Benzin/Diesel vs Elektro vs Wasserstoff

Benzin und Diesel (und Kerosin) haben sich als Treibstoff für alle Arten von Fahrzeugen durchgesetzt: PKW, LKW, Baumaschinen, Busse, Flugzeuge, Schiffe,...  Im Hintergrund agiert eine gut eingespielte Logistik zur Versorgung der Kunden bis in den letzten Zipfel der Erde.

Auch wenn in der Effizienz der Verbrennungsmotoren Fortschritte erzielt wurden, es nutzt alles nichts: Mobilität basierend auf fossiler Energie ist einer der Klimakiller. Es müssen Alternativen gefunden werden.

Auch in Punkto Abhängigkeit von zweifelhaften Staaten wie Saudi Arabien und Russland stellen die Fossilen in der Mobilität einen wunden Punkt dar. Die EU importiert knapp 90% des benötigten Erdöls. Das heißt politische Abhängigkeit und ist ein Risiko für unseren Standort.

Elektromobilität

Elektromotoren sind eine extrem zuverlässige, wartungsarme Technik. In Punkto Effizienz sind sie uneinholbar an erster Stelle (etwa 3x so effizient wie Verbrennungsmotoren), wenn es darum eine Drehbewegung herzustellen. Für deren Nutzung in mobilen Fahrzeugen jedoch ist das Mitführen des Stromes in Batterien notwendig.

Litium Gewinnung

Für die Herstellung der Batterie wird unter anderem Lithium benötigt. Dessen Abbau erfolgt häufig unter sozial und ökologisch bedenklichen Bedingungen. Darauf haben die Staaten der EU aber Einfluss, das kann von uns geändert werden.
Umweltschonende Gewinnung von Bergbauprodukten mit Einbezug der lokalen Bevölkerung sowie Recycling lösen dieses Problem. Es ist also nur eine Frage unseres Wollens und der Herstellkosten. Übrigens: Seltene Erden sind nicht wirklich selten und nur in China zu finden. Sie kommen nur deswegen heute zu 90% aus China, weil man sie dort billig abbauen kann.

Der Fahrstrom für die Batterien wiederum kann umweltschonend in der EU (zB. mit PV Anlagen auf unseren Dächern) hergestellt werden. Die Abhängigkeit und Erpressbarkeit der EU würde sich schlagartig reduzieren. Und für den Aufbau des neuen Elektro-Mobilitätssystems incl. Ökostrom-Gewinnung entstehen unzählige Jobs in der Baubranche, bei Dachdeckern, Spenglern, Elektrikern und den PV-Anbietern sowieso.

Eine Herausforderung werden die Elektro-Baumaschinen, eSchiffe und eFlugzeuge. Dort werden sehr hohe Leistungen und Energiemengen benötigt. In Flugzeugen muss zusätzlich alles sehr leichtgewichtig sein. Das ist bei Batterien ein Problem. Ob das mit den heute bekannten Batterien funktionieren wird, ist noch ungeklärt.

Wasserstoff – die Aspekte der Herstellung

Wasserstoff (kurz H2) für Fahrzeuge steht inzwischen seit 20 Jahren in den Startlöchern. Noch ist die Herstellung von H2 teuer und es entsteht dabei CO2. Das muss verbessert werden, damit H2 eine legitime Alternative zu Benzin/Diesel bzw. Elektromobilität wird.

In letzter Zeit wurde damit begonnen eine ergänzende Bezeichnung einzuführen, die den Ursprung des H2 deklariert.

• Grauer Wasserstoff: Hergestellt aus fossilen Brennstoffen. Dh. CO2 entsteht bei der Herstellung und entweicht in die Atmosphäre. Damit ist es keine legitime Alternative.
  
  
• Blauer Wasserstoff: Hergestellt aus fossilen, aber CO2 wird gefangen und in Lagern dauerhaft gespeichert. Eine bedingt legitime Alternative. Für die dauerhafte Lagerung muss eine Garantie übernommen werden und die Kosten dafür auf den Wasserstoffpreis aufgeschlagen werden.
  
  
• grüner Wasserstoff: Hergestellt mit Ökostrom und somit ein CO2-freier Brennstoff. Nur diese Variante ist zukunftsfähig. Der dafür verwendete Strom könnte aber auch direkt im eAuto mit Batterie genutzt werden.

Alle Herstellverfahren sind technologisch anspruchsvoll oder haben einen schwachen Wirkungsgrad. Das erhöht die Herstellkosten. Wir werden sehen wie sich die preisliche Entwicklung an der Tankstelle in den kommenden Jahren darstellt. In jedem Fall muss Wasserstoff CO2 frei hergestellt werden. Anders ist dessen Nutzung in Zeiten des Klimawandels nicht mehr zu rechtfertigen.

Wasserstoff in der Anwendung

H2 wird entweder in flüssiger Form bei minus 253°C oder flüssig unter extrem hohen Druck von 700 bar im Auto mitgeführt. Das ist teuer und mit Verlusten verbunden!
Man unterscheidet im Fahrzeug zwei Möglichkeiten: Verbrennungsmotor und Brennstoffzelle.

Verbrennungsmotor

Benzinmotoren können für die Nutzung mit H2 adaptiert werden. Bisher haben sich aber alle Feldversuche wieder zerschlagen und wurden eingestellt.

Brennstoffzelle

Bei Brennstoffzellen wird H2 zunächst in Strom umgewandelt. Mit diesem Strom wird dann das eAuto angetrieben. Man hat daher in dieser Technik einen weiteren Umwandlungsschritt, der wiederum mit Verlusten verbunden ist.

Dieses Verfahren wird derzeit von den Herstellern verstärkt angewandt. Da Brennstoffzellen ihre Leistung nicht schnell ändern können, sind für kurzfristige Leistungsspitzen (Anfahrt, Bergauffahrt) jedoch Batterien im Fahrzeug mitzuführen. Man baut sozusagen zwei Technologien ins Auto ein.

Fazit

Aus Sicht der Energieeffizienz sind eAutos mit Batterie sinnvoller als Wasserstofffahrzeuge, da sie deutlich weniger Strom benötigen als Autos die den Umweg über Wasserstoff/Brennstoffzelle nehmen. Von der H2-Herstellung über die Verstromung in der Brennstoffzelle mit all ihren Verlusten brauchen Wasserstoffautos für 100km etwa 2 mal so viel Strom, wie reine eAutos mit Batterie.