Mobilitätsforschung an der TU ChemnitzE-Auto: Batterie kann Brennstoffzelle nicht das Wasser reichen
Klassisches E-Auto oder Brennstoffzelle mit Wasserstoff? Wie sieht die Zukunft der Mobilität aus? Forscher an der TU Chemnitz sagen: "An der H2-Brennstoffzelle führt kein Weg vorbei."
Ist E-Mobilität mit batteriebetriebenen Autos wirklich die Zukunft? Die Diskussion darum wird zum Teil heftig geführt. Und das nicht nur von Seiten der Kraftstofflobby. Noch immer fehlt die Tankstellen-Infrastuktur, aber die Preise an den Stromzapfsäulen steigen bereits und die Batterien haben ein Öko-Problem.
Forscher an der TU Chemnitz sehen batteriebetriebene Elektroautos auch aus diesen Gründen nur als Zwischenlösung. Seit 2010 leitet Prof. Dr. Thomas v. Unwerth dort die Professur Alternative Fahrzeugantriebe an der Fakultät für Maschinenbau. Er ist überzeugt, dass sich die Brennstoffzelle, bei der mittels Wasserstoff elektrische Energie für den Antrieb erzeugt wird, am PKW-Markt durchsetzen wird. Vor allem in ihrer Alltagstauglichkeit sieht er den klaren Vorteil.
Wasserstoff tanken - so schnell wie Benzin
Innerhalb von drei Minuten lasse sich ein Fahrzeug mit Wasserstoff so betanken, dass es eine Reichweite von 500 km schafft. Damit kommt dieser Prozess dem konventionellen Tanken derzeit sehr nahe. Das ist der großen Energiedichte des Wasserstoffs zu verdanken.
Die Zapfsäulen für den Wasserstoff kann man an bestehenden Tankstellen einrichten. Das ist vergleichsweise einfach zu realisieren und für große Stückzahlen sogar recht kostengünstig.
Prof. Dr. von Unwerth, TU Chemnitz
"Fußfessel" Batterie
Ganz anders verhält es sich bei den Batterien. Nicht nur, dass sie schwer sind, führt Unwerth ins Feld. Er sieht auch Grenzen, was deren Kapazität betrifft:
Die Energiedichten bei der Batterie werden in den nächsten zehn Jahren vielleicht noch aufs Doppelte zu trimmen sein, aber eben nicht mehr viel weiter. Und das ist nicht genug, um große Reichweiten bei geringen Ladezeiten zu erzielen.
Man könne die Reichweite nur vergrößern, indem man auch die Batterie vergrößert und mit viel Energie anreichert.
Tesla packt 500 Kilogramm ins Auto, damit kommt man dann auch 500 Kilometer weit, wenn man etwa 100 Kilowattstunden geladen hat.
Prof. Dr. von Unwerth, TU Chemnitz
Doch das dauert. Um ein heutiges E-Auto mit so viel Energie zu versorgen und dabei so schnell zu sein wie beim Tanken von Benzin, bräuchte man eine Ladeleistung im Megawattbereich.
Jeder Elektrotechniker bestätigt, dass das nicht möglich ist. Das heißt, man wird immer mit einer längeren Ladezeit leben müssen.
Ganz abgesehen davon, dass Batterien bei sehr hohen Ladeleistungen schnell verschleißen und außerdem stark gekühlt werden müssen. Für den Alltagsgebrauch von weltweit etwa 1,3 Milliarden Autos gibt es für dieses Problem derzeit noch keine praktikable Lösung.
Eine eigene Ladesäule für jeden PKW?
Prof. v. Unwerth entwirft folgendes Szenario für die Ladepraxis bei einer vollständigen Elektromotorisierung:
Nehmen wir einmal einen sehr dicht besiedelten Stadtteil wie den Chemnitzer Kaßberg, wo abends kaum noch ein Parkplatz zu finden ist: Will man jeden, der dort wohnt, mit einer Ladesäule fürs Elektroauto beglücken?
Prof. Dr. von Unwerth, TU Chemnitz
Hinzu kommt, dass die erforderlichen Stromkabel, die dazu verlegt müssten, Unmengen an Geld verschlingen würden. Ganz abgesehen davon, ob es technisch überhaupt möglich wäre, die entsprechende Leistung zur Verfügung zu stellen.
Nur Wasserstoff ist wirklich grün
Ohne Strom kein Elektrofahrzeug - und ganz ohne Braunkohlekraftwerke derzeit kein Strom. Insofern kann die batteriebetriebene Alternative noch keine Null-C02-Bilanz vorweisen. Für Wasserstoff hingegen sehen die Chemnitzer Wissenschaftler die Möglichkeit, ihn perspektivisch zu 100 Prozent grün und einfach herstellen zu können, da zum Beispiel in der Industrie per se viel H2 anfällt. Und auch für die entstehende Abwärme sieht Prof. v. Unwerth eine sinnvolle Nutzung:
"Im Winter zum Beheizen oder Scheibenfreimachen, im Sommer zum Klimatisieren. Man braucht Wärme, um die Klimaanlage zu betreiben. Wenn man aus Strom Wärme erzeugt, hat man hingegen einen sehr schlechten Wirkungsgrad. Über das komplette Jahr gerechnet und mit Heizung und Klimatisierung, liegen Batterie- und Wasserstofffahrzeug dann beim Wirkungsgrad nicht mehr weit auseinander."
Elektromotoren punkten bislang durch Wirkungsgrad
Genau darin besteht im Moment noch der Vorteil der Batteriefahrzeuge. 80 bis 90 Prozent der Energie gelangen bei ihnen wirklich in den Antrieb. Die Chemnitzer Forscher jedoch sehen das Große und Ganze:
Der Wirkungsgrad ist nur ein Bewertungskriterium - sicher ein wichtiges, aber nicht das allein entscheidende.
Prof. Dr. von Unwerth, TU Chemnitz
Ohne Wirtschaftspartner geht es nicht
Um der H2-Technologie den Weg in die praktische Nutzung zu ebnen, arbeiten die Wissenschaftler mit Unternehmen zusammen. Denn ohne Wasserstoffdrucktanks, Tankstellensysteme und eine kontinuierliche Versorgung mit diesem neuen Treibstoff bleiben H2-Fahrzeuge eine Laborangelegenheit.
Dieses Thema im Programm:MDR FERNSEHEN | MDR um 11 | 09. Mai 2019 | 11:20 Uhr