Wundermittel Wasserstoff? - ACE
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Informationspapier
Wundermittel
Wasserstoff?
© Andreas Prott - stock.adobe.com
ACE Auto Club Europa e. V.
Inhalt
Neuerungen 2018: Alles auf einen Blick
Vorwort 3
Was ist Wasserstoff? 4
Exkurs: Klimaschutz 5
Wie wird Wasserstoff hergestellt? 6
Grüner Wasserstoff 7
Blauer Wasserstoff 8
Türkiser Wasserstoff 8
Stand der Technologie und Marktentwicklung 10
Exkurs: Die Wasserstoffstrategie der Bundesregierung 11
Die Brennstoffzelle 12
Exkurs: Die Wasserstoffstrategie der Europäischen Kommission 16
Fazit 17
Exkurs: Die Energiewende im Verkehr 19
Schlussfolgerungen des ACE 20
Quellen/Impressum 22
2
Wundermittel Wasserstoff
Vorwort
Mit der Verabschiedung einer nationalen Herstellung; logistisch wegen der noch feh-
Wasserstoffstrategie (NWS) im Juni 2020 be- lenden Tankstelleninfrastruktur). Andererseits
kannte sich die Bundesregierung zur Bedeu- ist da der gegenüber der batterieelektri-
tung des Wasserstoffs für die Erreichung der schen Mobilität deutlich geringere Wir-
Klimaziele1. Sein Beitrag zur Senkung der kungsgrad von der Erzeugung bis zum Rad.
CO2-Emissionen in allen Energie-Verbrauchs- Es soll in dem vorliegenden Papier explizit
bereichen soll nun größer werden. nicht darum gehen, die beiden Antriebs-
technologien Batterie und Brennstoffzelle
Im Nationalen Innovationsprogramm Was- gegeneinander „auszuspielen“, wie dies in
serstoff- und Brennstoffzellentechnologie der aktuellen Diskussion häufig der Fall ist.
(NIP) der Bundesregierung fördert der Bund
seit Jahren die Technologieentwicklung und Nach Ansicht des ACE handelt es sich hier
den Markthochlauf entsprechender Produk- nicht um einen Verdrängungswettbewerb,
te. Viele der in der nationalen Wasser- sondern um eine Effizienzentscheidung:
stoffstrategie beschlossenen Maßnahmen abhängig von Reichweite, Gewicht und
verfolgen Ansätze, die bereits im NIP entwi- Anwendungsbereich sind entweder batte-
ckelt wurden oder sind anschlussfähig an rie- oder brennstoffzellenbetriebene Fahr-
bestehende Projekte. Durch die im Rahmen zeuge effizienter. Dort, wo der batterieelek-
von Klimaschutzprogramm, Corona-Kon- trische Energiespeicher an seine Grenzen
junkturpaket und Wasserstoffstrategie er- stößt, kann Wasserstoff eine Ergänzung
griffenen Maßnahmen ist mit erneuerbaren oder sogar die Lösung sein. Auch gibt es
Energien hergestellter Wasserstoff ein rele- Bereiche, in denen es sinnvoll sein kann, die
vanter Teil der Zukunft geworden. Entwicklung synthetischer Kraftstoffe2 zu
beobachten. Deren Herstellung ist bislang
Die Rolle von Wasserstoff in der Mobilität teuer und verbraucht viel Energie.3
wird sehr unterschiedlich bewertet. Das hat
seine Ursache einerseits in der hohen Unsi- Klimaneutrale Mobilität wird künftig im
cherheit bezüglich der Kostenentwicklung Luft-, Schienen-, Schiffs- und Straßenver-
(seitens der Fahrzeuge bei der Brennstoff- kehr relevant sein. Letzterer umfasst den
zelle und dem Wasserstofftank; angebots- Personen- und Güterverkehr (Pkw und Lkw),
seitig wegen der Kosten der Wasserstoff- Busse, Fahrräder und Flurförderzeuge4.
1
Siehe Exkurs auf Seite 5.
2
Die synthetischen Kraftstoffe – sogenannte E-Fuels – werden über elektrochemische Prozesse aus dem CO2 der Atmosphäre gewon-
nen. Ihre Verbrennung setzt also genauso viel CO2 frei, wie in der Luft war. Damit sind E-Fuels klimaneutral – solange die Elektrizität
für ihre Herstellung aus erneuerbaren Energien stammt. Für sie müsste die Produktion der derzeitigen Verbrennungsmotoren kaum
umgerüstet werden. Auch das bestehende Tankstellennetz könnte weiterbetrieben werden (bdew.de).
