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Elektroautos haben in vielen Fällen eine bessere Ökobilanz als Fahrzeuge, die mit Benzin und Diesel fahren. Die meisten Treibhausgase bei E-Autos gehen auf das Konto der Lithium-Ionen-Batterie. Auch Brennstoffzellenautos fahren mit Strom, doch der kommt nicht aus Batterien, sondern aus Wasserstoff. Haben Wasserstoffautos demnach eine bessere CO2-Bilanz als Elektroautos mit Akku?

Die Brennstoffzelle hat viele Vorteile

Brennstoffzellenfahrzeuge haben Wasserstoff in Tanks mit an Bord. In der Brennstoffzelle reagiert dieser mit Sauerstoff aus der Luft, dabei entsteht Strom für den Elektroantrieb. Nebenprodukte sind Wärme und Wasser – das einzige Abgas ist also Wasserdampf. Sind die Wasserstofftanks leer, können sie in drei Minuten wieder gefüllt werden. Das (noch) zeitraubende Aufladen einer Batterie entfällt also, ihre ressourcenaufwendige Herstellung sowieso. Ein weiterer großer Vorteil: In punkto Reichweite liegen Wasserstoffautos gleichauf mit Verbrennerfahrzeugen, was viele Elektroautos mit Akku noch nicht schaffen. Doch Brennstoffzellenfahrzeuge haben auch Nachteile. Sie sind noch sehr teuer und Wasserstofftankstellen gibt es noch so gut wie keine.

Vor allem die Asiaten setzen auf die Brennstoffzelle

In Asien baut man trotzdem auf die Technologie, gerade, weil der Ressourceneinsatz bei der Herstellung der Fahrzeuge vergleichsweise gering ist. China investiert in Wasserstofftankstellen, bis 2030 soll es dort 3.000 davon geben. Hyundai und Toyota haben bereits Serienmodelle mit Wasserstoffantrieb im Portfolio, und Toyota ist auch sehr aktiv bei Nutzfahrzeugen mit Wasserstoffantrieb. Mercedes hat gerade das Vorserienmodell des GLC F-Cell vorgestellt, sonst sucht man Wasserstoffautos bei den großen Autoherstellern vergebens. Das verwundert, weil laut einer KPMG-Untersuchung 77 Prozent aller weltweit befragten Automanager grundsätzlich eher der Brennstoffzelle zutrauen, dem Elektroauto zum ersehnten Durchbruch zu verhelfen.

Die Ökobilanz von Elektroautos leidet an der Batterie

Elektroautos mit Batterie fahren zwar genauso wie Wasserstoffautos lokal emissionsfrei. Das heißt, sie stoßen während der Fahrt kein CO2, keine Stickoxide, Feinstaub oder sonstige schädliche Stoffe aus. Ihre Ökobilanz leidet aber stark unter der CO2-intensiven Batterieherstellung, die außerdem seltene und schwer abbaubare Rohstoffe wie Lithium oder Kobalt verwendet. Ein Recycling der Batterien findet praktisch noch nicht statt, obwohl es erste Ansätze für ihre Weiterverwendung als stationäre Speicher gibt. Das alles ist nicht gut fürs Klima.

Der Strommix und die Lebensdauer sind entscheidend

Am wichtigsten für die CO2-Bilanz von Batterie-Fahrzeugen ist aber der zum Laden verwendete Strom. Je höher der Anteil an erneuerbaren Energien, desto besser die Umweltbilanz von Elektroautos. Der Anteil von Ökostrom am deutschen Strommix wächst und liegt aktuell bei 36 Prozent. Bis 2025 soll er auf 40 bis 45 Prozent steigen. Daneben kommt es für die CO2-Bilanz auch stark darauf an, wie groß das Elektroauto und demnach die Batterie ausfallen und wie lange es gefahren wird. Untersuchungen zeigen: Je kleiner Auto und Batterie und höher die Fahrleistung über die Lebensdauer, desto besser ist auch die Umweltbilanz.

