7 Gründe, warum Brennstoffzelle und Wasserstoff die Zukunft der Mobilität sind
Werden Brennstoffzelle und Wasserstoff zu einer ernstzunehmenden Konkurrenz für die Batterie? Bosch hat sieben Gründe aufgeführt, die dafür sprechen.
Brennstoffzelle und Wasserstoff treiben die grüne Mobilität voran.
Foto: panthermedia.net/malpetr
Die Elektromobilität ist ein wichtiger Baustein, um die CO2-Emissionen des Verkehrs zu senken. Batterien sind wegen ihrer begrenzten Reichweite und langen Ladezeiten vor allem bei Schwerlast-Lkw noch nicht die erste Wahl. Wie wirtschaftlich kann es also sein, Lkw mit 40 Tonnen Nutzlast über lange Distanzen rein batterieelektrisch zu betreiben? Bosch sieht als Schlüssel den Brennstoffzellenantrieb. Dieser ermöglicht bei Einsatz von regenerativ erzeugtem Wasserstoff den klimaneutralen Transport von Waren und Gütern. Bosch entwickelt den Brennstoffzellenantrieb zunächst vor allem mit Fokus auf Lkw und plant, ab 2022 in Serie zu gehen. Ausgehend von den Nutzfahrzeugen werden Brennstoffzellenantriebe des Konzerns in der Zukunft auch im Pkw vermehrt zum Einsatz kommen.
Bosch liefert zu den Planungen auch sieben Gründe, warum Brennstoffzelle und Wasserstoff entscheidende Bausteine künftiger Mobilität sind.
1. Brennstoffzelle und Wasserstoff fördern die Klimaneutralität
In der Brennstoffzelle reagiert Wasserstoff (H2 ) mit Sauerstoff (O2 ) aus der Umgebungsluft. Dabei wird der Wasserstoff in elektrische Energie gewandelt, die zum Fahren genutzt wird. Zudem entsteht Wärme und reines Wasser (H2O). Gewonnen wird H2 mittels der sogenannten Elektrolyse, bei der Wasser mithilfe von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff getrennt wird. Kommt hierfür regenerativer Strom zum Einsatz, arbeitet der Brennstoffzellenantrieb komplett klimaneutral. Die CO2-Bilanz ist bei schweren Fahrzeugen besser als beim rein batterieelektrischen Antrieb, wenn man den CO2-Ausstoß für Produktion, Betrieb und Entsorgung zusammenrechnet. Zudem reicht es in Brennstoffzellen-Fahrzeugen aus, neben dem Wasserstofftank eine deutlich kleinere Batterie als Zwischenspeicher zu verwenden. Dies senkt den bei der Herstellung ebenfalls den entstehenden CO2 -Fußabdruck.
2. Wasserstoff hat eine hohe Energiedichte
Ein Kilogramm Wasserstoff enthält so viel Energie wie 3,3 Liter Diesel. Für 100 Kilometer genügt einem Auto rund ein Kilogramm, ein 40-Tonner braucht gut sieben Kilogramm. Ist der Tank leer, kann Wasserstoff, wie bei einem Benziner, in wenigen Minuten aufgefüllt werden.
„Die Brennstoffzelle ist erste Wahl, wenn täglich viele Kilometer und größere Lasten bewegt werden müssen“, fasst Uwe Gackstatter, Vorsitzender des Bosch-Geschäftsbereichs Powertrain Solutions, die Vorteile zusammen.
Im EU-geförderten Projekt „H2Haul“ baut Bosch derzeit mit anderen Unternehmen eine kleine Flotte von Brennstoffzellen-Lkw auf und bringt sie auf die Straße. Um die Pariser Klimaschutzziele zu erreichen, soll Wasserstoff künftig nicht nur Pkw und Nutzfahrzeuge antreiben, sondern auch Züge, Flugzeuge und Schiffe.
3. Wirkungsgrad ist ein Viertel höher als bei Verbrennern
Entscheidend für Klimafreundlichkeit und Wirtschaftlichkeit eines Antriebs ist unter anderem dessen Wirkungsgrad. Dieser liegt bei Brennstoffzellen-Fahrzeugen rund ein Viertel höher als bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren. Zudem erhöht die Möglichkeit der Rückgewinnung von Bremsenergie die Effizienz weiter. Mit dem überschüssigen Strom lässt er sich Wasserstoff dezentral erzeugen, flexibel speichern und transportieren.
4. Herstellung von grünem Wasserstoff wird deutlich günstiger
Dank größerer Produktionskapazitäten sowie sinkender Preise für regenerativen Strom werden die Kosten zur Herstellung von grünem Wasserstoff deutlich sinken, so Bosch. So soll die Wettbewerbsfähigkeit gegenüber anderen Technologien gewonnen werden. Den Stack, das Herzstück der Brennstoffzelle, entwickelt Bosch zum Beispiel gemeinsam mit dem Start-up Powercell zur Marktreif
„Mittelfristig wird die Nutzung eines Fahrzeugs mit Brennstoffzelle nicht teurer sein als mit einem konventionellen Antrieb“, sagt Gackstatter.
Hören Sie zum Thema „Brennstoffzelle ist die Mobilität von morgen“ auch diese Podcast-Folge von „Technik aufs Ohr“. Angelika Heinzel, Professorin an der Universität Duisburg-Essen am Lehrstuhl für Energietechnik, spricht mit den Moderatoren. Außerdem ist sie Mitautorin der VDI/VDE-Studie „Brennstoffzelle für die Elektromobilität“ von morgen.
5. Immer mehr frei zugängliche Tankstellen
Das aktuelle Wasserstofftankstellennetz ist noch nicht flächendeckend verfügbar. In Europa gibt es circa 180 Wasserstofftankstellen. Wichtige Transportrouten können damit aber abgedeckt werden. Um den Ausbau weiter voranzutreiben, kooperieren Unternehmen in vielen Ländern, oftmals unterstützt durch staatliche Fördermittel. Auch in Deutschland hat die Politik die Rolle von Wasserstoff als wichtigen Treiber der Mobilität erkannt. In der Nationalen Wasserstoffstrategie findet dies Beachtung. Das Gemeinschaftsunternehmen H2 Mobility wird in Deutschland bis Ende 2020 rund 100 frei zugängliche Tankstellen errichtet haben.
6. Sicherheit fährt mit
Der Einsatz von gasförmigem Wasserstoff in Fahrzeugen ist nicht gefährlicher als andere Auto-Treibstoffe oder Batterien. Von Wasserstofftanks geht keine erhöhte Explosionsgefahr aus. Allerdings brennt H2 in Verbindung mit Sauerstoff und ab einem bestimmten Verhältnis ist ein Gemisch auch explosiv. Aber Wasserstoff ist rund 14-mal leichter als Luft und daher extrem flüchtig. Tritt Wasserstoff beispielsweise aus einem Fahrzeugtank aus, steigt es schneller auf, als es sich mit dem Umgebungssauerstoff verbinden kann.
7. Bewährte Technik
Die Erzeugung von Wasserstoff ist eine bewährte Technik. Daher kann die Produktion auch zügig hochgefahren werden. Zudem hat die Brennstoffzelle eine technologische Reife erreicht, die sie zu einem breiten Einsatz berechtigt – entsprechende Investitionen und politischer Wille vorausgesetzt.
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