Die Brennstoffzelle – Fluch oder Segen?

Hyundai ix 35 Fuel Cell

Foto: GoingElectric.de

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Für die Brennstoffzelle sieht es wohl nicht sehr rosig aus. Laut dem Beratungsunternehmen Roland Berger ist die Chance, dass dieser alternative Antrieb eine Zukunft hat, sehr gering. Die Serienstarts der Modelle mit Brennstoffzelle werden seit Jahren immer weiter nach hinten verschoben.

Für die einen ist es die Technik der Zukunft, für die anderen ist diese jetzt schon gescheitert – die Brennstoffzelle. Sie wandelt chemische Energie, die in Form von Wasserstoff (chemisches Zeichen H) vorliegt, in Strom um. Damit lässt sich unter anderem ein Auto betreiben. Die Vorteile werden von den Herstellern immer wieder angepriesen: Der Tankvorgang dauert nur wenige Minuten und die Reichweite ist kein Hindernis mehr. Daimler experimentiert schon seit den neunziger Jahren mit dieser Technik und vor kurzem umkreisten zwei Mercedes-Benz B-Klasse F-Cell die Erde. Das sollte die Alltagstauglichkeit beweisen. Doch es scheint auch Probleme zu geben. So wird der Start der ersten serienreifen Brennstoffzellenfahrzeuge seit Jahren immer weiter verschoben – ist die Technik zu komplex, zu teuer oder einfach unerwünscht?

Zum einen ist ein FCV (engl. fuel cell vehicle, Brennstoffzellenfahrzeug) recht kompliziert. Es gibt einen Elektromotor und einen Akku, der als Pufferspeicher dient. Dazu kommt noch die Brennstoffzelle mit allen Anbauteilen und den Wasserstofftanks. Der Tank speichert den Wasserstoff entweder unter sehr hohem Druck (bis zu 700 Bar) oder in flüssiger Form, wobei der Wasserstoff eine Temperatur von weniger als minus 250 Grad Celsius hat. Es gibt mehrere Versuchsfahrzeuge von Daimler, GM, Toyota und anderen Herstellern. Die Technik scheint also beherrschbar zu sein.

Der Preis ist laut Roland Berger einer der Hauptgründe, die gegen eine Markteinführung sprechen. Das zur Funktion sehr wichtige Platin, welches als Reaktionsbeschleuniger innerhalb der Zelle dient, treibt den Preis trotz geringer benötigter Mengen in die Höhe. Auch Skaleneffekte, die zu einem günstigeren Preis beitragen würden, sind bis jetzt noch nicht abzusehen.

Es gibt darüber hinaus auch noch ganz andere Gründe, die gegen die Brennstoffzelle sprechen. Zum einen wird angeführt, dass ein FCV im Grunde ein komplettes batterieelektrisches Fahrzeug ist, nur ist die Batterie zu klein um weitere Strecken  zurückzulegen – warum also einen Tank und eine Brennstoffzelle einbauen, wenn man die Batterie vergrößern kann? Klar, die Reichweite. Aber Tesla hat es gezeigt: 500 km sind auch ohne Wasserstoff möglich. Die Akkus haben allerdings den Vorteil, dass sich Skaleneffekte sehr wohl bemerkbar machen und sich die Preise im „freien Fall“ befinden.

Des Weiteren spielt die Effizienz eine wichtige Rolle. Aktuell wird der meiste Wasserstoff aus Erdgas gewonnen, also ist das Problem der Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen nicht gelöst. Wird der Wasserstoff aus regenerativen Energien erzeugt, hat das Fahrzeug einen Well-to-Wheel (übersetzt: Bohrloch bis zum Rad, wobei das Bohrloch in diesem Fall ein Windrad o.ä. darstellt) Wirkungsgrad von maximal 30 %. Ein Elektroauto hingegen kann über 70 % der eingesetzten Energie in Bewegung umwandeln.

Ein letzter, persönlicher Grund betrifft die Abhängigkeit von großen Konzernen. Das Elektroauto lässt sich einfach am eigenen Solar-Carport aufladen. Ein FCV hingegen ist wieder von einigen Firmen abhängig. Das Öl wird nur gegen Wasserstoff getauscht.

