Zitat von Gast am 3. Mai 2021, 07:50 Uhr

Ingenieure: Wasserstoff bei Verkehr nicht vernachlässigen

 

Die aktuellen Kostenvorteile batterieelektrischer Autos sollten nach Meinung von Ingenieuren nicht dazu führen, dass Alternativen wie Wasserstoffantriebe vorschnell abgeschrieben werden.

Die Brennstoffzelle und auch der Wasserstoff-Direktverbrenner blieben in puncto CO2-Einsparung und Marktpotenzial wichtige Ergänzungen, sagte der Chef der Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr (IAV), Matthias Kratzsch, zum Internationalen Motorensymposium in Wien - einer unter Experten viel beachteten Konferenz zu Antriebstechniken.

Technologieoffenheit müsse gewährleistet sein, forderte Kratzsch. Die Nutzung von Wasserstoff als Energieträger und die Ökostromproduktion sollen in den kommenden Jahren ausgebaut werden. «Aus unserer Sicht konzentriert sich die Debatte zu oft auf das rein batterieelektrische Fahrzeug», so Kratzsch. Man müsse etwa die gesamte Klimabilanz der verschiedenen Möglichkeiten über den Lebenszyklus des Fahrzeugs vom Rohstoff bis zum Recycling stärker betrachten. Der Autoverband VDA und der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) hatten sich ebenfalls für parallele, weitere Forschungen an Wasserstoffantrieben ausgesprochen.

Brennstoffzellen, in denen Wasserstoff (H2) und Sauerstoff zu Wasser reagieren und die entstehende Energie den Elektromotor antreibt, sind im Straßenverkehr bislang primär in einigen schweren Nutzfahrzeugen wie Bussen im Einsatz. In Pkw ist ihr Anteil noch sehr gering. Hohe Kosten, ein fehlendes dichtes H2-Tankstellennetz und der insgesamt geringere Wirkungsgrad werden zu den Hauptgründen dafür gezählt.

Außerdem muss Wasserstoff selbst erst mit viel elektrischer Energie durch Aufspaltung von Wasser oder aus Kohlenwasserstoffen gewonnen werden. Wie bei dem Strom, mit dem Batterieautos «betankt» werden, sollte im Interesse einer möglichst geringen CO2-Entstehung Ökostrom eingesetzt werden. Dieser müsste in großem Maßstab verfügbar sein.

Eine IAV-Arbeitsgruppe entwickelte nun auf Grundlage des erwarteten deutschen Strommixes im Jahr 2030 und mit Daten des Umweltbundesamtes Szenarien zur Klimabilanz und Wettbewerbsfähigkeit der Antriebe. Ein Ergebnis: Nimmt man den Lebenszyklus des Autos als Maßstab, dürften sich zumindest auch für größere SUVs Vorteile beim Einsatz «grünen» Wasserstoffs ergeben. Dies müsse die gleichzeitige Nutzung reiner Batteriewagen gar nicht schmälern. «Mit allen drei untersuchten Antriebsvarianten ließe sich der CO2-Fußabdruck im Verkehrssektor 2030 deutlich reduzieren», so Studienleiter Marc Sens. «Dabei ist ein Fahrzeug mit Brennstoffzellenantrieb je nach untersuchter Klasse ähnlich klimafreundlich wie ein rein batterieelektrisches Mobil.»

Wasserstoffmotoren könnten zudem auch bei geringerem Wirkungsgrad recht schnell in Serienreife kommen - «und das sowohl für schwere Pkw als auch für Nutzfahrzeuge». Laut den Schätzungen wäre es möglich, dass die Antriebe bei entsprechender Weiterentwicklung und je nach Produktionsbedingungen konkurrenzfähig zum Batterie-E-Antrieb werden. Umgekehrt hätten im Schwerlastbereich auch rein akkubetriebene Modelle Chancen. Es komme auf eine Mischung der Varianten an.

Die Berechnungen sind allerdings von vielen Randbedingungen abhängig. Wesentlich ist laut IAV etwa «ein schneller Ausbau der erneuerbaren Energieproduktion» - und die Frage, ob Wasserstoff und Batteriezellen in Deutschland hergestellt werden. Für H2-Autos sind die bisherigen Kosten wegen des großen Strombedarfs und der langen Kette von der Rohstofferzeugung bis zum Betrieb des Wagens noch recht hoch.

Dies könnte sich demnach zumindest teilweise ändern, sollte der Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft gelingen und die Lagerung sowie Verteilung des Elements rentabler werden. Auch Lkw-Hersteller wie Traton oder Daimler erproben Brennstoffzellen und Wasserstoffmotoren.

 

Zitat von Gast am 11. Mai 2021, 07:08 Uhr

BMW bringt den X5 mit Brennstoffzelle — wie ernst meint es der Konzern mit der Wasserstoff-Strategie wirklich?