3
Ein Gutachten der Deutschen Energie-Agentur (dena) für den Verband Deutscher Automobilhersteller kam Ende 2017 zu dem Schluss,
dass ein Liter E-Diesel 4,50 Euro kosten würde (bdew.de).
4
Flurförderzeuge sind nicht schienengebundene Fahrzeuge für den Transport von Material und Waren innerhalb von Unternehmen
(Gabelstapler, Schlepper).
3
ACE Auto Club Europa e. V.
Was ist Wasserstoff?
Wasserstoff ist – unter Normal- oder Stan- verdichtet werden, was einerseits die Ener-
dardbedingungen – ein farb- und geruch giebilanz verschlechtert, andererseits aber
loses Gas. Wasserstoff ist nicht toxisch und hohe Fahrzeugreichweiten ermöglicht.i Ein
verursacht keine Umweltschäden – ist also Kilogramm Wasserstoff enthält ungefähr
umweltneutral. Wasserstoff ist ein chemi- dreimal so viel Energie wie ein Kilogramm
sches Element, das in der Natur meist in ge- Erdöl.ii
bundener Form auftritt. Einzelne Wasser-
stoffatome verbinden sich zu Molekülen Wasserstoff kann als Einsatzstoff, Brenn-
und reagieren dann mit Sauerstoff zu Was- stoff oder Energieträger und -speicher mit
ser. Die Siedetemperatur von Wasserstoff ist zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten in
niedrig (minus 252 °C), so dass reiner Was- der Industrie, im Verkehr, im Energie- und
serstoff, wie er beispielsweise für die Betan- im Gebäudesektor genutzt werden. Was-
kung von Brennstoffzellenfahrzeugen serstoff wird in der EU bisher nur begrenzt
(FCEVs)5 verwendet wird, bei Umgebungs- eingesetzt und weitgehend mit fossilen
temperatur als Gas auftritt. In Bezug auf Brennstoffen gewonnen.
das Gewicht ist die Energiedichte von Was-
serstoff sehr hoch, bezogen auf das Volu-
men jedoch gering. Deshalb muss Wasser-
stoff für die Nutzung als Kraftstoff hoch Abbildung 1: Energieeffizienz von Brennstoffzellenfahrzeugen
Wasserstoff
Brennstoffzellenfahrzeug
100% erneuerbare
Energie
Energiequelle
30%
zum Tank
Elektrolyse
Energieverluste
Transport, Lagerung 26%
und Verteilung Energieverluste
Effizienz der 52%
Tank zum Rad
Kraftstoffherstellung
Umwandlung von 50%
H in Strom Energieverluste
²
Umwandlung von Gleichspannung (DC) 5%
in Wechselspannung (AC) Energieverluste
10%
Effizienz des Motors Energieverluste
Gesamteffizienz 22%
Fuel Cell Electric Vehicles (FCEVs).
5
4
Wundermittel Wasserstoff
Exkurs Klimaschutz
Im Rahmen des deutschen Bundes-Klima- nach dem Übereinkommen von Paris auf-
schutzgesetzes, das im Dezember 2019 in grund der Klimarahmenkonvention der Ver-
Kraft getreten ist, werden die Klimaschutzzie- einten Nationen. Danach soll der Anstieg der
le und die Klimaneutralität im Jahr 2050 ge- globalen Durchschnittstemperatur auf deut-
setzlich verankert und als Zwischenschritt bis lich unter 2 °C und möglichst auf 1,5 °C ge-
zum Jahr 2030 die Verminderung der Treib- genüber dem vorindustriellen Niveau be-
hausgasemissionen um 55% gegenüber grenzt werden, um die Auswirkungen des
dem Jahr 1990 festgeschrieben. Das Klima- weltweiten Klimawandels so gering wie mög-
schutzgesetz schreibt zum ersten Mal ver- lich zu halten. Auch soll damit das Bekenntnis
bindlich vor, wie viel CO2 die Sektoren Ver- Deutschlands auf dem UN-Klimagipfel am 23.
kehr, Energie, Industrie, Gebäude, Landwirt- September 2019 in New York gestützt wer-
schaft und Abfall bis zum Jahr 2030 in jedem den, bis 2050 Treibhausgasneutralität als
Jahr ausstoßen dürfen und legt damit jährli- langfristiges Ziel zu verfolgen.
