Seriengründer und Tech-Investor Frank Thelen hat auf LinkedIn für sich die Frage beantwortet, ob Wasserstoff eine Zukunfts – oder nur Brückentechnologie ist. Wir freuen uns diesen Artikel auf unserem Portal mit dir zu teilen.
Update: Ebenfalls auf LinkedIn hat sich Dr.-Ing. David Wenger zu Wort gemeldet, seines Zeichens anerkannter Experte für Wasserstofftechnik und Gründer mehrerer Firmen auf diesem Gebiet – seine Antwort auf die Frage von Thelen wollten wir dir ebenfalls nicht vorenthalten.
Hat Wasserstoff eine Zukunft?
Beim Thema Wasserstoff gehen die Meinungen stark auseinander. Für manche ist es die Energiequelle der Zukunft, andere üben harte Kritik an der Technologie. Elon Musk nennt Wasserstoff-Brennstoffzellen “fool cells” und Wasserstoff-betriebene Autos “incredibly dumb”. Yoshikazu Tanaka, der Chefingenieur des Toyota Mirai (dem ersten Wasserstoffauto in Serie) gibt ihm sogar recht und sagt, es sei besser, ein Elektroauto direkt an der Steckdose aufzuladen. Er ergänzt jedoch, dass Wasserstoff eine zukunftsfähige Alternative zu Benzin sei. Herbert Diess wiederum sieht Wasserstoffautos ebenfalls als Unsinn, da die Herstellung von Wasserstoff entweder nicht CO2-frei oder extrem ineffizient sei.
In der Politik wiederum findet Wasserstoff einige Befürworter. Von den 50 Milliarden Euro, die die Bundesregierung im Rahmen des Zukunftspakets in neue Technologien investieren will, soll ein Teil auch in Wasserstoff fließen. Niedersachsens Ministerpräsident Stephan Weil ist der Ansicht, dass Wasserstoff als Kraftstoff in Verbindung mit Brennstoffzellen die Mobilität umkrempeln könne. Bundesministerin für Bildung und Forschung Anja Karliczek sieht Wasserstoff als Energieträger der Zukunft, das Forschungsetat für grünen Wasserstoff soll um 300 Millionen Euro aus dem Klimafonds aufgestockt werden. Doch wie zukunftsfähig ist Wasserstoff wirklich? Handelt es sich dabei um eine Zukunfts- oder doch eher um eine Brückentechnologie?
Es gibt einige Herausforderungen bei der Herstellung und Anwendung von Wasserstoff:
Wasserstoff ist keine Energiequelle, sondern ein Energieträger
Wasserstoff wird oft in einem Atemzug mit Wind- und Sonnenenergie genannt, dabei handelt es sich anders als Wind- und Sonnenenergie nicht um eine Energiequelle, sondern um einen Sekundärenergieträger, der zunächst hergestellt werden muss.
Die Herstellung ist bislang sehr ineffizient und zum Teil sogar umweltschädlich
Wasserstoff als saubere Alternative zu verkaufen, geht in meinen Augen nach heutigem Stand der Technik zu weit. Bei der aktuell meist angewandten Herstellung aus Erdgas entsteht nicht nur CO2, es werden auch eine Reihe anderer, schädlicher Stoffe freigesetzt. Auch wenn es mithilfe von Elektrolyse möglich ist, CO2-neutral Wasserstoff herzustellen, bleibt das große Problem der Effizienz.
Wasserstoff verbraucht schon bei der Herstellung einen großen Teil der Energie
Was die Effizienz betrifft, wird Wasserstoff schon sehr bald an seine physikalischen Grenzen kommen. Nach aktuellem Stand der Technik liegt der Wirkungsgrad bei ca. 60 – 80 % und hier ist auch nicht mehr viel Luft nach oben. Bei der energetischen Nutzung von Wasserstoff durch Brennstoffzellen liegt die Gesamt-Effizienz aktuell bei 43% und kann voraussichtlich noch auf bestenfalls 52% gesteigert werden. Dies verdeutlicht die Grafik von Transport & Environment:
Die Speicherung von Wasserstoff ist aufwendig und benötigt viel Platz
Durch seine geringe Dichte hat Wasserstoff sehr viel Volumen. Auch wenn es extrem leicht ist und die Energiedichte auf die Masse bezogen sehr hoch ist, wird bei der Speicherung extrem viel Platz benötigt. Außerdem sind aktuell zur Speicherung entweder sehr hoher Druck oder sehr niedrige Temperaturen nötig, was ebenfalls Energie kostet. Hinzu kommt, dass es in Kombination mit Sauerstoff hochentzündlich ist und somit auch einige Risiken birgt.
