Wasserstoffauto Tankstelle

Nachhaltig mobil – mit dem Wasserstoffauto?

Energie & Ressourcen

Wie steht es um die Nachhaltigkeit von Wasserstoffauto und Elektroauto? Was ergibt die Berechnung über den gesamten Lebenszyklus? Je nach Antriebsart hinterlässt der fahrbare Untersatz recht unterschiedliche Spuren in unserem Ökosystem.

Um den ökologischen Fußabdruck von Autos unterschiedlicher Antriebsarten und Gewichtsklassen aber genau zu beziffern, bedarf es mehr, als sich nur den direkten Output beim Betrieb des jeweiligen Fahrzeugs anzusehen. Daher hat der ÖAMTC gemeinsam mit Joanneum Research in einer „Life Cycle Analyse“ sämtliche relevante Parameter unter die Lupe genommen und daraus die Klimabilanz ganzer Autoleben eruiert.

Klimabilanzen eines Autolebens

„Um die Ökobilanz zu eruieren, werden mehrere 100 Parameter berücksichtigt“, lässt ÖAMTC-Cheftechniker Thomas Hametner keinen Zweifel an der Komplexität des Unterfangens. Diese reichen von der Produktion über den Betrieb bis zum Recycling. Sie umfassen unter anderem Faktoren wie den CO2-Ausstoß bei der Stahl- und Aluminium-Herstellung oder in der Lithium-Produktion. Auch das Gewicht, der Verbrauch, die jährliche Kilometer-Leistung und die Akku-Größe beim Elektroauto spielen eine Rolle. Ebenso der Anteil an Schnellladungen oder die Wiederverwertung von Batterien sowie „Undichtigkeiten“ in der Kraftstoffproduktion.

Auspuff Verbrennungsmotor - Symbol für Wasserstoffauto als Alternative

Autos mit Verbrennungsmotor stehen zunehmend in der Kritik. Ist das Wasserstoffauto eine Alternative? (Credit: Lunghammer)

„Strom könnte schmutziger werden“

Die Ergebnisse: Gleich welche Antriebsart – eine bessere Klimabilanz erreicht man nur durch leichtere, verbrauchsärmere Fahrzeuge. Große Fahrzeuge haben über ein Fahrzeugleben einen beinahe doppelt so hohen Ausstoß an Treibhausgasen. „Wer viel pendelt, dem raten wir zu einem Diesel der neuesten Generation, erledigt man den Großteil seiner Wege in der Stadt, ist ein Elektroauto zu bevorzugen“, sagt Hametner. Im Vergleich zu Diesel- und Benzinfahrzeugen hat bei der E-Mobilität die Stromerzeugung besondere Relevanz. Durch den hohen Anteil an erneuerbaren Energien fährt man in Österreich mit einem kleineren CO2-Rucksack als anderswo. In Polen ist er etwa 3-mal so hoch, „das liegt daran, dass Strom dort bis zu 90 Prozent aus Kohlekraftwerken stammt“, sagt Hametner. Die App „Electricity Map“ gibt Auskunft über die CO2-Intensität von Produktion und Verbrauch von Strom in verschiedensten Ländern weltweit. Hametner warnt allerdings davor, sich auf diesem positiven Ist-Zustand auszuruhen, „aufgrund des steigenden Verbrauchs und des Themas Versorgungssicherheit könnte der Strom auch bei uns schmutziger werden“.

Elektroauto: Knackpunkt Akku

Allerdings wäre es zu kurz gefasst, ganz allgemein zu sagen, dass ein Elektroauto von der Gesamtbilanz her immer besser ist. Denn mit einem Elektroauto muss man zumindest 15.000 Kilometer pro Jahr fahren, um nach 3 Jahren einen Benziner, nach 4 Jahren einen Diesel, aber erst nach 8 Jahren Betrieb einen Biodiesel in Sachen Klimabilanz einzuholen – vorausgesetzt man nutzt einen österreichischen Strommix. Der ökologische Fußabdruck des Elektroautos wird wesentlich durch die Kapazität, also die Größe des Akkus bestimmt, diese bestimmt die Reichweite des Fahrzeugs. Werden nur geringe Kapazitäten für Reichweiten von 200 bis 300 Kilometer verbaut, ist also auch der ökologische Fußabdruck kleiner.

