Wasserstoff-Brennstoffzelle – die kommende, dominierende Antriebstechnologie?

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Sebastian Henßler
Sebastian Henßler
  —  Lesedauer 2 min

Was ist eigentlich eine Brennstoffzelle, wie funktioniert sie und wo wird sie eigentlich genutzt? Dies sind nur drei der Fragen, welche in dieser Podcast-Folge beantwortet werden. Erste Informationen hierzu hat der Artikel von getmobility.de geliefert.

Des Weiteren werfen wir einen Blick nach China und betrachten, welche Rolle die Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie dort spielt? Warum mit einer Abkehr von reinen E-Autos zu rechnen ist und ob die deutsche Automobilindustrie für diesen Wandel gewappnet ist. Und was Hyundai aktuell plant.


Brennstoffzellenfahrzeuge – kurz zusammengefasst:

Als Sonderklasse bei den Elektroautos gelten die sogenannten Brennstoffzellen Fahrzeuge – Fuel-Cell Electric Vehicle (FCEV). Die namensgebende Brennstoffzelle wandelt einen Brennstoff in elektrische Energie um. Mit dem aus dieser Reaktion gewonnenen Strom kann ein Elektromotor angetrieben werden. Die Energie entsteht in der Brennstoffzelle durch eine Reaktion von Sauerstoff mit Wasserstoff. Alternativ können auch organische Verbindungen (z.B. Methan und Methanol) auf diese Weise umgewandelt werden.

Brennstoffzellenfahrzeuge sind absolut klimaneutral und emissionsfrei – als Abfallprodukt (Emission) der chemischen Reaktion entsteht lediglich Wasser. Allerdings sind die Möglichkeiten Wasserstoff zu tanken sehr begrenzt. Dem Erfolg des Brennstoffzellenfahrzeugs steht die fehlende Ladeinfrastruktur entgegen, die im direkten Vergleich zum Elektroauto noch schlechter ausgebaut ist. Auch der teure Preis von Brennstoffzellen selbst dämmt das Interesse an FCEV ein.


All dies erfährst du in der aktuellen Folge unseres Podcasts. Einschalten und zuhören.

Gerne kannst du mir auch deine Fragen zur E-Mobilität per Mail zukommen lassen, welche dich im Alltag beschäftigen. Die Antwort darauf könnte auch für andere Hörer des Podcasts von Interesse sein.

Über Kritik, Kommentare und Co. freue ich mich natürlich. Also gerne melden, auch für die bereits erwähnten Themenvorschläge. Und über eine positive Bewertung, beim Podcast-Anbieter deiner Wahl, freue ich mich natürlich auch sehr! Danke.

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Sebastian Henßler

Sebastian Henßler

Sebastian Henßler hat Elektroauto-News.net im Juni 2016 übernommen und veröffentlicht seitdem interessante Nachrichten und Hintergrundberichte rund um die Elektromobilität. Vor allem stehen hierbei batterieelektrische PKW im Fokus, aber auch andere alternative Antriebe werden betrachtet.

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Norman:

Servus Klaus, das auch FC Autos Batterien brauchen…..das ist auch Dir klar oder??….dann kommt zu dieser „unterirdisch schlechten Ökobilanz, die also auch dort drin steckt, noch der unterirdische Wirkungsgrad hinzu…warum propagiert die Industrie solche Fahrzeuge also? Richtig, weil Du Wasserstoff niemals selbst herstellen und speichern kannst und also wieder von denen und deren überteuerten Preisen abhängig bist…Fatal

Laszlo Bardos:

Gerne ein paar Gedanken zu den aufgeführten Punkten:
– Welche Umweltschäden bei der Lithiumförderung sind eigentlich immer gemeint? Lithium gibt es überall. Es gehört zu den häufigsten Elementen in der Erdkruste. Man könnte es theoretisch aus Meerwasser gewinnen. Aber unklug weil ineffizient.
Also bleiben die billigen Methoden: entweder aus Mineralgestein oder Salzlake. Erstere macht der größte Lithiumexporteur der Welt Australien. Das Prinzip ist ähnlich die man Kupfer, Eisen oder Aluminium gewinnt. Nix besonderes. Man braucht aber einiges an Energie um das Erz zu erhitzen (das sind 50% der CO2 Emissionen die bei der Akkuherstellung entstehen).
Salzlake ist viel schöner und ähnelt dem Prinzip wie man Meersalz gewinnt. Salzlake in Becken pumpen und warten bis die Sonne das Wasser verdunsten lässt. Der Rest des Prozesses ist langweilig.
Welche Umweltschäden entstehen jetzt? Es wird halt einiges an Salzwasser (nicht Trinkwasser) aus der Erde gepumpt und der Grundwasserspiegel fällt ab. That’s it. Man muss auch weniger Wasser abpumpen als bisher berichtet (https://edison.handelsblatt.com/erklaeren/lithium-aus-lateinamerika-umweltfreundlicher-als-gedacht/24022826.html) und man kann ein Teil des Wassers wieder zurück pumpen. Oder direkt Meerwasser wieder reinpumpen.
Es ist auch nicht so dass davon besonders viele Menschen oder Tiere betroffen wären. Das ist schließlich eine Wüste wie die Death Valley. Man kann sich anschauen wie viele Menschen dort leben: fast keine. Die paar hundert Bauern müssen eben ordentlich entschädigt werden. Fertig.