 

Am Montag vergangener Woche stand im Landshuter BMW-Werk alles im Zeichen des "Technologietags Wasserstoff". Mit dem bayerischen Wirtschaftsminister Hubert Aiwanger war auch lokale Politprominenz anwesend und informierte sich über die Entwicklungen auf diesem Gebiet. Bei der Veranstaltung sagte er: "Ich bin überzeugt, dass sich die Wasserstofftechnologie durchsetzen wird. Und ich setze mich dafür ein, dass Bayern zum Hightech-Standort in der Wasserstofftechnologie wird. Das ist eine konstruktive Antwort auf die Klimadebatte."

Im vergangenen Sommer hatte bereits Bundeswirtschaftsminister und Wasserstoff-Fan Peter Altmaier hinter dem Steuer eines Brennstoffzellen-BMW Platz genommen. Mit öffentlichkeitswirksamen Aktionen möchten die Bayern das Bild einer Technologieoffenheit vermitteln. Dabei steht BMW mit seinen Wasserstoff-Träumen in der deutschen Autoindustrie mittlerweile weitestgehend alleine da. Der VW-Konzern hat sich fast ganz von seinen Wasserstoff-Plänen verabschiedet, während Daimler sein Engagement auf Nutzfahrzeuge fokussiert.

Für den Einsatz im PKW sind die Voraussetzungen derzeit alles andere als ideal. Schon der Wirkungsgrad von 32 Prozent (Produktion, Transport, Umwandlung berücksichtigt) spricht gegen den Wasserstoffantrieb. Er ist nur halb so hoch wie der eines batterielektrischen Antriebs.

Der H2-Antrieb hat bei BMW Tradition

BMW bleibt trotzdem hartnäckig und noch Potenzial für den Einsatz der Technologie. Schon seit den Neunzigern arbeiten die Münchner an dem vermeintlichen Antrieb der Zukunft. Bisher resultierten die Bemühungen nur in vereinzelten Prototypen oder Kleinserienmodellen wie dem Hydrogen 7. Das ist ein modifizierter 760Li, dessen Zwölfzylindermotor mit Wasserstoff statt Benzin betrieben wurde. Die hundert Versuchsfahrzeuge wurden bis Ende 2009 an Prominente, Politiker und Manager verleast.

Die Ergebnisse des Feldversuchs waren ernüchternd. Zum einen sank die Leistung mit dem alternativen Treibstoff von 445 auf 260 PS, was bei einem Leergewicht von über zwei Tonnen die Fahrleistungen der Oberklasse-Limousine stark beeinträchtigte. Noch schwerwiegender waren jedoch der hohe und alles andere als umweltfreundliche Verbrauch, das quasi nicht vorhandene Tankstellennetz sowie die Verflüchtigung des Wasserstoffs bei längeren Standzeiten.

Neuer Anlauf mit Brennstoffzellen-X5

Autobauer haben erkannt, dass mit Wasserstoff betriebene Verbrennungsmotoren nicht effizient sind. Stattdessen verfügen alle erhältlichen Serienautos mit Wasserstoff-Antrieb heute über eine Brennstoffzelle. So auch BMWs neuester Prototyp Hydrogen NEXT, bei dem es sich um einen umgebauten X5 handelt. Dessen Antrieb wird bereits seit 2019 getestet.

Bei der Entwicklung profitierte BMW auch von dem Know How des Technologiepartners Toyota. Auch einige Hardware-Elemente kommen von den japanischen Wasserstoff-Spezialisten. Laut BMW stammt die Brennstoffzelle aus dem Toyota Mirai, während Brennstoffzellenstapel und Gesamtsystem Eigenentwicklungen sind. Ab Ende 2022 soll der BMW i Hydrogen NEXT in einer kleinen Auflage vom Band laufen von ausgewählten Kunden im Alltag auf Herz und Nieren getestet werden.

Eine Systemleistung von 374 PS

Die sechs Kilogramm Treibstoff werden in zwei 700 bar-Hochdrucktanks gespeichert und in der Brennstoffzelle durch die Reaktion mit Sauerstoff zu Strom umgewandelt. Dieser treibt an der Hinterachse einen Elektromotor an, der auch in dem Elektro-SUV iX3 seinen Dienst verrichtet und 170 PS zur Verfügung stellt. Neben den Brennstoffzellen-Komponenten verfügt auch der Hydrogen NEXT über eine Lithium-Ionen-Batterie. In dem zusätzlichen Akku wird beispielsweise die durch Rekuperation zurückgewonnene Energie gespeichert. So dient er als Leistungspuffer, der bei Bedarf für zusätzliche Power sorgt. Unterm Strich steht eine Systemleistung von 374 PS (275 kW).