Wasserstoff herzustellen ist energieaufwendig

Und woher kommt der Wasserstoff für die Brennstoffzelle? In der Natur kommt er nur gebunden in Wasser oder Methan (Erdgas) vor. Separiert man den Wasserstoff über eine Reformierung vom Erdgas, entsteht dabei wieder CO2. Außerdem macht man sich so weiter abhängig von begrenzt verfügbaren fossilen Brennstoffen. Heute wird industrieller Wasserstoff trotzdem noch zum großen Teil aus Erdgas hergestellt.

Hohe Umwandlungsverluste

Eine andere Möglichkeit ist, den Wasserstoff über Elektrolyse zu erzeugen. Dabei wird Wasser chemisch in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten, doch dafür braucht man ebenfalls Strom. Nutzt man normalen Netzstrom, wird bei seiner Herstellung CO2 erzeugt, das man dem Brennstoffzellenfahrzeug wieder zurechnen muss. Er sollte also aus erneuerbaren Energien stammen, und es gibt Ansätze, überschüssigen Ökostrom in Wasserstoff zwischenzuspeichern. Doch auch das ist nicht ideal: Das Problem sind die hohen Umwandlungsverluste. Wenn man mittels Strom Wasserstoff erzeugt und diesen anschließend im Auto wieder zurück in Strom umwandelt, gehen zwei Drittel der Ursprungsenergie verloren. Bei Lithium-Ionen-Batterien, die direkt aus dem Netz geladen werden, liegt der Wirkungsgrad dagegen bei fast 100 Prozent.

Zusätzlich muss man dem Brennstoffzellenfahrzeug noch den Energieverbrauch bei Lagerung und Transport des Wasserstoffs sowie bei der Betankung der Fahrzeuge zurechnen, bei der hoher Druck von mehreren Hundert bar nötig ist.

Welcher Antrieb ist ökologischer?

Wegen der hohen Umwandlungsverluste macht es momentan keinen Sinn, mit Wasserstoff Autos anzutreiben. Die Schweizer Forschungsinstitution Empa kam in einem internationalen Forschungsprojekt zu dem Schluss, dass es ökologischer ist, ein Elektroauto mit Akku direkt aufzuladen. Zumindest dann, wenn der Strom aus dem Netz kommt, denn damit ist der CO2-Ausstoß pro Kilowattstunde viel zu hoch. Damit die Brennstoffzelle grüner wird, muss der Strom dafür künftig aus erneuerbaren Energien stammen.

Die Brennstoffzelle wird erst mit der Energiewende ökologisch

Für jetzt ist das Ergebnis also eindeutig. Schaut man aber in die Zukunft, könnte sich das ändern. Denn sobald der Strom überwiegend aus Sonne, Wind und Wasser stammt, ist die Brennstoffzelle wegen ihrer vielen Vorteile eine echte Alternative. Allerdings wird sich auch die Ökobilanz von Elektroautos weiter verbessern, je grüner der Strom wird, und auch ihre Reichweite und die Ladedauer werden immer alltagstauglicher. Die Brennstoffzelle kann sich außerdem nur dann durchsetzen, wenn es ausreichend Wasserstofftankstellen gibt – aktuell gibt es Deutschland nur 45 davon. Wahrscheinlicher ist, dass die Technologie ihre Nische im Schwerlastverkehr oder im öffentlichen Nahverkehr findet.

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Quellen / Weiterlesen:
Alternative Antriebe: Wie zukunftsfähig ist die Brennstoffzelle? | Automobilwoche
Studie: Elektroautos umweltfreundlicher und günstiger als Brennstoffzellenfahrzeuge | emobilitaet.online
Brennstoffzellenantrieb | Green-Motors.DE
Brennstoffzelle: Ungünstige CO2-Bilanz | Focus Online
Effizient, bezahlbar, alternativlos: Warum das Batteriefahrzeug die automobile Zukunft prägt | pwc
Ist die Brennstoffzelle die bessere Auto-Batterie? | Welt
Brennstoffzelle | Phänomenta
Wasserstoff-Auto oder E-Mobilität? | Erneuerbare Energien
Sind Brennstoffzellen umweltfreundlich? Nicht immer! | Empa
Ganzheitliche Bilanzierung von Brennstoffzellen in der Energie- und Verkehrstechnik | ifeu
Ökobilanz und Markteintritt von Brennstoffzellen im mobilen Einsatz | DLR
Bildquelle: Pixabay

