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Perfekt saubere Wasserstoffautos werden seit Jahren von Automarketingabteilungen versprochen (wie BMW in 2006). In den letzten Jahren haben die Pläne konkretere Konturen angenommen. Unter anderem soll das leichteste Gas zum Beispiel ein wichtiges russisches Exportprodukt werden.

Die Frage ist, ob die “verlorenen Jahre” nicht zu lang waren. Der Batteriewettbewerb im sauberen Transport hat in den letzten zehn Jahren einen großen Sprung nach vorne gemacht. Macht es Sinn, in Wasserstoff für den Straßenverkehr zu investieren?

Vorhersagen sind immer eine knifflige Sache, besonders wenn es um die Zukunft geht, wie man so schön sagt. Aber der Physiker Patrick Plötz vom Fraunhofer-Institut für Systemforschung und Innovation in Deutschland glaubt, dass Wasserstoff einfach zu spät ist. Warum, fasste er es in einem Artikel für das Magazin Nature Electronics zusammen (Text ist gesperrt).

Heute beschäftigt sich Plötz mit Fragen des Übergangs zu neuen Antriebsformen und der Energieeffizienz, obwohl er seine Karriere in der theoretischen Teilchenphysik begann.

Plötz geht von einer ziemlich klaren Prämisse aus, dass nicht viel Zeit bleibt. Obwohl wir es in Tschechien immer noch nicht glauben wollen, wollen die starken und wohlhabenden westlichen Staaten einen schnellen Wandel. Im Pariser Klimaabkommen haben die Unterzeichnerstaaten zugesagt, dass der Verkehr in einigen Jahrzehnten klimaneutral, also ohne Netto-Treibhausgasemissionen, sein wird.

Gleichzeitig gibt es keinen Hinweis darauf, dass es einen Wechsel von Benutzern gibt. Es ist unwahrscheinlich, dass die Menschen aufhören, weniger Auto zu fahren oder bestimmte „grünere“ Verkehrsmittel (Fahrrad, öffentliche Verkehrsmittel) zu nutzen. Industrieländer werden basierend auf Autos „eingesperrt“. Autohersteller sind ein wichtiger Teil der Wirtschaft, es gibt eine umfangreiche und sehr teure Straßeninfrastruktur, Autos sind ein soziales Symbol und so weiter.

Das bedeutet, dass Länder, die es mit der Reduzierung ihrer Emissionen ernst meinen, nach tatsächlich schnell verfügbaren Alternativen suchen werden. Sie werden sich zwischen den jetzt verfügbaren Technologien entscheiden, trotz der Unsicherheit darüber, welche Technologie langfristig die beste sein könnte.

Während Plötz sagt, dass Wasserstoff sicherlich seinen Weg in eine Reihe von Industrien finden kann, einschließlich einiger Transportmittel, wird es einfach nicht rechtzeitig marktreif sein. Wenn Verpflichtungen zur Änderung der Verkehrsemissionen ernst genommen werden, kann nicht erwartet werden, dass die Wasserstofftechnologie die Führung übernimmt. Entwicklung und weitere Unterstützung sollten sich bereits auf batterieelektrische Fahrzeuge konzentrieren, sowohl für den Personen- als auch für den Güterverkehr.

Im Pkw-Segment ist die Lage bereits recht übersichtlich. Anfang 2021 gab es weltweit rund 25.000 Wasserstoff-Brennstoffzellen-Autos. Fast alle, mehr als 90 %, befinden sich in nur vier Ländern: Korea, den Vereinigten Staaten, China und Japan. Derzeit sind nur zwei Modelle von Brennstoffzellen-Pkw von globalen Herstellern erhältlich. Auch Brennstoffzellen-Elektroautos können nicht zu Hause betankt werden. Weltweit sind etwa 540 Wasserstofftankstellen in Betrieb.

Bis Anfang 2022 waren weltweit rund 15 Millionen Elektro- und Plug-in-Hybridautos auf den Straßen unterwegs. Mehr als 350 Modelle sind verfügbar. Für Nutzer, die zu Hause nicht laden können oder es derzeit nicht mögen, waren bis 2020 weltweit rund 1,3 Millionen öffentliche Ladegeräte im Einsatz; ein Viertel davon mit einer Leistung von mindestens 22 kW. Auch die Ladekapazität steigt: Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) sind in Europa mehr als 1.000 300-kW-Ladepunkte in Betrieb.