Langstreckentauglichkeit im Fokus

BMWs zukünftigen Modelle mit Brennstoffzelle sollen laut dem Hersteller eine Alternative zu reinen E-Autos bieten. "Für viele Kunden können Wasserstoff-Fahrzeuge Vorteile haben. Unter anderem ermöglichen sie künftig ein Nutzungsverhalten analog zu Verbrennerfahrzeugen. Die besondere Langstreckentauglichkeit durch schnelles Nachtanken bietet ein hohes Maß an Flexibilität", fasst Jürgen Guldner, der bei der BMW Group die Entwicklung der Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie leitet, die Vorteile der Antriebsart zusammen.

Innovationen im Batterie-Bereich

Allerdings machen die Hersteller bei der Batterieentwicklung große Fortschritte und die elektrischen Antriebe werden effizienter. So wachsen die Reichweiten der E-Autos, während die Ladezeiten kürzer werden. An Schnelladestationen lassen sich mancher Modelle in weniger als einer halben Stunde laden.

Falls es die seit Jahren prophezeite Feststoffbatterie tatsächlich in die Großserie schafft, dürfte der Radius der Autos schon bald auf über 1.000 Kilometer steigen und so uneingeschränkt langstreckentauglich werden. Auch BMW arbeitet mit Hochdruck an Stromspeichern und erwartet, dass der erste Prototyp deutlich vor 2025 über die Straßen rollen wird. Erst vergangene Woche hatte BMW mitgeteilt, dass sie in das amerikanische Startup Solid Power investieren.

Entlastende Ergänzung zum E-Auto

Benötigt man angesichts diesen Fortschritts bei batteriebetriebenen Autos die aufwendige und teure Brennstoffzelle im PKW überhaupt noch? Guldner hält sie für eine entlastende Ergänzung: "BMW sieht für den Wasserstoffantrieb vor allem dort Potenzial, wo die Ladeinfrastruktur für E-Autos entweder kaum ausgebaut oder überlastet ist. Im Hinblick auf die Ladeinfrastruktur und die Netzstabilität ist eine Diversifizierung der Zero Emission Antriebe sinnvoll. Gerade in Regionen mit hoher Bevölkerungsdichte oder hohen Belastungen im Verkehrsaufkommen ist die Verfügbarkeit einer ausreichenden Zahl an Ladepunkten eine Herausforderung. Dies betrifft zum Beispiel Länder mit instabilem Stromnetz und Häuserschluchten der Ballungszentren oder Autobahnraststätten in der Urlaubszeit", erörtert der Projektleiter.

Weltweit kaum H2-Tankstellen

Dafür müsste aber ein Wasserstoff-Tankstellennetz entstehen. Derzeit befinden sich deutschlandweit nur 91 H-Zapfsäulen im Betrieb, was auch an den Baukosten von etwa einer Million Euro liegt. Im europäischen Ausland und dem Großteil der US-Bundesstaaten sieht es noch schlechter aus. Einzig Kalifornien, sowie die asiatischen Staaten China, Japan und Südkorea bauen das Netz derzeit mit Vehemenz aus.

BMW selbst ist seit 2017 Teil des Hydrogen Councils, an dem sich über hundert internationale Unternehmen verschiedener Wirtschaftszweige beteiligen, um gemeinsam die Infrastruktur für die Wasserstofftechnologie auszubauen. In Deutschland arbeitet BMW mit H2Mobility zusammen und unterstützt das Bestreben der Bundesregierung und der EU-Kommission, ein flächendeckendes Tankstellennetz für PKW und Nutzfahrzeuge zu errichten.

Nur mit grünem H2 massentauglich

Der größte Nachholbedarf besteht jedoch bei der Produktion des Rohstoffs. Grüner Wasserstoff, bei dessen Herstellung ausschließlich Strom aus regenerativen und klimaneutralen Energien genutzt wird, macht einen verschwindend geringen Anteil aus. Zum einen ist er ziemlich teuer, zum anderen sind die Produktionskapazitäten viel zu niedrig. Derzeit beherrscht der graue Wasserstoff den Markt, bei dessen Elektrolyse Erdgas eingesetzt wird. Dies dürfte noch einige Jahre vorherrschen.

BMW ist sich dieser Problematik bewusst und macht davon auch die Zukunftsfähigkeit des Konzepts abhängig. "Der ökonomisch und ökologisch sinnvolle Einsatz der Brennstoffzellentechnologie ist nur dann möglich, wenn Wasserstoff langfristig mittels erneuerbarer Energien herzustellen und zu speichern ist. Allein Deutschland und Frankreich investieren zusammen sechzehn Milliarden Euro in die Entwicklung der Wasserstofftechnologie. Die Produktion von grünem Wasserstoff wird u.a. im Rahmen der 2x40 GW-Initiative der EU signifikant an Bedeutung gewinnen", sagt Guldner.

