Wasserstoff oder Batterien? Was ist besser für KFZ? (in 3 Minuten)

Eine paar Gedanken zur der Frage, ob wir in Zukunft Autos bauen sollten mit Batterien oder mit Brennstoffzellen und Wasserstoff-Tank.

Soweit ich das einschätzen kann, ist Wasserstoff/Brennstoffzelle definitiv keine Alternative zu Elektro-Autos mit Batterie für den allgemeinen Auto-Verkehr. Die Energie-Verluste beim Wasserstoff-Konzept liegen bei fast 80% während die Verluste bei der Batterie nur bei ca. 27% liegen.

Wenn man also für beide Techniken die Energie mit Solarzellen produzieren will, braucht man beim Wasserstoff-Konzept mehr als 3x so viele Zellen (wenn man den Wasserstoff mit dem aktuellen Strom-Mix erzeugt, steigen sogar die CO2-Emissionen gegenüber Benzin/Diesel).

Wasserstoff-betriebene Autos sind in ihrer Energie-Effizienz kaum besser als KFZ mit fossilem Treibstoff. Nur das batteriebetriebene Auto stellt tatsächlich einen großen Vorsprung dar (Quelle).

Hier ist die Kette der Verluste dargestellt (Quelle):

Gut zu sehen ist auch, dass synthetische Kraftstoffe auch keine Lösung sind, die haben sogar noch mehr Verluste. Bemerkenswert: Auch nach 100 Jahren Auto-Entwicklung schaffen wir es nicht, Motoren zu bauen, die besser sind als 70% (!) Verluste zu erzeugen, diese Verschwendung ist atemberaubend. Das ging wohl nur, weil Erdöl zu leicht verfügbar und zu billig war…

Gegen Wasserstoff für den allgemeinen Verkehr spricht auch, dass die Erzeugungs- und Verteilungs-Infrastruktur für H2 weltweit erst aufgebaut werden müßte. Wasserstoff ist dabei auch noch sehr “unhandlich”, weil es zu den am schwersten komprimierbaren Gasen gehört und unter sehr hohem Druck gehalten werden muss (1000 ATM), um es überhaupt effizient transportieren zu können => teuer und technisch sehr anspruchsvoll (Quelle).

Das Strom-Netz dagegen existiert schon und die regenerative Erzeugung von Strom muss sowieso aufgebaut werden. Auch die entsprechende Fahrzeugtechnik ist bereits bereit für den Massenmarkt, mit Tesla als Marktführer mit mehreren Jahren Vorsprung. Idealerweise lädt man sein Auto mit Strom von den Solarzellen auf dem eigenen Dach und mit smarten Ladestationen, die vom Netz gesteuert werden, sodaß es zu keiner Überlastung des Stromnetzes kommt (Quelle).

Die Komplexität der Wasserstoff-Erzeugung&Entsorgung ist hier gut dargestellt:

Ein weiterer Vorteil des Batterie-betriebenen Autos ist, dass es weniger Technik enthält (=zuverlässiger) und günstiger gebaut werden kann, eine Brennstoffzelle kostet mehr als ein Verbrennungsmotor. Und das wird auch so bleiben aufgrund der verwendeten Materialien (Quelle), während die Kosten für Batterien sich in den nächsten 10 Jahren halbieren werden (Quelle).

Nur für Langstrecken könnte Wasserstoff eine Lösung sein (z.B. Schiffe, Züge), wo die Entfernung zur nächsten Tankanlage riesig ist und es nur wenige Tankanlagen braucht. Die meisten KFZ werden aber zu >90% im Nah- und Regional-Verkehr verwendet, wo die Batterie um ein vielfaches besser geeignet ist. Ich erwarte, dass für den Auto-Langstrecken-Einsatz oder auch für Rettungswagen/Feuerwehr eher noch lange Benzin&Diesel verwendet wird, zunehmen dann aus synthetischer Produktion, weil die Verteilungs-Logistik dafür bereits existiert.

Ein weiterer Einsatzbereich für Wasserstoff wird m.E. das Abpuffern von Spitzen sein, sozusagen als Energiespeicher für das Stromnetz (“Power-to-Gas“): Wenn mit Wind&Sonne mehr Energie erzeugt wird als gerade gebraucht wird, schickt man diese Energie in eine Elektrolyse-Anlage und speichert den Wasserstoff in einem Tank, ohne so starke Kompression, weil man ihn nicht herumtransportiert. Wenn wieder mehr Energie im Netz nötig ist, erzeugt man wieder Strom mit dem Wasserstoff. Die ca. 30-50% Verluste tun hier nicht so weh, weil man ja den super billigen Spitzenstrom verwendet. Und das System kann sehr schnell rauf&runter gefahren werden, was im Stromnetz wichtig ist.

Der Großteil des im Moment und für die längere Zukunft verfügbaren Wasserstoffs wird übrigens aus der Erde geholt und nicht regenerativ erzeugt, ist also nicht CO2-neutral (Quelle).