che Minderungspflichten für diese Sektoren
fest. Ein Überprüfungs- und Nachsteuerungs- Die CO2-Emissionen sind in den letzten Jahren
mechanismus verpflichtet bei Zielverfehlung jedoch angestiegen.6 Um das Klimaschutzziel
zur Auflage eines Sofortprogramms mit Maß- zu erreichen, braucht es eine Energie- sowie
nahmen, die den jeweiligen Sektor wieder eine Verkehrs- und Antriebswende. Eine um-
auf Kurs bringen. fassende Dekarbonisierung des Verkehrssek-
tors kann nur gelingen, wenn – neben einem
Zweck dieses Gesetzes ist es, die Erfüllung der Wandel hin zu mehr öffentlichem Nah- und
nationalen Klimaschutzziele sowie die Einhal- Fernverkehr und mehr Intermodalität7 – der
tung der europäischen Zielvorgaben sicher zu verbleibende Individualverkehr großflächig
stellen. Grundlage bildet die Verpflichtung elektrifiziert wird.
6
Der zeitweilige Corona-Lockdown in zahlreichen Staaten im Frühjahr 2020 hat zwar gezeigt, dass sich dadurch die CO2-Emmissionen
stark senken lassen – allerdings auch nur kurzfristig in einem Maße, das dauerhaft notwendig wäre, um die Klimaziele zu erreichen
(Umweltbundesamt 2020).
7
Intermodalität wird häufig als Sonderform der Multimodalität bezeichnet. Allerdings sind die beiden Begriffe klar voneinander
abzugrenzen. Während Multimodalität den Einsatz verschiedener Verkehrsmittel auf verschiedenen Strecken erklärt, bezeichnet Inter-
modalität die Kombination von mindestens zwei Verkehrsmitteln auf einer einzigen Strecke. Wenn man montags mit dem Fahrrad zur
Arbeit fährt, dienstags den Bus nimmt und am Mittwoch mit der Straßenbahn fährt, fällt man in das Prinzip der Multimodalität.
Wenn man aber montags erst mit dem Fahrrad zur Bushaltestelle fährt und anschließend in den Bus einsteigt, um ans Endziel zu
gelangen, hat man die Strecke intermodal zurückgelegt.
5
ACE Auto Club Europa e. V.
Wie wird Wasserstoff hergestellt?
Wasserstoff kann mit einer Vielzahl von durch die direkte Nutzung der Erdgase ent-
Verfahren unter Nutzung fossiler wie auch standen wäre.
erneuerbarer Energien hergestellt werden.
Weit über 90% des weltweit verwendeten Aktuell gewinnt aus Gründen des Klima-
Wasserstoffs wird seit Jahrzehnten schutzes die Herstellung von Wasserstoff
auf Basis erneuerbarer Energien stark an
z u möglichst geringen Kosten, Bedeutung.
a uf Basis fossiler Energien,
in großen Produktionsanlagen der chemi- Wird der Wasserstoff kohlenstofffrei bezie-
schen Industrie produziert und hungsweise -arm hergestellt, spricht man
w
eil nur ein minimaler Anteil dieser Men- von grünem, blauem oder türkisem Wasser-
ge gehandelt wird, gibt es gegenwärtig stoff.
keinen signifikanten Transport.iii
Dieser graue Wasserstoff ist klimaschäd-
lich, denn im Herstellungsprozess wird der
Kohlenstoff aus dem Erdgas freigesetzt und
als CO2 in die Luft abgegeben. Wird auf
diese Weise gewonnener Wasserstoff ver-
brannt oder mit einer Brennstoffzelle in
Strom umgewandelt, richtet das einen er-
heblich größeren Klimaschaden an, als Abbildung 2: Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff
Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff
6
Wundermittel Wasserstoff
Grüner Wasserstoffiv Sein Beitrag zur Energiewende:
Bereiche, wo es weder einen Stroman-
Herstellung: schluss gibt, noch Strom aus wiederauflad-
Elektrolyseure spalten Wasser mit Elektrizi- baren Akkus sinnvoll genutzt werden kann
tät in seine Bestandteile Sauerstoff und (Flug-, Schiffs- oder Schwerlastverkehr),
Wasserstoff. können emissionsfrei werden.
D ie bereits existierenden Anlagen gibt es Bei der Herstellung von grünem Wasser-
in verschiedenen Größen, Großanlagen stoff (Elektrolyse) geht rund ein Viertel der
befinden sich in der Planung. eingesetzten elektrischen Energie verloren.
