Hände weg von Elektromobilität. Auf zur Brennstoffzelle!

In Deutschland läuft derzeit der Hype rund um Elektromobilität. In den Medien werden Elektroautos mit großen Akkus als die Antriebslösung für eine Revolution auf der Straße gepriesen. Das Motto heißt: Alles aufs E-Auto! Das halte ich für falsch.

Zukunft der Elektromobilität

Die vielgepriesenen Elektro-Autos sind meines Erachtens eine Sackgasse.

Die Batterien

Die Herstellung der Batterien ist teuer und aufwendig. Die notwendigen Rohstoffe stehen überhaupt nicht in notwendiger Menge zur Verfügung. So ist für die Herstellung von Akkus Kobalt erforderlich. Für 30 Millionen Batterieautos mit einem 90-kWh-Akku sind 400 000 Tonnen reines Kobalt erforderlich. Dafür wäre eine Verdreifachung der heutigen Förderung nötig. Kobaltvorkommen sind jedoch selten und nur in wenigen Ländern verfügbar. Die Preise bei den knappen Batterierohstoffen Kobalt und Lithium werden explodieren. Zudem müsste die Produktion von Batteriezellen um den Faktor 20+ gesteigert werden. Auch das Nachhaltigkeitskriterium wird bei Akku-Fahrzeugen nur sehr bedingt erfüllt. Denn zu den teilweise massiven Umweltbelastungen durch den Abbau der Batterierohstoffe Kobalt, Nickel und Lithium und deren Entsorgung kommt hinzu, dass der notwendige Strom aus dem Netz weiterhin zu erheblichen Teilen aus fossilen Brennstoffen wie Gas und Kohle gewonnen wird. Emissionen werden damit quasi zum Teil nur von der Straße in Kraftwerke verlagert, so dass die CO2-Bilanz unterm Strich nicht sehr vorteilhaft ausfällt. Und dann zum Ende der Laufzeit: Wie erfolgt die Entsorgung der alten Batterie?

Das Stromnetz

Eine weitere Engstelle ist das Stromnetz. Wenn wir alle elektrisch fahren wollen, wäre das heutige Stromnetz völlig überfordert. Laden in deiner Straße drei Leute eine E-Auto, bricht das Stromnetz zusammen. Also müßtet ihr euch abstimmen, wann geladen werden kann. Das stelle ich mir in der Praxis sehr spannend vor. Alternativ muss dir dein Versorger eine eigene Trafostation bauen. Um zukünftig mehrere Millionen Fahrzeuge mit Strom zu versorgen, müsste in der Stadt, vor allem aber auch auf dem Land mindestens eine ähnlich große Zahl an Parkplätzen mit Ladestationen ausgerüstet werden. Allein das Infrastrukturproblem dürfte sich deshalb als enorme Hürde für batteriebetriebene Fahrzeuge erweisen.

Die Fahrpraxis

Die dritte Baustelle ist die Praxistauglichkeit. Die Reichweiten sind viel zu gering. Das Laden dauert viel zu lang. Die Energiedichte der heutigen Akkutechnologie gibt aber kaum mehr her. Die begrenzte Reichweite wird zusätzlich durch Klimaanlage, Radio und Licht eingeschränkt. Auf der Fahrt von Berlin nach München muss du dreimal laden. Dafür benötigst du drei Kaffeepausen von mindestens einer Stunde Dauer. Dazu muss du deine Fahrt entsprechend der verfügbaren Ladesäulen planen. Was tue ich, wenn die angesteuerte Säule schon besetzt ist? Eine solche Mobilität hält kein normaler Mann durch. Ich will einsteigen, fahren und ankommen.

Getrieben durch die Politik und durch den Imageverlust im Dieselskandal setzen die deutschen Autohersteller gnadenlos aufs E-Auto. Mercedes, BMW und vor allem Volkswagen werden viele Milliarden in die Elektromobilität investieren. Das wird ein Milliardengrab. E-Autos werden maximal einen geringen Marktanteil erreichen können.

