Auch wenn sich unsere Welt aufgrund der Pandemie langsamer zu drehen scheint, unser Leben nimmt immer mehr Fahrt auf. In den letzten 30 Jahren hat sich der Verkehrsaufwand im Straßen- und Güterverkehr verdoppelt – im Luftverkehr sogar vervierfacht. Dass hiervon ein Gros im Logistiksektor anfällt, dürfte bei steigenden Paketmengen und Systemrelevanz für die Versorgung der Bevölkerung auf der Hand liegen. Doch es ist auch klar, dass bei diesem steigendem Volumen umweltfreundlichere Lösungen her müssen.
Wasserstoffantriebe könnten neben Elektromotoren der Schlüssel zur emissionsfreien Mobilität sein – gerade für den Lkw-Güterverkehr auf langen Strecken. Die Technologie zur Nutzung von Wasserstoff als Energieträger ist keinesfalls neu, hat sich jedoch bis heute aufgrund von hohen Kosten bei der Herstellung nicht durchgesetzt. Ein Preis, den wir doch bereit sein müssten zu zahlen, wenn wir weiter mobil bleiben wollen…
Die Funktionsweise
Anstatt von einem Verbrennungsmotor, wird der Lkw von einem Elektromotor angetrieben. In den Tanks befindet sich Wasserstoff, welcher ein Aggregat aus Brennstoffzellen antreibt. Dort wird die chemische Energie erzeugt, die dann schließlich in elektrische Energie für den Motor umgewandelt wird.
Da die Tanks für Wasserstoff relativ groß sein müssen, eignen sich besonders Lkw für diese Antriebsart – einer der wesentlichen Gründe, warum sich Wasserstoff bisher für Pkw’s nicht durchsetzen konnte.
Im Vergleich zu einem elektrischen Antrieb, gespeist aus Akkus, wird beim Wasserstoff deutlich Gewicht gespart, was der verfügbaren Nutzlast und dem Ladevolumen zugutekommen. Ein langstreckentauglicher Akku für Lkw würde nämlich bis zu 7t wiegen, viel zu schwer! Ein weiterer Vorteil: Das Wasserstoff-Tanken an der Zapfsäule geht schnell. Wie beim Diesel, ist der Tank innerhalb von 10 Minuten aufgefüllt.
Die Sache hat aber einen Haken…
Um Wasserstoff zu gewinnen, benötigt es viel Energie und ist somit bisher eine große Umweltbelastung. Denn die Erzeugung erfolgt meistens mittels Erdgas durch die sogenannte Dampfreformierung, die als Beiprodukt Wasser und reichlich CO2 produziert. Man spricht daher von „grauem Wasserstoff“. Experten schätzen, dass ca. 1 % des vom Menschen verursachte CO2 auf diese Herstellungsmethode zurück geht.
Ein weiterer Weg, Wasserstoff herzustellen, ist die Elektrolyse, bei der Wasser unter Zuführung von elektrischem Strom in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff aufgebrochen wird. Aber auch dieser „grüne Wasserstoff“ braucht zur Gewinnung die 5- bis 6-fache Menge an Energie und somit einen massiven Ausbau der regenerativen Stromversorgung aus Sonne, Wind und Biogas.
Die Schweiz & Hyundai machen es vor
Hyundai Nutzfahrzeuge hat seine Wasserstoff-Lkw in der Schweiz mit einem Pay-per-use Modell eingeführt: hier mieten Kunden nur den Lkw – abgerechnet wird nach gefahrenen Kilometern. Die Mietkosten beinhalten das Fahrzeug inkl. Aufbau, Versicherungen, Wartung und Service, Gebühren und auch den Wasserstoff. Hyundai organisiert außerdem zusammen mit Tankstellenbetreibern und Energieproduzenten den Ausbau einer Infrastruktur für die Versorgung der Lkw mit emissionsfrei hergestellten, grünen Wasserstoff.
Die Wirtschaftlichkeit dieses Modells beruht auf der Tatsache, dass in der Schweiz hohe Straßensteuern für Lkw anfallen und der Diesel vergleichsweise teuer ist. Diese Kosten entfallen bei emissionsfreiem Betrieb. Hyundai plant bis Ende des Jahres 50, bis zum Jahr 2025 1.600 Lkw mit Wasserstoffantrieb auf den Straßen der Schweiz einzusetzen.
Und in Deutschland?
Der Einsatz von Wasserstoff-Lkw in Deutschland ist… überschaubar. Die Bremer Müllabfuhr nutzt derzeit ein Fahrzeug im Testbetrieb. Dennoch wird viel Forschung und Weiterentwicklung betrieben. Die Investition des Bundes von neun Milliarden Euro für den schnelleren Aufbau einer eigenen Wasserstoffwirtschaft und mehr Forschung könnte zusätzlich neuen Schwung bringen.
Der bayrische Nutzfahrzeughersteller MAN hat jetzt eine Kooperationsvereinbarung mit der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und der Technischen Hochschule Nürnberg (THN) zur Forschung und Entwicklung wasserstoffbasierter Fahrzeugantriebe geschlossen.
Unsere Gesellschaft braucht neue, nachhaltige Formen der Mobilität – nur wenn Wissenschaft und Industrie eng zusammenarbeiten, kann eine solche Verkehrswende gelingen. An der FAU haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in den vergangenen Jahren die Forschung auf dem Gebiet innovativer Wasserstofftechnologien entscheidend mitgeprägt.
Prof. Dr. Joachim Hornegger, Präsident der FAU
Die Arbeit auf dem Wasserstoff-Campus soll die komplette Wertschöpfungskette von der Erzeugung, Distribution, Energiewandlung bis zur Anwendung der Technik beim Kunden abdecken. Hierfür haben Wissenschaftler*innen der Universitäten und Entwickler*innen des Fahrzeugherstellers erstmals die Möglichkeit, gemeinsam Labore und Prüfstände zu nutzen. Der Vorteil ist klar: Eine gemeinsame Arbeit und ein Austausch von Know-how zwischen Forschern und Ingenieuren soll den Fortschritt spürbar beschleunigen.
Aus heutiger Sicht gibt es bereits neben dem Antrieb von Lkw viele sinnvolle Anwendungen für Wasserstoff als Energiespeicher. Von Schiffen, über Häuser bis hin zum Einsatz in Hochöfen für die Stahlindustrie wird bereits geforscht, um eine bessere Umweltbilanz zu erreichen. So könnte Wasserstoff im Zusammenspiel mit anderen alternativen Strategien zu einem entscheidenden Träger der Energiewende werden und dabei auch noch die bislang getrennten Energiemärkte für Strom, Wärme und Mobilität verbinden.
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Quellen:
https://www.fau.de/2020/10/news/panorama/gemeinsamer-wasserstoff-campus/
https://www.energate-messenger.de/news/203908/hyundai-liefert-wasserstoff-lkw-an-schweizer-unternehmen
https://www.tagesschau.de/wirtschaft/boerse/wasserstoff-lkw-101.html