Massenmodelle frühestens 2025

Ob BMW tatsächlich wie sein Kooperationspartner Toyota in die Massenfertigung von Wasserstoffautos einsteigen wird, hängt davon ab, ob die Politik dem grünen Wasserstoff zum Durchbruch verhilft. "Wir werden unseren Kunden erst ein Serienangebot machen, wenn die Rahmenbedingungen stimmen. Damit rechnen wir frühestens in der zweiten Hälfte dieses Jahrzehnts", sagt der Leiter von BMWs Brennstoffzellenentwicklung.

Die Modelle sollen dann vor allem im gehobenen Segment eine Alternative zu reinen EVs darstellen und die 2025 kommende "Neue Klasse"-Architektur des Autobauers nutzen. Diese ist sowohl für reine E-Autos, als auch für Brennstoffzellen-Fahrzeuge ausgelegt. So können einige Komponenten, wie die E-Motoren, für beide Antriebsarten genutzt werden und die Kosten im Rahmen gehalten werden. Bis diese Hürden genommen sind, fokussieren sich die Münchner wie ihre Konkurrenten auf die Entwicklung konventioneller Elektroautos. Und lassen bis dahin einige Kunden in den exklusiven Genuss des BMW i Hydrogen NEXT kommen.

 

Zitat von Gast am 31. Mai 2021, 11:43 Uhr

VW, Mercedes & Co. verabschieden sich von ihren Wasserstoff-Träumen – das spricht gegen den H2-Antrieb

 

Wasserstoff gilt schon seit den Sechzigerjahren als einer der vielversprechendsten Kandidaten für den Ersatz von Benzin und Diesel. Auch Mercedes, BMW, Audi und VW experimentieren seit Jahrzehnten mit dem Treibstoff und der Brennstoffzellentechnologie. Bisher haben die deutschen Hersteller jedoch nur Kleinserienmodelle mit Wasserstoffantrieb gebaut, wie den Mercedes GLC F-Cell oder BMW 7er Hydrogen 7. Nichts für die breite Masse.

Japan und Südkorea treiben die Technologie voran

Die Konkurrenz aus Japan und Südkorea ist deutlich konsequenter. Toyota brachte mit dem Mirai 2014 das erste in größeren Stückzahlen gefertigte Brennstoffzellen-Auto der Welt auf den Markt, das mittlerweile in der zweiten Generation vom Band läuft. Hyundai zog 2018 mit dem Wasserstoff-SUV Nexo nach. Aufgrund der exotischen Technik sind beide Modelle vergleichsweise teuer und daher keine Verkaufsschlager.

Die derzeit schlecht ausgebaute Infrastruktur tut ihr Übriges. Von dem mindestens 79.000 Euro teuren, dafür aber vergleichsweise gut ausgestatteten Südkoreaner Nexo wurden 2019 lediglich knapp 4.500 Stück gebaut. Trotzdem treiben die beiden Konzerne die Entwicklung auf diesem Gebiet mit voller Kraft voran, was auch an dem starken politischen Willen in den beiden asiatischen Ländern liegt.

VW setzt auf batteriebetriebene  Elektroautos

Wie die „Financial Times“ berichtet, haben die meisten europäischen Autokonzerne ihre Wasserstoff-Pläne mittlerweile weitestgehend begraben. Stattdessen möchten sie sich im PKW-Bereich konsequent auf batterieelektrisch angetriebene Fahrzeuge konzentrieren. Herbert Diess, der Vorstandsvorsitzende des VW-Konzerns, hält die Idee eines großen Marktes für Brennstoffzellen-Autos für zu optimistisch. "Sie werden keinen breiten Einsatz von Wasserstoff in Autos sehen. Nicht einmal in 10 Jahren, weil die Physik dahinter einfach so unvernünftig ist," sagte Diess der „Financial Times.“

Zumindest bei seiner Kernmarke baut die Zukunftsstrategie des VW-Konzerns komplett auf BEVs (Battery Electric Vehicles). Die Premium-Tochter Audi hat mit der Studie H-Tron bereits vor fast fünf Jahren einen ersten Ausblick auf ein potenzielles Brennstoffzellen-SUV gegeben. Angesicht der aktuellen Zweifel des Konzernchefs und der konsequenten Elektro-Strategie des weltweit größten Autokonzerns ist es jedoch fraglich, ob Audi jemals ein Volumenmodell mit Wasserstoffantrieb auf den Markt bringen wird.

Diess hält von der Technologie wenig

Diess hat in seiner Zeit als BMW-Ingenieur selbst an Fahrzeugkonzepten mit Wasserstoffantrieb gearbeitet, zweifelt aber im Gegensatz zu den meisten Konkurrenten selbst im LKW-Bereich die Sinnhaftigkeit des Antriebskonzepts an. Die VW-Töchter MAN und Scania arbeiten zwar für die Langstrecke weiterhin an Wasserstoff-Trucks, aber auch bei ihnen liegt der Fokus klar auf E-Fahrzeugen, die ihren Strom aus großen Batterien beziehen und mit einer Füllung zwischen 200 und 300 Kilometern schaffen sollen. Zu dem Thema sagte Diess der Financial Times: "Bei LKWs geht es vor allem um die Kosteneffizienz. Und Wasserstoff ist so teuer, dass sich die Kosten pro Kilometer im Vergleich zum einem batterieelektrischen LKW verdreifachen würden."

