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Entscheidungshilfe: Warten Sie NICHT auf den Brennstoffzellen-PKW

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Elektroautos mit Wasserstoff-Brennstoffzelle haben wenige Vorteile, aber heute (noch) viele Nachteile – Cleanthinking mit dem Überblick.

Die Bundesregierung räumt dem Elektroauto mit Brennstoffzelle in ihrer im Juni 2020 präsentierten Wasserstoffstrategie nur geringe Bedeutung ein. Und das, bwohl Bundesverkehrsminister Andreas Scheuer, Verbände wie der VDI, der Hersteller Hyundai oder die Tageszeitung DIE WELT laut vernehmlich einen schweren Fehler für die deutschen Autokonzerne in dieser Entscheidung wittern. Dieser Beitrag beleuchtet die Argumente und dient als Entscheidungshilfe, ob es sich lohnt, auf einen Brennstoffzellen-PKW zu warten oder es besser ist, auf ein klassisches Elektroauto zu setzen.

Asiatische Hersteller, insbesondere Toyota und Vorreiter Hyundai, haben in den vergangenen Jahrzehnten Milliarden in den Brennstoffzellen-PKW investiert. Hyundai beispielsweise hat sich an Zulieferern wie GRZ Technologies, H2Pro oder Impact Coatings beteiligt, um die PEM-Brennstoffzelle fit für Elektro-PKW und Nutzfahrzeuge zu machen.

Ein Grund: Aufgrund geringer Stückzahlen ist es nach Einschätzung von Hyundai kaum möglich, Zulieferer zur Entwicklung und Produktion entsprechender Bauteile zu bewegen – integriert in den Automobilkonzern ist das einfacher. Hyundai sieht sich jetzt mittlerweile soweit, diese Zulieferkette aufgebaut zu haben – durch konsequentes Handeln über fast zwei Jahrzehnte. Dadurch haben sich die Koreaner einen Vorsprung gegenüber anderen Herstellern erarbeitet.

Europäische Hersteller wie Daimler oder Volkswagen hingegen, haben sich zuletzt vom Brennstoffzellen-PKW verabschiedet. Daimler hat seine Entwicklungen im PKW-Sektor in ein Joint Venture für Nutzfahrzeuge mit Volvo eingebracht, Volkswagen-CEO Diess sieht seit zwei Jahren keine Perspektive für den Brennstoffzellen-PKW in diesem Jahrzehnt („Das ist einfach Unsinn“). Ganz anders Hyundai: Die Koreaner glauben, den Brennstoffzellen-PKW bereits bis 2030 etablieren zu können – nicht nur in Südkorea oder Japan.

Vorteile des Brennstoffzellen-PKW

Die generellen Vorteile des Brennstoffzellen-PKW, die von Herstellern wie Hyundai und Toyota in den Mittelpunkt gerückt werden, sind:

  • Rasches Tanken von gasförmigem Wasserstoff: Ein Tankvorgang bei üblicher Tangröße von ca. 6 Kilogramm dauert wenige Minuten.
  • Gute Reichweite: Der Hyundai Nexo wird mit einer alltagstauglichen Reichweite von 666 Kilometern beworben, im ADAC-Test im September 2019 schaffte der Brennstoffzellen-PKW 540 Kilometer. Damit kann der Nexo mit allen am Markt erhältlichen Elektroautos mithalten, ebenso mit Plugin-Hybriden.
  • Höhere Geschwindigkeit: Mit der Brennstoffzelle an Bord kann das Auto 180 Kilometer pro Stunde problemlos leisten. Beim klassischen, batterieelektrischen Auto hingegen, geht die Reichweite dann rasch verloren.
  • Gewicht: Das geringere Gewicht, weil ein Brennstoffzellen-PKW keine große Batterie braucht, ist ebenfalls als Vorteil zu betrachten. Allerdings spielt dieser Vorteil in Nutzfahrzeugen, beispielsweise LKW, eine viel maßgeblichere Rolle. Ein Beispiel: Der Hyundai Nexo hat ein Leergewicht von ca. 1,8 Tonnen, das wirklich große Tesla Model X wiegt (mindestens) 2,39 Tonnen.
  • Rohstoffe: Auch ein Brennstoffzellen-PKW ist ein Elektroauto, weil es einen Elektromotor hat. Der Hyundai Nexo hat aber nur eine sehr kleine Pufferbatterie für Beschleunigung und Rekuperation. Daher benötigt ein solches Fahrzeug weniger Lithium und Kobalt. Beide Rohstoffe werden (teilweise!) wenig nachhaltig gewonnen. Allerdings benötigt die Brennstoffzelle andere Rohstoffe (siehe Nachteile).

