28.10.2013

AUTOMOBILEKraftwerk auf Rädern

Toyotas Hybridtechnik wies der Autobranche einst den Weg in die Elektromobilität - jetzt folgt der zweite Streich des japanischen Konzerns: Wasserstoff und Brennstoffzelle sollen den Wagen der Zukunft antreiben. Eine Utopie?
Es gibt bald ein Elektroauto, das richtig funktioniert. Es wird über 600 Kilometer weit fahren und danach nicht stundenlang an die Steckdose müssen, sondern nach wenigen Minuten wieder startklar sein. Überhaupt wird es gar keine Steckdose brauchen; es tankt Wasserstoff, seinen Strom macht es selbst.
Und dieses Auto ist nicht etwa das Produkt irgendeines Start-up-Akrobaten, der um Risikokapital buhlt. Es kommt vom größten Autokonzern der Welt.
Auf der diesjährigen Tokyo Motor Show wird Toyota Ende November eine Limousine präsentieren, die trotz des bewährt-mediokren Toyota-Designs und einer moderaten Antriebsleistung von etwa 100 Kilowatt die Aufmerksamkeit auf sich ziehen dürfte: Es wird das erste serienmäßig produzierte Brennstoffzellenauto der Welt sein, das regulär in den Handel kommt. Auch auf einen Termin hat sich Toyota bereits festgelegt: Der Verkauf beginnt im Jahr 2015.
Die Brennstoffzelle, die Wasserstoff und Sauerstoff kontrolliert zusammenführt und damit Strom produziert, ist als Autoantrieb eine Art Kraftwerk auf Rädern und in der Forschung schon länger bekannt. Mit den Fortschritten der Batterietechnik jedoch geriet sie aus dem Blickfeld: zu teuer, zu aufwendig, zu wenig effizient. Der Akku schien das Rennen zu machen.
Toyotas Botschaft ist daher revolutionär und ernüchternd zugleich: Der Konzern verabschiedet sich explizit vom rein batteriegespeisten Elektroauto - an dem sonst fast alle Autokonzerne der Welt arbeiten. Und diese kategorische Absage kommt ausgerechnet vom großen Lehrmeister der alternativen Antriebstechnik.
Der Konzern aus Toyota City bei Nagoya lieferte vor 16 Jahren mit dem ersten erfolgreichen Hybridauto den Schlüssel zur Elektrifizierung der Antriebe. Fast sechs Millionen solcher Fahrzeuge, bei denen ein Elektromotor den Benziner unterstützt und Bremsenergie genutzt wird, hat das Unternehmen inzwischen verkauft und damit enorm den Verbrauch gesenkt. Den EU-Grenzwert von durchschnittlich 95 Gramm Kohlendioxid pro Kilometer im Jahr 2020, um dessen Einhaltung sich deutsche Autobauer mit Lobbyarbeit und reichlich CDU-Spenden zu drücken versuchen, unterbietet Toyotas Hybridflotte schon heute.
Es war das erste Mal in der Geschichte des Automobilbaus, dass ein japanischer Produzent die Technologieführerschaft übernahm und die gesamte Branche gleich um ein Jahrzehnt abhängte.
Nun droht den Konkurrenten die zweite Blamage: Während sie hinterherhasteten, begriffen viele den Hybridantrieb nur als Brückentechnologie zu batteriebasierten Elektroautos, haben solche inzwischen im Angebot und stehen vor einem ungelösten Problem: Es sind Autos, die zu viel kosten und zu wenig können. Sie kommen nicht weit genug und hängen stundenlang am Kabel. Nirgends vermochten sie sich bisher als Standard durchzusetzen. Der Akku, das dämmert Ingenieuren und Politikern, wird die mobile Gesellschaft nicht aus der Schuldverstrickung fossilen Ressourcenraubbaus erlösen.
Koei Saga von Toyota ist ein kleiner, kräftiger Mann, der sehr offen spricht, aber nicht gern englisch. Der 62-Jährige zählt noch zu der Generation japanischer Manager, die einen Dolmetscher bevorzugen. Knapp zehn Jahre war Saga mit Hybridantrieben befasst, ehe er im vergangenen Jahr zum Chefentwickler des Autokonstrukteurs aufstieg.
Saga steht in einem Empfangssalon der Toyota-Verwaltung in Nagoya; er redet laut und selbstbewusst: Mit der Akku-Entwicklung, sagt er, sei Toyota "auf dem halben Weg zu dem Ziel", aber er zweifle, ob dieses Ziel jemals erreichbar sein wird. Elektroautos, die sich auf heutige Batterietechnik stützen, seien "Verlustmacher".
