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Der Nachruf für Autos mit Brennstoffzellen kam möglicherweise zu früh. Grössere Reichweite und kürzere Tankzeiten macht sie den günstigeren Elektroautos potentiell überlegen, obwohl deren Lithium-Ionen-Batterien in den letzten Jahren gewaltige technologische Fortschritte verzeichneten. Staatliche Programme, Genossenschaften und Autohersteller setzen abwechselnd auf beide Technologien im Wettstreit um den Nachfolger des Benzinmotors.
In seiner Ansprache an die Chemiegesellschaft 1843 gestand William Robert Grove, dass für ihn Wissenschaft uninteressant würde, sobald sie sich als nützlich erweist. Ein Jahr zuvor hatte er die erste Brennstoffzelle entwickelt. Zum Glück erlebte er das Apollo- und Geminiprogramm nicht mehr, denn in den bemannten Raumfahrtprogrammen der Vereinigten Staaten erwiesen sich Brennstoffzellen nämlich sogar als doppelt nützlich. Wasserstoff-Brennzellen dienten als hocheffiziente Energiespeicher, deren Abfallprodukt die Astronauten zudem einfach trinken konnten: reines Wasser.
Inzwischen gibt es verschiedenste Brennstoffzellen, aber ihre grundlegende Funktionsweise bleibt gleich:
- Wasser (= H2O-Molekül) wird getrennt in Wasserstoffatome (H) und Sauerstoffatompaare (O2), welche separat an den beiden Enden (Anode und Kathode) eines Stromkreislaufs angeschlossen werden.
- Die Wasserstoffatome werden an der Anode über einen chemischen Prozess von ihren Elektronen getrennt.
- Diese Elektronen fliessen durch den Schaltkreis und erzeugen so Strom.
- Am anderen Ende (Kathode) ionisieren die Elektronen den Sauerstoff negativ.
- Der negativ ionisierte Sauerstoff verbindet sich mit den positiv ionisierten Wasserstoffatomen von 1) zu Wasser, dem einzigen Abfallprodukt.
Das erste Brennstoffzellengefährt war der Electrovan von General Motors im Jahr 1966. Der erste zwingende Grund für die Weiterentwicklung von Wasserstoffautos kam aber erst mit der Ölkrise von 1973, als die arabischen Ölnationen im Rahmen des Israelkrieges die westlichen Staaten mit einem Embargo belegten.
Der zweite Innovationsschub kam mit der wachsenden Einsicht, dass CO2 aufgrund des Klimawandels reduziert werden muss. In der Schweiz wurden deshalb Brennstoffzellen jahrelang getestet – von Postauto.
Postautos mit Wasserstoff nicht rentabel
Obwohl ihre Erfahrungen mit den Wasserstoffbussen generell positiv waren, wollte Postauto das Projekt wegen den zu hohen Kosten vorerst nicht mehr fortführen. Das Experiment lief von 2011 bis 2017 in der Region Brugg im Aargau, wo 5 Fahrzeuge 1.3 Millionen Kilometer zurücklegten. Damit vermieden sie den Ausstoss von 1600 Tonnen CO2. Die Busse stiessen nur Wasserdampf aus, und waren zur Freude von Fahrgästen und Anwohnern sehr leise unterwegs.
Trotz diesen positiven Erfahrungen beendete Postauto das kostspielige Projekt von 18 Millionen Franken. Daran beteiligt waren auch staatliche Institutionen wie das Bundesamt für Energie (CH) oder CHIC (EU). Mit den H2-Postautos waren die Kosten ca. 3mal so hoch wie bei einem Dieselfahrzeug. Erst mit massenhaft eingekauftem Wasserstoff und serienmässig hergestellten H2-Bussen würde Postauto das Experiment wiederholen. Stattdessen will Postauto jetzt auf Elektrobusse setzen, wie auch das VBZ.