Also Hände weg von den Aktien der deutschen Autohersteller!

Brennstoffzelle – Die Alternative

Die Technologie

Wie funktioniert ein Auto mit Brennstoffzelle?

  1. Wasserstoff und Sauerstoff aus der Außenluft fließen in getrennte Bereiche der Brennstoffzelle.
  2. Durch die in der Brennstoffzelle ablaufenden Reaktionen entstehen Elektrizität, Wasser und Wärme.
  3. Die gewonnene Elektrizität treibt einen Elektromotor an.
  4. Als Emission entsteht lediglich Wasserdampf.
  5. Meist wird noch mittels Bremsenergierückgewinnung noch Ladestrom gewonnen.

Die Reichweite eines Wasserstofffahrzeugs beträgt 600 bis 700 km. Der Tankvorgang dauert fünf bis 10 Minuten. Die Autos fahren um die 180 km/h. Also alles analog heutiger Benziner oder Diesel. Die Idee auf diese Weise Autos anzutreiben ist nicht neu, Automobilkonzerne haben bereits um die Jahrtausendwende intensiv mit Forschung und Entwicklung begonnen. Doch erst jetzt ist die Technik ausgereift und vor allem günstig genug für den Massenmarkt. Der große Vorteil liegt vor allem darin, dass Brennstoffzellenfahrzeuge den Wasserstoff als Stromquelle mit an Bord haben. Dieser hat eine fast dreimal so hohe Energiedichte wie Benzin. Daher sind hohe Reichweiten von mehr als 600 km, kleinere Batterien und 3-minütige Tankvorgänge über ein entsprechend aufgerüstetes Tankstellen-Netz möglich. Für eine Strecke von 100 km ist in etwa 1 kg Wasserstoff notwendig, so dass pro Tankvorgang gerade mal 5-6 kg Wasserstoff als Treibstoff aufgenommen werden müssen. In Sachen Wirkungsgrad toppt die Brennstoffzelle jeden konventionellen Verbrennungsmotor, während aus dem Auspuff nur ein paar Tropfen Wasser kommen.

Nachteile der Brennstoffzelle sind die Explosionsgefahr des Wasserstoffs und das dünne Tankstellennetz.

In Sachen Sicherheit unterliegen die heute verfügbaren Fahrzeuge den gleichen Crash- und Sicherheitstests, wie herkömmliche Autos, und haben diese problemlos bestanden. Auch der Tankvorgang ist mittlerweile ausgereift.

In Deutschland gibt es aktuell 45 Wasserstoff-Tankstellen Bis Ende 2019 soll die Zahl auf 100 Tankstellen wachsen.  Um eine flächendeckende Versorgung sicherzustellen, wären deutschlandweit rund 1.000 Zapfsäulen ausreichend. Das ist mittelfristig durchaus zu bewerkstelligen. Durch die Aufrüstung bestehender Tankstellen will das Konsortium H2 Mobility, an dem Daimler, OMV, Total, Shell, Linde und Air Liquide beteiligt sind, ein flächendeckendes Netz an Wasserstofftankstellen schaffen.

Die Herstellung von Wasserstoff ist energieintensiv. Hier setze ich in Zukunft auf erneuerbare Energien. Überschüssiger Strom aus Wind- und Solarenergie kann zu jeder Zeit in Wasserstoff umgewandelt und über die Zapfsäulen der Tankstellen an Autofahrer vertrieben werden. Denn bei guten Wetterverhältnissen erzeugen Windräder und Solaranlagen deutlich mehr Energie als im Netz benötigt wird. Dieser Strom ist sehr günstig und teilweise sogar umsonst verfügbar („Power to Gas“). Auf diese Weise würden die Stromnetze entlastet und regenerative Energien gespeichert. Dieser Aspekt gefällt mir sehr gut. Die Zukunft könnte also durchaus in grünem Wasserstoff liegen.