Als Gegenbeispiel ließe sich das kalifornische Start-up-Mirakel Tesla anführen, das mit elektrischen Sport- und Luxuswagen kurzzeitig profitabel war. "Tesla ist ein seltener Fall", sagt Saga. "Sie bedienen nur reiche Leute, und es gibt viele reiche Leute in Kalifornien." Als Spielzeug für Öko-Snobs, so Saga, könne das Batterieauto ein Nischendasein führen, zur umweltoptimierten Massenmotorisierung tauge es nicht.
Zwar nutzt Toyota selbst Tesla als Lieferanten eines batterieelektrischen Antriebs für eine E-Variante des Geländewagens RAV4 - jedoch nicht aus Überzeugung. Vielmehr muss eine kalifornische Quotenregelung erfüllt werden, die einen gewissen Anteil solcher Autos fordert. Tesla sei dafür ein geeigneter Partner. "Wir haben nicht für alles Ressourcen", sagt Saga.
Toyota bündelt die Kräfte anderswo: Etwa 500 Ingenieure, so die Firmenauskunft, arbeiten hier an der Brennstoffzelle. Das ist auch für einen Großkonzern eine stattliche Zahl. Ganz offensichtlich handelt es sich hier um das Entwicklungsprojekt Nummer eins.
Es sind die früheren Schlüsselfiguren des Hybridvorstoßes, die das Vorhaben maßgeblich vorantrieben: Neben Chefentwickler Saga ist dies, unter anderen, der Atomphysiker Katsuhiko Hirose, Spross einer noblen Samurai-Familie.
Hirose ist ein kauziger Intellektueller. Mit zerknittertem Sakko und offenem Hemdkragen sitzt er in einem Hotelfoyer in Nagoya. Er erklärt die Kernfusion mit Zuckerwürfeln und das Energieproblem der Welt mit Charts auf einem zerkratzten Laptop, den er immer bei sich trägt. Er preist die deutsche Energiewende und wünscht sich Ähnliches für Japan. Die Insel Hokkaido, sagt er, habe "ein enormes Potential für Windenergie".
Denn eines ist auch den Entscheidern bei Toyota klar: Der Öko-Nutzen des Brennstoffzellenautos steht und fällt mit einem Überangebot grünen Stroms.
So sehr kurze Tankzeiten und enorme Reichweiten des Wasserstoffautos verlocken, so abschreckend sieht dessen Energiebilanz aus. Wasserstoff muss, soll er klimaneutral sein, mit Öko-Strom aus Wasser abgespalten werden, dann transportiert, auf den enormen Druck von 700 Bar verdichtet, im Auto von der Brennstoffzelle wieder in Strom verwandelt und dann erst in Fortbewegung umgesetzt werden (siehe Grafik Seite 114).
Auf diesem Weg gehen etwa 70 Prozent der Energie verloren. Bei einem Batterieauto, das langsam und damit stromsparend aufgeladen wird, kommen dagegen mehr als 70 Prozent am Rad an. Doch dieser enorme Vorteil ist aus Toyota-Sicht nichtig, wenn das Ergebnis kein vollwertiges, langstreckentaugliches Auto ist.
Der Effizienznachteil des Brennstoffzellenautos, erklärt Physiker Hirose, würde langfristig dadurch aufgewogen, dass die nach dem Vorbild der deutschen Energiewende ökologisierten Volkswirtschaften dereinst Öko-Strom im Überfluss haben könnten - und damit Wasserstoff.
Doch wann soll ein solches Szenario Wirklichkeit werden? Japans Energiewirtschaft hat nach der Fukushima-Katastrophe Probleme im Überfluss. Der Strombedarf der Inselgruppe wird im Wesentlichen mit Gas, Kohle und Öl gedeckt. Im Deutschland der Energiewende verunstalten Rotorsteppen bereits ganze Landkreise, dabei deckt der Windstrom gerade einmal acht Prozent des Bedarfs, und das nicht mit zuverlässiger Grundlast, sondern je nach Laune der Winde. Speichertechniken sind dringend nötig, um auch bei Flaute verlässlich Öko-Strom ins Netz speisen zu können - nicht um Autofutter zu produzieren.
"Bei einem realistischen, maximal möglichen Ausbau der erneuerbaren Energien", heißt es in einer Expertise des Umweltbundesamts, "resultiert bis 2030 kein nennenswertes Potential an überschüssigem Strom" aus Sonne, Wind oder Biomasse, der sich zur Wasserstoffproduktion nutzen ließe. "In größerem Umfang ist hiermit frühestens nach 2050 zu rechnen." Deutlicher kann man eine Absage an die Öko-Vision Wasserstoffauto nicht formulieren.
Entsprechend gering erscheint das Interesse an einer Infrastruktur für diesen Kraftstofftyp. Deutschland hat gerade mal 15 Zapfstationen für Wasserstoff. Und die jüngste Ankündigung eines Industrieverbunds um den Gaslieferanten Linde, diese Zahl bis 2023 auf 400 Stützpunkte zu erhöhen, erscheint weder realistisch noch ökologisch wünschenswert.