Wird der Akku wiederverwendet, etwa als stationärer Speicher, so wirkt sich das positiv auf die Öko-Bilanz aus, allerdings gibt der Chef-Techniker zu bedenken: „Im Second Use, etwa als Zwischenspeicher für die Photovoltaikanlage, stellt sich die Frage, ob Batterien mit einem für das Fahrzeug bereits zu schwachen Wirkungsgrad nicht auch anfälliger für Defekte oder gar Kurzschlüsse sind.“ Vieles wird sich dann in der Praxis bzw. vor allem im breiteren Einsatz noch weisen müssen.

Wasserstoffauto – Technologie der Zukunft?

Eine weitere Alternative zu den herkömmlichen Verbrennungsmotoren – wenn auch erst in der frühen Markteinführungsphase – ist das Wasserstoffauto. Im Prinzip handelt es sich dabei genauso um ein Elektroauto, doch produzieren Wasserstoffautos ihre Energie quasi selbst. Eine Brennstoffzelle fungiert als Energiewandler und somit als Stromlieferant. Der Energiespeicher ist Wasserstoff, der als gasförmiger Kraftstoff betankt wird. Dieser reagiert in der Brennstoffzelle mit Sauerstoff aus Luft und erzeugt dabei Strom. Nebenprodukte sind Wärme und reines Wasser, das als Wasserdampf wieder an die Umwelt abgegeben wird. Im Betrieb also eine äußerst ökologische Antriebsart, sofern der Wasserstoff aus der Elektrolyse mittels Windstrom gewonnen wird. Schlechter fällt die Bilanz aus, wenn Wasserstoff aus Erdgas erzeugt wird. Doch selbst dann sind die CO2-Emissionen circa 30 bis 40 Prozent geringer als bei Verbrennungsmotoren. Außerdem wird die Brennstoffzelle vollständig recycelt. Und: Wasserstoff lässt sich binnen Minuten nachtanken, ohne schwere Batterien mitzuführen und es werden Praxisreichweiten von 600 Kilometer erreicht, im Sommer wie im Winter. Diese Aspekte qualifizieren die Brennstoffzelle auch für Nutzfahrzeuge.

Wasserstoffauto Tankstelle

Eine der Tankstellen für das Wasserstoffauto gibt es an der TU Graz (Credit: Lunghammer).

Bislang nur 35 Wasserstoffautos zugelassen

Warum sich diese Technologie bei PKW bislang noch nicht durchgesetzt hat und derzeit in Österreich nur 35 Wasserstoffautos (Brennstoffzellenautos) zugelassen sind, hat mehrere Gründe: Einerseits gibt es bisher nur sehr wenige PKW-Tankstellen (in ganz Österreich 5). Andererseits sind die Autos auf Grund der geringen produzierten Stückzahlen derzeit noch teuer (rund 70.000 Euro Anschaffungspreis). Aktuell ist Wasserstoff im Betrieb auf 100 Kilometer gleich teuer wie Benzin. Mit der Ausrollung der Technologie werden die Kosten aber mittelfristig unter die der Verbrennungsmotoren sinken.
Leichter fällt die Markteinführung im Schwerverkehr, wie bei Bussen und LKW. In diesem Segment kann mit einer Tankstelle eine gesamte Flotte versorgt werden und bei größeren Fahrzeugen mit hohen Reichweitenanforderungen können die Vorteile des Wasserstoffs, wie höhere Zuladung als bei Akkus, voll umgesetzt werden.