Wieso will unser Land Wasserstoff fördern?
Trotz der oben genannten Kritikpunkte plant die Bundesregierung, Wasserstoff im Rahmen des Zukunftspakets zu fördern. Auch viele deutsche Autohersteller setzen auf die Brennstoffzelle als Alternative zur Elektromobilität. Ich schätze die Zukunftsfähigkeit von Wasserstoff als sehr kritisch ein. Während in der Batterietechnologie noch große Sprünge möglich sind, stößt Wasserstoff schon bald an seine physikalischen Grenzen. Samsung hat kürzlich ein Whitepaper zu einer Batterie mit einer Energiedichte von 900 Wh pro Liter veröffentlicht – hier erwarte ich in den kommenden Jahren große Sprünge, was sich sehr positiv auf die Gesamteffizienz und Reichweite von Elektroautos auswirken wird. Wieso Wasserstoff hier nicht mithalten kann, wird auch in diesem Artikel der Süddeutschen Zeitung sehr gut erklärt.
Dennoch gibt es einige Anwendungsbereiche, in denen Wasserstoff zumindest übergangsweise sinnvoll eingesetzt werden kann. Aufgrund seiner geringen Masse eignet es sich beispielsweise gut als Antrieb für Flugzeuge und Schiffe, die den nötigen Platz haben und weite Strecken zurücklegen müssen. Langfristig wird es auch hier effizientere Lösungen geben, aber um hier möglichst schnell und effizient große Mengen an CO2 einzusparen, sehe ich Wasserstoff als gute Lösung an.
Fazit – Wasserstoff eine Zukunfts – oder nur Brückentechnologie?
Wasserstoff ist für mich bestenfalls eine Brückentechnologie, die unter CO2-neutraler Herstellung eine sinnvolle Alternative zum Antrieb von Flugzeugen und Schiffen bieten kann. Sie ist aber keinesfalls eine wichtige Zukunftstechnologie und unsere Regierung und unsere Autoindustrie sollten meiner Meinung nach nicht zu viele Ressourcen in die Entwicklung stecken, die allein aus physikalischen Gründen nicht sonderlich vielversprechend ist. Ein weiterer Punkt sind die Herstellungs- und Wartungskosten von Wasserstoffautos, hierdurch werden diese noch mal deutlich unattraktiver gegenüber reinen E-Autos.
Ich freue mich auf eine offene, faktenbasierte und sachliche Diskussion und auf eure Meinungen zu dem Thema. Wichtig ist mir, dass wir nicht auf emotionaler, sondern auf rationaler Ebene über die wichtigen Fragen der Zukunft diskutieren und unser Land so jetzt an diesem wichtigen Wendepunkt in die richtige Bahn lenken.
Mir ist die ganze Diskussion immer zu sehr „Verkehrsorientiert“. Wir benötigen doch heute in der Industrie große Mengen an Wasserstoff, der aktuell meines Wissens nach aus Erdgas hergestellt werden muss. Wenn ich also eine Förderung primär dem Thema Elektrolyse und Transport bzw. Lagerung widme und damit aus den 52% Fuel produktion efficiency einen deutlich höheren Wert erziel kann das am Ende vielleicht ganz von alleine in die eine oder andere Richtung kippen. An dieser Stelle in Deutschland Technik, Know How usw. aufzubauen halte ich für hochgradig sinnvoll den das könnten wir auch sicher gut exportieren. Das jetzt eine Förderung zum Bau einer PKW Tankstelle für Wasserstoff sinnvoll verwendetes Geld ist würde ich auch mal bezweifeln.
Eine erfreulich vollständige Analyse der gesamten e2e ökologischen Parameter. Wenn die Industrie H2 benötigt, dann soll sie den vollverantwortlich produzieren. Steuergelder für eine Fatamorgana ausgeben, ist irrelevant.
Wasserstof für PKW ist einfach eine Sackgasse. Warum so viel Energie verschwenden wenn es mit direktem Strom viel Energieeffizienter geht?
Hier ist deutlich wieder der Einfluß von der alten fossilelen Brenstoff Firmen sichtbar. Die sind ja gewohnt Energie zu verschwenden und die Umwelt zu verseuchen. Und damit jährlich auch noch Billionen an direkten und indirekten Subventionen zu bekommen. Das ist ja die reien Wahsinn, Geld zu bekommen um unseren Lebnsraum kaputt zu machen. Wenn diese Subventionen nicht mehr da wären, gehen diese Firmen einfach pleite und das ist auch gut so.
Die Brennstoffzellentechnik im PKW ist im Vergleich mit BEV extrem aufwendig und kompliziert.