Der aus der Fusion von der Groupe PSA (Peugeot, Citroën, Opel und DS) und Fiat-Chrysler hervorgegangene Konkurrent Stellantis ist im Transportbereich etwas optimistischer. Der Konzern möchte in den kommenden Jahren kleine Wasserstoff-Transporter auf die Straße bringen. Im Automobilbereich sieht er aber auch kein großes Potenzial. "Der Großteil der Leute, die auf das Wasserstoffauto drängten, haben jetzt einen Rückstand bei den E-Autos", sagte der Vorstandsvorsitzende Carlos Tavares der Financial Times.

Renault plant Wasserstoff-Transporter

Auch Renault sieht den idealen Einsatzzweck für den Wasserstoffantrieb im Güterverkehr. Philippe Prevel ist bei dem französischen Traditionskonzern für alternative Treibstoffe verantwortlich. Seiner Meinung nach macht der Antrieb vor allem bei Fahrzeugen Sinn, die einen zentralen Dreh- und Angelpunkt haben, an den sie nach dem Schichtende zurückkehren, wie Busse, Taxis oder Lieferwagen. Letztere haben die Franzosen mit dem Kangoo und Master Z.E. Hydrogen bereits im Angebot. Allerdings fiel der Anteil der Wasserstoff-Varianten an den Gesamtverkäufen bisher äußerst gering aus.

Auf lange Sicht strebt Prevel in Segment der H2-Transporter einen Marktanteil von 30 Prozent an. Derzeit sei aber noch nicht absehbar, wie viel Wachstumspotenzial in dem bisher kaum existenten Markt wirklich steckt. Noch für dieses Jahr, plant Renault zwei neue Wasserstoff-Lieferwagen, die aus einer Kooperation mit dem amerikanischen Brennstoffzellen-Spezialisten Plug Power stammen. Zudem ist der Franzose davon überzeugt, dass die mit Wasserstoff betriebene Brennstoffzelle vor allem auf Strecken über 300 Kilometer eine Rolle spielen wird. Rein elektrisch angetriebene LKW bräuchten für solche Distanzen schwere und platzraubende Batterien. Im PKW-Bereich setzt Renault bis 2030, wie der Großteil seiner europäischen Konkurrenten, vor allem auf BEVs und Hybridantriebe.

Mercedes und BMW halten sich zurück

Mercedes hatte jahrelang ambitionierte Wasserstoff-Pläne. Doch auch die Stuttgarter konzentrieren sich mittlerweile in erster Linie auf die Entwicklung batterieelektrischer Autos und den Ausbau ihrer EQ-Modellfamilie. Nachdem die Marke mit dem Stern seit den Neunzigern Brennstoffzellen-Versionen der A- und B-Klasse produzierte, wurde Ende 2018 der Mercedes GLC F-Cell eingeführt. Das Wasserstoff-SUV wurde nur im Leasing angeboten und bereits im April 2020 nach rund 3.000 Exemplaren eingestellt. Die Schwaben haben ihr Wasserstoff-Programm aber nicht komplett aufgegeben. Im LKW-Bereich haben sie kürzlich eine Kooperation mit Volvo geschlossen.

Beim Erzrivalen aus München sieht es ähnlich aus. BMW plant für 2022 eine lokal emissionsfreie Version des X5, die sich einen Großteil der Technik mit Toyotas Technologieträger Mirai teilen wird. Doch auch bei dem Brennstoffzellen-X5 rechnet der Hersteller nur mit niedrigen Stückzahlen. Passend zum Zeitgeist liegt auch bei den Bayern das Hauptaugenmerk auf der Entwicklung ihrer batteriebetriebenen Modelle, wie beispielsweise dem i4 oder dem iX.

Wenig Tankstellen und hohe Preise

Die Gründe für die Skepsis der Autokonzerne sind vielseitig. Allen voran werden viele Kunden derzeit von der international dürftigen Infrastruktur abgeschreckt. Trotz staatlicher Förderungen seit 2007 gibt es laut dem Anbieter H2.LIVE hierzulande derzeit nur 91 Tankstellen, während sich rund fünf Stück in der finalen Bauphase befinden. Zum Vergleich: Benzin konnte im vergangenen Jahr an insgesamt 14.400 Orten gezapft werden.

