Neuer Auftrieb für die Brennstoffzelle

Das Antriebssystem des Mercedes-Benz GLC-F-CELL.

Mercedes-Benz GLC-F-CELL

Daimler

Die Idee, Autos mit Wasserstoff und Brennstoffzelle anzutreiben, gab es bereits vor 50 Jahren. Jetzt will eine Allianz aus Fahrzeugherstellern und Energieunternehmen der Technologie zum Durchbruch verhelfen. Dabei gibt es noch einige Hindernisse zu überwinden.

Auf der kommenden Internationalen Automobil-Ausstellung (IAA) im September wird einer der Messe-Stars von Mercedes der GLC F-Cell sein, die Brennstoffzellenversion des Kompakt-SUVs. Sie verfügt über Plug-in-Technologie auf Basis von Lithium-Ionen-Akkus.

Neben einer kombinierten Reichweite von rund 500 Kilometern verspricht Daimler eine Nullemission. Denn aus dem Auspuff von Wasserstoffautos kommt nur Wasserdampf. Der entsteht, wenn in der Brennstoffzelle Wasserstoff und zugeführter Sauerstoff miteinander reagieren. Dabei entsteht elektrischer Strom, der in Fuel-Cell-Fahrzeugen als Antriebsenergie genutzt und meist in einer Batterie zwischengespeichert wird. So lässt sich das Auto in nur wenigen Minuten auftanken.

Bereits am Vorabend der IAA 2011 hatte Dieter Zetsche gesagt: „Wasserstoff ist heute das bessere Öl“. Der Vorstandsvorsitzende der Daimler AG präsentierte damals einen Flügeltürer mit Brennstoffzellenantrieb, Wasserstoffspeicher im Unterboden sowie einer Lithium-Ionen-Batterie an Bord, die extern aufgeladen werden kann. Es war das Plug-in-Forschungsfahrzeug F125!, das die Technologie der folgenden Serienversion des GLC vorweggenommen hatte. Jetzt bringt Daimler die Technik auf die Straße.

Aber auch viele andere Hersteller forschen intensiv am Brennstoffzellenauto – parallel entwickeln sie immer mehr batterieelektrische Modelle, denn der Markt für Elektromobilität wird in den kommenden Jahren anziehen. Das zeigt: Die deutsche Industrie lässt keine Möglichkeit aus klimaverträgliche Antriebstechnologien voranzutreiben. Dass auch auf internationaler Ebene andere Unternehmen an einen Durchbruch der Technologie glauben, belegt das auf dem Weltwirtschaftsforum in Davos im Januar konstituierte „Hydrogen Council“. Auf Seiten der Automobilhersteller sind neben Daimler auch BMW, Hyundai, Toyota und Honda vertreten. Mit dabei sind zudem der Öl-Konzern Royal Dutch Shell sowie der Windenergie-Anbieter Alstom. Langfristiges Ziel des Hydrogen Council ist es, mit Hilfe von Wasserstoff die Energiewende voranzutreiben. „Sie kann in gemeinsamer Anstrengung von Energieversorgung, Tankstellenbetreibern, Politik, Kunden und der Industrien geschehen“, sagt Anne Kleczka, Leiterin Technologieprojekt Wasserstoff Brennstoffzelle bei BMW.

Der GLC F-CELL tankt nicht nur innerhalb von drei Minuten Wasserstoff an einer entsprechenden Tankstelle, auch die Hochvolt-Batterie kann bequem extern geladen werden.

Daimler

Beim Auftakttreffen in Davos kündigten die Mitglieder an, ihre Investitionen in die Entwicklung und Vermarktung von Wasserstoff und Brennstoffzellen von jährlich aktuell 1,4 Milliarden Euro weiter auszubauen. Künftig soll erheblich mehr Geld in die erfolgversprechende Technologie fließen. Jochen Hermann, Vice President Entwicklung Elektrik/Elektronik & E-Drive bei Daimler, sagt: „Die Brennstoffzellentechnologie hat ein enormes Potenzial für den Energie- und Mobilitätssektor. Die Vorteile liegen für uns klar auf der Hand: hohe Reichweiten und kurze Betankungszeiten sowie ein breites Einsatzspektrum vom Pkw bis zu Stadtbussen.“

Die Idee der Brennstoffzelle stellte General Motors bereits 1966 vor. Doch allein aufgrund des in der Brennstoffzelle eingesetzten Platins war das Fahrzeug zu teuer für die Serienproduktion. Auch eine Tankinfrastruktur gab es noch nicht.
Das ist heute nicht viel anders. In Deutschland gab es Ende 2016 laut einer Studie der Beratungsfirma Ludwig-Bölkow-Systemtechnik (LBST) und des TÜV Süd nur 22 öffentlich nutzbare Wasserstofftankstellen. Zu wenig um Wasserstofffahrzeuge im Alltag nutzen zu können. Immerhin gibt es in Europa mit 106 H2-Zapfsäulen einen durchgehenden Korridor: „Eine Fahrt von Norwegen bis nach Bozen ist mittlerweile möglich“, heißt es in der Studie.

Bis Ende 2018 solle die Zahl der Wasserstoffstationen in Deutschland auf 100 wachsen, bis 2023 sind 400 Tankstellen geplant. Für BMW-Expertin Anne Kleczka wäre das ein großer Schritt: „Damit wäre für einen Großteil der deutschen Autofahrer sowohl die Versorgung am Wohnort mit mindestens zwei Tankstellen im direkten Umfeld und an den Hauptverkehrsachsen/Autobahnen gesichert.“ Es müssten auch keine zusätzlichen Tankstellen gebaut werden, sondern „nur das bestehende Tankstellennetz für Benzin und Diesel umgebaut werden“, sagt Anne Kleczka.

Eine große Herausforderung stellt derzeit noch die energieaufwendige Produktion von Wasserstoff dar, denn zusätzlich zu den natürlichen Vorkommen muss H2 industriell erzeugt werden. Dabei entsteht CO2, denn Wasserstoff wird zu einem überwiegenden Anteil aus Erdgas gewonnen. Doch trotzdem „liegen die CO2-Emissionen im Gesamtzyklus etwa 25 Prozent unter den Ausstößen eines Verbrennungsmotors“, sagt Christian Mohrdieck, Director Fuel Cell bei Daimler. Ziel sei es, über regenerative Energien und nachhaltige Verfahren eine vollständige ‚Null-Emissionen-Mobilität‘ zu realisieren.

Noch sind die Fahrzeuge verhältnismäßig teuer, doch Christian Mohrdieck sieht für die Brennstoffzellen-Technologie großes Sparpotenzial. So sei zum Beispiel angestrebt, den Platin-Anteil in der Brennstoffzelle zu senken. Das erste Brennstoffzellenauto von BMW wird gleichwohl ein Oberklassefahrzeug werden, denn in diesem Segment spielen laut Managerin Kleczka „die Wasserstofftechnologien am stärksten ihre Vorteile in Bezug auf Energiegehalt und Langstreckentauglichkeit gegenüber dem Elektroauto mit Antriebsbatterie aus“.

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