Bald wird es die Batterien mit einer Lebensdauer von ca. 2 Millionen km/16 Jahre geben, die Ladezeiten verkürzen sich auf ca. gut 15 MIn. Wo bleiben also die „Vorteile“ für PKW/Wasserstoff, auch wenn man auch noch bedenkt, dass der Antrieb schon nach ca. 100.000km in großen Teilen überarbeitet werden muss, ein BEV aber bis auf Bremsen, Lenkung, also dem allgemeinen Verschleiß, kaum noch gewartet werden muss, teilweise nicht mal Garantie-Inspektionen verlangt werden? Es gibt schlicht keine mehr.
Deutlich mehr als die gesamte Wasserstoffproduktion der BRD wird alleine die Großindustrie (Thyssen-Krupp, Bayer, BASF) aufsaugen. Das hat man im le. Jahr in einer Erhebung NRWs angemeldet. Da sind die sinnvollen Anwendungen für Schiffe, Bahn und LKW noch nicht einmal berücksichtigt. Die mögliche Folge: Abhängigkeit von Wasserstoffimporten. Die Stromkonzerne wittern doch nach eigenem Bekunden für E-Antriebe schon saubere Morgenluft, soweit der Strom klimafreundlich produziert wird: „Alles kein Problem, die Versorgung wäre problemlos“, so die Konzerne. Die übernehmen das Geschäft doch nur zu gerne von der noch so übermächtigen Ölindustrie. Hinzu kommen als wichtiger Faktor die vielen privaten, autark stromproduzierenden PV-Anlagen, die ihren eigenen Fahrstrom für „das alltägliche“ erzeugen.
Mein Fazit:
Für PKW macht die Brennstoffzelle somit auf lange Sicht nur extrem wenig, eigentlich doch gar keinen Sinn. Das ist bestenfalls eine Nische.
Wasserstoff durch Elektrolyse herzustellen, ist in meinen Augen allein schon sinnvoll, um den überschüssigen grünen Strom zu speichern. Auch wenn die Argumentation des Autors für PKW richtig ist, kann man den so gewonnen Wasserstoff doch sicherlich für LKW, Schiffe und auch die Stromerzeugung bei fehlender Sonne/Wind verwenden.
Wasserstoff mit CO2 veredelt ergibt Methan=künstliches Erdgas. Warum nicht auf Methan setzen? Autos, Busse, Bahnen, Schiffe können damit fahren, Heizungen laufen mit Methan, Strom kann mit Methan erzeugt werden. Die Infrastruktur ist ebenfalls vorhanden. Grüner Wasserstoff ist CO2 neutral, als künstliches Methan ebenfalls. Und was den Wirkungsgrad angeht hätten sich Benzin- und Dieselmotoren niemals durchsetzen dürfen.
Diese Diskussion wird viel zu oberflächlich geführt.
Schon vor mehreren Jahrzehnten, also weit vor den erschreckenden Prognosen des „Club of Rome“ über die bevorstehende Erschöpfung unserer fossilen Energieträger und der zu erwartenden Klimaerwärmung haben sich Menschen Gedanken darüber gemacht wie man dieser negativen Entwicklung positiv gegenüber stehen kann.
Die „Solare Wasserstoffwirtschaft“ wird bis zum heutigen Tage durch wirtschaftliches Lobbyistentum Weltweit noch als nicht realistisch angesehen. Wasserstoff ist ein Energieträger von gewichtsmäßig maximalem Heizwert bzw. Energiewert in verschiedenen physikalischen Zuständen. Speichertechnologien sind seit langem technisch weit entwickelt. Dies gilt im besonderen für die Mobilität (LKW, Schiffsverkehr, Flugverkehr aber auch PKW). Eines ist bei allem von besonderer Bedeutung. Wasserstoff ist kein Energielieferant im engeren Sinne, sondern
ein Energieträger.
Natürlich macht der Aufbau einer solaren, globalen Wasserstoffwirtschaft nur dann Sinn, wenn die Bereitstellung ausschließlich aus sanften, grünen Ressourcen erfolgt. Entscheidend ist darüber hinaus der ausgewogene Mixed wie wir unsere uns zur Verfügung stehenden, erneuerbaren und nachhaltigen Ressourcen bedienen.
Fazit meinerseits: Wasserstoff ist für mich keine Übergangstechnologie sondern langfristig der „Energieträger“ für unsere Zukunft bis wir entsprechende, noch in der Ferne liegende und für uns beherrschbare Technologien (Kernfusion, indirekte Sonnenmaterie, etc.) einsetzen können.