Nachteile der Autos mit Wasserstoff-Brennstoffzelle

Der größte Nachteil der Brennstoffzelle im Elektroauto ist die schlechte Gesamteffizienz des eingesetzten Wasserstoffs bis hin zur Nutzung im Automobil. Aufgrund der schlechten Bilanz sprechen Experten wie Prof. Claudia Kemfert vom Deutschen Institut für Wirtschaftsforschung DIW davon, dass Wasserstoff der Champagner unter den Energieträgern sei – und dementsprechend aus volkswirtschaftlicher Perspektive nur dort eingesetzt werden sollte, wo es keine Alternative etwa durch direkte Elektrifizierung gibt.

Einen Überblick zum Thema Effizienz liefert diese Grafik:

Effizienz Brennstoffzellen-PKW vs. klassisches Elektroauto
Grafik aus der LCA-Analyse „How clean are electric cars“ Quelle: Transporet & Environment

Weitere Nachteile der Brennstoffzellen-LKW zusammengefasst:

  • Die Ladeinfrastruktur ist schlecht ausgebaut: In Deutschland gibt es laut H2 Mobility derzeit 84 Wasserstoff-Tankstellen – Hyundai hatte bis Ende 2019 100 angekündigt. Dabei ist Deutschland noch vergleichsweise gut aufgestellt: Schaut man nach Osteuropa, Südeuropa oder etwa nach Spanien und Portugal, gibt es keine Möglichkeit mehr, ein Wasserstoffauto aufzutanken.
  • Material: Der Hyundai Nexo braucht für die Membran der Brennstoffzelle alleine ca. 40 Gramm Platin. Der Rohstoff wird vorwiegend in Südafrika unter extrem fragwürdigen Bedingungen abgebaut (vgl. Das Dokument von Brot und die Welt im Rechercheordner). Es gibt Bestrebungen für PEM-Brennstoffzellen oder alternative Technologien mit weniger Platin-Bedarf. Im Gegensatz zur kobalt-freien Lithium-Ionen-Batterie sind diese aber bislang nicht marktreif.
  • Preis: Der Preis des Hyundai Nexo beginnt bei 79.000 Euro. Ziel von Hyundai ist es, den Preis durch Skalierung der Produktionsmenge zu reduzieren. Heute, so gibt Hyundai zu, ist das Fahrzeug teurer als vergleichbare Elektroautos nur mit Batterien wie das Model Y oder der erwartete VW ID.4.
    Entgegen einer Aussage in einem aktuellen WELT-Artikel, ist der Nexo Teil der BAFA-Förderung für moderne Autos.
  • Wartung: Einer der großen Vorteile jedes Elektroautos ist die banale Technik. Wenn verschiedene Hersteller wie GM oder Tesla mit der 1,6-Millionen-Kilometer-Batterie kommen (was sie 2021 tun), dann haben sie die wichtigste und teuerste Komponente eines reinen Elektroautos so weit entwickelt, dass wenig Verschleiß zu erwarten ist.
    Die PEM-Brennstoffzellen-Technik von Hyundai ist definitiv komplexer. An die Brennstoffzelle, die auf unterschiedliche Bedingungen reagieren soll, also nicht dauerhaft wie im Coradia iLint am Optimum betrieben wird, werden durchaus hohe Anforderungen gestellt. Die regelmäßige Wartung ist daher unerlässlich.
  • Verfügbarkeit: Wie schlecht die Verfügbarkeit des Hyundai Nexo ist, zeigt sich an folgenden Zahlen: Der Hersteller plant 2020 mit 19.000 Fahrzeugen, 2022 mit 40.000 Einheiten und bis 2030 mit ca. 500.000 Autos vom Typ Nexo. Da für Hyundai der Heimatmarkt Südkorea und der japanische und chinesische Markt besonders naheliegend ist, ist es nicht verwunderlich, dass der Nexo Stand heute in Europa schwer zu bekommen ist.
  • Lebensdauer: Experten gehen davon aus, dass der Hyundai Nexo eine Lebensdauer von 150.000 Kilometern hat. Das ist vergleichbar mit einem Verbrenner, aber schlechter als ein reines Elektroauto.
  • Betriebskosten: Der Hyundai Nexo braucht für 100 Kilometer ca. 1 Kilogramm Wasserstoff. Eine Tankfüllung kostet derzeit ca. 60 Euro, also vergleichbar mit einem Benzin-Fahrzeug. Die Betriebskosten des Elektroautos sind – je nach Auflademöglichkeit – deutlich niedriger.

