Alternativer Antrieb: Brennstoffzellen fehlt die Wasserstoff-Tanke

Sie ist leise, stark und sauber: Eigentlich wäre die Brennstoffzelle der ideale Antrieb für das Auto - wenn es denn eine Infrastruktur für Wasserstoff gäbe. Mittlerweile ist die Technik zwar so gut wie serienreif, aber die Markteinführung noch immer offen.

Alternative Antriebe: Technisch ist die Brennstoffzelle ausgereift Fotos

Stuttgart/Berlin - In einer Mercedes B-Klasse fährt sie gerade einmal um die Welt, durch Berlin rollt sie in Testfahrzeugen von Volkswagen und Chevrolet: Die Rede ist von der Brennstoffzelle. Jener alternative Autoantrieb, der Wasserstoff in Strom für Elektromotoren umwandelt und beim Betrieb als einziges Abgas Wasserdampf ausstößt. Doch noch immer ist diese Technik Zukunftsmusik. "Die Chancen auf einen baldigen Serienstart sind eher gering", heißt es beim ökologisch orientierten Verkehrsclub Deutschland (VCD).

Als Gründe dafür nennt Gerd Lottsiepen, Verkehrspolitischer Sprecher des VCD, die mangelnde Infrastruktur an Tankstellen und vor allem die Frage, wie der Treibstoff umweltverträglich produziert werden soll. Denn für die Herstellung von Wasserstoff ist sehr viel Energie nötig, was je nach Energiemix die CO2-Produktion also nur verlagert.

Immerhin haben die Autohersteller nach mehr als zwei Jahrzehnten Forschungsarbeit jetzt offenbar die Antriebstechnologie im Griff: Die Brennstoffzelle selbst, die bei der sogenannten kalten Verbrennung Wasserstoff durch Membranen leitet, in denen dann Strom und Wasserdampf entstehen, passt in einen Mittelklassewagen. Außerdem lasse sie sich in nahezu allen Temperaturbereichen betreiben, sagen Unternehmen wie Mercedes, Honda oder Kia.

Vorteile gegenüber Akku als Energiespeicher

Die Fahrleistungen entsprechen den Herstellern zufolge nahezu denen von konventionell angetriebenen Autos, die Reichweite liegt bei vielen hundert Kilometern. Und bezahlbar wäre der Brennstoffzellen-Antrieb auch: "Bei entsprechender Stückzahl lägen wir auf dem Niveau eines Fahrzeugs mit Diesel-Hybrid", sagt Daimler-Projektmanager Christian Mohrdieck.

Angesichts dieser Entwicklung werden die Autohersteller zusehends optimistischer und konkreter: "Spätestens 2015 haben wir die ersten Fahrzeuge mit Brennstoffzelle auf dem Markt", hatte Toyota-Chef Akio Toyoda im Januar auf der Motorshow in Detroit angekündigt. "Unsere Autos sind startklar", erklärte auch Daimler-Chef Dieter Zetsche mit Blick auf eine umgerüstete B-Klasse, die gerade auf Welttournee ist. Der Testwagen leistet 136 PS und schafft Tempo 170.

Größter Vorteil der Brennstoffzelle im Vergleich zu einem batteriebetriebenen Elektroauto ist neben dem meist doppelt so großen Aktionsradius der kurze Tankstopp: "Reichweiten von mehr als 400 Kilometern sind für diese Fahrzeuge kein Problem. Anschließend müssen sie nur für ein paar Minuten an eine Wasserstoff-Zapfsäule statt stundenlang an eine Steckdose", sagt Honda-Experte Thomas Brachmann.

Wasserstoffproduktion zu teuer und nicht effizient

Es gibt aber kaum Tankstellen, die Wasserstoff im Ausschank haben: In Deutschland stehen weniger als ein Dutzend öffentlich zugängliche Zapfsäulen für das Gas. Weltweit dürften es knapp hundert sein, schätzen die Brennstoffzellen-Entwickler. Deshalb ist Zetsches Optimismus nicht ungebremst: "Was fehlt, ist nur die Infrastruktur für den Wasserstoff", schränkt der Daimler-Chef ein.

Besserung wurde durch die Politik zwar immer wieder versprochen, ist aber noch nicht in Sicht. So hatte der damalige Verkehrsminister Wolfgang Tiefensee 2009 als Ziel den "Aufbau einer möglichst flächendeckenden Versorgung mit Wasserstoff in Deutschland" angekündigt, "um 2015 die serienmäßige Einführung von Brennstoffzellenfahrzeugen zu ermöglichen". Viele neue Tankstellen sind seitdem aber nicht hinzugekommen.