Als batterieelektrische Fahrzeuge eine Reichweite von weniger als 150 km hatten und das Aufladen mehrere Stunden dauerte, entstand ein großes und wichtiges Marktsegment für Brennstoffzellenfahrzeuge: der Fernverkehr. Allerdings bieten batterieelektrische Autos jetzt eine reale Reichweite von etwa 400 km, und die neuesten Generationen verwenden 800-V-Batterien, die in etwa 15 Minuten auf bis zu 200 km aufgeladen werden können. Es gibt wenige Benutzer, die nicht genug sein werden.

Plötz sagt, dass viele aktuelle Investitionen in Wasserstoffautos von Missverständnissen geplagt werden „Versunkene Kosten“. Das bedeutet, dass sie denken: Wir haben schon viel Geld in diese Technologie investiert, und wenn wir es jetzt aufgeben, ist es verschwendet.

Die Batterien sind jedoch in einer viel besseren Position. Der Preis für Batterien ist in den letzten Jahren vor allem aufgrund technischer Probleme stark gesunken. Entwicklung, jetzt sollten die Einsparungen bei der Produktion wirklich sehr erheblich sein. In die Ladeinfrastruktur wurden bereits relativ ausreichende Mittel investiert, weitere sind geplant.

Beim Güterverkehr ist die Lage offenbar weniger eindeutig. Brennstoffzellen-Lkw sind nicht verfügbar. Die Vorserienautos wurden getestet, aber man kann sie noch nicht kaufen (aber man hätte in einen großen Investitionsbetrug rund um Nikolas Wasserstoff-Tirade geraten sein können).

Aber auch batteriebetriebene Lkw werden nicht weggeschmissen: Sie befinden sich in einem anderen Entwicklungsstadium als Pkw. Die Verzögerung wird allgemein auf ein Jahrzehnt geschätzt. So sind weltweit nur etwa 30.000 batterieelektrische Lkw im Einsatz, mehr als 90 % davon in China.

Bisher haben viele Hersteller neue Modelle von batteriebetriebenen „Lkw“ angekündigt. Mehr als 100 N2-Modelle mit einem Gewicht von 3,5 bis 12 Tonnen und mehr als 50 Modelle für Autos über 12 Tonnen werden voraussichtlich in den kommenden Jahren auf den Markt kommen.

Diese erste Generation soll in der Regel eine Reichweite von 250 Kilometern bei den kleineren Typen und etwa 300 bis 350 km bei den schwereren Autos haben, was ihren Einsatz natürlich einschränkt. Vereinfacht gesagt, könnten vergleichbare Autos dort eingesetzt werden, wo die Gesamtjahresfahrleistung 50.000 Kilometer nicht überschreitet, etwa bei der Auslieferung von Transportern im Stadtverkehr, so Plötz.

Ein größeres Problem sind Langstrecken-Elektrofahrzeuge, deren durchschnittliche Jahresfahrleistung mehr als 100.000 Kilometer pro Jahr beträgt. Und auch der Transport von sehr schweren Lasten (da viel Energie benötigt wird). In diesem Bereich müssen Wasserstofffahrzeuge vorrangig erwischt werden.

Die Ende 2020 angekündigte Unternehmensgruppe im Bereich (vPDF), dass es bis 2030 rund 100.000 Brennstoffzellen-Lkw auf die europäischen Straßen bringen möchte. Angesichts der Tatsache, dass die kommerzielle Massenproduktion von Lkw nach optimistischsten Schätzungen im Jahr 2027 beginnen könnte, erscheint dies als eher optimistische Schätzung. Auch die Konkurrenz wird wohl nicht schlafen, bis dahin werden batterieelektrische Fahrzeuge der zweiten Generation mit besserer Leistung im Handel erhältlich und im Einsatz sein.

Batterie-Lkw und Brennstoffzellen-Fahrzeuge haben jedoch eines gemeinsam: Für sie gibt es derzeit keine spezialisierte Infrastruktur. Es fehlen sowohl Wasserstofftankstellen als auch Ladegeräte, die nur Elektro-Lkw mit ihren deutlich größeren Batterien bedienen würden. Natürlich können vorhandene Schnellladegeräte verwendet werden, wenn dies an einem bestimmten Ort physikalisch möglich ist (was oft nicht der Fall ist), aber selbst das reicht für den normalen Betrieb nicht aus.

