Das Elektroauto ist für viele von uns zum Synonym für modernes Autofahren geworden. Ist dies wirklich der Fall, oder gibt es keine anderen Lösungen? Die im April 2023 veröffentlichte Verordnung (EU) 2023/851 […] des Europäischen Parlaments und des Rates zur Verschärfung der CO₂-Emissionsnormen für neue Personenkraftwagen und leichte Nutzfahrzeuge zwingt die Hersteller, bis 2035 keine sogenannten Emissionsautos mehr zu produzieren. Was also stattdessen? Heute ist die offensichtliche Lösung das Elektroauto. Ich werde in diesem Artikel nicht auf die Probleme im Zusammenhang mit solchen Autos eingehen, da sie in den Medien recht gut behandelt werden. Ich möchte mich hier auf eine andere, weniger bekannte Lösung konzentrieren: das wasserstoffbetriebene Auto.

Vorteile und Nachteile

Es gibt zwei Technologien für den Wasserstoffantrieb von Kraftfahrzeugen: die Wasserstoffverbrennung (ICE) und die Wasserstoff-Elektrozelle (FCEV). Die direkte Verbrennung von Wasserstoff im Verbrennungsmotor (ähnlich wie bei der Verbrennung von z. B. Erdgas) ist eine Technologie, die sich noch in der Entwicklungsphase befindet, obwohl die Versuche schon seit fast 20 Jahren laufen. Gegenwärtig wird die Hydrierung des Verbrennungsmotors von einer Reihe von Automobilherstellern wie Toyota, Ford, Deutz und dem amerikanischen Unternehmen Cummins erforscht. Letzterem ist es gelungen, einen 15-Liter-Motor, der für die Verbrennung von CNG geeignet ist, auf Wasserstoff umzurüsten, ohne seine Leistungsfähigkeit zu verlieren. Die zweite Technologie ist die Nutzung der Energie von Wasserstoffzellen in Fahrzeugen mit Elektromotor.

Vorteile von Wasserstoffautos:

• Große Reichweite (etwa 500 km mit einer einzigen Ladung).
• Schnelle Betankung (ca. 5 Minuten).
• Emissionsfrei
• Kleine Batterien (weniger Lithiumverbrauch).
• Geringeres Gesamtgewicht des Fahrzeugs (ein voller Wasserstofftank wiegt nur 5 kg).

Nachteile von Wasserstoffautos:

• Geringe Energieeffizienz (geschätzte 38 % im Vergleich zu 73 % bei Elektroautos und 15-20 % bei Verbrennungsfahrzeugen).
• Fehlende Infrastruktur (eine öffentlich zugängliche Tankstelle in Polen, weitere sind geplant).
• Preis des Fahrzeugs (ca. 330 000 PLN).
• Größe des Fahrzeugs (muss zusätzlich Elektrozellen aufnehmen können).
• Hohe Kosten für die Beschaffung von Wasserstoff.

Es ist erwähnenswert, dass der Wasserstoffverbrauch des Toyota Mirai bei ruhiger Fahrweise etwa 0,9 kg pro 100 km beträgt. Wenn man diese Zahlen berücksichtigt und der Preis für 1 kg Wasserstoff 69 PLN beträgt, belaufen sich die Kosten für eine Fahrt von 650 km (eine Tankfüllung) auf knapp über 400 PLN.

Wie funktioniert das?

Wasserstoffzellen werden verwendet, um Strom zu erzeugen und damit einen Elektromotor anzutreiben. Der Strom wird durch ein Verfahren erzeugt, das wir seit über 200 Jahren kennen, nämlich die umgekehrte Elektrolyse von Wasser.

In Kurzform sieht das so aus: Sie fahren an der Tankstelle unter der Zapfsäule vor (ähnlich wie beim Tanken von Flüssiggas) und füllen den Tank mit Wasserstoff. Danach:

1. Der Wasserstoff kommt in die Brennstoffzellen.
2. Die Wasserstoff-Ionen wandern durch eine Polymermembran zur Anode.
3. In den Zellen findet eine Reaktion statt, bei der sich Wasserstoffionen (Protonen) an der Anode mit Sauerstoff an der Kathode verbinden.
4. Wenn sich der Wasserstoff mit dem Sauerstoff aus der Luft verbindet, entsteht Wasser.

Der Elektronenfluss zwischen den Elektroden erzeugt Strom, der einen Elektromotor antreibt und eine Batterie auflädt.