Stattdessen richten Politik und Industrie ihr Interesse verstärkt auf Elektrofahrzeuge, die den Strom nicht an Bord erzeugen, sondern in einem Akku speichern. Das ist in den Augen von VCD-Sprecher Lottsiepen womöglich auch die vernünftigere Alternative: "Denn die Herstellung von Wasserstoff ist bislang so energieaufwendig, dass man den Strom besser gleich in den Akku packt, statt ihn für die Treibstoffproduktion zu verwenden." Als Beleg führt er eine Analyse des Instituts für Energie- und Umweltforschung (ifeu) in Heidelberg an: Der Untersuchung zufolge benötigt man für 100 Prozent Energie auf der Straße beim akkubetriebenen E-Auto derzeit etwa 150 Prozent und beim Brennstoffzellenauto 600 Prozent Ausgangsenergie.

Dennoch räumt Lottsiepen der Technik gewisse Erfolgsaussichten ein: "Zum Beispiel in Lkw und Bussen, wo die Batterie viel zu groß, zu schwer und zu teuer wäre - da könnte es mit der Brennstoffzelle irgendwann mal etwas werden." Allerdings hängt der Erfolg für ihn noch an einem weiteren entscheidenden Faktor: dem Ölpreis. Solange konventionelle Kraftstoffe noch immer vergleichsweise billig seien, habe diese Alternative keine Chance.

