Wasserstoff soll zukünftig eine wichtige Rolle einnehmen. Wie kann Wasserstoff im Verkehr eingesetzt werden und wie energieeffizient sind Wasserstoff betriebene Autos?
Thomas Bystry: Wasserstoff kann praktisch überall in der Mobilität eingesetzt werde. In PKWs, LKWs, Bussen, Lieferfahrzeugen, Gabelstaplern, Müllfahrzeugen, Antrieben in Bau und Landwirtschaft oder in Schiffen und Flugzeugen. Ich halte persönlich nicht viel von der Diskussion um Energieeffizienz. Niemand kauft heute ein Fahrzeug nach der Energieeffizienz. Sonst würde doch niemand ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor kaufen. Ziel ist die schnelle Reduzierung von Emissionen. Und da bleiben uns im Grunde nur zwei emissionsfreie Antriebe. Elektroantrieb mit Wasserstoff oder Batterie. Und wir sollten die Energieeffizienz dieser beiden Antriebe gegen die Effizienz des Verbrennungsmotors bewerten. In der Mobilität sind meines Erachtens die Anwendungsfälle der Nutzer viel wichtiger. Wo Nutzlasten eine große Rolle spielen, wo kurze Betankungszeiten wichtig sind und wo Reichweiten eine Rolle spielen, ist Wasserstoff eine starke Lösung. Natürlich reduziert die direkte Verwendung von Strom die Umwandlungsverluste. Da sind batterieelektrische Fahrzeuge im Vorteil. Aber einen Wirkungsgrad-Nachteil von Wasserstoff-Fahrzeugen gegenüber Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren gibt es nicht. Im Gegenteil: Selbst bei der Erzeugung von Wasserstoff aus fossilen Energieträgern ist der Wirkungsgrad besser als beim Verbrenner. Gegenüber dem batterieelektrischen Fahrzeug ist das Brennstoffzellenfahrzeug allerdings schlechter, weil die Erzeugung des Wasserstoffs mittels Strom und die erneute Umwandlung in Strom doppelt am Wirkungsgrad knabbern. Dazu kommt der Energieaufwand für Speicherung und Betankung. Dafür dient Wasserstoff besser als transportabler Energiespeicher. Das Ziel alternativer Antriebe ist die Reduktion der CO2-Emissionen. Vermutlich wird es das ‚Allroundfahrzeug‘ in Zukunft eher nicht geben, sondern Fahrzeuge für bestimmte Anwendungsfälle.
Fahrzeuge können auf zwei Arten Wasserstoff nutzen. Können Sie uns die beiden Arten einmal erklären?
Thomas Bystry: Eigentlich gibt es sogar drei Arten, Wasserstoff in Fahrzeugen zu nutzen. Zum einen die Brennstoffzelle. In der Brennstoffzelle wird elektrischer Strom aus dem Wasserstoff an Bord und der Umgebungsluft gewonnen und dann im Elektroantrieb verwendet. Zum andern den Wasserstoff-Verbrennungsmotor. Man kann stark modifizierte Verbrennungsmotoren mit Wasserstoff anstatt herkömmlichem Kraftstoff betreiben. Das hat allerdings einige Nachteile, weil Wassersstoff eigentlich zu wertvoll ist, um ihn einfach zu verbrennen. Es entstehen auch im Wasserstoff-Verbrennungsmotor immer noch schädliche Nebenprodukte. Und die Fahrzeuge verbrauchen bei der Verbrennung viel mehr Wasserstoff. Daher ist das ist für mich eher eine kurzfristige Brückentechnologie. Als dritte Variante kann man mit der Brennstoffzelle Strom erzeugen, die dann die Batterie eines batterieelektrischen Fahrzeugs lädt und damit die Reichweite erhöht. Das ist der sogenannte „Range-Extender“. Allerdings benötigt man dazu einen vollwertigen, batteriegetriebenen Antriebsstrang mit schwerer Batterie, was dann den Nutzen in Frage stellt. Die Erste Antriebsart ist für mich daher die sinnvollste Lösung.
Beim Bau der Motoren unterscheidet sich der Wasserstoffmotor stark vom klassischen Verbrennungsmotor. Er benötigt andere Ressourcen, die bei einem Verbrennungsmotor nicht notwendig sind. Welcher Bedarf ergibt sich jetzt bei Rohstoffen und welche weiteren Umweltwirkungen gibt es?
Thomas Bystry: Bei der Brennstoffzelle wir immer die Verwendung von Platin diskutiert. Die ersten Brennstoffzellen-Fahrzeuge haben viel Platin benötigt. Aber inzwischen ist der Ressourceneinsatz vergleichsweise gering geworden. Der Platin-Bedarf massenhaft produzierter Brennstoffzellen-Autos wird nicht höher sein als der von modernen Verbrennungsmotoren. Der Bedarf an Platin ist dann vergleichbar mit dem Platin im Katalysator (ca. 8-10 Gramm). Ansonsten benötigt man einen Elektroantrieb. Allerdings mit einer wesentlich kleineren und leichteren Batterie. Wasserstofffahrzeuge nutzen z.B. Bremsenergie, die man im Fahrzeug irgendwo speichern muss und zusätzlich verwenden kann. Beim Brennstoffzellenfahrzeug entsteht reines Wasser als einziges Abfallprodukt – übrigens in ähnlicher Menge wie bei jedem Verbrennungsmotor. Das zur Herstellung von Wasserstoff verwendete Wasser wird also größtenteils bei der Nutzung in der Brennstoffzelle wieder in die Umgebung abgegeben.
