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Die Brennstoffzelle wird gelegentlich auch im Zusammenhang mit der Elektromobilität (Elektroauto) als bessere Alternative gegenüber der Batterie genannt. Grundsätzlich stimme ich dem zu, allerdings gibt es ein Problem, denn als Treibstoff benötigt die Zelle reinen Wasserstoff. Dieser ist ohne Zweifel und mit angemessenem Wirkungsgrad über die Photovoltaik regenerativ herstellbar. Dieser Wasserstoff lässt sich jedoch nur unter großem Aufwand speichern. Die Verflüssigung ist nur bei so tiefen Temperaturen (in der Nähe des absoluten Nullpunkts) möglich, dass dies ausfällt. Auch weil dazu enorme Energien notwendig sind, bleibt nur noch die Komprimierung. Bei 500 bar wird das Speicher-Volumen auf den 500. Teil reduziert, aber auch dazu braucht man Komprimierungsenergie.
Nun hat der Wasserstoff eine Eigenschaft, die auch nicht besonders verbrauchsfreundlich ist. Auf das Gewicht bezogen bringt nur die Hälfte der Energie wie zum Beispiel Dieseltreibstoff. Das bedeutet, dass ein Tank, der bei Diesel 35 Liter fasst, für Wasserstoff – bei gleichem Energieinhalt – 70 Liter benötigt. Selbst wenn man modernste Gefäße aus extrem stabilen Kohlekunstfaserstoffen ansetzt, sind diese 500 bar Kompression der Sache nicht besonders dienlich und vor allen Dingen auch mit zusätzlichem Gewicht verbunden. Aber das ist noch nicht alles. Bei der Umsetzung des Wasserstoffs in der Brennstoffzelle in elektrischen Strom entstehen ebenfalls große Verluste, die als Wärme abgeführt werden müssen. Das hat zwar den Vorteil, dass damit auch geheizt und gekühlt werden kann – im Gegensatz zur Batterie – aber wenn man alles zusammenrechnet, dann beträgt der Gesamtwirkungsgrad bestenfalls 30-40%.
Man könnte zwar auch eine Brennstoffzelle mit Methan (Erdgas) oder Ethanol (Alkohol) betreiben, aber dann entstehen wieder CO2-Abgase. Ich halte deshalb die Euphorie, die der Brennstoffzelle im folgen Artikel entgegengebracht wird, für nicht angebracht. Deshalb plädiere ich immer noch für ein modifziertes Hybrid-Auto mit einem mit konstanter Tourenzahl laufenden Dieselmotor, der ausschließlich die Batterie läd und erst dann anläuft, wenn sie auf 40% entladen ist. diese Batterie braucht nur die Hälfte der Kapazität eines reinen Elektroautos besitzen. Der Dieselmotor kann selbstverständlich auch mit regenerativem Treibstoff betrieben werden. Von der Ökobilanz wäre diese modifizierte Hybridlösung wesentlich besser. Insbesondere auch, weil die Heizung und Kühlung ohne kostbare elektrische Energie möglich ist.
Ihr Jean Pütz
Bosch setzt auf die Brennstoffzelle – Fünf Gründe, warum sich das auszahlen wird
StuttgartGemeinsam mit dem schwedischen Partner Powercell will Bosch in die Entwicklung und Produktion von Brennstoffzellen einsteigen, die als Herzstück des Wasserstoff-Autos gelten. Der Automobilzulieferer entwickelt dafür sogenannte Stacks, also „Stapel“ an Brennstoffzellen, mit denen Elektrofahrzeuge angetrieben werden.
Automobil- und Lkw-Hersteller setzen große Hoffnungen in die Technologie. Denn anders als Autos mit großer Batterie können Fahrzeuge mit Brennstoffzelle innerhalb weniger Minuten tanken. Anders aber als beim Verbrenner entstehen keine CO2-Emissionen. Für die deutsche Autoindustrie ist der Einstig von Bosch in das Feld daher eine wichtige Entscheidung. Fünf Gründe, warum der Optimismus von Bosch gerechtfertigt ist.
Grund 1: Bosch ist früh genug dran
Generell ist es ein positives Signal, dass Bosch die technische Herausforderung annimmt und eine ambitionierte Zukunftstechnologie führend vorantreiben will. Anders als bei Solarzellen und Batteriezellen ist der Markt noch in einem sehr frühen Stadium und noch nicht von asiatischen Wettbewerbern besetzt. Das verringert bei überschaubaren Anfangsinvestitionen das Risiko für das Unternehmen.
