkaufte Brennstoffzellenauto der Welt. Von 2014 bis 2019 wurden 10.000 Stück gebaut.
Der Mirai ist das meistverkaufte Brennstoffzellenauto der Welt. Von 2014 bis 2019 wurden 10.000 Stück gebaut. (Bild: Toyota)

Die deutsche Regierung hat eine nationale Wasserstoffstrategie beschlossen. Tausende Wasserstofftankstellen sollen im ganzen Land installiert, Fahrzeuge mit Brennstoffzellen gefördert und Anlagen zur Wasserstoffherstellung gebaut werden. Für diese "Marktaktivierung" wurde ein sieben Milliarden Euro umfassendes Programm aufgelegt, in dem außerdem von synthetischen Kraftstoffen für Verbrennungsmotoren und der Entwicklung besserer Wasserstoffspeicher für Fahrzeuge die Rede ist. Von der tatsächlich unumgänglichen Verwendung von Wasserstoff in der chemischen Industrie und den Perspektiven kohlefreier Stahlherstellung mit Wasserstoff wird dagegen nur am Rande gesprochen. Das ist eine technologisch gänzlich realitätsfremde Politik.

Am 30. Juni 2020 wird Frank Wunderlich-Pfeiffer in unserem Expertenforum zwischen 15 Uhr und 17 Uhr Fragen zum Thema Energiewende beantworten. Ihr könnt jetzt schon eure Fragen stellen!

Wir schreiben das Jahr 2020. Praxistaugliche Elektroautos werden in Serie hergestellt und ihre Probleme sind größtenteils gelöst. Die Kapazität von Akkus hat sich in 30 Jahren verdreifacht, ihr Preis ist in zehn Jahren um fast 90 Prozent gesunken. Sie können schneller geladen werden und ihre Lebensdauer hat sich dabei vervielfacht.

Die Herstellung von Zellen mit 50 Kilowattstunden (kWh) Kapazität soll beim chinesischen Hersteller Contemporary Amperex Technology Ltd (CATL) bereits für umgerechnet 3.750 bis 5.000 Euro möglich sein. Bei Lithium-Eisenphosphat-Akkus soll eine weitere Senkung auf 2.500 Euro möglich sein. Alternativen zum Lithium-Ionen-Akku wurden auch entwickelt.

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Die Idee des Brennstoffzellenfahrzeugs entstand in einer Welt, in der Akkus schwer, teuer und auf knappe Ressourcen angewiesen waren, nur über Stunden geladen werden konnten und bestenfalls einige Hundert Ladezyklen überstanden. Das ist nicht mehr der Fall. Elektrofahrzeuge mit Akku liefern zu immer niedrigeren Preisen den hocheffizienten und sauberen Antrieb, der mit der Brennstoffzellentechnik seit Jahrzehnten nur versprochen wird. Diese Technik ist eine Idee des 20. Jahrhunderts, für die es im 21. Jahrhundert deutlich überlegene Alternativen gibt.

Wasserstoff braucht dreimal so viel Energie

Der Mirai ist das meistverkaufte Brennstoffzellenauto und ein gutes Beispiel für die grundlegenden Probleme dieser Technik. Zwar wiegt die Energiequelle des Mirai, der Wasserstoff, nur 5 kg. Die komplette Stromversorgung kommt aber auf 200 kg. Sie besteht aus einem 87 kg schweren und 200 Liter großen Kohlefasertank für den Wasserstoff, einer 60 kg schweren Brennstoffzellenanlage und einem 22 kg schweren Nickel-Metallhydrid-Akku mit 1,6 kWh Fassungsvermögen für regeneratives Bremsen. All das muss zudem in der Karosserie geschützt eingebaut und verankert werden.

Der 75-kWh-Akku eines Tesla 3 ist dagegen ein Teil der Karosserie. Er wiegt mit der steifen Schutzhülle zwar etwa 500 kg,, aber insgesamt ist der Tesla nicht schwerer als der Mirai, bei der gleichen Reichweite.

Der chemische Energiegehalt der 5 kg Wasserstoff des Mirai entspricht 197 kWh. Es müssen aber 281 kWh Strom aufgewendet werden, um den Wasserstoff per Elektrolyse zu erzeugen. Dabei gehen 30 Prozent der Energie verloren. Das ist der Wert, von dem Deutschlands nationale Wasserstoffstrategie ausgeht. Weitere 30 kWh Strom benötigen die Hochdruckpumpen, mit denen der Wasserstoff auf 900 bar komprimiert wird, um den 700-bar-Tank in drei Minuten zu befüllen. Allein die 30 kWh Pumpenergie würden einem Tesla 3 für etwa 200 km Reichweite reichen.

30 Prozent der Energie gehen also schon bei der Wasserstofferzeugung verloren und die Brennstoffzelle wandelt nur etwa 50 Prozent der chemischen Energie in Strom um. Bei hoher Leistungsabgabe sogar noch weniger - und je älter die Zellen sind, desto schlechter wird es. Herstellerangaben nennen auch oft 60 oder gar 70 Prozent Effizienz, aber sie beziehen sich dabei nicht auf den Energiegehalt des Wasserstoffs, sondern nur auf dessen unteren Heizwert und oft minimale Stromabgabe. Diese großen Energieverluste waren nur vor dem Hintergrund der schlechten Akkutechnik des 20. Jahrhunderts und der Abhängigkeit von seltenen Rohstoffen wie Lithium und Kobalt zu rechtfertigen. Aber auch das ist inzwischen ein lösbares Problem.

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Die Rohstoffknappheit wird überwunden 
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6502 14. Jul 2020

Vermutlich mehr, als es dort Wasserstofftankstellen geben iwrd. Für die Ladestation...

Eheran 07. Jul 2020

Ob man ein Auto 1m rollt oder 5km fährt - es nutzt sich auch ab. Aber vielleicht...

Ach 07. Jul 2020

Noch eine Erkenntnis : Die Kunden des weiter vorne verlinkten Virtuellen...

NaruHina 06. Jul 2020

außer die super teuren von Allego Charging gibt es hier keine schnellader (41cent kwH...



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