Damit ist das Projekt Wasserstoffgefährt in der Schweiz nicht unbedingt gestorben. Eine Allianz aus Migros, Coop und Fenaco hat letzten Mai angekündigt, bis 2023 einen flächendeckenden Aufbau der Wasserstoff-Infrastruktur zu bewerkstelligen. Durch den H2-Betrieb von vor allem schweren Nutzfahrzeugen soll die Wasserstoffmobilität forciert werden.
Hier ist allerdings unklar, ob dies mehr als eine reine Absichtserklärung für PR-Effekt ist. Im Gegensatz zu Postauto ist Coop intransparent bezüglich den effektiven Resultaten (Kosten, CO2-Einsparungen) ihres ersten H2-Tankstellen-Experimentes. Gegenüber kritischen Fragen wollte sich Coop gegenüber powernewz nicht äussern, z.B. woher bei einem grösseren Wasserstofftankstellennetz der Wasserstoff kommen soll. Dessen Herstellung ist nämlich äusserst energieintensiv.
Wasserstoff gegen Elektrobatterien
Elektroautos haben zwei entscheidende Nachteile gegenüber benzinbetriebenen Autos: ihre Reichweite ist 4mal geringer und das Aufladen dauert länger. Während zum Beispiel in den USA mit seinen tiefen Geschwindigkeitsbegrenzungen ein Elektroauto länger unterwegs sein kann, kommt es auf den deutschen Autobahnen wegen ständigem Aufladen kaum vorwärts.
Wasserstoffautos kennen diese Probleme nicht. Ihre Reichweite beträgt 500 bis 800 km und Tanken geht gerade mal 3 Minuten, wie bei einem Dieselwagen. Im Gegensatz zu batteriebetriebenen Autos gab es hier aber in den letzten Jahren viel weniger technologische Fortschritte, weshalb sich H2-Autos kostentechnisch nicht lohnen.
Das technologische Hauptproblem der Brennstoffzelle ist aber die mangelnde Effizienz der Energiekette, von der Elektrolyse über Kompression bis zur Brennstoffzelle selbst. Gemäss einer Studie von 2016, welche Batterie- und Wasserstoffautos vergleicht, brauchen letztere das doppelte an elektrischer Energie und verursachen höhere Kosten zur CO2-Reduktion als Batterieautos.
Fragwürdige Zweigleisigkeit
Autohersteller wie Hyundai oder Toyota setzen auf Wasserstoff, Tesla auf Lithium-Batterien, und Honda und General Motors entwickeln gleich beides zusammen. Gerade bei staatlichen Förderprogrammen ist die kompetitive Zweigleisigkeit aber nicht unumstritten. Effizienter wäre es, sich auf die fortgeschrittenen Elektroautos zu konzentrieren und das Geld in mehr Ladestationen zu investieren, damit sich die Technologie schneller etablieren kann.
Zeit spielt eine Rolle, denn viele Regierungen haben den Benzin- und Dieselbetriebenen Autos bereits eine Galgenfrist gesetzt: Norwegen ab 2025, Deutschland, Irland, die Niederlande und Indien ab 2030, Frankreich und Grossbritannien ab 2040. Zweifelsohne animiert dies die Autohersteller zum Wettrennen um die neuen Fahrzeugtechnologien.
Hat die Schweiz 1986 noch im Alleingang den Katalysator eingeführt und so Autoabgase stark reduziert, ist diesmal unklar, ob die Schweiz den obigen Vorreitern überhaupt folgen wird. Als die Grünen letztes Jahr eine Motion zum Verbot des Verbrennungsmotors bis 2025 eingereicht haben, trafen sie auf starken Widerstand der bürgerlichen Parteien.
Schlussendlich spielt es keine Rolle, ob die Wasserstofftechnologie oder das Elektroauto obsiegt – beide sind CO2-frei. Entscheidend ist, dass die Energie zum Aufladen der Batterie oder zur Herstellung des Wasserstoffs auch CO2-frei ist.