Auch Toyota ist das bewusst. "Diese Probleme können wir nicht lösen", sagt Chefentwickler Saga. Aber der Autohersteller müsse in Vorleistung gehen; er sei in der Pflicht, ein Produkt anzubieten, das etwa eine Wasserstoffproduktion im großen Stil aus Solarstrom in Wüstengebieten auch sinnvoll erscheinen lässt. "Sonst kommt der Wandel nie."
Es steckt ein wertvoller Gedanke in diesen Worten, mithin die Erklärung, warum das Benzinauto sich durchsetzte, obwohl zur Zeit seiner Erfindung noch kaum Öl entdeckt war. Und warum das Batterieauto scheitert. Es scheitert daran, dass es ein unreifes Produkt ist, nicht am Mangel an Steckdosen.
Ob das Brennstoffzellenauto am Ende der Schlüssel zur Autozukunft sein wird, ist nicht absehbar. Aber die Ernsthaftigkeit, mit der Toyota diesen Weg einschlägt, beeindruckt die Konkurrenz durchaus. "Ich habe hohen Respekt vor Toyota, weil dort langfristig gedacht und kein Technologiehopping betrieben wird", sagt Herbert Kohler, Forschungschef bei Daimler.
Der Stuttgarter Konzern hatte sich als erster Hersteller zum Wasserstoffantrieb bekannt. Schon 1994 präsentierten die Daimler-Forscher einen Kleinlaster mit Brennstoffzelle; sie nahm damals noch samt Nebenaggregaten einen Großteil der Ladefläche ein.
Daimler hat inzwischen mehr als eine Milliarde Euro in den Brennstoffzellenantrieb investiert, eine Entwicklungsallianz mit Ford und Nissan geschlossen, um die Kosten zu drücken, und bereitet sich auch auf eine mögliche Serienproduktion dieser Technik vor. Die Antriebsmodule sind, ähnlich wie bei Toyota, inzwischen auf ein so kompaktes Maß geschrumpft, dass sie in einem Standard-Pkw ohne Beeinträchtigung von Fahrgast- und Kofferraum untergebracht werden können. Als Markteinführungstermin streben die drei Konzerne das Jahr 2017 an.
Mit im Rennen sind noch ein Herstellerverbund aus General Motors und Honda sowie der südkoreanische Hyundai-Konzern. Deutschlands Autoriese Volkswagen hat das Thema lange nicht ernst genommen, sich in diesem Jahr aber mit dem kanadischen Brennstoffzellenproduzenten Ballard verbündet, um nicht ganz blank dazustehen, falls die Sache doch in Gang kommen sollte.
Die große Frage, ob Toyota nun wieder allen davonfährt, wird vor allem über den Preis beantwortet werden, zu dem der japanische Branchenprimus ein solches Auto anbieten kann. Kosten waren der Hauptgrund für die schleppende Entwicklung des Brennstoffzellenantriebs. Die ersten Aggregate hatten noch gut ein Pfund Platin in ihren Innereien. Inzwischen, sagt Daimler-Forscher Kohler, sei der Anteil des Edelmetalls etwa auf das Niveau der ersten Abgaskatalysatoren gesunken, und er werde noch weiter sinken. Wie weit, ist die Frage. Kann dieses Auto am Ende billiger sein als ein Batterieauto?
Auf einem asphaltierten Freigelände in Tokio steht Satoshi Ogiso vor einem Partyzelt und lächelt. Ogiso ist 52, einer der Hybridentwickler aus Sagas Team und dessen möglicher Nachfolger. Japanische und amerikanische Autotester fahren die Prototypen der Brennstoffzellenautos. In dem Partyzelt liegen Exponate des Antriebs; er ist klein ausgefallen, relativ leicht und lässt sich gut installieren. Niemand bezweifelt mehr, dass diese Technik funktioniert. Alle wollen wissen, was das Auto kosten wird. Ogiso nennt zwei Zahlen.
Zwischen fünf Millionen und zehn Millionen Yen werde er liegen, der Preis für das erste Brennstoffzellenauto aus Serienproduktion; das sind etwa 37 000 bis 74 000 Euro. 74 000 wären schon erstaunlich gut, 37 000 eine Sensation - ein Auto mit völlig neuer Antriebstechnik zum Preis eines gutausgestatteten konventionellen Mittelklassewagens.
Herbert Kohler von Daimler will die Zahlen nicht kommentieren, verbirgt aber nicht, dass sie ihn beeindrucken. "Ein Marketinggag", sagt er, "ist das nicht."
So viel steht wohl fest.
Von Christian Wüst

DER SPIEGEL 44/2013
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