In anderen Ländern sieht es nicht besser aus. Im Gegenteil: Deutschland führt die europäische Rangliste mit einem großen Vorsprung an. Insgesamt sind es in ganz Europa nur 180 Stück. Kein Wunder, denn der Bau einer neuen H2-Tankstelle schlägt mit rund einer Million Euro zu Buche. Dazu kommt, dass Wasserstoff für Autos aufgrund der geringen Nachfrage nur in kleinen Mengen produziert wird, der Treibstoff ist deshalb vergleichsweise teuer. Ein Kilo kostet derzeit üppige 9,50 Euro. Der Hyundai Nexo kommt damit beispielsweise etwas weiter als 100 Kilometer.

Aufwendigere Technik als beim BEV

Zudem sind die Wasserstoffmodelle in der Anschaffung deutlich teurer als vergleichbare Benziner oder E-Autos. Während letztere zwar über eine üppig dimensionierte und kostenintensive Lithium-Ionen-Batterie verfügen, sind sie technisch deutlich einfacher aufgebaut. Bei Wasserstoffautos kommen zu den dickwandigen Hochdrucktanks die Brennstoffzelle, in der H2 mit Sauerstoff reagiert. Neben Wasser und Wärme, wird dabei natürlich auch der für den Antrieb benötigte Strom erzeugt. Letzterer wird anschließend von einem Aufwärtswandler verstärkt und erst dann an die E-Motoren abgegeben. Dazu kommt noch eine zusätzliche Puffer-Batterie.

All diese Komponenten führen derzeit noch zu hohen Produktions- und Entwicklungskosten. Um diese deutlich senken zu können, müssten die Autohersteller jährlich hunderttausende Brennstoffzellen-Fahrzeuge verkaufen. Angesichts der aktuellen Verkaufszahlen ist das ein utopisches Ziel. Der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle ist mit rund 65 Prozent zwar doppelt so hoch wie bei einem Verbrennungsmotor. Wenn man jedoch die Produktion, den Transport und die Umwandlung des Wasserstoffs in Strom komplett durchrechnet, landet man bei einem Wirkungsgrad von 29 bis 32 Prozent. Batterieelektrisch angetriebene Fahrzeuge sind derzeit effizienter als Wasserstoffautos.

Maximilian Fichtner, Professor der Festkörperchemie an der Universität Ulm, äußerte im Gespräch mit der „Wirtschaftswoche" schon im November 2019 Bedenken. Der Gesamtverkehr hatte hierzulande damals einen jährlichen Energiebedarf von rund 770 Terawattstunden, sagte Fichtner. Wenn man alle Fahrzeuge mit einem Wasserstoffantrieb ausrüsten würde, dürfte der Bedarf auf über 1000 Einheiten ansteigen. Die Umstellung auf einen reinen Elektroantrieb könnte ihn dagegen sogar auf rund 200 Terawattstunden reduzieren.

Grüner Wasserstoff ist Zukunftsmusik

Als Abgas fällt bei Brennstoffzellenautos tatsächlich nur unschädlicher Wasserdampf an. Die Produktion von H2 ist aber in den meisten Fällen noch alles andere als klimaneutral. Die Herstellung von grünen Wasserstoff ist zwar in der Theorie bereits möglich. Hierbei wird die Elektrolyse von Wasser ausschließlich mit Strom durchgeführt, der komplett aus erneuerbaren und klimaneutralen Energien stammt. Diese Methode ist derzeit jedoch noch sehr kostenintensiv und wird deshalb nur im kleinen Maßstab eingesetzt. Der große Durchbruch wird hier zwar schon seit langem prophezeit, bisher ist er jedoch noch nicht eingetroffen.

Die Norm ist heute dagegen der graue Wasserstoff. Bei ihm stammt die Energie großteils aus fossilen Brennstoffen. Meist wird Erdgas unter hohen Temperaturen in Wasserstoff und C02 umgewandelt. Letzteres wird in die Umgebungsluft abgegeben und verstärkt so den Treibhauseffekt. Eine Zwischenstufe stellt der blaue Wasserstoff dar. Hier wird die Produktion auf die gleiche Weise durchgeführt, die Treibhausgase jedoch abgefangen und anschließend gespeichert. Doch auch bei dieser Vorgehensweise gibt es Nachholbedarf. Trotzdem sollte man den Wasserstoff nicht vorschnell abschreiben. Auf lange Sicht dürfte er bei der Energiewende nämlich eine entscheidende Rolle spielen. Wenn auch zum jetzigen Stand eher im Nutzfahrzeugbereich, sowie in der Produktion von Stahl und Zement.

 

Zitat von Gast am 1. Juni 2021, 09:13 Uhr

Tank-Wartezeiten bis zu 45 Minuten: In den USA zeigt sich, wie der Vorteil von Wasserstoff-Autos zum großen Ärgernis wird

 

Elektromobilität ist nicht erst seit der neuen Gigafactory in Grünheide bei Berlin gekommen, um zu bleiben. Längst haben auch Hersteller wie VW, BMW und Mercedes erkannt, dass die Tage des Autos mit regulärem Verbrennungsmotor gezählt sind und investieren dreistellige Milliardensummen in das Vorantreiben von Elektro-Offensiven.

