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Elektromobilität: Mobilität mit Wasserstoff hat verloren

Das Brennstoffzellenauto wird mittlerweile in Großserie produziert. Dennoch ist es sehr unwahrscheinlich, das sich die Technologie als Standard noch durchsetzen wird.

von Micha | emobicon

Die Brennstoffzelle ist ein einfaches und sauberes System. An eine Membran kommt von der einen Seite Wasserstoff aus einem Tank, von der anderen Seite Sauerstoff aus der Luft. Die Moleküle verbinden sich zu Wasser, dabei fließt Strom. 

Das Nischendasein der Brennstoffzelle

Viele Membranen einer Brennstoffzelle übereinander geschichtet treiben einen Elektromotor an. Das Prinzip Brennstoffzelle wurde bereits um 1830 entdeckt. Heute spielt diese Technik vorwiegend in der Raumfahrt eine Rolle. Für die Apollo-Mondmissionen lieferten Brennstoffzellen den Strom in den Raumfähren. 

Ein Brennstoffzellenauto könnte eine ganze Reihe von Vorteilen haben. So ist die Reichweite fast genauso hoch wie bei heutigen Autos mit Verbrennungsmotor und der Tankvorgang dauert nur rund drei Minuten. Wasserstoff könnte aus Überschüssen von regenerativer Energie hergestellt werden. Das Brennstoffzellenauto könnte  also CO2-neutral fahren.

Im industriellen Maßstab wird Wasserstoff zur Zeit hauptsächlich durch Reformierung von Erdgas erzeugt. Unter Einsatz von Strom wird Wasser in die Bestandteile Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) zerlegt. Dabei wird die elektrische in chemische Energie umgewandelt und im Wasserstoffgespeichert.

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Brennstoffzelle im Versuch bei der Deutschen Luft und Raumfahrt | Bild: DLR

Zu lange wurde an der Brennstoffzelle geforscht

Bereits 1960 forschte General Motors an einem Brennstoffzellenauto. 1994 präsentierte Mercedes-Benz den NeCar. Immer wieder kamen weitere: NeCar 2, NeCar 3, NeCar 4 …

Bis zur Serienreife sollten aber noch etliche Jahre vergehen. Die Gründe dafür waren vielfältig: Die Einzelteile waren sehr teuer und die Energie aus dem Wasserstoff konnte lange nicht effizient genug genutzt werden. Fazit: Das Brennstoffzellenauto war einfach nicht wirtschaftlich.

Später scheiterte die Markteinführung an den fehlenden Wasserstofftankstellen. Denn wer kauft schon ein Auto, das er nicht tanken kann?

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NeCar Modelle von Mercedes Benz | Bild: mercedes-benz-passion.com

 Das typische Henne – Ei Problem. Braucht man erst ein Fahrzeug, um die passende Infrastruktur zu bauen oder erst die Infrastruktur für eine neue Technologie ?

100 Tankstellen sind zu wenig

Mittlerweile haben Toyota, Hyundai Honda und Mercedes-Benz Serien-Brennstoffzellenautos im Angebot. In Deutschland soll es bis 2019 zunächst rund 100 Wasserstofftankstellen geben. Dafür sorgt eine Firma, hinter der Autobauer, Mineralölfirmen und Industriegashersteller stehen. Das ist noch viel zu wenig. Experten gehen davon aus, dass man ungefähr 1.000 Wasserstofftankstellen bräuchte, um eine flächendeckende Versorgung zu gewährleisten. Diese Anzahl an Tankmöglichkeiten ist aber nicht vorgesehen.

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Wasserstoff auffüllen | Bild: wiado.de

Elektroauto laden | Bild: emobicon.de

Das Elektroauto hat die Brennstoffzelle überholt

Man kann mittlerweile sagen, das sich das Elektroauto im PKW Bereich gegen die Brennstoffzelle durchgesetzt hat. Hier sind sich die meisten Experten einig. Ein Elektrofahrzeug ist billiger, kann Strom effizienter speichern und der Wirkungsgrad ist viel höher. Das heißt, Batterien können die gespeicherte Menge an Energie besser als Antriebsenergie auf die Straße bringen. 

Autos mit Batterien haben zwar eine geringere Reichweite als Brennstoffzellenautos, aber eine hohe Reichweite spielt beim Pkw keine große Rolle. Deshalb findet die Brennstoffzelle in Zukunft wahrscheinlich seine Nische im Öffentlichen Nahverkehr, im Schwerlastverkehr und vielleicht im Luxussegment, denn bei großen Autos mit hoher Reichweite, spielt der Preis eher keine Rolle.

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6 Gedanken zu „Elektromobilität: Mobilität mit Wasserstoff hat verloren

  1. Na toll, wieder mal so ein Beitrag nach dem Motto: …wer ist denn nun der Allergrößte? Und dann noch den Fernverkehr (LKW, Bahn, Bus, etc.) zur Nische erklären. Nehmen wir doch mal die Bahn: Züge mit Brennstoffzellen brauchen keine Oberleitungen (weniger Material und Wartung), das Schienennetz könnte wieder um das was es braucht erweitert werden – nämlich Schienen. Jeder größere Bahnhof wäre auch eine Tankstelle, wie Raststätten auf den Fernstraßen für LKWs und Busse. Wieder einmal hilft die Lektüre des Energieplans der chinesischen Regierung und was dort über Brennstoffzellen steht – da entwickelt sich eine gewaltige „Nische“.