Die Frage, ob die großen Autohersteller die Brennstoffzelle wirklich wollen oder nicht, ist damit nicht beantwortet. Allerdings muss sich der Mobilitätssektor grundsätzlich im Sinne nachhaltiger Innovationen ändern, und dafür recht es nicht den Verbrauch um einige Prozent zu senken. Das batterieelektrische Auto scheint der richtige Weg zu sein.

Quelle: Welt

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14 Gedanken zu “Die Brennstoffzelle – Fluch oder Segen?

  1. Im Schwerlastverkehr würde ich die Technologie sehen, kurze Ladezeiten der Platz für den Tank wäre vorhanden.

  2. Aus Erdgas wird wasserstoff hergestellt? Wie dämlich ist das denn? Warum den nicht gleich mit erdgas fahren, ist doch viel effizienter als 3 mal die energie umwandeln.
    Ps: bin heute das erste mal ein Elektroauto gefahren..BWM i3 ;-). Zieht ordentlich ab die kiste….

  3. Ich frage mich, was bei einem Unfall passiert? Im Schulunterricht haben die Menge, die in einen Luftballon geht anzünden lassen…der Feuerball war so heftig, das ich hinten in der letzten Reihe noch eine Fönluft ab bekommen habe….es heißt nicht umsonst Knallgas…wenn das Gas sich im Fahrgastraum entzündet? 700bar Druck Tank???

  4. @Fabian: Ja es stimmt tatsächlich, dass Wasserstoff aus Erdgas gewonnen wird. Es kann allerdings auch Kohle oder Öl verwendet werden.

    @twizyfan: Für die Sicherheit sollen Ventile im Tank sorgen, die nach einem Unfall kontrolliert Wasserstoff ablassen. Was allerdings bei einer Zerstörung des Tanks passiert (wenn der Wasserstoff mit genug Sauerstoff aus der Luft vermischt ist) möchte ich nicht mitbekommen.

  5. @Stephan
    „Was allerdings bei einer Zerstörung des Tanks passiert (wenn der Wasserstoff mit genug Sauerstoff aus der Luft vermischt ist) möchte ich nicht mitbekommen.“
    –> Frag mal den Kapitän der Hindenburg. Wobei das damals ja keine Explosion sondern eher ein langsames Abflammen gewesen ist.
    Unterm Strich würde ich bei einem beschädigten Energiebehälter lieber in einem Tesla S als in einem Brennstoffzellenauto sitzen. 😉

  6. Wenn der Tank 700bar ausfällt dann kann er kaum beschädigt werden so stabil wie der sein muss.
    Wenn der Druck zu hoch wird, wird was abgelassen wie Stephan schon sagte.

    Vergleiche mal Wasserstoff mit Benzin.

    Wenn Wasserstoff entweicht geht er direkt nach oben und ist weg, wenn Benzin entweicht ist es aufm Boden und entzündet sich dort.
    Was ist nun gefährlicher?

    Knallgas entsteht nur wenn 2H2 + 1O2 bei konzentriertem H2 brennt es zwar schnell aber aber nicht so explosionsartig.

    Ansonsten ist für mich das Thema Brennstoffzelle auch höchsten nur für den LKW Bereich interessant, für Privat halte ich es für nicht zukunftsorientiert.