Doch E-Autos bringen nicht nur Vorteile mit sich. So tritt die teils geringe Reichweite in Umfragen immer wieder als der Hauptgrund auf, warum Neuwagen-Kunden sich schlussendlich doch lieber für einen Hybrid- oder einen Verbrenner als für einen reinen Elektro-Motor entscheiden.

Tesla und Co. tüfteln zwar fleißig an Akkus, die immer kürzere Ladezeiten und mehr Kapazität haben – aber die Entwicklung dauert. Eine umweltfreundliche Alternative, für die immer mehr Hersteller werben, lautet Wasserstoff. Autos mit einer Brennstoffzelle fahren CO2-frei, können auf das bereits vorhandene Tankstellenangebot zugreifen und tanken in wenigen Minuten voll. In der Produktion sind sie zwar teuer, aber die Vorteile rechtfertigen den Aufpreis – sowohl aus Autobauer-, als auch aus Fahrersicht.

Der Autoblog "Tesla Blog" ist einem dieser Vorteile nun in Kalifornien auf den Grund gegangen. In dem US-Bundestaat verkauft sich das Wasserstoffauto Toyota Mirai derzeit wie warme Semmeln, was einem innovativen Subventionsprogramm geschuldet ist: Autokäufer bekommen mit dem Kauf eine Tankkarte, mit der sie kostenfrei Wasserstoff tanken und somit quasi umsonst fahren. Dafür müssen sie jedoch viel Wartezeit mitbringen.

Wasserstofftanken dauert nur im Einzelfall wenige Minuten

Das liegt vor allem daran, dass zum ordnungsgemäßen (und schnellen) Auftanken ein Druck im Wasserstofftank von 700 Bar vonnöten ist. Hat ein Fahrzeug an der Tankstelle fertig getankt, beträgt die Wartezeit, bis das nächste Fahrzeug die Zapfsäule ordentlich nutzen kann, laut "Tesla Blog" 36 Minuten. Insgesamt könnten reguläre Tankstellen, die lediglich über eine einzelne Wasserstoff-Zapfsäule verfügen, so an einem Tag nur 40 PKW mit dem nötigen Saft versorgen.

Noch dramatischer werde das ganze, wenn es sich beim vorherigen Tankstellenkunden um den Fahrer eines LKW oder Busses gehandelt habe. Hier betrage die Wartezeit dann 360 Minuten. Mit modernster Technik seien zwar dank sogenannten Kryopumpen Wartezeiten von bis zu gut sieben Minuten möglich, nur die wenigsten Tankstellen verfügten jedoch über die Technik.

Im Gespräch mit Toyota-Mirai-Fahrern in Kalifornien fand "Tesla Blog" heraus, dass die dank 5.000 US-Dollar Toyota-Rabatt, 7.500 US-Dollar staatlicher Subventionen und einer Tankkarte mit einem Volumen von 15.000 US-Dollar quasi zum Nulltarif fahren.

Für das gesparte Geld müssten jedoch erhebliche zeitliche Kosten in Kauf genommen werden. Die durchschnittliche Wartezeit betrage so rund 20 bis 45 Minuten. Stünden vor dem eigenen Toyota Mirai noch vier weitere Wasserstoff-PKW, betrage die Wartezeit zwei Stunden.

Zum Vergleich: Ein Porsche Taycan lädt seinen E-Akku in 15 Minuten von 0 auf 80 Prozent auf. Auch günstigere E-Autos verbauen immer schneller ladende Akkus, allen voran Tesla mit seinen Schnellladesystemen "Supercharger". Da ist es wohl nur eine Frage der Zeit, bis auch das Aufladen von E-Autos in wenigen Minuten zu bewerkstelligen ist. Fraglich ist hier, ob die Wasserstoff-Lobby bis dahin für einen Ausbau der Wasserstoff-Infrastruktur sorgen kann – denn eigentlich brauch es einfach nur ein paar Zapfsäulen mehr.

 

Zitat von Gast am 17. Juni 2021, 09:09 Uhr

Die Kraft kommt aus der Brennstoffzelle - Mobi-Ion AM1 E-Roller

 

Das französische Unternehmen Mobi-Ion hat einen Elektroroller mit Brennstoffzellenantrieb vorgestellt. Der AM1 in dieser Form ist noch ein Prototyp, könnte aber ab 2023 auf den Markt kommen.