Es gibt jedoch einen praktischen Weg, um das Problem zu umgehen. Die Regeln erlauben europäischen Fahrern nur 4,5 Stunden Lenkzeit, gefolgt von einer obligatorischen Ruhezeit von mindestens 45 Minuten. Könnte das Elektroauto in dieser Zeit am nächsten Abschnitt aufgeladen werden, wäre das Hauptproblem gelöst.

In diesen 4,5 Stunden legt der schwere Lkw im Schnitt rund 400 Kilometer zurück. Der Verbrauch von Lkw – teilweise recht hoch – übersteigt 100 kWh pro 100 Kilometer. Plötz errechnet für den Fernverkehr einen Wert von rund 150 kWh pro 100 Kilometer. Bei einer Ladung von rund 400 km in 45 Minuten für einen Lkw liegt die durchschnittliche Ladeleistung bei rund 800 kW.

Der aktuelle Schnellladestandard erlaubt Leistungen bis 350 kW. Heute zeichnet sie sich jedoch bereits ab Standard „Megawatt-Ladegeräte“, die das Laden mit einer Leistung von mehr als 2 Megawatt (MW) ermöglichen sollen. Die Spezifikationen werden Ende 2022 erwartet, der finale Standard 2023.

Auch die Europäische Kommission hat einen Plan zum Aufbau eines Megawatt-Netzes ausgearbeitet Ladegeräte. Entlang des Fernstraßennetzes sollen im Abstand von rund 50 Kilometern leistungsstarke Ladegeräte eingesetzt werden. Auch Ladesysteme (oben und unten) werden heute getestet, was die Notwendigkeit des Nachladens im Leerlauf deutlich reduzieren würde.

Plötz bleibt am Ende bei der Kernfrage: Wie sieht es mit dem Preis aus? Schließlich ist es oft wichtiger als die technische Seite der Dinge. Er präzisiert, dass der Schaffung eines batteriebetriebenen Elektroautos mit einer Reichweite von mehreren tausend Kilometern im Prinzip nichts im Wege stehe, aber allein angesichts des Preises der Batterien wäre es ein teures Spielzeug, das sich nie rechnen könne. .

Entscheidend wird also sein, ob das Auto mit Batterie oder Brennstoffzelle günstiger wird. Angesichts des Standes des Marktes und der Technologie gibt es derzeit keine praktische Antwort. Umfallen schätzen Drei Arbeitdass Batterieautos für die Besitzer insgesamt billiger zu sein scheinen als Brennstoffzellen-Lkw.

Natürlich ist das nicht sicher: Tatsächlich wird der Preis des Kraftstoffs (Strom oder Wasserstoff) die größte Rolle bei der Entscheidungsfindung spielen. Auch wenn die dramatische Entwicklung der letzten Monate unsere Wahrnehmung in dieser Hinsicht etwas verzerren mag, in Wirklichkeit liegt der Vorteil in dieser Hinsicht eindeutig auf der Seite des Stroms. Heute ist Wasserstoff nur noch in begrenzten Mengen und zu deutlich höheren Preisen verfügbar. Der Start der Produktion in größerem Maßstab ist schleppend. Strom wird seit mehr als einem Jahrhundert und heute in riesigen Mengen und (rein technisch gesehen) auch sehr günstig produziert.

Es gibt sicherlich Anwendungen, bei denen Wasserstoff im Vorteil wäre und der Kilometerpreis keine so große Rolle spielt: zum Beispiel beim Transport in entlegene Gebiete oder beim Transport von übergroßen und extrem schweren Gütern. Reicht das, um eine Investition in Wasserstoff zu rechtfertigen? Diese Bereiche können in einer potenziell kohlenstofffreien Zukunft beispielsweise Biokraftstoffe oder erneuerbare synthetische Kraftstoffe umfassen.

Obwohl Wasserstoff eine Reihe von Rollen in kohlenstoffarmen Volkswirtschaften (falls sie entstehen) wie Luftfahrt, Schifffahrt oder Industrie spielen könnte, ist der deutsche Physiker sehr wahrscheinlich über die Zeit hinaus, in der er einen Teil des Straßenverkehrsmarktes wegnehmen könnte.

Wenn Wasserstoff-„Lkw“ nicht innerhalb weniger Jahre schnell in Serie gehen, wird sich das definitiv sehr bald entscheiden.