Um es deutlich zu sagen: Der Hyundai Nexo ist ein faszinierendes, tolles Auto. Er dient hier als Beispiel für PKW mit Brennstoffzelle, weil das Fahrzeug am ehesten verfügbar erscheint. Der Toyota Mirai, eines der weiteren, wenigen Angebote auf dem europäischen Markt, wird 2020 in einer Neuauflage erwatet, ist also derzeit nicht zu kaufen. Hyundai hingegen spricht davon, dass der Nexo „ab Werk“ nicht erhältlich ist, man aber bei Kaufinteresse bei Händlern nachfragen soll.

Fazit: Dieser Beitrag ist noch nicht vollständig, wird um weitere Aspekte ergänzt. Aber aus heutiger Sicht ist es nach unserer Einschätzung nicht rational, auf den Brennstoffzellen-PKW zu warten, weil die Batterie-Elektroautos Nachteile haben, die sukzessive kleiner werden. Wer heute ein neues Auto braucht, sollte eher auf das für seine Bedürfnisse passende Elektroauto warten. Dem grünen Wasserstoff gehört definitiv dieses Jahrzehnt – aber nicht im PKW.

Zu diesem Artikel gibt es einen frei zugänglichen Rechercheordner mit vielen Quellen, Links und Hintergrundinformationen. Dieser ist hier zugänglich. Über Kritik, Anregungen, weitere Quellen freuen wir uns in den Kommentaren oder direkt via Mail an den Autor unter mj@cleanthinking.de.

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  1. Gerd Georg sagt

    Aus der gegenwärtigen Sicht mögen die aufgeführten Nachteile der Brennstoffzelle richtig sein.
    Das Prinzip der Brennstoffzelle wurde 1838 von Christian Friedrich Schönbein (1️⃣️) gefunden…
    Die verbreitete Anwendung scheiterte bis Ende des 20. Jahrhunderts sicher aus mehreren Gründen:

    – Die Erfindung des Elektrogenerators durch Charles Wheatstone (1867 1️⃣️) und durch
    Werner von Siemens (1866 1️⃣️) machte Elektrizität sofort und kostengünstig verfügbar.

    – Die großtechnische Herstellung von Wasserstoff war lange nicht kostengünstig möglich.

    – Die Platin-Beschichtung des Katalysators ist sehr teuer2️⃣️.

    – Der relativ geringe Wirkungsgrad1️⃣️: 35-40% bei 10-100′C bzw. bis 70% bei bis zu 1.000°C

    – …

    Es lassen sich sicher noch einige Gründe aufführen.

    Allen gemeinsam sind hauptsächlich Kosten und technische Probleme.