Batterieelektrischer E-Roller als Basis

Der französische Mobi-Ion-Konzern, der sich mit Energielösungen in verschiedensten Bereichen beschäftigt, hat in den vergangenen Jahren mit dem AM1 einen konventionell gezeichneten Elektroroller entwickelt. Der Mobi-Ion AM1 tritt in der 50er-Klasse an und setzt dabei auf einen 3 kW starken Elektromotor, der als Nabenmotor im Hinterrad arbeitet und eine Höchstgeschwindigkeit von 45 km/h erlaubt. Mit seinen beiden Lithium-Ionen-Batterien unter der Sitzbank erreicht der 92 Kilogramm schwere AM1 Reichweiten von bis zu 140 Kilometer, bevor er wieder für rund 2,5 Stunden an die Steckdose muss. Ab Herbst 2021 soll der AM1 in Frankreich im Rahmen eines Vermietmodells angeboten werden.

Eine Thermoskanne voll Wasserstoff

Doch Mobi-Ion geht noch einen Schritt weiter. Ein jetzt vorgestellter und zusammen mit den Wasserstoffspezialisten STOR-H entwickelter Prototyp ersetzt die Batteriepakete durch eine Brennstoffzelle in Kombination mit einer kleinen Pufferbatterie. Diese neue Konfiguration soll das Gewicht des Rollers reduzieren und die Reichweite erhöhen. Zudem wächst der Stauraum unter der Sitzbank. Gespeist wird die Brennstoffzelle aus Wasserstofftankmodulen, die aussehen wie kleine Thermoskannen und in Röhren unter der Sitzbank stecken. Die Pufferbatterie wird eigentlich nur in der Startphase benötigt, bevor dann die Brennstoffzelle die Energielieferung an dem Motor übernimmt.

Für die Wasserstoffversorgung setzt Mobi-Ion auf ein Tauschsystem. Leer gefahrene Patronen sollen im Handel gegen volle getauscht werden. Der Tankvorgang an sich beschränkt sich dabei auf das Entnehmen und Einsetzen von neuen Modulen. Natürlich besteht eine entsprechende Infrastruktur noch nicht. Auch das Nachfüllen der Module ist noch völlig ungeklärt.

Dennoch wollen die Franzosen bereits Ende 2021 einen fahrbereiten AM1-Prototyp mit Brennstoffzelle in die Erprobung schicken. Eine mögliche Serienreife projizieren die Entwickler frühestens in das Jahr 2023.

Zitat von Gast am 8. November 2021, 07:59 Uhr

Wasserstoff-Hubs: Nikola und TC Energy arbeiten jetzt zusammen

 

Wie kürzlich bekannt wurde, unterzeichneten das US-amerikanische Startup Nikola und das kanadische Unternehmen TC Energy eine Kooperationsvereinbarung.

Nikola-TC Energy-Kooperation

In einer Pressemitteilung gab Nikola zuletzt bekannt, dass das Startup eine Kooperationsvereinbarung mit TC Energy unterzeichnet hat, die die strategische Zusammenarbeit für die "Entwicklung, den Bau, das Eigentum und/oder den Betrieb einer kritischen Wasserstoffinfrastruktur für wasserstoffbetriebene emissionsfreie Schwerlastfahrzeuge" in den Fokus nehme. "Wir sehen diese neue Partnerschaft als einen wichtigen ersten Schritt, um den Zugang zu einer erschwinglichen, kohlenstoffarmen Wasserstoffproduktion für den Transport- und Industriesektor zu erleichtern", sagte Corey Hessen, Senior Vice President und President Power and Storage bei TC Energy, in einer TC Energy-Pressemitteilung. Nikola sieht zukünftig erhöhten Bedarf an Wasserstoffproduktionszentren, dessen Weiterentwicklung durch die TC Energy-Kooperation ins Auge gefasst werden soll. Im Besonderen gehe es dabei um den Wasserstoffbedarf schwerer Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge sowie den Bedarf an "sauberer Energie" innerhalb Nordamerikas, hieß in der TC Energy-Pressemitteilung weiter.

Das sind Nikola und TC Energy

Die Nikola Corporation ist ein US-amerikanisches Unternehmen mit Sitz in Phoenix, Arizona, wobei der Name des Unternehmens als Referenz zum Erfinder, Physiker und Elektroingenieur Nikola Tesla gewählt wurde. Die Nikola Corporation wurde bereits 2014 durch Trevor Milton in Salt Lake City gegründet und ist sowohl auf die Entwicklung als auch das Design von Hybrid-Trucks spezialisiert. Mit der Produktion der Nutzfahrzeuge begann das Startup 2020. Fokussiert werden vornehmlich Unternehmenskunden verschiedener internationaler Märkte.

Bei TC Energy handelt es sich um ein kanadisches Energieinfrastruktur-Unternehmen mit Firmensitz in Calgary. Spezialisiert ist der Konzern auf die Versorgung Nordamerikas mit den fossilen Brennstoffen Erdgas und Erdöl. Umgesetzt wird dies mittels eines eigenen Pipeline-Netzwerks, das rund 57.000 Kilometer umfasst; das Netz der Pipelines mit Beteiligung anderer Unternehmen umfasst rund 11.500 Kilometer.