    1. Hallo Herr Boettcher.

      Die Elektromobilität wird sich, aus unserer Sicht eher NICHT auf den Schwerverkehr und die Langstrecke ausrichten. Die Brennstoffzelle, allein schon aus Kostengründen wird im Klassen Fahrzeugbereich nicht etablieren, sehr wohl aber im Lastverkehr und im Personennahverkehr. Es geht auch nicht darum wer der grösste ist, sondern das was der Markt hergibt und all das was um die Brennstoffzelle bislang passiert ist oder eben nicht passiert ist sind die Tatsachen. Allein aus Kostengründen macht die Brennstoffzelle im Kleinwagen und im mittleren Bereich keinen Sinn. Dazu kommt die fehlende Infrastruktur, da ist die reine Elektromobilität längst weiter.

  2. Ich denke das grade dem Elektroauto bei der Infrastrukturfrage die Puste ausgehen wird.
    Denn unsere heutigen Stromleitungen und Travos etc sind nicht für die E-Mobilität ausgelegt. Denn was brauch ich denn für eine Anschlussleistung und was für welche Kabelquerschnitte wenn in meinem 18 Parteienhaus alle um 16 Uhr nach Hause kommen?

    1. Hallo Herr Lehmann,

      Ihre Annahme, sehr pauschal ist falsch.

      Sie werden künftig nicht täglich laden müssen, so wie sie heute nicht täglich tanken. Zudem gibt es mittlerweile prima Lastmanagementlösungen, die unter Beweis gestellt haben, das es in den meisten Situationen funktioniert.
      Ausserdem gibt es die Möglichkeit, zum Bsp. beim Arbeitgeber zu laden. Da wird von vielen Unternehmen gerade Ladeinfrastruktur aufgebaut – sogar gefördert. Öffentliche Ladestationen, auch an immer mehr Supermärkten und öffentlichen Einrichtungen komplettieren das.

      Es muss nicht jetzt und heute alles fertig sein und sicherlich kann man nicht jeden einzelnen Anschluss ermöglichen, aber es geht an mehr Stellen und mit mehr Möglichkeiten, als man denkt.

      Wir arbeiten täglich daran und kennen uns durch unsere Erfahrung aus.

    2. @Niko Lehmann Nur ein Beispiel zu Ihrer Frage nach der Anschlussleistung: in meiner Garage beträgt die Anschlussleistung 3,7kW, wie bei einer normalen Schuko-Steckdose.
      Meine tägliche Fahrleistung beträgt 27-40 km, was ungefähr dem bundesdeutschen Durschnitt entspricht (39 km). Für 40 km benötige ich 2 Stunden an 3,7kW, um die Batterie wieder aufzufüllen.
      Wenn nun 18 Parteien um 16 Uhr nach Hause kommen, dann haben sie bis zum nächsten Morgen um 08 Uhr 16 Stunden Zeit zum Nachladen. Mit einer Dauerleistung von 3,7kW könnten also schon 8 Fahrzeuge je 2 Stunden über Nacht aufgeladen werden. Nicht gleichzeitig. Zeitversetzt schon. Das Ganze nennt sich Lastmanagement. Es wird einfach die begrenzte Anschlussleistung zeitlich nacheinander auf 8 Steckdosen verteilt. So kann mit bestehenden Trafos und Kabelquerschnitten viel erreicht werden. Die heutigen Kabelquerschnitte sind nicht komplett den ganzen Tag voll belastet. Die Leitung zum Herd z.B. wird nur während des Kochens benötigt (um 12 Uhr mittags schalten alle Hausfrauen weltweit gleichzeitig ein 😉 ). Die Anschlussleistung von 11kW steht den Rest des Tages anderweitig zur Verfügung.
      Von den restlichen 10 Fahrzeugen haben vielleicht 4 beim örtlichen Supermarkt eingekauft und während des Einkaufs geladen. Während der Öffnungszeit des Supermarktes von 08-20 Uhr können dort an einem einzigen 3,7kW Anschluss 6 Fahrzeuge ihren täglichen Bedarf auffüllen. Mein Edeka E-Center hat sogar 2x22kw und 2×3,7kW Anschlusleistung, das würde sogar für 14×6=84 Fahrzeuge pro Tag reichen bei entsprechender Verteilung per Lastmanagement auf viele Ladeplätze.
      6 haben u.U. einen Arbeitgeber, der Lademöglichkeiten an den Arbeitnehmerparkplätzen vorsieht, so dass sie dort laden können während der Arbeitszeit. Der Arbeitgeber hat vielleicht nur 3,7 kW an Anschlussleistung für die 6 Mitarbeiter, aber da diese in Früh-/Spät- und Nachtschicht arbeiten, reichen die 8 Stunden Arbeitszeit aus, um per Lastmanagement 4 Fahrzeuge pro Schicht daran aufzuladen (12 pro Tag).
      Das ist – wie gesagt – nur ein Beispiel. In der Realität wird es alle möglichen Mischformen geben, genau so wie in der Realität nicht alle Mieter um 16 Uhr nach Hause kommen und unbedingt sofort Strom benötigen.
      Ich hoffe mein kleines Beispiel hilft Ihnen zu erkennen, dass mit wenig Anschlussleistung, die vielfach schon vorhanden ist, viel erreicht werden kann. Nicht jeder benötigt 22kW in der Garage und jede Ladeleistung wird für ein einzelnes Fahrzeug nur einen Bruchteil des Tages benötigt. Natürlich wird über die nächsten Jahrzehnte das Netz so ausgebaut werden müssen, dass die 16-20% zusätzlichen Strombedarfes auch tatsächlich gedeckt werden können. Dazu ist bis 2050 Zeit. Und kein Grund, das die Puste ausgehen könnte.
      😉

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