Wasserstoffmobilität

Technologien

Fahrzeuge mit Brennstoffzellen wie PKW, Busse, LKW und Wasserstoffzüge auf nicht elektrifizierten Strecken, benötigen Wasserstoff. Es ist sehr leicht möglich, den für Brennstoffzellenfahrzeuge benötigten Wasserstoff aussschließlich mit Windenergie herzustellen. Damit ist die CO2-Emission dieser Fahrzeuge Null.

H2 Tank

Sehr wahrscheinlich werden in Serie fertigte Brennstoffzellenfahrzeuge nicht teuer sein, als konventionelle Verbrenner. Da gleichzeitig ihr Wirkungsgrad dreimal höher ist, als der von Verbrennungsmotoren, werden damit die ca. 3-mal höhere Treibstoffkosten für den Wasserstoff neutralisiert. Dementsprechend sind auch hier die CO2-Vermeidungskosten Null oder sogar negativ.

Das Potenzial der CO2-Vermeidung umfasst sämtliche verkehrsbedingten Emissionen, welche ca. 160 Mio. Tonnen CO2 betragen, 18% der heutigen Emissionen. Ab unter 100 €/kW Kosten für Brennstoffzellen sind die Kosten für die CO2-Reduktion Null.

Da es keinerlei Nutzungseinschränkungen für Brennstoffzellenfahrzeuge in Bezug auf Reichweite und Betankungsgeschwindigkeit gibt, ist die die beste Lösung für erneuerbare Mobilität. Das selbe gilt für Brennstoffzellenzüge. Sie sind inzwischen verfügbar und werden von Alstom hergestellt.

Der besste Weg sind H2-Brennstoffzellenfahrzeuge mit zusätzlicher 30-km-Batterie, welche nur an Steckdosen geladen werden. Warum?
– keine Netzausbau für E-Mobilität erforderlich
– keine teure Schnellladetechnik
– kein Ladeproblem in Engpasszeiten, da dann nur mit H2 gefahren wird (das Fahrzeug ist nicht auf Strom angewiesen, sondern nimmt ihn nur, wenn er billiger ist als H2)
– ein zügiger Ausbau der H2-Erzeugung löst das Kernproblem des weiteren EE-Ausbaus, weil damit die nötigen zuschaltbaren Lasten entstehen

Kosten, Potenzial und CO2-Ersparnis sind hier detailliert dargestellt:

Brennstoffzellen-PKW

Brennstoffzellen bestehen aus extrem wenig Material und sehr viel Wissen. Bei hinreichendem Wissen können Brennstoffzellen sehr preiswert werden. Dies ist eine  Analogie zur Entwicklung der Solarzellen, für welche ebenfalls gilt, daß ihre Herstellung mehr Wissen als Material benötigt.

Es ist durchaus vorstellbar, daß Brennstoffzellen massenweise für 50 €/kW hergestellt werden können. Der Materialwert in Li-Ionen-Akkumulatoren dagegen liegt allein bei 70 €/kWh und wird mit steigender Nachfrage eher steigen. Insofern wäre zu erwarten, daß Akkus von heute 300 €/kWh sich noch auf 150 €/kWh verbilligen, aber nicht weiter, denn Umweltschutz kostet auch in der Lithiumgewinnung viel Geld. Daraus ergibt sich dann folgende Graphik (zum Vergleich: die Gesamtkosten für Benzin und Diesel bei 1,20 € pro Liter erreichen bei heutigem Verbrauch fast 3.000 Mrd.€):

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Verglichen werden dabei drei denkbare Pfade

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Man sieht, daß folgende Kostenpositionen im Vergleich zu den Gesamtkosten wenig Einfluß habe:

– Tankstellen oder Ladesäulen
– Kosten für Reservekraftwerke in Engpaßzeiten sowie entsprechende Energiekosten
– Elektrolyseure
– die Stromerzeugung stellt zwar eine große Kostenposition dar, ist aber in allen Pfaden etwa gleich groß

Wesentlich sind dagegen:

– Netzausbaukosten, hier abgeschätzt mit 3 ct/kWh, also der Hälfte der heutigen Netzkosten
– Kosten der H2-Speicherung sofern die vorhandenen Gasnetze nicht genutzt werden können
– und vor allem die Kosten der Akkumulatoren, welche im Vergleich zu Brennstoffzellensystemen doppelt so hoch sind.

Es zeigt sich, daß an erster Stelle entscheidend für die Wasserstoffmobiltät lediglich die Kosten der Brennstoffzellen im Vergleich zu Akkumulatoren sind. Dabei stehen die Chancen für die wissensintensiven Brennstoffzellen eindeutig besser als für die materialintensiven Akkumulatoren.

An zweiter Stelle steht die Frage der Netzkosten. Was kostet der Ausbau der Stromnetze sowie der Einsatz von Regeltechnik zum Ladelastausgleich? Wenn auf der anderen Seite die Gasnetze für Wasserstoff geöffnet würden, dann würde dies soviel Geld sparen, wie die Anschaffung der Brennstoffzellen kostet.

Von der Antwort auf diese beiden Fragen hängt ab, welcher Weg sich als der beste erweist. Es spricht allerdings viel für den Wasserstoffpfad…