@ Frank Thelen
Leider ein sehr einseitiger Artikel.
Wasserstoff hat in einigen Bereichen deutliche Vorteile gegenüber der Akkutechnologie sodass es auf eine Koexistenz hinauslaufen wird:
1) Das größte Problem der Batterieelektromobilität ist einfach der Ausbau einer ausreichenden öffentlichen Ladeinfrastruktur vor allem in dicht bebauten Ballungsräumen. Diese ist aber notwendig für Menschen ohne Möglichkeit zur Wallbox.
>Der Platz ist begrenzt und die Netze sind auf der niedrigsten Spannungsebene (Verteilnetzebene) schlicht zu schwach. Der Ausbau ist zudem teuer. Um die notwendige Leistung bereitzustellen, müssen Kabel und häufig auch Trafostationen erneuert werden.
>Dazu gibt es auch zwei gute aktuelle Artikel:
1: Ein Netz ohne doppelten Boden (FAZ 03.2020)
2: Ab 2021 könnte Strom für Elektroautos rationiert werden Focus (11.2019)
>Die Chinesen haben dieses Problem schon sehr deutlich zu spüren bekommen:
>Das Ziel von 4,8 Mio. Ladepunkten bis zum Jahr 2020 wurde weit verfehlt (1). Bis heute sind nur ca. 530 tsd. öffentliche und 710 tsd. private Ladesäulen (2) und somit wohl unter 2 Mio. Ladepunkte.
Unser Ziel von 1 Mio. Ladesäulen bis 2030 werden wir auch nicht erreichen. Wir müssten 100.000 pro Jahr bauen und haben in H1 2020 nur um die 3.000 geschafft, wenn ich mich richtig erinnere. Ob wir 50.000 pro Halbjahr jemals erreichen, wage ich mal zu bezweifeln.
Quellen:
1) China will Milliarden in Elektroautoladsäulen stecken (Managermagazin 2017)
2) Elektroautonews
2) Ein weiterer Vorteil von Wasserstoff liegt bei Szenarien mit Intensivnutzung, da das Tanken sehr viel schneller geht. Moderne Wasserstofftankstellen können zudem viele Fahrzeuge hintereinander betanken. Nel Asa schafft max. 65 kg/h bevor wieder Druck aufgebaut werden muss (siehe Homepage).
>Nicht umsonst werden bereits 30% aller groceries in den USA von Wasserstoffgabelstaplern von Plug Power bewegt. Tendenz steigend.
Quelle: „plug power named to food logistics top green providers list for 2020“ (fuelcellworks)
> Akkus kann man in Zukunft sicher theoretisch schneller Laden als heute, aber dazu benötigt man wieder mehr Leistung, was uns wieder zum 1. Problem führt.
3) Kosten von FCEV und Wartung
Es sind mir keine Quellen oder Berichte bekannt, die angeben, dass die Wartung besonders aufwendig sei. Z.b. sind die Toyota Mirai von clevershuttle sind bereits über 200.000 km ohne größere Probleme im Einsatz. (Quelle: Elektroautonews.net). Vielleicht kann Herr Thelen hier ja seine Quellen nennen.
Die hohen Kosten der Fahrzeuge sind nur eine Momentaufnahme und kommen nur durch die geringe Stückzahl zustande. Steigert man die Produktion treten positive Skaleneffekte ein und die Kosten werden deutlich sinken.
Ein Toyota Mirai wird laut Aussagen von Toyota ab 100.000 st./a deutlich günstiger . Dazu gibt es Artikel vom Jahresanfang, die bei ausreichender Produktionsmenge 35.000€ als möglichen Stückpreis nennen.
Auch Studien vom Jahresanfang sagen eine deutliche Senkung der Kosten voraus.
Ich denke wenn die Infrastruktur vorhanden wäre, würden vielle Autofahrer in Wasserstoff-Autos einsteigen. Was will er mit einem Elektroauto wenn er über Stunden nachladen muss.. Energie gibt es, man muss nur mal sich umschauen wie viel Windräder stehen weil der Strom nicht gebraucht wird. Aber ich denke es verdienen die richtigen Leute Geld mit Batterien ( Autos) , daher wird Wasserstoff klein gehalten. Man sollte mal bedenken was es kostet Benzin und (oder) Batterien herzustellen. Der Umwelt schaden unbezahlbar wird nicht berücksichtigt.