  7. Ersten muß der Wasserstoff permanent gekühlt werden an der Tankstelle, was an sich schon ne immense Energieverschwendung bedeutet, gut könnte man lösen indem man Tankstellen mit Erdwärmesonden bestückt bzw.Luft-Luftheizung, oder eben die tolle Fläche des Daches dafür nutzt um alles mit Photovoltaik und Solarzellen zu zupflastern, würde als Behörde sowieso keine neue Tankstelle oder Fabrik mehr ne Baugenehmigungen erteilen, wenn nicht der Nachweis erbracht wird, das mindestens 60% der benötigten Energie selbst erzeugt wird, und bevor wieder diejenigen das jaulen Anfangen zu umständlich und teuer! Es ist Stand der Technik, also mit einfachsten Mitteln zu realisieren und macht den Standort wettbewerbsfähig! Auch wenn sich die Kosten evtl. erst nach 10 Jahren amortisieren! Schließlich will man ja ein langfristiges Geschäft! Aber zurück zum Thema: Wasserstoff diffundiert durch alle uns bekannten Materialien hindurch! Ergo nicht allzulange Speicherbar! 2. Wasserstoff wirkt korrossiv , greift also die ganzen Leitungen und Dichtungen, sowie die Membranen an, deswegen auch das Problem mit den Stacks, die ständig über den Jordan gehen und eben leider auch empfindlich auf Erschütterungen reagieren, deswegen habens die Wasserstoffbusse nicht solange gemacht! Die Methanolbrennstoffzellen, die aber im Camper stehen und in Häusern verbaut wurden , seltsamerweise aber schon!So das nächste Problem besteht bei der Betankung, wer ein Erdgasfahrzeug fährt kann ein Lied davon singen,( Erdgas nicht das normale Stadtgas /Proban -Buttangemisch) 1. Der Kompressor braucht 7-15 min. bis der nötige Druck aufgebaut wurde das der nächste Tanken kann! 2. Da die Kompressoren viel billig viel gut unterdimensioniert verbaut werden, gehen sie wegen Überhitzung ständig Hops! Von den abgerissenen Zapfhähnen gar nicht erst zu reden! So und jetzt übertragt mal das ganze auf eine tolle moderne Wasserstofftankstelle, mit Tankroboter! Wenn sich Erdgasliebhaber schon an der Zapfsäule in die Haare kriegen was wird wohl dann passiern, wenn statt 1 oder 2 Kunden täglich 1000 oder mehr täglich tanken wollen? Wobei sie dann ja eigentlich nicht mehr so oft an die Tanke müssen! 🙂
    Mit dem abfackeln bei H2 mach ich mir eigentl. weniger Sorgen, das ist auch nicht schlimmer wie bei Gasfahrzeugen oder sonstigen Verbrennern!
    Und bei Elektrofahrzeugen gibt es kein Reichweitenproblem, sondern wir haben das Problem der mangelnden Schnelladestationen, alla Tesla! 🙂

  8. Ich habe auf der ecartec mit einem sehr kompetenten Herren des Fraunhofer-Instituts München gesprochen.

    Der hat der Brennstoffzelle auch keine wirkliche Chance für die Zukunft gegeben. Neben vielen in dem Bericht von euch erwähnten Problemen ist die Brennstoffzelle auch sehr anfällig gegen Abnützung und Alterung, da sie in ständigem Austausch mit der Luft ist (oder so ähnlich – er hat das besser erklärt). Dh. sie hält auch nicht allzu lange und sie ist sehr teuer.

    Das größte Problem für eine längerfristige Zukunft sehe ich aber auch in der neuen alten Abhängigkeit von großen Energiekonzernen, die dann mit Diesel-LkWs den Wasserstoff zu den Tankstellen bringen anstelle Diesel. Was wäre das für ein Fortschritt?

  9. Ein zentrales Argument fehlt noch: Ein Stromnetz haben wir; da muss man nur noch ein paar Stromtankstellen anschliessen. Ein Wasserstoffnetz haben wir keines.

  10. Hat durchaus Hand und Fuß, was da so kommentiert wird. Habe aber dennoch ein paar Punkte, die vielleicht für Wasserstoff als chem. Energieträger sprechen:

    Überschüsse bzw. Peaks bei der Windenergie und PV könnte man auf diese Weise nutzen, indem man damit H2 durch Elektrolyse erzeugt. Da der Prozess stufenlos abläuft, wäre das wie ein Überlaufspeicher. Finde ich schlauer, als Windräder am windigen Sommersonntag abzuschalten. Damit relativiert sich auch der schlechte Wirkungsgrad Well-to-Wheel.

    Kühlung des Gases ist nur bei der Verflüssigung vonnöten. Bei der Lagerung tut es eine gute Isolation und eben ein kontrolliertes Entlassen des Gases, wenn der Druck aufgrund von Erwärmung zu stark ansteigt. Ist bei Lagerung im Boden ja auch kaum zu erwarten.

    Ein „Wasserstoffnetz“ gibt es auch heute schon. Schon mal einen Tankwagen von Linde oder AirLiquide gesehen? Darin fährt auch gekühltes H2 spazieren, denn die Industrie arbeitet seit 100 Jahren damit. Habe übrigens noch nichts von dramatischen Unfällen gehört. In Gegenden mit viel Chemie gibt es m. W. auch Pipeline-Netze mit H2-Gas.

