Ein Vergleich 30.12.2019, 14:25 Uhr

Elektroautos: Batterie oder Brennstoffzelle?

Jeder dieser Stromversorger hat Vor- und Nachteile. Beide ermöglichen jedoch emissionsfreies Fahren, wenn grüner Strom genutzt wird. Die Politik setzt jedoch fast ausschließlich auf den Akku.

Grünes Elektroauto tankt Strom

Foto: panthermedia.net/petovarga

Europa befindet sich beim Elektroantrieb auf einer Einbahnstraße. Der Strom kommt aus Batterien, basta! Es soll sogar eine eigene Batterieproduktion aufgebaut werden, obwohl es hohe Kapazitäten in Fernost gibt und sowohl der chinesische Batteriehersteller CATL als auch der amerikanische Elektroautohersteller Tesla den Bau von Batteriefabriken in Deutschland angekündigt haben.

Kann Europa noch aufschließen? Oder sollte sich der Kontinent eher der mobilen Stromversorgung durch Brennstoffzellen widmen? Hier ist der Vorsprung außereuropäischer Länder noch nicht allzu groß und die Forschung in Europa ist auf einem hohen Niveau.

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Reichweite spricht für die Brennstoffzelle

Entscheidender Vorteil der Brennstoffzelle ist die Reichweite, die der von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor gleichkommt. Zudem lässt sich Wasserstoff ähnlich schnell und unkompliziert Tanken wie Benzin oder Diesel. Der Ladevorgang bei Batterien unterbricht eine Reise dagegen für mehr als eine Stunde, selbst an Schnellladesäulen.

Beim Wirkungsgrad liegen E-Autos mit Batterie und Brennstoffzelle in etwa gleichauf, betrachtet man den gesamten Prozess von der Wasserstoff- beziehungsweise Stromerzeugung bis hin zur Nutzung als Vortrieb des Fahrzeugs, so Christian Mohrdieck, Geschäftsführer der Mercedes-Benz Fuel Cell GmbH und verantwortlich für die Brennstoffzellenentwicklung im Daimler-Konzern. Diesel- und vor allem Benzinfahrzeuge schneiden um etwa 15 % schlechter ab. Eine Studie zum Thema Elektromobilität, die der VDI im Mai 2019 veröffentlichte, stellt dagegen fest, dass Batterieautos „die eingesetzte Primärenergie mindestens um etwa den Faktor Zwei effizienter nutzen als Brennstoffzellenfahrzeuge“.

Hohe Emissionen bei der Batterieproduktion

Beim Klimaschutz liegen die beiden Versorgungstechniken für Elektroautos gleichauf, allerdings nur dann, wenn für das Laden der Batterien und die Herstellung des Wasserstoffs ausschließlich grüner Strom eingesetzt wird. Das funktioniert derzeit nur in Norwegen und mit kleinen Einschränkungen in Schweden. Die Herstellung von Batterien in Fernost ist allerdings sehr energieintensiv. Beim Strommix vor allem in China bedeutet das hohe Kohlendioxidemissionen. Die Herstellung von Brennstoffzellen in Europa ist ebenfalls energieintensiv, doch der Strommix ist günstiger.

Engpässe bei der Versorgung kann es beim Laden von Batterien geben. Wenn alle Säulen besetzt sind, schaut der Kunde in die Röhre. Anders bei der Versorgung mit Wasserstoff. Der kann in Tankstellen in großen Mengen gelagert werden, sodass angesichts der schnellen Tankfüllung selbst ein größerer Andrang unproblematisch ist.

Die Reichweite sinkt im Winter

Im Winter hat das Brennstoffzellenauto gewissermaßen eine Trumpfkarte in der Hand. Das Kraftwerk an Bord produziert nebenbei Wärme, die zum Beheizen des Innenraums genutzt wird. Im Batterieauto müssen dafür die Akkus herhalten, was die Reichweite reduziert – es sei denn, der Fahrer ist immun gegen Kälte.

Bei den Kosten schneiden Batterien besser ab als Brennstoffzellen. Grund dafür ist laut VDI, dass die Serienfertigung von Akkus weiter fortgeschritten ist als die von Brennstoffzellen. Die könnte aber aufholen, wenn eine industrielle Produktion aufgebaut würde.

Die Versorgung mit Rohstoffen für die Batterieproduktion könnte ins Stocken geraten. Lithium und Kobalt sind nicht beliebig verfügbar. Hilfreich wäre ein Durchbruch beim Ersatz des Lithiums etwa durch Natrium. Das ist nahezu unbegrenzt verfügbar und die Energiedichte ist, verglichen mit der Lithium-Ionen-Batterie, erheblich höher. Bei Brennstoffzellen ist Platin als Katalysator der kritische Rohstoff. Die Gefahr, dass irgendwann nicht mehr genug zur Verfügung steht, ist allerdings gering. Pro Gerät werden nur wenige Gramm benötigt. Außerdem lässt sich Platin beim Recyceln zurückgewinnen, Lithium und Kobalt allerdings auch.

Die Nischen für die Brennstoffzelle

Weil die Versorgung von Elektroautos politisch gewollt ist werden sie sich wohl durchsetzen, zumal die Industrie auf die politischen Vorgaben mit milliardenschwerem Entwicklungsaufwand reagieren. Brennstoffzellen haben vor allem bei Schiffen, Lkw und sogar Flugzeugen große Chancen, als umweltverträgliche Energieversorger in großem Stil eingesetzt zu werden.

Die Frage ist nur: Wo sollen die gigantischen Mengen an grünem Strom herkommen? Denn auch andere Branchen melden Wünsche an, etwa die Betreiber von Hochöfen. Die wollen Koks durch Wasserstoff ersetzen. Mehr zum Green Deal, lesen Sie hier. 

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Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

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