Vielen Dank Frank, für den prossionellen Komentar !!! Realität ist für Deutsche leider immer weniger nachvollziehbar. Die Mehrzahl denkt, 50% Energie aus Wind und Sonne, könnte 50% fossile Brennstoffe einparen. Schildbürgerstreiche, wie H2 aus Erdgas, oder, wie das am Rhein derzeig geplante Pilotprojekt, per Elektrolyse mit wertvollster Wasserkraft herzustellen, diesen dann verlustreich in Methan umzuwandeln, um es anschließend im Verbrenner mit bekanntem Wirkungsgrad von 20-30% in Bewegungenergie umzuwandeln, werden von Industrie und Politik gefordert und gefördert. BYD, Nio, Aiways, Xpeg, etc., drängen wärend dessen, teils noch heuer auf den europäischen Markt mit verblüffend zuverlässigen BEVs, teils robusten, langlebigen, preiswerten LFP-Zellen, ohne Kobalt (BYD-Han, Tesla-M3). Erster Service bei Aiways nach 100.000 km – mit Wahl der richtigen Bremsflüssigkeit, samt darauf abgestimmter Bremsanlage, technisch kein Problem ! China hat einen neuen Sicherheitsstandard für E-Fahrzeuge ab 2021 definiert – ob da überhaupt noch derzeitig bereits veraltete Batteriepacks mit Lithiumionenzellen verkauft werden dürfen, wird sich bald zeigen.
Wenn wir unseren Lebensstandard halbwegs halten wollen, sollten wir langsam aufwachen, statt wenige Parasiten aus Politik und Wirtschaft mit Steuergeldern zu überfüttern.
Wasserstoff: Ein geruchloses Gas das die Sinne einiger von sogenannte Experten vernebelt….. den es geht um viel Geld.
Um Milliarden Fördermittel, die man generös ohne sinnvolles ToDo und vorweisbare Ergebinsse, die auch umsetzbar sind, versenken kann… in die Taschen von Instituten, Autoherstellern und der fossilen Industrie.
Allein in den letzten 20 Jahren sind schon 0,5 Milliarden an Fördermitteln geflossen. Und der Andy liefert denen noch mehr…..
Und für was? Für Wasserstoff-Tankstellen , die 1,5 Millionen kosten? Für NeCAR1-5 bei Mercedes? Die nie in Serie gingen?
Geldvernichtungsmaschinierie… das ist H2-Technik.
Durch Akkus der E- Fahrzeuge wird die Umwelt ebenfalls geschädigt. Fraglich auch hierbei, woher der Strom kommen soll!
Hallo an die Interessierten, es gibt immer ein „für und wider“ bei der einen oder anderen Variante von Energieerzeugung für jede Mobilität. Meine Frage ist die: Warum erscheint nirgends der Versuch dieses auch mit der „Nano Flow Cell“-technologie. Das benötigt bei der Erzeugung der Flüssigkeiten minimalste Energieaufwändung, der erzeugte Strom ist bei ca. 48 V also nicht so hohe elektrische Gefährdung,die Zusätze für die wässrige Lösung sind überall verfügbar, die Strassenzulassung für solche Fahrzeuge besitzen die Pkws seit 1916. (Quantino)
Es kann doch nicht sein, dass eine „Nichtverfolgung“ dieser Technologie wegen Patentrechten ausser Acht gelassen wird. Warum ist das so??
Helmut Matthes
Viele Autoren kritisieren die Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie. Letztendlich ist diese Kritik sinnlos. Der Markt schafft bereits Fakten, da Wasserstoff nunmal eine Daseinsberechtigung hat.
Ich denke Wasserstoff und Elektro werden beide auf absehbare Zeit ihre Daseinsberechtigung haben.
Wie schon zum Teil dargestellt ist aus meiner Sicht bei der E- Mobilität die Ladeinfrasruktur das große Problem. Wer zu Hause auf seinem Grundstück laden kann ist fein raus. Doch was ist mit den Personen in den Städten, insbesondere Mehrfamilienhäusern. Hier gibt es keine Möglichkeit, ganz zu schweigen von den enormen Kosten oder der Unmöglichkeit das E-Netz in kurzer Zeit auf den erforderlichen Stand zu bringen.
Wasserstoffantrieb wird seine Berechtigung auf langen Fahrtstrecke oder bei hohen Lasten haben, denn hier das hohe Gewicht der Batterien als sehr großer Nachteil anzusehen, und auch nicht zu vergessen die entsprechend langen bzw. längeren Ladezeiten.
Ein Ausbau der vorhandenen Tankstellen-Strukturen auf Wasserstoff ist mittelfristig mit großer Wahrscheinlichkeit leichter und kostengünstiger zu bewerkstelligen.
Aus meiner Sicht gibt es kein entweder oder, sondern nur ein Miteinander der verschiedenen Konzepte.