Brennstoffzellenautos: Die Wasserstoff-Offensive des Peter Ramsauer

Von und Christoph Stockburger

Brennstoffzelle: So weit sind die Hersteller Fotos
Honda

Starthilfe für die Revolution: Bundesverkehrsminister Peter Ramsauer will den Bau von 50 Wasserstofftankstellen unterstützen. Damit wäre die wichtigste Voraussetzung geschaffen für den Durchbruch von Brennstoffzellenfahrzeugen. Das müssen Sie über die Zukunftstechnik wissen.

In Deutschland sollen nach SPIEGEL-ONLINE-Informationen rund 50 neue Wasserstofftankstellen gebaut werden. Bundesverkehrsminister Peter Ramsauer (CSU) soll das Projekt finanziell unterstützen und will so eine Grundversorgung für Brennstoffzellenfahrzeuge sicherstellen. Am 20. Juni wird der Politiker Details zu dem Vorhaben verkünden.

Damit könnte die Bundesregierung ihr ehrgeiziges Ziel unterstützen, bis 2020 eine Million Elektrofahrzeuge auf die Straßen zu bringen. Denn im Grunde sind Brennstoffzellenfahrzeuge nichts anderes als Elektroautos. Allerdings wird die Energie in Form des Gases Wasserstoff an Bord gespeichert und nicht in einem Akku.

SPIEGEL ONLINE beantwortet alle wichtigen Fragen zum Thema Brennstoffzelle.

Was sind die Vorteile der Brennstoffzelle?

Im Vergleich zu einem batterieelektrischen Auto ist die Reichweite der Brennstoffzellenfahrzeuge höher. Der Honda FCX Clarity verbraucht nach Unternehmensangaben im Schnitt 0,85 Kilogramm Wasserstoff auf 100 Kilometer. Bei einer Speicherkapazität von vier Kilogramm wäre theoretisch eine Distanz von 470 Kilometern möglich - wegen des nicht praxisgerechten Normzyklus liegt die reale Reichweite aber deutlich darunter.

Ein weiterer Vorteil: Wasserstoff lässt sich schneller tanken, als sich ein Akku an der Haushaltssteckdose aufladen lässt. In rund vier Minuten ist der Gastank wieder vollgefüllt, während eine Batterie meist für mehrere Stunden ans Stromnetz muss.

Wasserstoff als Energieträger kann zudem zur Senkung des CO2-Ausstoß beitragen, weil beim Betrieb einer Brennstoffzelle als Abfallprodukt nur Wasser entsteht. Allerdings muss der Strom für die Wasserstoffproduktion aus regenerativen Quellen kommen. Zur Zeit haben Netzbetreiber allerdings ein Problem die Spitzen der Stromproduktion durch Windkraft an die Abnehmer zu transportieren. Die überschüssige Energie ließe sich zur Wasserstoffherstellung durch Elektrolyse verwenden.

Wie viel wird ein Brennstoffzellenfahrzeug kosten?

Zur Zeit erproben zahlreiche Autohersteller wie Opel, Honda, VW und Toyota die Technik in verschiedenen Prototypen. Die Brennstoffzelle an sich wäre bereit für den Serieneinsatz. Allerdings ist sie noch viel zu teuer. So beinhaltet das System aus dem Hause Opel zur Zeit rund 80 Gramm Platin. Das Edelmetall wird aktuell zum Preis von rund 1500 Euro je Feinunze (31,10 Gramm) gehandelt. Deshalb versuchen Rüsselsheimer nun die Herstellungskosten zu drücken. Sie rechnen mit einer Serienfertigung ab 2016.

Das Brennstoffzellenauto aus dem GM-Konzern könnte dann zu ähnlichen Preisen eingeführt werden, wie der Opel Ampera mit Range Extender (ab 44.000 Euro).

Wie viel kostet Wasserstoff an der Tankstelle?

Wasserstoff aus regenerativen Quellen gibt es momentan zum Kilopreis von 9,50 Euro. Eine Steuer ist darin noch nicht enthalten. Der Betrag entspricht in etwa den derzeitigen Herstellungskosten. Bei einer größeren Fördermenge sollen diese auf rund sechs Euro sinken, sagt Claudia Fried von CEP. "Billiger wird der Wasserstoff an den Tankstellen aller Voraussicht nach aber nicht."

Wer sich von Brennstoffzellenautos also große Ersparnisse an der Zapfsäule erhofft, wird enttäuscht. Ein Vergleich: Die wasserstoffbetriebene Mercedes B-Klasse Fuel Cell verbraucht laut Hersteller 970 Gramm auf 100 Kilometer. Die in Bezug auf die Leistung ähnliche B-Klasse 250 Blue Efficiency benötigt auf gleicher Strecke 6,2 Liter Superbenzin. Bei einem Spritpreis von 1,62 Euro kommt man mit der Brennstoffzelle also rund 40 Cent billiger weg. Was für den Wasserstoffpreis vorhergesagt wird, gilt allerdings mit hoher Wahrscheinlichkeit auch für die Erdölprodukte: Billiger wird es nicht.

Wie funktioniert eine Brennstoffzelle?

Wasserstoff wird in der Brennstoffzelle in Strom umgewandelt, mit dem sich ein herkömmlicher Elektromotor antreiben lässt. In der Apparatur reagieren Wasserstoff und Sauerstoff aus der Luft und es entsteht Energie in Form von Strom. Ein Abfallprodukt gibt es auch: Wasser. Das Gerät selbst ist recht unscheinbar und kann im Auto zum Beispiel im Mitteltunnel untergebracht werden.

