Weiter lieber mit Wasserstoff

Das Gespräch führte René Zipperlen

Von Das Gespräch führte René Zipperlen

So, 21. Juli 2019

Wirtschaft

Der Sonntag Das Freiburger ISE hat die CO2-Bilanz von Batterie und Brennstoffzelle verglichen.

Eine neue Studie des Freiburger Fraunhofer ISE Instituts vergleicht die E-Mobility-Konkurrenten Batterie und Brennstoffzelle und zeigt: Für Mobilitätswende und Klimaschutz sind beide nötig. Christopher Hebling, Bereichsleiter Energietechnologien, erklärt, warum.

Der Sonntag: Herr Hebling, Sie haben am Freiburger ISE in einer breiten Studie die Klimabilanz von Autos untersucht, die mit Batterie oder Brennstoffzelle betrieben werden. Ihr Ergebnis lautet: Zur Erreichung der Klimaschutzziele braucht es beide Technologien. Wer hat in welchen Bereichen die Nase vorn?

Die wichtigste Aussage ist, dass Batterien eher in kleineren Fahrzeugen und für kürzere Reichweiten ihre Vorteile ausspielen. Sobald es aber um größere Fahrzeuge und Reichweiten von mehr als 250 Kilometern geht, schneidet die Brennstoffzelle hinsichtlich der Klimabilanz besser ab.

Der Sonntag: Wie sind Sie bei der Untersuchung vorgegangen?

Wir haben neutral und technologieoffen die gesamte Produktionskette von möglichst ähnlichen Fahrzeugmodellen auf ihre CO2-Bilanz hin untersucht. Das ging bis zu Anrufen in einer südafrikanischen Mine, um den CO2-Fußabdruck der Platinhertellung zu errechnen, das für Brennstoffzellen benötig wird. Eine sehr wichtige Größe ist natürlich der Strombezug für die Herstellung und für den Betrieb – also für das Aufladen der Batterie beziehungsweise die Herstellung des Wasserstoffs durch Elektrolyse bei der Brennstoffzelle. Verglichen haben wir die in der Anwendung naheliegendste Stromquelle – bei der Batteriemobilität die Photovoltaik, bei der Brennstoffzelle die Windkraft – mit der jeweils schlechtesten Bezugsform sowie dem derzeit typischen Strommix.

Der Sonntag: Hat auch die technische Entwicklung eine Rolle gespielt? Es ist ja viel in Bewegung.

Perspektivisch wird die Herstellung der Batterien in naher Zukunft deutlich CO2-optimiert werden. Brennstoffzellen werden heute fast noch händisch in kleinen Stückzahlen hergestellt – eine wirklich energieeffiziente Produktion ist erst ab 100 000 Stück Jahresproduktion möglich. Wir haben uns deswegen gefragt, wie es 2030 aussehen wird – die Aussagen blieben aber im Wesentlichen gleich.

Der Sonntag: Warum hinkt die Brennstoffzelle der Batterie in Entwicklung und Verbreitung noch hinterher?

Die Batterie ist als geschlossenes Gehäuse leichter zu bauen, die Technik der Brennstoffzelle ist viel aufwendiger und komplexer, vor allem, weil sie unter Lastwechseln und bei unterschiedlichen Temperaturen funktionieren muss. Dass die Batterie deutlich weiter entwickelt ist, ist auch der Tatsache geschuldet, dass China nach der großen Autokrise 2008/09 die Führerschaft übernommen hat. Damals war der chinesische Forschungsminister hier bei uns in Freiburg und erklärte: Batterien müssen die Welt retten. China hat dann das hochsubventionierte Programm "10 Städte, 1000 Fahrzeuge" aufgelegt. 2018 wurden in China bereits über eine Million Batteriefahrzeuge zugelassen und nun werden die Subventionen auf null gesetzt. Mit einer ähnlichen Idee setzt China nun auf den massiven Ausbau der Brennstoffzelle, die Anstrengungen sind enorm.

Der Sonntag: Aber ist nicht ein wichtiger Punkt, dass die Herstellung von Wasserstoff große Mengen Strom verschlingt und die Brennstoffzelle deshalb weniger effizient ist?

Der Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Wasser in Wasserstoff mit Strom liegt bei etwa 75 Prozent, man benötigt für die Herstellung von einem Kilogramm Wasserstoff derzeit 55 Kilowattstunden Strom. Allerdings ist faszinierend zu sehen, dass man mit einem Kubikmeter Wasser am Ende 10 000 Kilometer weit fahren kann. Wenn man günstigen Strom aus Wind- oder Photovoltaikanlagen voraussetzt, ist der Wirkungsgrad nicht das entscheidende Argument, sondern die hohe Reichweite und die schnelle Betankungszeit, die höchstens drei Minuten beträgt.

Der Sonntag: Die Brennstoffzelle holt den Nachteil des hohen Energieverbrauchs für die Herstellung von Wasserstoff ab 250 Kilometern auf. Ist die deutsche politische Festlegung auf Batteriefahrzeuge dann nicht zu einseitig?