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Prof. Dr. Johann Nagengast
Nach Abschluss seines Studiums der Betriebswirtschaftslehre und Promotion zum Thema „Outsourcing von Dienstleistungen“ an der Universität Regensburg war Johann Nagengast in verschiedenen internationalen Unternehmen in führenden Positionen tätig. Seit 2001 ist er Professor für Internationales Management und Project Management an der Technischen Hochschule Deggendorf. Als Trainer, Coach und Berater ist er intensiv in verschiedenen internationalen Projekten tätig. Seine Schwerpunkte liegen in der praxisnahen und pragmatischen Vermittlung und unternehmensspezifischen Anwendung aller Aspekte des Projektmanagements.

9 KOMMENTARE

  1. Komisch viele Kommentatoren behaupten sie brauchen nein Auto das 1000km Reichweite hat.
    In Wirklichkeit fahren die meisten Berufstätigen zwischen 15 und 20 km je Richtung zur Arbeit und nach Hause. Bei ca 220 Arbeitsaqen im Jahr bleiben nach Abzug von Urlaub ca 19o Tage.
    Die 1000 Km Reichweite bedeutet ca. max 1x Tanken im Monat oder sonst nur zur Fahrt in den Urlaub.
    Was haben wir nur vor 50 Jahren gemacht ein Käfer hatte einen Tank von max. 30L und reichte ca. 300km weit. Wer tankt heute sein 50 bis 70 l Tank auf die Rechnung beträgt dann 75- 100€ !
    Ein kalter Verbrenner-motor braucht auch heute 10 Liter im Stadtverkehr und PS starke noch mehr .
    Ein großer Teil des Treibstoffs tropft unverbrannt aus dem Auspuff und belastet die Luft in den Städten.
    Eigentlich sollte es egal sein was die Erzeugung von Wasserstoff kostet,solange wir Strom zu Spotpreisen an Nachbarländer verschenken und Windräder ungenutzt in der Nordsee etc. stehen weil es keine Stromleitungen gibt . Die Landbevölkerung spricht von „Verspagellung “ der Landschaft und fährt mit ihren stinkenden lärmenden „Verbrennern“ in die die Städte!
    Die Gesundheit der Fussgänger, Kinder Haustiere an Hauptverkehrsstrassen ist den Autofahrern und der Automobillobby „scheiß egal“
    Die Kosten unsers Gesundheitssystems ufern aus und werden unbezahlbar.
    Zurzeit vergasen sich Kolonnen von Autofahrern und ihre Familien im Stau auf den Autobahnen durch Dieselfahrzeuge und Unmengen von LKWs und Flexi-bussen
    Die Belastungen sind das mehrfache von den Werten in Ballungszentren .
    Gestern habe ich an einer Sternfahrt “ emobility Parade “ mit allen Typen von E Autos und E Rollern ( ca. 200 Fahrzeuge) durch Berlin teilgenommen. Dauerte 2 Std.
    die Menschen am Strassenrad haben die ABGASFREIE LUFT und RUHE genossen.
    Das lauteste waren die Motoren der begleitenden Polizeimotorräder!

  2. Strauss:
    Das Wasserstoffauto hat 2 Vorteile:
    – Betankungsvorgang geht (noch?) schneller als beim BEV.
    – besserer Wirkungsgrad als beim Verbrenner.
    hihi, nein im Ernst: Sie haben Recht. Wasserstoff soll Stationär genutzt werden und nicht im Automobil.
    Und die Diskussionen „Ich brauch ein Auto, dass 1000km mit einer Ladung/Tank/… weit kommt, 5 min „Tanken“ und weitere 1000km…“ ist sowas von… naja, ich erspar mir die Wortfindung dafür.

    rog

  3. vergesst endlich den Wasserstoff für den E Antrieb im Auto.
    oder soll ich die Probleme damit mit dem schlechtesten Wirkungsgrad überhaupt auch noch mal wiederholen?

  4. Es stimmt ja Beides:
    – H2 ist für Pkw absolut ungeeignet wegen des miesen Wirkungsgrads,
    – Kurz- und mittelfristige (Tage bis Wochen) Überschüsse werden besser mit Akkus gepuffert,
    – Langfristige (saisonale) Überschüsse können gut mit H2 gepuffert werden.