Der Name Brennstoffzelle ist allerdings etwas irreführend. Im Innern des Kastens lodern keine Flammen, sondern der Wasserstoff wird oxidiert - ein Vorgang, der im allgemeinen als Verbrennung bezeichnet wird. Im Prinzip ist die Brennstoffzelle bereits fast 170 Jahre alt. Das zugrunde liegende Verfahren hat 1839 der Engländer Sir William Robert Grove entwickelt, indem er chemische in elektrische Energie umwandelte.

Wie wird Wasserstoff produziert?

Ob der Treibstoff tatsächlich umweltschonend ist, hängt von der Art der Herstellung des Wasserstoffs ab. Grundsätzlich ist das ein sehr energieintensiver Vorgang, denn das Gas kommt auf der Erde nahezu ausschließlich in gebundener Form vor. Nach Angaben des Deutschen Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Verbandes (DWV) wird der größte Anteil des Elements durch die sogenannte Dampfreformation gewonnen. Dabei wird durch einen chemischen Prozess Wasserstoff meist aus Erdgas gelöst. Allerdings ist die Industrie bei diesem Verfahren immer noch abhängig von fossilen Rohstoffen.

Die weitaus interessantere Methode setzt auf eine schier unendliche Quelle: Wasser. Durch die Zufuhr von Strom lässt sich das Nass in seine Bestandteile Wasser- und Sauerstoff aufspalten. Und solange die benötigte Energie aus regenerative Quellen - etwa Windkraft - stammt, fällt auch bei der Stromproduktion kein klimaschädliches CO2 an.

Wie weit ist Infrastruktur ausgebaut?

Wasserstofftankstellen sind dünn gesät. 15 sind derzeit in Deutschland öffentlich zugänglich, zusammen mit Anlagen auf Betriebshöfen und von Herstellern sind es etwa doppelt so viele. Im Jahr 2015 sollen es bereits 100 sein. Das kündigt die Initiative Clean Energy Partnership (CEP) an, in der sich Technologie-, Mineralöl- und Energiekonzerne, Autohersteller und Betriebe des Öffentlichen Nahverkehrs zusammenschlossen haben. Für das Jahr 2020 stellt CEP 400 Wasserstofftankstellen in Aussicht.

Derzeit gibt es mit 350 Bar und 700 Bar noch zwei verschiedene Druckstärken, mit denen der Wasserstoff in den Tank gepresst wird. Laut CEP-Sprecherin Claudia Fried setzen die meisten Autohersteller mittlerweile auf 700-Bar-Tanks, weil so auf kleinerem Raum mehr Wasserstoff gespeichert werden kann. Dementsprechend werden auch die geplanten Tankstellen auf die höhere Druckstärke genormt.

Eine interaktive Karte bietet eine Übersicht über alle weltweit verfügbaren Wasserstofftankstellen in Europa und der ganzen Welt.

Wie wird ein Brennstoffzellenauto getankt?


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insgesamt 76 Beiträge
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1. ...
Vespa74 19.06.2012
Man kann eigentlich ganz gut mit dem Bleistift auf einem Blatt Papier herleiten warum sich die Wasserstofftechnologie nicht durchsetzen wird. Warum soll man dem Unsinn noch Geld hinterher werfen?
2. Teufelszeug Wasserstoff
BrucyLee 19.06.2012
Wasserstoff als Energieträger wird unverantwortlich verharmlost. Natürlich entsteht beim Verbrennen nur Wasser. Allerdings sind die Wasserstoffverluste entlang der Herstellungs-, Transport-, Lagerungs- und Verbrauchskette tödlich. Immer dann, wenn Wasserstoff in Gasform entweicht.Als leichtestes Element verschwindet er auf nimmer Wiedersehen. Am Ende fehlt das Wasser, aus dem er bei der Hydrolyse entstanden ist. Freier Wasserstoff ist für das Überleben der menschheit wesentlich gefährlicher als CO2 oder irgend ein anderes Klimagas. Denn ohne Wasser ist alles aus.
3.
dale_gribble 19.06.2012
Zitat von Vespa74Man kann eigentlich ganz gut mit dem Bleistift auf einem Blatt Papier herleiten warum sich die Wasserstofftechnologie nicht durchsetzen wird. Warum soll man dem Unsinn noch Geld hinterher werfen?
Weil es in Deutschland ist? Da wundert mich mittlerweile ueberhaupt nichts mehr.
4. Weil sie eben...
electricdawn 19.06.2012
... mehr Sinn macht, als tonnenschwere Batterieen, die erst umstaendlich stundenlang geladen werden muessen? Oder die im Moment noch gegebene hoehere Reichweite? Oder das kein rares Lithium verbraucht wird? u.s.w.u.s.f.
5. Bin
crocodil 19.06.2012
schon seit 30 Jahren der Ansicht, dass der Antrieb in Zukunft alle Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb auszustatten.. Ist unerschöpflich, wenn man in in Afrika oder Spanien Solaranlagen installiert, die Meerwasser spalten und durch die vorhandenen Pipelines leitet.
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Elektroautos im Aufwind: Modelle und Meilensteine

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

Im ABC finden Sie Erklärungen zu allen wichtigen Stichworten von Auto- oder Flüssiggas bis Wasserstoff:



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