Brennstoffzelle und Geldanlage

Nach einer Prognose des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbau soll der Markt für Brennstoffzellen im Jahr 2020 bei rund zwei Mrd. Euro liegen. Dies wäre im Vergleich zu 2017 eine Verzehnfachung des Umsatzes. Ein Großteil des explosiven Wachstums dürfte aus dem Automobilsektor kommen: Laut Navigant Research sollen im Jahr 2024 weltweit bereits knapp 230.000 Autos und Busse mit Brennstoffzellentechnologie abgesetzt werden. Im Jahr 2017 lag die Zahl trotz Verdopplung im Vergleich zum Vorjahr bei gerade mal 6.500 Einheiten. Die Preise der Fahrzeuge sind noch hoch. Der schicke Hyundai NEXO kostet ab 69.000 Euro.

Bereits an der Gewinnschwelle bewegt sich der unangefochtene Weltmarktführer Ballard Power Systems (ISIN: CA0585861085), der Brennstoffzellen derzeit vor allem für Schwertransporter, Busse, Züge, Gabelstapler und Schiffe produziert. Aber auch im Automobilsektor ist das bereits vor fast 40 Jahren gegründete kanadische Unternehmen aktiv. So arbeitet beispielsweise die Volkswagen-Tochter Audi beim h-tron mit Ballard Power zusammen, einem Konzeptauto, das rein elektrisch mit Wasserstoff als Energiequelle fährt und in vier Minuten vollgetankt ist. Aktuell sind die deutschen Autobauer in Sachen Brennstoffzellenantrieb im Hintertreffen, denn Hyundai und Toyota bauen bereits Fahrzeuge in Serie.

Auch in Skandinavien wird die Brennstoffzellentechnologie stark vorangetrieben. So spielt Wasserstoff beispielsweise in Norwegen als Antrieb in der Schiffsindustrie eine immer größere Rolle. Das größte Unternehmen ist Nel Hydrogen (ISIN: NO0010081235), eine Firma, die seit fast 100 Jahren Elektrolyseure – Geräte zur Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff – sowie Wasserstoff-Tankstellen herstellt. Das Unternehmen zählt Tankstellenketten, Transport- und Logistikunternehmen sowie Ölkonzerne zu seinen Kunden. Auch das Konsortium H2 Mobility lässt derzeit Tankstellen von Nel bauen.

Ebenfalls in Skandinavien, genauer gesagt in Schweden, ist die 2008 gegründete Powercell Sweden (ISIN: SE0006425815) beheimatet. Das Unternehmen, das aus einer Ausgliederung des Volvo-Konzerns hervorging, liefert Brennstoffzellen-Systeme u.a. an Kunden aus den Bereichen Telekommunikation, Schiffsverkehr, Automobil und Stromversorgung.

Nachfolgend sind als Anregung einige Papiere zusammengestellt, mit denen man in das Konzept der Brennstoffzelle investieren kann. Zur Risikostreuung empfiehlt sich der ETF von Lyxor, der allerdings breit in erneuerbare Energien investiert.

WertpapierWKN
Ballard PowerA0RENB
PowercellA14TK6
HydregenicsA1CSG9
Nel ASAA0B733
LYXOR UCITS ETF New EnergyLYX0CB
Linde AG648300
ITM PowerA0B57L

 

Mein Fazit: Das Elektroauto ist für mich ein Nischenprodukt, dass im urbanen städtischen Raum durchaus seinen Markt finden wird. Aber keinesfalls wird es ein Massenprodukt. Die Alternative ist für mich die Brennstoffzelle. Das Mobilitätserlebnis ist analog zum heutigen Fahren mit Diesel und Benzin. Der Brennstoff kann vollständig ökologisch hergestellt und verbrannt werden. Hier sollte man sein Geld investieren.