Außerdem fängt Bosch nicht bei null an. Wichtiges Know-how hat sich das Unternehmen mit dem schwedischen Partner Powercell gesichert. Dessen Technologie ermöglicht prinzipiell eine breite Abdeckung vom Pkw bis zum Lkw mit den gleichen Bauteilen. Denn die Module der Stacks werden im Baukastenprinzip aneinandergereiht.
Grund 2: Die deutsche Autoindustrie braucht einen Plan B
Es ist wichtig, dass Bosch das Thema Mobilität von morgen technologieoffen und mit einem weiten Planungshorizont angeht. Volkswagen setzt mit seiner Festlegung auf batteriebetriebene Elektroautos alles auf eine Karte. Das mag für VW richtig sein, für Bosch noch lange nicht.
Denn was passiert, wenn der E-Auto-Boom durch Engpässe bei Rohstoffen für Batterien gebremst wird oder die Ladeinfrastruktur nicht rechtzeitig steht? Dann könnte die Brennstoffzelle eine mögliche Alternative sein – wenn sich die Technologie jetzt schnell genug weiterentwickelt.
Grund 3: Das Potenzial bei Nutzfahrzeugen ist riesig
Den Fokus bei der Brennstoffzelle zunächst auf große Nutzfahrzeuge zu legen ist richtig. Wenn es darum geht, den Güter- und Personentransport klimafreundlicher zu machen, ist die Brennstoffzelle einem reinen Batterie-Brummi überlegen.
Denn für einen batteriebetriebenen E-Lastwagen sind die benötigten Batterien zu schwer und nehmen viel Platz weg. Das geht auf Kosten der zulässigen Zuladung und damit der Wirtschaftlichkeit. Zudem ist die benötigte Menge an Batterien zu teuer, um die benötigten Reichweiten zu erreichen.
Die Nachfrage nach emissionsfreien Nutzfahrzeugen dürfte in den kommenden Jahren deutlich steigen. Denn die Hersteller stehen unter hohem politischem Druck. In Europa müssen sie bis 2025 die CO2-Emissionen um im Schnitt 15 Prozent und bis 2030 um 30 Prozent senken.
Gelingt es Bosch, in drei Jahren leistungsfähige Brennstoffzellen in Großserie zu bauen, würden Lastwagen langstreckentauglich ohne CO2-Emissionen fahren. Bei einem Investitionsgut wie einem Lkw lässt sich die teure Technologie leichter verkraften als bei einem Privatfahrzeug. Große Logistikunternehmen oder öffentliche Busunternehmen können sich eigene Wasserstofftankstellen leisten und sind nicht so auf ein flächendeckendes Tankstellenangebot angewiesen, wie es Privatautos wären.
Grund 4: Die Brennstoffzelle wird auch bei Autos konkurrenzfähig
Bislang ist die Brennstoffzelle noch zu teuer für die meisten Autokäufer. Man sieht es am Toyota Mirai, der mit einem Preis von 70.000 Euro deutlich teurer ist als die Verbrennerkonkurrenz. Doch mit mehr Unternehmen, die Brennstoffzellen entwickeln und bauen, wird auch der Preis sinken. Dafür muss vor allem der Platinanteil an den Brennstoffzellen deutlich gesenkt werden.
Wenn Bosch Aufträge bekommt und die Stückzahlen steigen, werden auch Brennstoffzellen tendenziell günstiger. Spätestens dann können sich die entsprechend angetriebenen Fahrzeuge mit Verbrennern und der batterieelektrischen Konkurrenz messen lassen – besonders bei großen und leistungsfähigen Autos, wie sie von den deutschen Herstellern gebaut werden.
Grund 5: Asien setzt ebenfalls auf die Brennstoffzelle
Die Regionen der Welt entwickeln ihre Mobilität unterschiedlich. Japan und Korea setzen auf die Brennstoffzelle. Auch die Chinesen haben die Technik trotz ihrer Batterie-Strategie im Blick. Als internationaler Zulieferer muss Bosch den Markt global betrachten.
Wenn es Ländern gelingt, den Wasserstoff aus regenerativen Quellen CO2-arm oder gar CO2-frei zu gewinnen und ein Tankstellennetz aufzubauen, werden sich auch Europa und die USA daran orientieren. Erst dann einzusteigen, wäre zu spät.
Daher ist es klug von Bosch, die Fehler bei den Batteriezellen nicht zu wiederholen. Deren Weiterentwicklung hat die gesamte Industrie vor 20 Jahren verschlafen. In Deutschland wurde zwar eine Brennstoffzelle entwickelt, ihr wurde aber lange wenig Beachtung geschenkt.