  5. Wasserstoff mit Sonnen oder Windenergie erzeugen bedeutet zwar hohen Aufwand aber noch immer besser als Windräder wegen fehlenden Stromtrassen nicht zu nutzen.Das gleiche gilt für Wasserstoff aus Solarenergie .
    Wasserstoff lässt sich gut mit Tankwagen transportieren oder in Gasnetz einspeisen.
    Alle anderen Energieträger müssen wir teuer importieren und sie verursachen große Umweltschaden in den Herkunftsländern und bei uns.
    E- Autos erhöhen die LEBENSQUALITÄT und Gesundheit in den Ballungsräumen.
    Keine Abgase weil Strom zentral erzeugt wird und Kraftwerke mit neuster Technik Filter etc. ausgestattet werden können. Das ist bei 40 Millionen Verbrennern und besonders Dieselfahrzeugen nicht möglich, jeder Motor muss exakt eingestellt sein und bei jedem Wetter und Temperatur die Emissionswerte einhalten.
    Das ist technisch nicht möglich.
    Zusätzlich werden Menschen durch die extreme Lärmbelästigung Tag und Nacht geschädigt.
    Besonders von rücksichtslosen Autobesitzern mit getunten unzulässigen Auspuffanlagen deren Lärmpegel startenden, landenden Flugzeugen entspricht. gegen Fluglärm geht der Gesetzgeber vor gegen extrem Autolärm jedoch nicht.

  6. Fazit: die Brennstoffzelle (englisch fool cell) taugt nur für ganz wenige Nischenanwendungen.

    Durch die irrsinnigen Verluste könnte sie sich nur durch massive Subventionen halten. Und man darf auch nicht vergessen, dass IMMER auch ein Akku benötigt wird, da die Fool Cell keine größeren Leistungsschwankungen anbieten kann.

    Fast alle Anwendungen sind folgerichtig sang- und klanglos eingegangen.

    Den einzigen Sinn (außer eben in Nischen wie Ubooten oder im Weltall) macht H2 für die Energieversorger, die damit (mit viel Steuergeld) ein Monopol wie heute die Tankstellen aufbauen wollen.

    Dass jeder Bürger zu Hause oder an der nächsten Straßenlaterne zapfen kann (am Ende noch selbst erzeugten Strom!), das muss unbedingt verhindert werden. Die Macht muss bei den Mächtigen bleiben 🙄

  7. Das Wasserstoffauto hat zuviele Nachteile.

    Die Tanks im Fahrzeug (der Mirai hat zwei davon) nehmen viel mehr Platz weg als eine Batterie.

    Die Tanks müssen einen Druck von 700bar aushalten, da kann man die nur Rund/in Röhrenform bauen.

    Das Tanken an der Wasserstofftanke geht zwar schon nur 5min – aber auch die Tanke hat einen (grösseren) Tank – und auch der muss vor dem Befüllen des Fahrzeugs seinen Betriebsdrick haben. Meine Infos gehen von ca 4-5 Fahrzeuge pro Stunde pro Anschluss/Tankstellentank aus…

    Um beim Mirai zu bleiben: z.Z. werden ca 30 Fahrzeuge im Tag gebaut. Unterstützung sieht anders aus.

    Das mit dem „überschüssigem Ökostrom“ ist eine Falle der Hybridjünger, denn der Ökostrom hat vor den anderen Stromerzeuger vorrang, es müssen also bei „Ökoüberschuss“ zuerst die Konventionellen runtergefahren werden.

    Eine Batterie kann ein Autoleben überleben – der Berenstoffzellenstack nicht.

    Zudem: wenn man die Batterie bei einem BEV als CO2 Schädlich ansieht, muss man dies dem Brennstoffzellenauto ebenfalls anrechnen – auch der hat ne Batterie…

    Was genau an der Batterie ist eigentlich Schädlich? Also diese Diskussionen betr CO2? Ich höre dies immer wieder, aber keiner konnte mir dies genau aufzeigen.

    Wäre doch mal ein interessanter Artikel für energyload…

    rog

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