Batterie oder Brennstoffzelle: Wer macht das Rennen?
 

Die Mobilität der Zukunft ist elektrisch. Immer mehr deutsche Automobilhersteller setzen auf batteriebetriebene Fahrzeuge. Mit der Brennstoffzelle gibt es eine weitere Technik, die den Verbrennungsmotor im Zuge der Mobilitätswende ablösen könnte. Auch Fahrzeuge mit Brennstoffzellen sind Elektroautos. Bei ihnen wird der Strom für den Antrieb durch eine chemische Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff in der Brennstoffzelle gewonnen. Doch welche der beiden Techniken ist umweltfreundlicher?

Entscheidend: die Reichweite
Um diese Frage zu beantworten, muss neben dem Betrieb insbesondere die Herstellung und Entsorgung der Fahrzeuge betrachtet werden. Forscher vom Freiburger Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme haben genau das getan. Das Ergebnis: Einen eindeutigen Sieger gibt es nicht, vielmehr bestimmen Reichweite und Batteriegröße die Klimafreundlichkeit der Elektromobile.
Den Studienergebnissen zufolge sind kleinere Batterien sauberer als Brennstoffzellen. Aber schon bei einer Reichweite ab 250 Kilometer oder bei größeren und schwereren Fahrzeugen haben die Brennstoffzellen klimatechnisch die Nase vorne. Beide Techniken haben ihre Berechtigung: Batterien für Kleinwagen und kurze Wege innerhalb der Stadt, Brennstoffzellen für SUVs und Limousinen auf Langstreckenfahrten.

CO2-Emission bei Batterieherstellung
Die Produktion von Batterien ist sehr energieaufwändig. Laut einer Studie des Swedish Environmental Research Institutes aus dem Jahr 2017 fielen bei der damals üblichen Batterieproduktion zwischen 150 und 200 Kilogramm CO2-Äquivalente pro Kilowattstunde (kWh) Batteriekapazität an. Für eine Reichweite von 250 Kilometern ist eine Batteriekapazität von etwa 50 kWh nötig, dies entspricht zwischen 7.500 und 10.000 Kilogramm CO2-Äquivalenten.

Wie Wasserstoff Verbrenner antreibt

Aus Wasserstoff kann auch synthetischer Kraftstoff für herkömmliche Verbrennungsmotoren hergestellt werden. Dieser hat jedoch lediglich einen Wirkungsgrad von unter 15 Prozent. Dennoch hat auch die Power-to-Liquid-Technologie ihre Berechtigung: Wird der synthetische Diesel mit überschüssigem Ökostrom erzeugt, trägt er zur Mobilitätswende bei.

Brennstoffzellenautos unterliegen beim Wirkungsgrad
Auch für die Produktion von Wasserstoff ist viel Energie nötig. Durch den hohen Energieeinsatz sowie den Transport des Gases zur Tankstelle kommen Brennstoffzellenfahrzeuge derzeit auf einen Wirkungsgrad, also ein Verhältnis von aufgewandter zu nutzbarer Energie, von rund 25 Prozent. Das liegt zwischen Benziner und Dieselfahrzeug. Batteriefahrzeuge erreichen einen Wirkungsgrad von immerhin knapp 70 Prozent – die Batterieherstellung nicht mit eingerechnet.
 

Schlägt Ladesäule H2-Tankstelle?
Für beide Mobilitätstechniken muss die Infrastruktur ausgebaut werden: Batterien müssen an die Ladesäule und Brennstoffzellen an die Tankstelle. Forscher des Jülicher Instituts für Energie- und Klimaforschung haben berechnet, dass der Ausbau einer Wasserstoffinfrastruktur günstiger als ein Ladenetz wird, wenn ungefähr die Hälfte aller Fahrzeuge auf die Brennstoffzellen-Technik umgestellt wird. Solange das nicht der Fall ist, liegen die finanziellen Vorteile bei den Batteriefahrzeugen.

Drei Techniken – Wer kommt weiter?


Ökostrom kann E-Autos laden oder zur Herstellung von Wasserstoff für Brennstoffzellenautos bzw. von synthetischem Diesel für Verbrennungsmotoren dienen. Die Grafik zeigt, welche Reichweite die Autos mit 1.000 Kilowattstunden (kWh) Strom bzw. mit der Menge Wasserstoff oder synthetischem Diesel haben, die aus 1.000 kWh Strom erzeugt werden kann.

Berechnet am Beispiel des Renault Zoe (Batterie), des Toyota Mirai (Brennstoffzelle) und des Audi A3 (synthetischer Diesel).

Power-to-Gas-Anlage Wyhlen

Wasserstoff aus Ökostrom

Energiedienst setzt auf beide Techniken: Batterie und Brennstoffzelle. Während der Ausbau der Ladeinfrastruktur für batteriebetriebene Fahrzeuge im Netzgebiet bereits weit vorangeschritten ist, beginnt der Energieversorger nun in Grenzach-Wyhlen mit der Produktion von umweltfreundlichem Wasserstoff in einer hochmodernen Power-to-Gas-Anlage. Der Ökostrom für die Herstellung des Wasserstoffs stammt aus dem unternehmenseigenen Wasserkraftwerk auf demselben Gelände. Der grüne Wasserstoff kommt vorerst in der nahegelegenen Industrie sowie im öffentlichen Nahverkehr zum Einsatz.