Aktuell sind erst zwei Fahrzeugmodelle mit Brennstoffzelle in Deutschland erhältlich. Wo werden die Autos tanken können und welche Förderungen gibt es für Wasserstoffautos bereits heute?
Thomas Bystry: Das Thema Infrastruktur ist komplex. Aus den Erfahrungen der letzten Jahre hat man gelernt, dass man bei der Betankung von PKWs nur sehr schwierig attraktive Geschäftsmodelle entwickeln kann. Dafür verbrauchen Brennstoffzellen PKWs einfach zu wenig Wasserstoff. Bei 750 Gramm Verbrauch auf 100 km und vier bis sechs Kilo Wasserstoff im Tank verdient man nichts. Inzwischen sieht man den Beginn der Wasserstoffmobilität kurzfristig eher bei Nutzfahrzeugen. PKWs werden aber langfristig folgen. Die Förderung für den Bau von Wasserstofftankstellen liegt heute zwischen 25 und 50 Prozent der Investitionskosten. Das ist nicht viel. Betriebskosten werden gar nicht gefördert. Die Wirtschaft sieht aber auch das Geschäftsmodelle bestenfalls ohne Fördermittel tragfähig werden müssen. Daran arbeiten viele Unternehmen zurzeit. Das Ziel der Bundesregierung war lange Zeit eine Minimalabdeckung des Bundesgebietes mit Wasserstofftankstellen. Studien empfehlen für den Anfang 10 Tankstellen in sogenannten Metropolregionen und dann alle 90-100 km eine Tankstelle an den Autobahnmagistralen. So lange die Nachfrage nach Wasserstoff gering ist, bleibt der Aufbau der Infrastruktur eine Herausforderung. Das Henne-Ei-Prinzip.
Vor allem die Klimaneutralität soll durch Wasserstofffahrzeuge gefördert werden. Doch wie fällt die Klimabilanz tatsächlich aus und wie viel spart die umweltfreundliche Alternative endgültig ein?
Thomas Bystry: Grundsätzlich sind die Brennstoffzellenfahrzeuge im laufenden Betrieb emissionsfrei. Dabei berücksichtige ich nicht den Feinstaub durch Bremsbeläge und Reifenabrieb. Entscheidend ist die Klimabilanz aber bei der Herstellung des Wasserstoffs. Die „Wasserstoff-Farbenlehre“. Wird der Wasserstoff aus fossilen Stoffen hergestellt? Oder wird das bei der Herstellung anfallende CO2 irgendwo verwendet oder gespeichert? Oder wird regenerativer Strom verwendet? Dasselbe gilt aber auch für batterieelektrische Fahrzeuge. Wenn der Strom aus Kohlekraftwerken kommt, dann macht das Ganze keinen Sinn. Wasserstoff aus erneuerbaren Ressourcen gibt es heute (noch) nicht ausreichend. Dafür hat die Bundesregierung aber Stufenpläne.
Um Wasserstoff im Verkehr zu etablieren, müssen noch einige Schritte gegangen werden. Wie hoch würden die volkswirtschaftlichen Umstellungskosten auf Wasserstoff im Straßenverkehr ausfallen?
Thomas Bystry: Schätzungen und Studien kommen zu dem Ergebnis, dass insgesamt der Aufbau einer Wasserstoff-Infrastruktur ab einer bestimmten Fahrzeuganzahl kostengünstiger sein wird, als die Kosten für eine reine Batterieelektrische Lade-Infrastruktur. Wichtig ist aber dass beide Infrastrukturen benötigt werden! Wenn wir bei der Umsetzung der Klimaziele erfolgreich sein wollen, dann müssen wir „Das Beste aus beiden Welten“ nutzen. Denn die beiden Antriebsarten ergänzen sich: Batterieelektrische Fahrzeuge mit Reichweiten bis etwa 250 Kilometer liegen in der CO2-Bilanz vor Brennstoffzellenfahrzeugen. Bei größerem Bedarf an Reichweite, dem Wunsch nach kürzeren Betankungszeiten oder schwereren Fahrzeugen ist die Bilanz der mit Wasserstoff betriebenen Fahrzeuge besser. Denn: Je größer die Batterie, umso mehr seltene Rohstoffe werden benötigt. Eine Kostenreduzierung sieht man bei den Unternehmen durch Skalierung in der Zukunft. Damit eine Technologie den Durchbruch schafft, muss sie für beide Seiten – den Kunden und den Anbieter – attraktiv sein. Die Industrie wird im Übrigen einen weitaus größeren Bedarf an Wasserstoff haben, als der Mobilitätssektor.