rom/dpa

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insgesamt 85 Beiträge
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1. ...höchst explosiv
eikfier 27.03.2011
Zitat von sysopSie ist leise, stark und sauber: Eigentlich wäre die Brennstoffzelle der ideale Antrieb für das Auto - wenn es denn eine Infrastruktur für Wasserstoff gäbe. Mittlerweile ist die Technik zwar so gut wie serienreif, aber die Markteinführung noch immer offen. http://www.spiegel.de/auto/aktuell/0,1518,753119,00.html
...das Problem ist nicht neu, denke ich, aber immer noch brandaktuell, doch eben ein Politikum, vergleichbar etwa dem jeweiligen Austitrieren des Ölpreises: man stelle sich doch mal vor, Öl würde nicht mehr gebraucht? Die Ölmultis würde eben umsatteln auf Wasserstoff, aber was würde dann aus den heute noch Öl- oder Erdgas-produzierenden Ländern, speziell den dann wieder bettelarmen arabischen Staaten?, die klugen Saudis vielleicht ausgenommen?
2. Es fehlt nicht nur die Wasserstoff-Tankstelle ...
JaguarCat 27.03.2011
... es fehlt auch der Wirkungsgrad. Die Umwandlung Strom -> Wasserstoff -> Strom bringt es gerade mal auf 25%. Zum Vergleich Strom -> Akkuladung -> Strom erreicht mit guten Ladegeräten und Akkus über 80%. Die Brennstoffzelle taugt somit eher weniger für die Basisversorgung mit Mobilität. Denkbar ist aber, in Elektroautos eine kleine Brennstoffzelle einzubauen, die den Akku nachlädt, wenn dessen Ladung zur Neige geht. Jag
3. Ideologie pur!
Benjowi 27.03.2011
Im Grunde wird der Brennstoffzellenantrieb wieder einmal auf ideologischer Ebene bekämpft, weil er nicht in das Raster der Glaubenskrieger aus der Ökoecke passt. Bei der Diskussion wird beispielsweise total unterschlagen, dass Wassertsoff, der kaum Verwendung findet, in größerem Ausmaß in der chemischen Industrie anfällt. Aufbereitet koönnte er für eine nennenswerte Zahl -zumindest für einige 10000-von Brennstoffzellenfahrzeugen als Startenergie quasi kostenlos und CO2 frei zur Verfügung stehen. Darüber hinaus liefern Windkraftwerke und auch viele Solarzellenanlagen zu Zeiten Strom, in der er mangels Speichermöglichkeiten keine sonstigen Verwendungen bestehen. Hier könnte ebenfalls in großem Stil Wasserstoff fsat CO2-frei hergestellt werden. Schwachlastzeiten von konventionellen Kraftwerken würden sich ebenfalls hervorragend dafür eignen. Die Angabe, von der eingesetzten Energie kämen thermisch nur ca. 16 % (600 % Ausgangsenergie) grenzt an Bösartigkeit. Verschwiegen wird dabei, dass die heute eingesetzten Verbrennungsfahrzeuge beim thermischen Wirkungsgrad ab Quelle gerechnet noch deutlich schlechter abschneiden und außerdem wird bei der Betrachtung des Brennstoffzellenantriebs mit unrealistischen "verschlechternden" Annahmen gerechnet. Bei dem Wert für die Batteriefahrzeuge (150%) wird offensichtlich der thermische Wirkungsgrad der Kraftwerke (ca. 50 %) von vornherein unterschlagen. Also letztlich ein tendenziöser Äpfel-Birnen-Vergleich erzeugt.
4. Ökologische Produktion von Wasserstoff ist möglich!
blitzunddonner 27.03.2011
Zitat von sysopSie ist leise, stark und sauber: Eigentlich wäre die Brennstoffzelle der ideale Antrieb für das Auto - wenn es denn eine Infrastruktur für Wasserstoff gäbe. Mittlerweile ist die Technik zwar so gut wie serienreif, aber die Markteinführung noch immer offen. http://www.spiegel.de/auto/aktuell/0,1518,753119,00.html
Bei der industriellen Erzeugung von H2 werden fossile Brennstoffe oder auch Biogas verwendet, weil die Elektrolyse von Wasser zu energieaufwendig ist und nur 57% der verwendeten Energie bei der Verbrennung wieder freigesetzt wird. Deswegen, also aus Kostengründen, spaltet die Industrie den Wasserstoff lieber von fossilen Brennstoffen ab. Derartiges H2 ist also im Betrieb umweltfreundlich, nicht aber in der Produktion. Es geht aber auch anders. Zwei Wege möchte ich aufzeigen. Der erste besteht im Grunde nur aus einer mathematisch-logischen Bewertung des Begriffs "Energieeffizienz". In einer Großproduktion von H2 muss in der Tat neben den Investionen in die technischen Anlagen und Personal bezahlter Strom aufgewendet werden, um H2 zu erzeugen. Da bei der Elektrolyse nur etwa 57% der aufgewendeten Energie am Ende zur Verfügung stehen, ist die großindustrielle Elektrolyse ökonomisch und ökologisch ineffektiv. Deswegen entscheiden sich die Chemiekonzerne für chemische Reaktionen, bei denen H2 von von Kohlenwasserstoffverbindungen (in der Regel Erdöl) abgespalten werden. Das ist ökonomisch deutlich besser, ökologisch natürlich genauso fragwürdig. Anders sieht es aus, wenn man H2 nicht in Großproduktion verwenden würde, sondern beim Verbraucher. Verwendet der Verbraucher Strom aus Photovoltaik, Wind- und wenn vor Ort vorhanden Wasserkraft, der sowieso verpuffen würde, entweder weil Energiegewinnung bislang noch gar nicht vor Ort betrieben wurde, oder wenn, die aus Überschusszeiten (Wind- und Wasserkraft in der Nacht oder bei starkem Sonnenschein am Tag) dann spielt die Energieeffizienz eigentlich keine Rolle mehr. 57% Energieausbeute sind IMMER besser als 100% Verpuffung. Diese selbst erzeugte Wasserstoffmenge wird mit Sicherheit immer dazu ausreichen, Stadtfahrten und die Wege zum Arbeitsplatz mit Wasserstoffautos ohne Zukauf von Energie aus der Tankstelle zu erledigen. Der zweite Ansatz könnte sich ableiten von Forschungsfortschritten, die am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in den USA erzielt wurden. Dort wurde mit Hilfe neuer Elektroden erreicht, dass die Elektrolyse einfacher und effektiver abläuft. Das eröffnet auch der Industrie neue Möglichkeiten. Es könnte aber auch die heimische Produktion, die ich unter Punkt 1 ausführte, effektiver machen, also MEHR mobile Energie zur verfügung stellen. Wie man leicht ersehen kann, haben wir es mit einer politisch ökonomischen Problemstellung zu tun, weniger mit einer ökologisch-technischen. Denn würden derartige Konzepte umgesetzt werden, würde ein Großteil des Tankstellen- und Heizöllieferantenumsatzes wegfallen. Man muss kein Hellseher sein, um die heftigen Lobbyaktivitäten gestern, heute und morgen genau damit in Verbindung zu bringen. Noch einmal: Regenerative Energien ohne dezentrale Produktion machen aus meiner Sich keinen Sinn. Biomasse darf niemals über den sowieso anfallenden Abfall hinaus in den Energiemix einfließen.
5. wettbewerb ermöglichen!
graubeer 27.03.2011
evus kleiner machen => lobbyismus und monopole reduzieren. dann haben kreative entwickler eine chance und müssen nicht für die schublade der "beharrenden" evus produzieren.
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Förderung umweltfreundlicher
Autos in Europa
Hintergrund und Berechnungsgrundlage
Weltweit subventionieren etliche Länder saubere Autos. In China winken umgerechnet 6500 Euro, in den USA zwischen 1800 und 5300 Euro und in Japan sogar bis zu 11.500 Euro. In Deutschland gibt es bislang keine Förderung. Wie und wo in Europa Autos mit besonders geringem CO2-Ausstoß bezuschusst werden, zeigt die Zusammenstellung von SPIEGEL ONLINE. Als Referenzmodell bei Steuervergleichen diente ein Mercedes B 180 mit einem CO2-Ausstoß von 152 g/km.