Auf jeden Fall. Aber es ist ja keine echte politische Festlegung, sondern eine der Industrie – auch ein Ergebnis der Unsicherheit in der Branche angesichts unklarer Perspektiven. Da hat man fast völlig auf die Batterie gesetzt. Nun haben die großen Hersteller fast alle sehr schlechte Bilanzzahlen veröffentlicht und jetzt fehlt das Geld für Investitionen in die Brennstoffzelle im gleichen Maßstab. Allerdings hat der neue BMW-Chef Oliver Zipse diese Woche erklärt, dass sie nun auch stark auf die Wasserstofftechnologie setzen werden.

Der Sonntag: Wenn es um Fördergelder oder Infrastruktur geht, wird aber fast nur von der Batterie geredet.

Das ist so, aber das ist der Nervosität in der Branche geschuldet. Und China zeigt, dass man die Technologie ernst nehmen muss. Das hat man lange nicht.

Der Sonntag: Müsste die Industrie perspektivisch nicht eher auf kleinere, leichte Batteriefahrzeuge für kürzere Strecken setzen statt auf immer größere und schwerere nach dem Beispiel Tesla?

Die Industrie baut, was sie verkaufen kann. In Deutschland ist fast jeder dritte Neuwagen ein SUV. In China, Russland und den USA sind es noch mehr – und deutlich größere Modelle. In einer Übergangsphase wollen Kunden möglichst wenig Verhaltensänderung. Batterieautos mit kurzer Reichweite sind ideal, um zur Arbeit zu fahren, die Kinder zu kutschieren und so weiter. Am eigenen Carport kann man sie abends laden, das ist eine ideale Mobilitätsform. Nun versucht man, mit Schnellladestationen auch längere Strecken für viele Fahrzeuge zu ermöglichen, um an das heutige Mobilitätsverhalten anzuknüpfen. Eins zu eins bedienen kann das aber nur die Brennstoffzelle: Nach kurzer Betankung kann man 500 Kilometer und mehr fahren.

Der Sonntag: Ideal wäre demnach noch viel mehr Carsharing, aber mit zwei Flotten: Batteriefahrzeuge für den Nahbereich, Brennstoffzellen für größere Vorhaben.

Absolut. So viel Strom, wie Schnellladeports an der Autobahn bräuchten, um die heute übliche Fahrzeugmenge aufzuladen, kann eine Raststätte kaum liefern. Oder denken Sie an einen Busfuhrpark, der muss über Nacht in einem Zeitfenster von vielleicht vier Stunden komplett aufgeladen werden. Wasserstoff hingegen lässt sich netzdienlich produzieren, gut speichern und transportieren, die Betankung entspricht der heutiger Tankstellen.

Der Sonntag: Um 1990 fuhren im Fernsehen bei "Wetten dass?!" innovative Mercedesfahrzeuge mit Brennstoffzellen ein. Wo haben diese 30 Jahre lang gesteckt?

Mercedes und BMW haben Anfang der 90er Jahre um die Führerschaft in der wasserstoffbasierten Mobilität gerungen. BMW setzte aber zehn Jahre lang auf Flüssigwasserstoff – eine technische und ökologische Sackgasse. Daimler wollte 2004 in die Produktion einsteigen, hatte aber technologische Herausforderungen wie Starts bei Kälte noch nicht gelöst. Außerdem fehlte die Wasserstoffinfrastruktur. Mit dem Wechsel an der Forschungsspitze wurden Brennstoffzellen nicht mehr als Priorität verfolgt. Toyota ging einen anderen Weg, hat die Hybridtechnik als Vorstufe für den Brennstoffzellenantrieb entwickelt und wurde dabei vom Erfolg überrollt. 2020 weiht Toyota eine neue CO2-neutrale Fabrik für 30 000 Brennstoffzellenfahrzeuge pro Jahr ein.

Der Sonntag: Welche politischen Forderungen leiten Sie aus Ihren Studienergebnissen ab, um die E-Mobilität besser aufzustellen?

Zum einen den konsequenten Ausbau des Tankstellennetzes auch für Wasserstoff. Derzeit haben wir 70 Wasserstofftankstellen, bis 2023 sollen es 400 sein. Diesen Ausbau muss man politisch flankieren und fördern, dann wäre man nah an der Flächendeckung, die absolute Voraussetzung für den Markt ist. Zum anderen muss sich die Wasserstoffherstellung ändern: Derzeit ist Erdgas die Hauptquelle, muss aber durch Grünstrom ersetzt werden. Außerdem müssen Hersteller von Wasserstoff für den nötigen Strom den Industriepreis von heute etwa 15 Cent pro Kilowattstunde bezahlen. An der Börse wird Strom aber im Schnitt für unter 5 Cent gehandelt. Dieser Zugang muss politisch ermöglicht werden, sonst wird Wasserstoff zu teuer.

Das Gespräch führte René Zipperlen