Schematische Darstellung einer alkalischen Brennstoffzelle:

 

 

1 – Wasserstoff, 2 – Elektronenfluss, 3 – Ladung (Energieempfänger), 4 – Sauerstoff, 5 – Kathode, 6 – Elektrolyt, 7 – Anode, 8 – Wasser, 9 – Hydroxyl-Ionen

Tanken, aber wo?

Zu den auf dem polnischen Markt erhältlichen wasserstoffbetriebenen Autos gehören der Toyota Mirai II und der Hyundai Nexo. Leider sind diese Autos teuer – sie kosten rund 300 000 PLN. Wenn man sich bereits für den Kauf eines solchen Autos entscheidet, steht man vor einer weiteren Herausforderung – wo soll man tanken?

Das Projekt der polnischen Wasserstoffstrategie in Polen bis 2025 geht von einem Budget von 2 Mrd. PLN für die Entwicklung der Wasserstoffinfrastruktur aus, in deren Rahmen 32 Stationen in den größten städtischen Ballungsräumen gebaut werden sollen. Dies wird es ermöglichen, dass wasserstoffbetriebene Autos nahtlos in ganz Polen fahren können.

Nach Angaben des Ministeriums für Klima und Umwelt könnte die Verteilung der Wasserstofftankstellen wie folgt aussehen (Karte). Es wurden vierunddreißig Tankstellenstandorte berücksichtigt, acht davon als Ausgangspunkt für städtische Knotenpunkte, und es wurde als Grundvoraussetzung angenommen, dass die zulässige Entfernung zwischen den Tankstellen 200 km nicht überschreiten darf.

Die erste öffentlich zugängliche Wasserstofftankstelle in Polen wurde im September 2023 in Warschau eröffnet. Sie befindet sich im Besitz von PAK-PCE, während Orlen im Jahr 2023 noch vier Stationen zur Verfügung stellen wird: in Krakau, Kattowitz, Posen und Włocławek. Sieben weitere sind geplant: in Wałbrzych (bis 2024) und in Bielsko-Biała, Gorzów Wielkopolski, Kraków, Piła und Warschau bis Mitte 2025. Außer Orlen wollen auch andere Investoren in das Tankstellennetz einsteigen:

• Przedsiębiorstwo Komunikacji Metropolitalnej (Schlesien),
• PAK-PCE Stacje H2,
• Polenergia Elektrociepłownia Nowa Sarzyna,
• Promet-Plast.

In Europa sind bereits 163 Wasserstofftankstellen in Betrieb, weitere 46 befinden sich im Bau.

Der Verband der europäischen Automobilhersteller (ACEA), in dem die 14 größten Hersteller von Pkw, Lieferwagen, Lkw und Bussen zusammengeschlossen sind, schätzt, dass bis 2025 mindestens 300 und bis 2030 mindestens 1 000 Wasserstofftankstellen in Europa gebaut werden sollten. Die vorgeschlagenen Standorte der Stationen sind auf den nachstehenden Karten dargestellt.

Die Richtung des Wandels in der Automobilindustrie ist klar, so dass es sich lohnt, mit dem Kauf eines neuen Autos zu warten und sich für ein Hydroauto statt für ein Elektroauto zu entscheiden.

Wie auch immer Sie sich entscheiden, ich wünsche Ihnen, dass Sie so bald wie möglich auf emissionsfreie Autos umsteigen und gemeinsam die Umwelt schützen.

autor: Dr inż. Adam Górniak – langjähriger Manager in der Automobilindustrie, Trainer und Berater

Quellenverzeichnis:
https://www.gov.pl/web/klimat/rozpoczely-sie-konsultacje-publiczne-projektu-polskiej-strategii-wodorowej
https://www.gov.pl/web/klimat/propozycja-rozmieszczania-ogolnodostepnej-infrastruktury-ladowania
https://www.toyota.pl/porady/silnik-wodorowy-fakty-mity
https://www.acea.auto/figure/interactive-map-truck-hydrogen-refuelling-stations-needed-in-europe-by-2025-and-2030-per-country/
https://ceenergynews.com/hydrogen/orlen-signs-eu-deal-for-new-hydrogen-stations-in-poland/
https://motofocus.pl/elektromobilnosc/108251/wodor-w-motoryzacji-mozliwosci-i-ograniczenia
https://www.cummins.com/engines/hydrogen
https://devil-cars.pl/blog/samochod-na-wodor-jak-dziala-ile-kosztuje

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