– Noch zu Akkus: die zweite Hälfte der Energie bei der Herstellung von Li-Ion Akkus entsteht bei der Beschichtung der Elektrodenfolien. Da wird eine nasse Pampe aufgetragen und muss anschließen heiß getrocknet werden. Ein bißchen wie die Zwiebackherstellung. Das kostet viel Energie und man braucht laaaaange Maschinen. (siehe hier: https://www.youtube.com/watch?v=UHZg5-uk1-k&feature=youtu.be&t=25). Mit der neuen Dry-Battery-Electrode Technik von Maxwell wird aber in 2-3 Jahren die benötigte Energie für die Herstellung von Li-Ion Batterien fast halbiert und die Kosten auch.

– Batterie Recycling: im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen sind die verwendeten Materialien in den Akkus nicht weg. Man kann sie recyclen (https://www.dke.de/resource/blob/933404/fa7a24099c84ef613d8e7afd2c860a39/kompendium-li-ionen-batterien-data.pdf S. 22) und zwar gut. Natürlich erstmal wenn die Batterie nach 250.000 bis 600.000km im Auto ein paar Jahre ein zweites Leben als stationärer Stromspeicher hinter sich hat. Dort stört es nicht, dass die Kapazität nur noch unter 70% ist. Die Akkus aus den alten Autos werden in der darauffolgenden Zeit als Stromspeicher für Ladespitzen dienen. Wie heute mit den i3 Akkus (die als Reserve vorgehalten werden müssen) https://www.electrive.net/2018/05/18/vattenfall-speicher-mit-500-bmw-i3-akkus-geht-ans-netz/

– Gewicht. Mirai 1950 kg, Tesla Model 3 1850 kg. Die ganzen Aggregate bei den Wasserstoffautos wiegen halt auch einiges.

– Gewicht 2: für die Effizienz eines Autos das rekuperieren kann, ist das Gewicht vernachlässigter. In der Stadt wird beim Abbremsen die Bewegungsenergie wiedergewonnen und auf der Autobahn ist das einzige was wichtig ist die Windschlüpfrigkeit des Wagens. Der bißchen erhöhte Rollwiderstand fällt eben nicht ins Gewicht wenn die Überwindung des Luftwiderstands über 80% der Energie verschlingt. Hier muss man (ganz besonders die Auto-Journalisten) die alte Denke aus Verbrennerzeiten verwerfen.

Im Endeffekt kann (und sollte) jeder die Effizienz von BEV und H2 Autos selbst nachrechnen. Dann wird einem schnell klar, warum für die Mobilität H2 keine Lösung sein kann. Ein großer Denkfehler hierbei ist immer zu denken „wenn wir all unseren Strom regenerativ erzeugen ist es ja egal, dass H2 Autos mehr Energie verbrauchen“. Leider sieht die Lage so aus, dass Photovoltaik und Windkraft zum Glück immer billiger werden, aber wir können die Ausbaukapazität nicht beliebig steigern. Es gibt nur so viele Dächer und Brachland für PV und Windkraftwerke können auch nicht überall stehen. Darum müssen wir auf 100% Ökostrom kommen UND sehr sparsam mit der Energie sein.
Ein super Ebook dazu ist das hier: http://www.inference.org.uk/sustainable/book/translate/nachhaltige_energiegewinnung.pdf

Der Fluxgenerator bzw. korrekter der Fluxkompensator verbraucht 1,21 GW an Leistung und stellt sie nicht her. Dafür was im ersten Film der Plutoniumrektor im Auto und später Mr. Fusion ;)

Jan Schultze-Melling:

Ich höre immer, wie toll Wasserstoff gespeichert werden kann. Darf ich fragen wie das geschehen soll? Unter Hochdruck (schlecht, weil gefährlich). Stark gekühlt? (schlecht, weil das Volumen stark zunimmt, wenn H2 wärmer wird und dann durch Sicherheitsventile abgast) An Trägerflüssigkeit gebunden? (schlecht, weil noch ineffizienter…)
Darf ich weiter fragen, wie Wasserstoff transportiert werden soll?
Die einzige Antwort: In LKWs.
ok.
Mal darüber nachgedacht, dass man mit einem großen LKW gerade einmal 15% der Energie in H2 transportieren kann verglichen mit Mineralöl-Produkten? Wir brauchen also für die gleiche Energie 6 mal mehr LKW-Verkehr.
Weitere Frage: Wir sollen den Wasserstoff gar nicht transportieren? Sondern bei Bedarf den H2 umwandeln und ins Stromnetz einspeisen?
Warum dann bitte nicht Batterien verwenden? Lithium gibt es genug. Muss ökologischer gewonnen werden. Aber da stehen wir am Anfang. Das wird sich verbessern. Zumals Lithium nicht nur in Südamerika, sondern auch in Europa, z.B. Portugal, zu erheblich günstigeren Bedingungen gewonnen werden kann.
Die Batterien der Fahrzeuge könnten die großen Mengen regenerativ erzeugter Energien hervorragend aufnehmen und dem eigenen Haus, der eigenen Wohnung oder auch – gegen entsprechende Entlohnung – zu einem Teil der Stabilisierung der Netze zur Verfügung stellen.

Marcel:

Toll, dass endlich jemand auch über die Mobilität der Nicht-Städter spricht. Hier auf dem Land macht das überhaupt keinen Sinn. Die Brennstoffzelle schon. Aber abgesehen davon – welcher Antrieb soll ich mir als Anhängerfahrer zulegen? Tesla X hat bewiesen, dass mit leichtem Wohnwagen die Zielerreichung zu einem Abenteuer von mehreren Tagen wird. Wenn ich mit dem Wohnwagen von 1800 KG innerhalb nützlicher Frist nach Spanien will, bleibt mir ja nur ein entsprechend starkes Zugfahrzeug mit viel PS und großem Tank (zur Zeit V8 Benziner AWD mit 400 PS). Und es gibt abertausende Gespannfahrer. Gibt es da überhaupt eine „E-Lösung“?

Laszlo Bardos:

Endlich jemand der Erfahrungen aus erster Hand hat!

Ich hätte ein paar Fragen:

Mich würde interessieren wie hoch die Treibstoffkosten auf 100 km beim Mirai sind?

Wie ist es bei längeren „flotten“ Autobahnfahren über 160 km/h .. merkst du irgendwelche Leistungseinbußen nach 50 bis 100 Kilometern?

Wie teuer sind die jährlichen Inspektionen? Kann man Sie auch auslassen?

Danke und viele Grüße,

Laszlo

Stephan:

@Klaus

das mag für jetzt stimmen, aber es gibt einen wichtigen Unterschied. Alles rund um die Lithiumförderung und Recycling steht erst am Anfang, weil es jetzt erst eine riesige Nachfrage danach gibt. Die Probleme rund um Lithium sind lösbar.

Bei Wasserstoff sind hingegen durch die Physik Grenzen gesetzt. Tragermaterialien z! Sind organische Verbindungen die auch hergestellt und entsorgt werden müssen. Das macht den ohnehin schlechten Wirkungsgrad noch schlechter. Und wir werden noch lange nicht genug regenerativen Strom erzeugen, dass wir uns leisten könnten mehr als die Hälfte davon ‚in die Luft zu pusten‘.

Wasserstoff wird sicher Anwendungen haben. Nur in PKW ist er viel zu ineffizient

Klaus:

Milchmädchenrechnung, so wie in den 80ern wo behauptet wurde Atomstrom ist günstig. So werden Meinungen gemacht mit angeblichen physikalischen Fakten. Ich stelle mal eine Liste von Aspekten die in dieser Betrachtung gar nicht vorkommen:
– Herstellung Batterien, Lithiumgewinnung -> Energieverbrauch, Umweltschäden -> Ökobilanz
– Recycling der Batterien
– Gewicht der Batterien im Fahrzeug,
– Art des Fahrzeugs -> Nutzfahrzeug, PKW
– Nutzungsdauer, Standzeiten des Fahrzeugs
– u.v.m
Wenn man in Richtung einer Wasserstoffwirtschaft denkt dann hat die Speicherung überschüssiger regenrativer Energie mit Wasserstoff ein großes Potential und würde sich signifikant auf die Ökobilanz auswirken. Die Primärenergiebetrachtung erfasst nicht Ansatzweise die Parameter der Kosten die auf uns zukämen wenn man sich die Batterietechnologie auf breiter Front vorstellt. Die wirtschaftliche Abhängigkeiten die sich daraus ergeben wären ebenfalls immens.
Wenn der Fluxgenerator kommt dann können wir neu diskutieren aber bis dahin „Zurück in die Realität“ , bitte.

