Sind Wasserstoffautos eine umweltfreundlichere Alternative zu Elektroautos?

Die Batterie setzt ihren Siegeszug seit vielen Jahren fort - immer mehr Geräte, wie Handys, Leuchttrainer für Kinder und sogar Autos, sind damit ausgestattet. Elektro- und Hybridfahrzeuge beginnen langsam, die Straßen zu dominieren, mit der vollen Unterstützung der Regierungen und einer wachsenden Zahl von Verbrauchern aufgrund ihrer vermeintlich grünen Referenzen. Unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit bleibt die Frage, ob die Batterietechnologie für Autos grüner und damit "besser" ist? Ist eine solch einseitige Unterstützung für Elektrofahrzeuge gerechtfertigt oder sollten wir unser Augenmerk auf Wasserstoff richten, um unsere Fahrzeuge in Zukunft anzutreiben?   

Verfügbarkeit

Die Herstellung von Wasserstoff aus Erdgas durch katalytische Reformierung wird seit vielen Jahren in Produktionsprozessen eingesetzt. Mit der Entwicklung der Protonenaustauschmembran (PEM) wird Wasserstoff, insbesondere für den nicht-industriellen Sektor wie z.B. den Verkehr, durch Elektrolyse aus Wasser hergestellt. Sowohl die wasserstoff- als auch die batteriebetriebenen Fahrzeuge benötigen immer mehr Strom, der vorzugsweise aus neuen erneuerbaren Kraftwerken wie Solar- oder Windkraftanlagen stammt. Die Herausforderung der Zukunft wird nicht nur die Energiewende mit dem Ersatz bestehender Wärme- und Kernkraftwerke sein, sondern auch die Deckung der steigenden Nachfrage, wenn diese grünen Energieerzeugungsquellen auch für die Wasserstoffproduktion genutzt werden sollen. Wasserstoff vs. Batteriefahrzeuge: 0:0

Nachhaltigkeit

Sowohl die Brennstoffzelle (Platin, Ruthenium) als auch die Batterien (Kobalt, Lithium) benötigen seltene Mineralien. Platin, Ruthenium und Kobalt werden normalerweise als Nebenprodukte von Kupfer und Nickel abgebaut. Diese Art der Produktion hinterlässt grosse Krater in der Erde und belastet die Umwelt. Die grössten Lithiumvorkommen befinden sich im so genannten "Lithiumdreieck" zwischen Bolivien, Argentinien und Chile, in der chilenischen Atacama-Wüste, wo drei Salzseen ein riesiges Lithiumreservoir bilden. Zur Gewinnung von Lithium wird das mineralreiche Grundwasser (die Sole) in riesige, künstlich angelegte Becken gepumpt, um es gezielt zu verdampfen. Die Entnahme der Sole aus dem Grundwasser führt dazu, dass der Grundwasserspiegel sinkt und die Flussbetten sowie die umliegenden Farm- und Feuchtgebiete austrocknen. Farm- und Weideflächen gehen verloren, seltene Vogelarten werden bedroht und die Mangroven, die dieses Ökosystem prägen, werden drastisch verändert. Die lokale, meist indigene Bevölkerung leidet unter der Degradierung, dem Verlust von Land und dem Wassermangel. Wasserstoff vs. Batteriefahrzeuge: 1:0

Effizienz

Das Gewicht der Batterie in einem Elektrofahrzeug, die mehrere hundert Kilogramm wiegt, ist ein klarer Nachteil. Das Gewicht batteriebetriebener Fahrzeuge verringert die Reichweite und wird noch verschlimmert, wenn die Besitzer von Elektrofahrzeugen eine Mischung aus kurzen (Stadt-) und langen Strecken fahren. Am effizientesten wären in diesem Fall zwei getrennte Fahrzeuge für kurze und lange Strecken, was absolut nicht nachhaltig ist! Wasserstoff vs. Batteriefahrzeuge: 2:0