    Ich nehme an, es wird parallel mehrere Lösungen geben und die FC wird vielleicht mal den PlugIn-Hybrid ersetzen. Derzeit ist es aber in erster Linie mal wichtig, elektrisch loszufahren und Politik, Autoherstellern und Energieversorgern zu zeigen, wo wir hinwollen und das es geht.

    Hört auf herumzuforschen, Schnelllader an die Fernstraßen!

  11. Ein gute Nachricht scheint es zu geben: Wasserstoff-Fahrzeuge benötigen eine Pufferbatterie, die auch bestimmt Plug-In fähig sein wird. Wasserstoff-Fahrzeuge werden dann auch Ladesäulen brauchen. Wasserstoff-Fahrzeuge werden Schwerlast Fahrzeuge sein, LKW, Schiffe und Flugzeuge.
    Der Prototyp F-Cell kostet über 1 Mio. €, angeblich schon 90% günstiger, Preis ca. 249.000€-349.000€, eher mehr, im Unterhalt kostet er nur knapp die Hälfte, waren wohl 45€ für 5kg H2, Preis Pro Kg so etwa 9,-€ und 450km Reichweite oder mehr…??? PKW und Motorräder werden eher BEV statt H2 Fahrzeuge sein.

  12. @beckslash:
    Klar kann (!!!) man H2 auch aus EE-Überschüssen herstellen nur macht es (noch) keiner! Warum nicht? Dampfreformation aus Erdgas ist mit Abstand das preiswerteste Verfahren (>90% allen H2!!!), selbst Elektrolyse aus EE ist deutlich teurer – völlig undiskutabel daher, die teueren Anlagen nur zu EE-Überschusszeiten laufen zu lassen …

    Der Transport und die Lagerung von H2 erfolgt in der Regel in flüssiger Form – also bei < -252°C! Wird dann nicht kontinuierlich verbraucht, muss irgendwann Druck abgelassen werden – weg ist die teure Energie …
    Die wenigen Druck-H2-Pipelines zwischen Erzeugern und Direktverbrauchern lassen sich wohl kaum als "Wasserstoffnetz" bezeichnen.

    Wo ich Dir uneingeschränkt Recht gebe, ist die Aufstellung von Stromladesäulen an Bundesstraßen und AB-Raststätten – für AC bis 43kW und von mir aus auch DC. Dann aber diskriminierungsfrei für CCS+Chademo, wenn schon aus unseren Steuergeldern gefördert!
    Oder eben wie die SC von Tesla – als Teil der Firmenpolitik und ohne Steuermittel!

  13. @twizyfan:
    Heutige Wasserstoff-Kfz sind lupenreine serielle E-Hybride! Es sind Elektrofahrzeuge mit einem Reichweitenverlängerer aus H2-Drucktank (2. Energiespeicher) und H2-Brennstoffzelle (2.Energiewandler). Die Traktionsbatterie ist der 1. Speicher, der E-Motor der 1.Wandler …

    Als Elektrofahrzeuge mit Traktionsbatterie (braucht man unbedingt, da die BSZ schlecht regelbar ist und man ja auch Energie beim Bremsen rekuperieren will) könnte man diese natürlich auch extern laden. Nur: wird die Industrie dies wollen?!?

    Es geht bei H2 doch nicht wirklich um einen Umstieg zur Elektromobilität, sondern darum, den Verbraucher wieder von einem Kraftstoff abhängig machen zu können, der eben nicht auf dem Dach oder dem Carport selbst erzeugt werden kann! Eine externe Aufladung wäre für dieses „Geschäftsmodell“ wohl eher kontraproduktiv!

    Ansonsten wären Akkuwechsel- und Ladestationen, gerade für LKW mit vorgeschriebenen Ruhepausen kein wirkliches technisches Problem und vom Gesamtwirkungsgrad /Gesamt-Energieverbrauch jeder H2-Lösung haushoch überlegen! Denn es geht ja nicht nur um die (aus EE sehr teure) H2-Produktion – die Verdichtung auf ca. 700Bar Speicherdruck kostet zusätzlich einiges an Energie – die benötigte Technik ist teuer und sicher nicht „Garagentauglich“ …

    H2 wird sicher eine Nische bei der Mobilität bekommen. Wenn es nach den Nutzern geht, sollte diese aber eher klein ausfallen, wenn es nach der Automobilindustrie geht …

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