7 Replies to “Hände weg von Elektromobilität. Auf zur Brennstoffzelle!”

  1. Diese Meinung kann ich schon aus mehreren Gründen nicht teilen. Zum einen ist die Brennstoffzelle teuer, aufwendig und wartungsintensiv. Etwas was die Menschen einfach nicht mehr haben wollen. Fragen sie mal E-Auto besitzer weswegen sie noch in der Werkstatt sind. Desweiteren ist es ja nicht so, dass ein Brennstoffzelle ohne Akku auskäme geschweige denn, dass die Brennstoffzelle selbst ohne irgendwelche selten Rohstoffe gebaut werden könnte. Tesla zeigt bereits jetzt, was auch Marktwirtschaft im E-Segment bedeutet, die knappen Recourcen werden effizienter genutzt oder Alternativen werden gesucht. Desweiteren ist es ja nicht so, dass die Akkus nach Nutzung in den Fluss geworfen werden, sondern sie können zu einem großen Teil recylced werden.

    Jedes Jahr verzeichnen wir neue Rekorde im Bereich der Reichweite und ebenso im Bereich der Ladegeschwindigkeit. Dem Gegenüber steht eine Brennstoffzelle die seit 30 Jahren auf ihr großes Kommen wartet und dann vermutlich doch nie kommen wird. In 3-4 Jahren schafft jedes E-Auto 300-400km, die durchschnittliche Pendlerdistanz eines Deutschen liegt bei unter 20km. Und wem das nicht reicht, für den gäbe es auch die Option eines Range-Extenders.

    Das Stromnetz wird auch das packen, warum? Nunja, Fakten. Bleiben wir bei den u. 20km Pendlerstrecke pro Tag, macht 40km Hin/Zurück, sind wir großzügig und sagen es wären 50km. Dann braucht so ein E-Auto bei durchschnittlichen 20kw/h pro 100km satte 10kw zum Nachtanken. Haben sie mal ausgerechnet wie wenig so ein Auto (das man übrigens per Computer nach Bedarf und Ladeintensität gesteuert) nachladen muss? 10kw/h sind nichts, selbst wenn der Wagen erst um Mitternacht zuhause wäre.

    Selbst ein mit Kohlestrom geladenes E-Auto ist effizienter als ein Verbrenner. Und erst recht effizienter als ein Wasserstoff auto. Da haben wir Diffusion durch den Tank. Wir haben aber zu allererst fossile Gewinnung, was an sich schon albern ist. Aber selbst wenn es durch Windkraft käme. Die Umwandlungsverluste sind enorm, es ist eigentlich eine Verklappung von Strom. Dann haben wir das verlustbehaftete Umfüllen des Wasserstoffs in den Tanklaster, dann erneut die Umfüllung in die Tanks der Tankstellen und dann nochmal ins Auto. Unwirtschaftlicher geht es kaum.

    Bevor dieser Unsinn Marktreif wird, haben die E-Autos 800km Reichweite, pressen den Akku bei Bedarf innerhalb von 20 Minuten voll und sind bei kleineren Kapazitäten schon längst unter 20.000€ angekommen, weil ein E-Auto nichts kompliziertes mehr besitzt. Holen sie diese Seite gerne in 10 Jahren wieder hervor und beweisen sie mir, dass ich damit völlig falsch lag.

  2. Keine Ahnung was in Zukunft unsere Autos antreiben wird, aber so schlecht wie hier die Elektromobilität gemacht wird, ist sie jetzt nicht. Brennstoffzelle ist ja eigentlich auch nur Elektromobilität.

    Lithium ist eines der häufigsten Rohstoffe überhaupt, wird auch nicht knapp. Hier Überlegungen dazu: https://www.youtube.com/watch?v=yIGfMtmPnyc

    So geht es mir eigentlich bei dem ganzen Artikel, leider viele falsche Annahmen drin.

      1. Rohstoffe
        Bei neueren Batterien, z.B. die im Tesla Model 3, wird weniger Kobalt gebraucht, Lithium gibt es auf wer Welt mehr als genug. Der technische Fortschritt ist hier noch in vollem Gange, im Gegenteil zu den Verbrennermotoren wo ja technisch ja so langsam das Ende erreicht sein sollte.Die Akkus der Elektroautos scheinen deutlich länger zu halten als bisher gedacht, sie lassen sich auch prima als Pufferspeicher verwenden: https://winfuture.de/news,102773.html

        Selbst wenn man sie recyceln muss wäre das doch lohnenswert wenn die Rohstoffe ja laut Artikel so knapp sind, oder?