Wasserstoffauto: Intensive Forschungen

Experten sind sich einig, dass Brennstoffzellen die entscheidende Technologie für den emissionsfreien Langstreckenverkehr sind. Rund um den Erdball forscht die Automobilindustrie auf Hochtouren. Entscheidende Beiträge kommen aus Graz – etwa von der AVL, wo man mit 15 Jahren Erfahrung in der Brennstoffzellenentwicklung gerade weitere Schritte gesetzt hat. „AVL erkennt den strategischen Wert der Brennstoffzellentechnologie und will sich stärker auf diesen Bereich konzentrieren“, so Matthias Brendel, Vice President/Business Field Leader Electrification. Im vergangenen Jahr wurden die Forschungsaktivitäten von AVL mit dem neu gegründeten Tochterunternehmen AVL Fuel Cell Canada Inc. massiv ausgeweitet. Zusätzlich wurde in Graz eine Prüfstandsinfrastruktur zur Forschung an Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellensystemen (PEM) entwickelt und errichtet.

Ebenso auf Hochtouren läuft die Forschung am HyCentA an der TU Graz. Diese GmbH ist Österreichs Forschungszentrum für Wasserstofftechnologien seit 2005. Hier werden Forschungs- und Entwicklungsprojekte zur Herstellung, Verteilung, Speicherung und Anwendung von Wasserstoff bearbeitet. Die Forschungsinfrastruktur besteht unter anderem aus einer Wasserstoff-Betankungsanlage für Busse, LKW und PKW und dem modernsten Brennstoffzellen-Systemprüfstand in Europa. Dieser ermöglicht umfassende Untersuchungen von Brennstoffzellensystemen bis 160 kW in einer virtuellen Umgebung, die den dynamischen Betrieb und reale Umgebungsbedingungen simuliert.

Forschung Wasserstoffauto

Am HyCentA in Graz wird intensiv im Bereich der Brennstoffzellen bzw. Wasserstoffautos geforscht (Credit: photoworkers.at).

Wasserstoff als „Abfall“

Tragen diese Forschungen in absehbarer Zeit Früchte, so bedarf es nur noch einer ökologischen Erzeugung des Energielieferanten Wasserstoff, um die Brennstoffzelle als DIE grüne Technologie der Zukunft auszuweisen. Neben der Nutzung überschüssigen Stroms aus Photovoltaik und Windkraftwerken zur Wasserstofferzeugung könnte man weltweit auf ein bereits Angebot an Wasserstoff zurückgreifen, das als Abfall-Produkt der chemischen Industrie derzeit ungenutzt an die Atmosphäre abgeführt wird. Wenn man bedenkt, dass man mit einem Kilogramm Wasserstoff in etwa 100 Kilometer zurücklegen kann und alleine in einem Werk der chemischen Industrie täglich mehrere Tonnen Wasserstoff „abfallen“, ein enormes Potenzial.

  • Seine persönliche Klimabilanz bzw. den Einfluss der Lebensgestaltung auf die verursachten Treibhausgasemissionen kann man mit dem Climate LifestyleCheck von Joanneum Research analysieren.
  • Bei Autos gilt: Gleich welche Antriebsart – eine bessere Klimabilanz erreicht man nur durch leichtere, verbrauchsärmere Fahrzeuge.
  • Bei Elektroautos spielt außerdem die Energie-Herkunft eine große Rolle. Die App „Electricity Map“ gibt Auskunft über die CO2-Intensität von Produktion und Verbrauch von Strom in verschiedensten Ländern weltweit.
  • Intensiv geforscht wird derzeit am Wasserstoffauto (u. a. am HyCentA an der TU Graz sowie bei AVL List). Im Prinzip handelt es sich beim Wasserstoffauto genauso um ein Elektroauto, doch produzieren Wasserstoffautos ihre Energie quasi selbst. Eine Brennstoffzelle fungiert als Energiewandler und somit als Stromlieferant.

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