Batterie oder Breennstoffzelle

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  • 180131_BatterieBrennstoffzelle2_H2MobilityForschungszentrumJülich: H2 Mobility/Forschungszentrum Jülich
  • 180131_BatterieBrennstoffzelle1_H2MobilityForschungszentrumJülich: H2 Mobility/Forschungszentrum Jülich
  • 180131_Wasserstoff_Shell: Shell
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Elektrisch, vernetzt und automatisiert – so sieht in vielen Szenarien die Zukunft der Mobilität aus. Welche Technologie unter der Motorhaube das Rennen machen wird, ist jedoch bislang noch offen: Die Batterie, die regelmäßig an eine Ladesäule gehängt werden muss, oder die Brennstoffzelle, die Wasserstoff von der Tankstelle benötigt? Das Forschungszentrum Jülich hat jetzt im Auftrag des Gemeinschaftsunternehmens H2 Mobility untersucht, mit welchen Kosten die jeweilige Infrastruktur verbunden ist (Comparative Analysis of Infrastructures: Hydrogen Fueling and Electric Charging of Vehicles).

Rentabilität hängt vom Fahrzeugbestand ab

Viele Experten favorisieren zurzeit die Batterie. Zum einen verfügt ein vollkommen elektrischer Prozess über einen hohen Wirkungsgrad, zum anderen existiert das elektrische Netz bereits. Es müsste bloß eine gewisse Menge an weiteren Ladesäulen aufgestellt werden. Bei der Brennstoffzelle hingegen müsste ein Großteil der Infrastruktur noch aufgebaut werden: Elektrolyseure, die mit überschüssigem Strom aus erneuerbaren Quellen Wasser zu spalten, sowie Lagerstätten, Pipelines und Tankstellen für den dabei erzeugten Wasserstoff. Die Forschenden aus Jülich haben beide Szenarien analysiert. Ergebnis: Die Rentabilität hängt davon ab, wie viele Fahrzeuge mit Batterie oder Brennstoffzelle auf den Straßen unterwegs sind.

Batterie oder Brennstoffzelle

Investitionsbedarf zunächst nahezu gleich

Wie die Jülicher Studie zeigt, sind die Investitionen in den Infrastrukturausbau für beide Technologien bei geringen Fahrzeugbeständen bis zu einigen Hunderttausend nahezu gleich. Der Wasserstoff würde in diesem Zeitraum noch von der Industrie aus konventionellen Quellen bereitgestellt werden. Es dürfte dann eine Übergangsphase folgen, während der die Erzeugung und Speicherung von grünem Wasserstoff mit Hilfe von Überschussstrom ausgebaut wird – was wegen der Kosten für die dafür notwendigen Elektrolyseure den Wasserstoff-Preis in die Höhe treibt. Gleichzeitig werde jedoch damit möglich, saisonale Überschüsse der erneuerbaren Energien in Form von Wasserstoff über längere Zeiten zu speichern, was mit der Batterietechnik alleine so nicht möglich sei.

Elektroautos mit Batterie langfristig nicht optimal

„Elektroautos mit Batterie stellen in dieser Phase den kostenoptimalen Pfad dar, langfristig sind sie aber nicht optimal“, erklärt Martin Robinius. Der Wirtschaftsingenieur ist Abteilungsleiter der Verfahrens- und Systemanalyse des Instituts für Elekrochemische Verfahrenstechnik (IEK-3) vom Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK-3) und einer der Autoren der Studie. Ab mehreren Millionen Fahrzeugen beginne sich das Verhältnis umzukehren. Die Studie aus Jülich betrachtet eine Marktdurchdringung von bis zu 20 Millionen Fahrzeugen, was knapp der Hälfte des heutigen Bestands entspricht. Dann seien die Investitionen in eine Ladesäulen-Infrastruktur mit rund 51 Milliarden Euro höher als der Ausbau der Wasserstoff-Infrastruktur für 40 Milliarden Euro. Die Mobilitätskosten hingegen würden sich in diesem Stadium kaum unterscheiden und in beiden Fällen zwischen 4,5 und 4,6 Euro-Cent pro Kilometer liegen.

Empfehlung: Beide Pfade ausbauen

Die Studienautoren empfehlen, beide Pfade auszubauen. „Setzen wir von Anfang an alles auf nur eine Karte, dürfte es schwierig werden, das System umzustellen, wenn sich die Rahmenbedingungen verändern“, gibt Robinius zu bedenken. „Wir brauchen beide Infrastrukturen und wir können sie uns auch leisten“, sagt Institutsleiter Detlef Stolten: „Batterie und Brennstoffzelle schließen sich nicht gegenseitig aus. Und wir müssen so schnell wie möglich damit beginnen, beide Technologien aufzubauen. Darin liegt sicher auch eine große Chance für die Innovationsfreudigkeit in unserem Land der Ingenieure.“

Batterie oder Breennstoffzelle

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