    Demgegenüber haben Akkumulatoren ein z.Zt. wesentlich bessere Bilanz – sie wurden auch wesentlich
    intensiver entwickelt, da die Zahl der Einsatzmöglichkeiten sowohl für kleine Akkus (Smartphone,
    Tablet, Notebook, …) als auch große Akkus wie eben in PKW, LKW, Bahn, …) profitabel sind.

    Wir müssen uns aber wahrscheinlich von dem Wort „profitabel“ im Hinblick auf die Zukunft etwas lösen.

    Bei den zig Millionen E-Autos, die, ob Akku oder Brennstoffzelle, in Zukunft zu erwarten sind, stellt sich ganz besonders die Frage nach erforderlichen Rohstoffen, die umweltverträglich auf lange Zeit verfügbar sind. Hinzu kommen noch Lademöglichkeiten für Akku-Autos für die Autobesitzer, die in Mietwohnungen wohnen und das Problem der Kapazität der Stromnetze.
    Alternative Energien sind fast unbegrenzt verfügbar. Wasserstoff lässt sich nahezu verlustlos zwischenspeichern und bei Bedarf abrufen.

    Atomenergie war auch einmal die einzige zukunftsfähige Alternative zur Bereitstellung von Elektroenergie!

    Ein ausgewogener Mix von Verbrennungsmotoren, Akku-Autos und Brennstoffzellen-Autos wird uns noch lange Jahre begleiten.

    Die Zukunft wird es zeigen. Wir haben nur eine Erde!

    1️⃣️ – wikipedia
    2️⃣️ – an Brennstoffzellen mit anderen, günstigeren Materialien wird gearbeitet

    P.S.: Vielleicht gibt es auch eine ganz andere Entwicklung – car by demand. Die vielen über Tage ungenutzten, geparkten Autos sowie die Unzahl von Gebrauchtwagen bei entsprechenden Händlern (t.w. nur 2-3 Jahre alt), machen bzgl. der für die Herstellung aufgewendeten Arbeitszeit und der darin verbauten Materialien nachdenklich. Die Autoindustrie und wir alle werden umfänglich umdenken müssen!

    1. Martin Jendrischik sagt

      Hallo Gerd,

      ganz genau: Car on Demand. Wissenschaftler nennen das „Transport as a Service“. Fahrzeugbesitz wird im Jahr 2030 weitgehend der Vergangenheit angehören. Wir werden dann eine App haben, die uns immer das Verkehrsmittel empfiehlt, das für unsere nächste Tour geeignet ist. Wenn die Sonne scheint, vielleicht eher ein E-Bike, wenn es regnet ein autonomer Kleinwagen etc. Insgesamt werden viel weniger Autos gebraucht. Flottenbetreiber werden den Markt dominieren, weil sie besonders davon profitieren, dass Elektroautos 1 oder 2 Millionen Kilometer quasi wartungsfrei halten.

      Das löst vielfältige Probleme: Die autonomen Autos werden dann zB in den Innenstädten auf den Parkplätzen der Supermärkte sanft über Nacht aufgeladen mit Windstrom. Oder an Speichern im Quartier. Oder an größeren Rasthöfen am Rande der Stadt zB am Münchener Autobahnring. Aus meiner Sicht wird es „Wechsel-Plätze“ an solchen stellen geben – wenn ich mit dem Kleinwagen aus der Stadt zum Rasthof komme, aber dann 600 Kilometer weit fahren muss, steige ich dort in ein autonomes Fahrzeug mit entsprechender Reichweite um.

      Auch das Thema „Laden für Mieter in engen Wohnstrassen“ wird dadurch gelöst: Man muss sich nur vorstellen, wie viel Raum in den Städten frei wird, wenn nicht alle Wohnstraßen mit Dutzenden Autos zugeparkt sind. Wir werden so Raum schaffen in den Städten für dringend notwendige Grünflächen, für mehr Wohnungen, mehr Fabriken, die Produkte für lokale Geschäfte herstellen (zB Fleischalternativen). GGf. für 3D-Druckplätze etc.