Recycling

Es gibt mehrere Pilot-Recyclingtechnologien für gebrauchte Batterien von Elektrofahrzeugen: Eine Möglichkeit besteht darin, die Fahrzeugbatterie in kleine Stücke zu zerkleinern und anschliessend in Säurebädern zu behandeln, wo die dabei entstehenden Oxide und Salze für den Aufbau neuer Batterien verwendet werden können. Kobalt und Nickel bilden eine Legierung, die wiederverwendet werden kann. Ein weiteres Problem bei batteriebetriebenen Fahrzeugen ist die Transportkette für die Batterien im Falle einer Beschädigung des Fahrzeugs. Es ist noch viel Forschung nötig, um eine nachhaltige Behandlung von gebrauchten Autobatterien zu erreichen. Aber auch der nachhaltige Prozess zur Rückgewinnung hochwertiger Materialien aus einer alten Brennstoffzelle befindet sich derzeit in der Entwicklung, mit dem einzigen Überschuss, dass die grosse Masse an gebrauchten Brennstoffzellen erst in ein paar Jahren kommen wird. Wasserstoff vs. Batteriefahrzeuge: 2:0

Kraftstoff

Mit der massenhaften Einführung neuer erneuerbarer Erzeugungsanlagen wie Sonnenkollektoren und Windkraftanlagen sollten die Verbraucher ihre Nachfrage an die Verfügbarkeit von Strom anpassen. Dies ist mit der Wasserstoffproduktion auf der Grundlage der Elektrolyse und der damit verbundenen Flexibilität möglich: Wasserstoff wird nur dann produziert, wenn genügend Sonneneinstrahlung oder Wind vorhanden ist. Der Strom zum Laden einer Batterie muss dagegen sofort erzeugt werden, was der Energiewende nicht zuträglich ist. Mit einer zunehmenden Anzahl von Elektrofahrzeugen wird das gleichzeitige Aufladen einer Reihe von Fahrzeugen zu einer Herausforderung für die Netzkapazität führen. Die wirtschaftliche Lösung wird in unterschiedlichen Preisen für "sofortiges" und "langsames" Laden bestehen. Die technische Lösung ist entweder die Einführung der Smart-Grid-Technologie oder ein massiver Ausbau der bestehenden Netzinfrastruktur - aber beide Lösungen werden extrem teuer sein. Wasserstoff vs. Batteriefahrzeuge: 3:0

Der Weg nach vorn

Der Anreiz, von einem Verbrennungsmotor auf einen wasserstoff- und/oder batteriebetriebenen Motor umzusteigen, kann durch Regulierung (z.B. Zugang zu Städten) oder steuerliche Anreize erreicht werden. Ein "game changer" könnte Hyundai in Europa sein: Das Unternehmen will bis 2025 1.600 schwere Wasserstoff-Lkw in die Schweiz importieren, die als europäisches Drehkreuz dienen sollen, und es ist bereit, in die Infrastruktur (Tankstellen) zu investieren. Autohersteller mit einer Tradition im Bereich Wasserstofffahrzeuge wie Toyota (Mirai), Hyundai (Nexo Fuel) und vielleicht auch einige chinesische Hersteller könnten diese Gelegenheit nutzen, um in den europäischen Markt einzusteigen. Die Menschen werden klimasensibel bleiben, vor allem angesichts der Corona-Pandemie, was bedeutet, dass der Wettlauf zwischen Wasserstoff- und batteriebetriebener Technologie nun offiziell begonnen hat. Andere Unternehmen wie Alpiq und H2Energy (die mit Hyundai und Alpiq zusammenarbeiten) unternehmen Versuche, die Produktion von Wasserstoff und ein Tankstellennetz aufzubauen. Es wird jedoch wahrscheinlich zusätzlichen politischen Einfluss und Investoren mit grossen Taschen benötigen, um einen bedeutenden Schritt nach vorne zu machen.