Österreich
Österreich: Befreiung von der einmaligen Verbrauchsabgabe (1602 Euro) und der Kfz-Steuer (403 Euro pro Jahr).
Norwegen
Fahrer von Elektroautos dürfen die Bus- und Taxispuren benutzen, und zudem sind alle Parkplätze kostenfrei.
Italien
1500 Euro Zuschuss für ein privat genutztes Elektroauto. Bei gewerblichen Fahrzeugen steigt der Bonus auf 4000 Euro. Stufenweiser Rabatt auf Kfz-Steuer in den ersten fünf Jahren (219 Euro pro Jahr).
Irland
50 Prozent Steuernachlass oder 2500 Euro Zuschuss für Fahrzeuge mit Hybrid- oder Flexfuel-Antrieb.
England
Ab 2011 sollen Käufer von Elektroautos mit einer Summe zwischen umgerechnet 2300 und 5000 Euro unterstützt werden - zunächst ist die Subvention begrenzt bis 2016.
Frankreich
2000 Euro Bonus für Hybrid-, Erd- oder Flüssiggasantrieb mit weniger als 140 g/km CO2-Ausstoß. 5000 Euro für alle Fahrzeuge mit weniger als 60 g/km. Gewerbliche Fahrzeuge werden zudem von der Dienstwagensteuer befreit (1250 Euro pro Jahr).
Welche Typen von Elektroautos gibt es?
Reiner Elektroantrieb
Diese Fahrzeuge haben keinen klassischen Antriebsstrang mehr, der vom Motor die Bewegungsenergie auf die Räder überträgt. Stattdessen sind in den Radnaben Elektromotoren, die Energie kommt aus einem Akku, der an der Steckdose aufgeladen werden kann. Weil die Speicherkapazität der Batterien noch nicht mit einem klassischen Automobil vergleichbar ist, haben einige Elektromobile einen sogenannten Range Extender an Bord - einen kleinen Generator, der die Elektromotoren mit Energie versorgt, wenn der Akku leer ist.

Beispiele: Tesla Roadster, Chevy Volt/Opel Ampera, Think City
Hybridantrieb
Hybridautos haben zusätzlich zum klassischen Verbrennungsmotor einen Akku an Bord. Wenn der leer ist, springt der Benziner an. Eine Variante sind sogenannte Mild-Hybrid-Systeme, bei denen der Stromantrieb nur parallel unterstützend läuft, um den Benzinverbrauch zu reduzieren. Der Akku wird in der Regel durch Bremskraftrückgewinnung und einen Dynamo geladen. Zukünftige Hybridfahrzeuge sollen aber auch an der Steckdose aufladbar sein.

Beispiele: Toyota Prius, Honda Civic, Honda Insight
Brennstoffzellenantrieb
Bei diesen Fahrzeugen tankt man statt Benzin flüssigen Wasserstoff. In einer chemischen Reaktion wird das Hydrogen in der Brennstoffzelle in elektrische Energie umgewandelt, die dann das Fahrzeug antreibt. Anders als bei reinen Elektrofahrzeugen ist die Infrastruktur für den Wasserstoff eine ungelöste Frage. Vorteil der Brennstoffzellenfahrzeuge ist ihre größere Reichweite.

Beispiele: Honda FCX Clarity, Hamburger Nahverkehrsbusse (Mercedes-Benz)
Range Extender
Im Gegensatz zu den herkömmlichen Elektroautos haben Range Extender einen Verbrennungsmotor an Bord, der anspringt, wenn die Ladung der Batterie zur Neige geht. Vorteil: Die Reichweite steigt auf das Niveau eines Autos mit konventionellem Antrieb. Vorreiter dieser Spezies ist der Opel Ampera, der die Kraft des Verbrenners aber auch nutzt, wenn die volle Leistung zum Beispiel auf der Autobahn abgerufen wird.

Beispiele: Opel Ampera

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Elektroautos im Aufwind: Modelle und Meilensteine

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