      Diese Zukunft ist zehn Jahre entfernt. Und sie wird gewaltig: 1 Billion Konjunkturprogramm dadurch, dass Familien keine Autos mehr besitzen werden. Eine weitere Billion dadurch, dass autonome Fahrzeuge keine Unfälle bauen. Unsere Städte werden umgebaut, es gibt einen Bauboom.

      Sie sagen es genau richtig: Die Autoindustrie und wir alle werden umfänglich umdenken müssen.

  2. Djebasch sagt

    Hallo Rainer Hannes,
    lebst du in dieser Welt?
    Also bei der geringen Anzahl der Tankstellen, lohnt sich ein Wasserstoffauto im Moment überhaupt nicht!
    Ein Tankvorgang dauert im Schnitt 8 Minuten und der nächste muss erstmal 15 Minuten warten, bis wieder Druck aufgebaut ist.
    Dazu die hohen Preise des Wasserstoffs…
    Ein E-Auto kann ich momentan fast überall laden, selbst an der Steckdose um die Ecke, Schnelllader sind bis auf einige Gebiete im Osten überall im Abstand von 50 Kilometern zu bekommen.
    Bei einigen E-Autos ist die Ladezeit für 400 Kilometer mittlerweile bei knapp etwas über 30 Minuten.
    Lithium ist das dritthäufigste Material auf der Welt, denn es ist selbst im Trinkwasser in kleinen Mengen vorhanden, und selbst in Deutschland arbeitet man daran, dieses demnächst über Anlagen zu filtern.
    Platin wird in den meisten E-Auto Batterien überhaupt nicht mehr verwendet, und wenn, nur in sehr geringen Mengen.
    Dazu kommt, dass ein normaler Verbrenner mehr davon benötigt!
    Und ein Argument kann ich mir nicht verkneifen, wenn über Energieverbrauch gesprochen wird, wäre der Wasserstoff das unglücklichste Mittel, denn dieser kostet 3x mehr Energie als direkt ein E-Auto zu betanken oder wie soll der ganze Wasserstoff sonst hergestellt werden werden – auf Bäumen wächst er nicht…

  3. Klaus schmitz sagt

    Vollkommen richtige Entscheidung für den nexo . Mehr ist dazu nicht zu sagen.

  4. Rainer Hannes sagt

    Ich kann nur allen empfehlen, die sich einen großen BMW, Mercedes, Volvo etc. leisten können, sich den Hyundai Nexo zumindest mal anzuschauen oder Probe zu fahren. Welche Alternative bleibt z.B. einem Großstädter in Miete und ohne Garage und einer einzigen, dauernd belegten E-Batterie-Ladesäule?

    Wer kein Eigenheim und entsprechende Lademöglichkeiten hat, für den ist die Infrastruktur für E-Batterie-Autos sehr bescheiden und wird sich auch in den nächsten zwei, drei Jahren nicht so schnell ändern. Eine Wasserstoff-Tankstelle im Umkreis von 8 bis 10 Kilometern macht dagegen überhaupt keine Probleme. Allerdings eine Urlaubsreise ins Ausland schon.

    Von der Politik erwarte ich und bin auch zuversichtlich, dass der Wasserstoff grün produziert werden wird. Für das gewichtigste Argument gegen Wasserstoff halte ich den Verbrauch von Platin und dessen Gewinnung. Aber an der Reduzierung von Platin wird gearbeitet, man muss es eben nur wollen und dranbleiben.

    Weil die Lithium-Gewinnung für E-Batterien und vor allem das Ausmaß (gleich millionenfach geplant) ebenso große Probleme aufwirft, bin ich der Meinung: Dem grünen Wasserstoff gehört dieses Jahrzehnt – auch im PKW. Es müssen in dieser nicht einfachen Zeit alle Entwicklungsmöglichkeiten offen gehalten werden. Dies wollte ich bewusst unterstützen mit meiner Entscheidung für den Nexo.

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