Toyota Mirai

Don Dahlmann
Elektromobilität – Wasserstoff oder Akku?

Dass der Antrieb der Zukunft ein Elektromotor sein wird, darüber besteht kein Zweifel. Doch woher wird seine Energie kommen? Eine Brennstoffzelle oder doch der gute alte Akku?

Toyota will es mal wieder wissen. In diesem Jahr hat der japanische Hersteller ein Fahrzeug mit einer Brennstoffzelle auf den Markt gebracht, den Toyota Mirai. Für 78.500 Euro kann man sich in Deutschland einen Wagen mit einer Wasserstoff-Brennstoffzelle vor die Haustür stellen. 500 km Reichweite verspricht Toyota, dazu ist der Tank in 5 Minuten wieder voll. Keine Emissionen, nahezu unbegrenzt verfügbar. Ein kleiner Traum für die Automobilbranche. Dagegen der Akku: Schwer, das Problem mit den seltenen Erden, die ein Akku benötigt, kleine Reichweite. Da spricht doch alles für den Wasserstoffantrieb. Das klingt alles so toll, warum stürzen sich die Hersteller nicht auf die neue Technologie?

Tatsächlich forscht man seit mehr als 20 Jahren in Sachen Brennstoffzelle herum. Mercedes hatte schon in den 90ern erste Versuchsträger, vor ein paar Jahren fuhr man mit zwei B-Klassen namens „F-Cell“ in einer schönen Marketingaktion sogar einmal um die Welt. Auch BMW hat seit Jahren Versuchsfahrzeuge im Fuhrpark, ebenso VW und Audi. Doch die Brennstoffzelle hat so ihre Tücken.

Infrastruktur
09C745_28Das Problem mit dem Wasserstoff ist, dass es keine Infrastruktur gibt. Gerade mal rund 20 Tankstellen gibt es Deutschland, an denen man Wasserstoff tanken kann. Das ist viel zu wenig, verglichen mit den 14209 Tankstellen für fossile Brennstoffe, die es laut ADAC hierzulande auf Kunden warten. Und vom Ausland reden wir lieber mal gar nicht. Die Kosten, um flächendeckend Wasserstoff anbieten zu können, liegen bei circa 3 Milliarden Euro. Und das nur in Deutschland. Dazu kommen die besonderen LKW, die erst angeschafft werden müssen, weil Wasserstoff nur unter hohem Druck flüssig transportiert werden kann. Wer diese Inventionen übernehmen soll, ist völlig ungeklärt.

Teure Bauteile
Was beim Akku das Problem mit den seltenen Erden ist, findet man bei Brennstoffzellen in Form von Platin. Das eher seltene Metall kostet im Moment rund 1000 Euro pro Feinunze (31,10 Gramm). Und das ist schon der niedrigste Preis seit sechs Jahren. Für eine Brennstoffzelle benötigt man aber rund 40 Gramm. Wenn nun vielen Hersteller anfangen, Brennstoffzellen in Massen herzustellen, dürfte der Preis schnell astronomische Höhen erreichen. Selbst wenn man, wie von Toyota angepeilt, die Menge auf 10 Gramm reduziert, dürften die Kosten immer noch zu hoch sein. Zwar gibt es erfolgreiche Versuche das Platin durch Edelstahl zu ersetzen doch auch hier ist eine Marktreife noch nicht in Sicht.

Teure Herstellung
MIRAI_FUEL_CELL_SEDAN_05_GENEVA_MS_2015Transportfähigen Wasserstoff herzustellen ist sehr energieintensiv. Leider kann man ja nicht einfach Wasser in den Tank in den schütten. Die Kilimabilanz für Wasserstoff ist eher schlecht, da man zur Herstellung jede Menge Strom verbraucht. Der wiederum weiterhin aus fossilen Brennstoffen kommt. Es gibt allerdings auch erste Pilotanlagen, die Wasserstoff aus regenerativen Energien herstellen. Was eine Lösung wäre, aber bis genug Fabriken gebaut sind, die die gewünschte Menge Wasserstoff aus regenerativen Energien herstellen können, dauert es auch noch was. Dazu kommt ein niedriger Wirkungsgrad der Brennstoffzelle, der bei ca. 40% liegt.

Wartung
Es gibt nur wenig Erfahrung mit kleinen Brennstoffzellen in Autos und wie lange diese halten. Theoretisch ein ganzes Autoleben lang. Praktisch sieht die Sache anders aus. Brennstoffzellen sind kleine Zicken, wenn es um die Temperatur geht. Bei mehr als 80 Grad gehen die Brennstoffzellen ein, wie ungegossene Geranien im Hochsommer. Die großen Kiemen an der Front des Mirai sind also keine eigenwillige Designlösung. Ein Kühlsystem für die Brennstoffzelle ist möglich, aber auch wieder aufwendig und es fehlt die Erfahrung damit. Auch nutzen sich die hauchdünnen Membranen der Zellen schnell ab und verunreinigten Wasserstoff mögen sie schon mal gar nicht. Eine Reparatur macht keinen Sinn, eher muss man im Falle eines Defektes die gesamte Einheit austauschen, was wieder viel Geld kostet.

Es gibt Überlegungen, die Brennstoffzelle für einen Hybrid-Antrieb zu nutzen. Doch dies hätte das Problem, dass der Kunde sich an der Tankstelle gleich zweimal anstellen muss. Einmal für den Wasserstoff, einmal für den Sprit. Ein Szenario, dass sich auch keiner so recht vorstellen kann.

A154090_mediumGleichzeitig macht die Akku-Technologie große Sprünge. Die Reichweiten steigen langsam, aber sicher. Audi hat gerade den neuen Audi R8 e-tron vorgestellt, der es immerhin auf 450 km Reichweite bringen soll. Tesla verspricht in den nächsten Jahren Reichweite jenseits der 500 Kilometer. Allerdings bleibt beim Akku der Nachteil, dass die Aufladung zu lange dauert. Selbst wenn man 150 KW in den Audi R8 ballert, muss man noch knapp 90 Minuten warten, bis der Akku wieder ganz voll ist. Wartezeiten, die man auf einer Geschäfts- oder Urlaubsreise eher nicht haben will.

Dennoch bietet der Akku im Moment die besseren Chancen. Wenn er als Plugin-Hybrid oder mit einem Motor, der als Range Extender dient, eingesetzt wird, ist man von Stromquellen unabhängiger. Das bedeutet auch, das man Zeit hat, die Infrastruktur anzupassen. Die Herstellung eines Akkus ist günstiger, auch wenn man die Gesamtenergiebilanz hier berücksichtigen muss.

Die Brennstoffzelle scheint auf den ersten Blick die klügere Alternative zu sein, wie sie viele Probleme auf einmal löst. Doch die Technologie ist noch nicht so weit, auch wenn Toyota die ersten Schritte macht. Vermutlich wird es noch mindestens 10 Jahre dauern, bis man über eine Brennstoffzelle in der automobilen Massenproduktion nachdenken kann. Wie sich aber im selben Zeitraum die Akku-Technologie entwickelt, weiß auch keiner. Es kann passieren, dass der Wasserstoffantrieb nie die Serienreife für Autos erreichen wird.