Andreas:

Die Japaner, Koreaner und Chinesen machen es uns mal wieder vor, wie immer:
Die Deutschen haben das Fax erfunden, aber die Japaner haben das Geschäft gemacht
So war es mit Video 2000: Grundig und Philips haben den Videorecorder erfunden, jedoch haben die Japaner den Markt mit VCR den Markt überflutet.
Ähnlich lief es mit CD-Playern und Smartphones.
Nun machen es uns die Japaner und Chinesen bei der Einführung der Wasserstoffzelle vor.
Während wir on Aktionismus den Batterysantrieb selbst in Transportern, LKW und Bussen wollen und tonnenschwere Batterien durch Städte und Landschaften kutschieren ist gerade hier der Einsatz der Wasserstoffzelle ideal.
Weil: geringes Gewicht und hohe Reichweiten sowie gute Umweltbilanz und keine Umwelterstörung in den Abbaugebieten der Rohstoffe für die Baterien.
Mag sein das die Erzeugung von Wasserstoff nicht sehr effizient ist, aber der durch Wind- und Sonne erzeugte Wasserstoff läßt sich beliebig und dezentrsl speichern, ohne das man Deutschland mit unbeliebten Stromtrassen überziehen muss.
Das reine Batterieauto macht nur innerhalb der Städte Sinn, mit kleinen Batterien und kurzen Reichweiten. Alle anderen Fahrzeuge sollten mit Brennstoffzelle oder einer Kombination Brennstoffzelle und einer relativ kleinen Batterie fahren.
Bitte stoppt blinden Aktzionismus mit reinen Bateriebetrieb. Da spreche ich besonders Politiker an bei Einführung von Prämien!

Jennss:

Wasserstoff könnte sich nur dann weitflachig durchsetzen, wenn sich auch der Mittelstand so ein Auto leisten kann, also rund 30000 € müssten erreicht werden können. Batterieautos können auch etwas teurer sein, weil sie nur etwa die halben Fahrkosten haben. Die Frage ist also: Wie günstig kann man ein Brennstoffzellenauto bauen? Die 70000 € des Hyundai Nexo bei 163 PS liegen noch bei weitem zu hoch. Was wäre bei größerer Serie machbar?

Schauindenspiegel:

Ich glaube wir sollten uns in Europa nicht den Kopf zerbrechen welche Antrieb Energie die beste wäre, solange in anderen Ländern nicht einmal Müll getrennt, Müll richtig entsorgt oder überhaupt vermieden oder produziert wird. Regenwälder werden abgeholzt , sie sind die Lunge für die GANZE WELT und nicht nur für Europa, der Regenwald muß für Palmölplantagen weichen. In jedem Versorgung sgeschäft muss von in der Früh bis zum Abend immer gleich viele frische Ware bereit stehen, danach wird die restliche frische Ware entsorgt und nicht den nächsten Tag Vergünstigt angeboten, denn wer kauft schon noch gute Ware vom Vortag. Hier reden wir von noch mehr Resoursen veschwendung,und von der Energie Verschwendung die notwendig ist damit Morgen wieder die frische Ware im Geschäft liegt redet keiner. Wie wichtig ist da, mit welcher Energie fahre ich privat mit meinem Fahrzeug. Zur Erinnerung, in den 70er Jahren wurde in Österreich ein Autofreier Tag eingeführt, da durfte man an einen selbst ausgesuchten Tag nicht mit dem Auto fahren, Hintergrund, Rohöl ist knapp, wir müssen sparen, und wir fahren immer noch mit Fossil Treibstoff. Nächster Fall, es dürfen keine Staubsauger mehr produziert werden mit mehr als 800W, Strom sparen, heute fahren wir Elektro Auto, Scooter, usw. Ich glaube auf diesen Planeten stinkt es gewaltig nach Korruption und Geldmacherei.

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