        Der Strommix in Deutschland enthält einen vernünftigen Anteil an erneuerbaren Energien. Zumindest besser als Verbrenner und Wasserstoff. Wasserstoff wird aktuell zu einem großen Teil aus Erdgas hergestellt: https://www.tz.de/auto/wasserstoffautos-elektro-nicht-zukunft-zr-9426483.html

        Stromnetz
        Würde bereits heute reichen. Kann man natürlich immer noch optimieren. Hängt mit der Auslastungskurve des Stromnetz im Tagesverlauf zusammen und der Tatsache das wir eigentlich immer weniger Strom brauchen. Einfach Nachts aufladen und fertig. https://www.golem.de/news/stromversorgung-das-maerchen-vom-blackout-durch-elektroautos-1808-135930.html

        Übrigens gibt es bereits jetzt mehr Ladestationen als Tankstellen. Viele Leute laden halt dann doch zuhause. Fürs pendeln reicht das sowieso, nur für die Langstrecke braucht es dann öffentliche Ladesäulen und auch hier wird das langsam. Notfalls tut es auch eine Schuka Steckdose im Hotel.

        Praxistauglichkeit
        Fahrzeuge mit 300km+ werden die Regel und sind nicht mehr die Ausnahme. Für Pendler und die Stadtfahrt reicht sowieso fast jedes Fahrzeug. Da braucht man 1 Minute für das Laden, Abends zuhause einstecken und morgens wieder ausstecken. Das das alles alltagstauglich ist sieht man wenn man sich einige YouTube Leute anschaut wo Leute von ihren Erfahrungen erzählen, teilweise während sie mit ihren E-Autos unterwegs sind. Zumindest besser als bei den paar Wasserstofftankstellen. Ein paar Beispiele:

        https://www.youtube.com/user/UnterBlog
        https://www.youtube.com/channel/UCUh8zvuZWNoIur4Cv-3fUzw
        Noch ein Beispiel München/Berlin vor 2 Jahren, 2/3 kurze Stopps: https://www.youtube.com/watch?v=ctq3zv9c8XI

        Klar, für Leute die nur Fernstrecke fahren vermutlich immer noch nicht besonders toll. Aber da wird man auch mit Wasserstoff nicht glücklich.

        1. Hallo Cristian,

          das Problem bei den Rohstoffen ist weniger, dass die Ressourcen an sich knapp sind, sondern dass die Förderkapazitäten bei weitem nicht ausreichend sind. Das wird sich langfristig vermutlich ändern, verhindert jedoch einen rasend schnellen Übergang zur Elektromobilität, wie sich ihn viele Vorstellen.

          Der Energieverbrauch im Verkehrswesen ist höher als der gegenwärtige Bedarf an elektrischer Energie. Um auf Elektromobilität umzusteigen, müsste man also die Erzeugungs- und Verteilungskapazitäten mehr als verdoppeln. Natürlich ergeben sich daraus ganz erhebliche praktische Probleme.

          Gruß
          Robert

  3. Guter Artikel! Verstehe den Hype um Elektroautos auch nicht. Die Herstellung von E-Autos und die Entsorgung der Batterien sind alles andere als umweltschonend. Auch im Falle eines Unfalls sind E-Autos gefährlich: Für Rettungskräfte besteht die Gefahr tödlicher Stromschläge & ein brennendes E-Auto lässt sich schwerer löschen. Die giftigen Gase sind auch nicht ohne, wenn der Akku qualmt. Ich habe im Studium 1 Jahr beim Bau eines E-Autos mitgewirkt und die Sicherheitsvorkehrungen bei der Fertigung & Nutzung haben ein anderes Kaliber als bei Verbrennern. Auch der Transport einer Auto-Batterie unterliegt gewissen Auflagen. Naja, der Hype wird nicht ewig halten. Wie du geschrieben hast, gibt es nicht genügend Ressourcen für eine flächendeckende Produktion.

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