Nur, wenn der verwendete Strom aus- Anschließend muss das Gas komprimiert,
schließlich aus erneuerbaren Quellen transportiert und in einer Brennstoffzelle in
stammt (Windparks, Solaranlagen, Wasser- Strom zurückverwandelt werden.
oder Geothermiekraftwerke), ist der Was- Am Ende können nur noch 20% der
serstoff „grün“. ursprünglich aufgewendeten elektrischen
Energie genutzt werden (siehe Abbildung 1).
Ökobilanz: Wo Strom im Überfluss erzeugt und nicht
Grüner Wasserstoff ist so umweltfreundlich sinnvoll genutzt werden kann, ist seine
wie der Strom, aus dem er hergestellt wird. Umwandlung in Wasserstoff eine Spei-
Beim Transport von grünem Wasserstoff cheroption (Sektorkopplung9).
wird viel Energie verbraucht, weil er stark
gekühlt oder komprimiert werden muss. Anmerkung:
Bei seiner Verwendung entstehen dann
keine Schadstoffe mehr. In Deutschland wurden im Jahr 2017 2 Gi-
gawattstunden10 und in 2018 1,4 Giga-
wattstunden „grüner“ Wasserstoff ins
Kosten:
Gasnetz eingespeist.v Grundsätzlich lohnte
Aktuell ist grüner Wasserstoff noch mehr sich in Deutschland die Herstellung von
als doppelt so teuer wie grauer Wasser- Wasserstoff per Elektrolyse aus grünem
stoff. Strom bisher nicht, weil die Betriebskosten
Durch verbesserte Technik, Massenproduk- aufgrund des Strompreises zu hoch sind.
tion und sinkende Strompreise könnte sich Aktuell hat der hohe Preis zur Folge, dass
Unternehmen in anderen Ländern Anla-
der Preis bis zum Jahr 2050 halbieren.8
gen installieren, obwohl Kunden in
Dann ist er bei gleichem Energieinhalt Deutschland grünen Wasserstoff nach-
noch immer teurer als Erdgas, Benzin oder fragen und sogar bereit sind, mehr dafür
Diesel heute. zu bezahlen.vi
8
Die Europäische Kommission geht davon aus, dass die Kosten für erneuerbaren Wasserstoff rasch sinken. Die Kosten für Elektrolyseure
hätten sich in den letzten zehn Jahren bereits um 60% verringert und würden sich bis 2030 aufgrund von Skaleneffekten im Vergleich
zu heute voraussichtlich halbieren. In Gebieten, in denen Strom aus erneuerbaren Energiequellen billig ist, würden Elektrolyseure im
Jahr 2030 voraussichtlich mit fossilem Wasserstoff konkurrieren können (Europäische Kommission: Fragen und Antworten: Eine Wasser-
stoffstrategie für ein klimaneutrales Europa, 08. Juli 2020).
9
Sektorkopplung: Wenn man sauberen Strom nutzt, um in anderen Sektoren den Einsatz von fossilen Energien zu reduzieren, spricht
man von „Sektorkopplung“ (BMWi).
10
1 GW (Gigawatt) sind eine Milliarde Watt (109 W). Entsprechend gibt es Megawattstunden (1 MWh = 1000 kWh),
Gigawattstunden (1 GWh = 1000 MWh = 1 Million kWh) und Terawattstunden (1 TWh = 109 kWh = 1 Mrd).
7ACE Auto Club Europa e. V.
Blauer Wasserstoffvii Türkiser Wasserstoffix
Herstellung: Herstellung:
Wie grauer wird auch blauer Wasserstoff T ürkiser Wasserstoff wird ebenfalls aus
mit Dampfreformierung aus Erdgas Erdgas gewonnen.
hergestellt. D as chemische Verfahren nennt sich
Das dabei entstehende CO2 gelangt nicht Hochtemperatur-Methanpyrolyse.
in die Atmosphäre. E s entsteht kein klimaschädliches CO2,
Es wird aufgefangen und in geeignete sondern fester Kohlenstoff, der in der
geologische Formationen tief unter der Chemie- und Elektronikindustrie weiter-
Erde verpresst, zum Beispiel in erschöpfte verwendet werden kann.
Offshore-Erdgasfelder.
Das Verfahren heißt CCS (Carbon Capture Ökobilanz:
and Storage) und ist in Deutschland we- W
enn die zur Herstellung nötigen gro-
gen möglicher CO2-Austritte umstritten. ßen Mengen an Prozesswärme bereits
Im Jahr 2012 wurde CCS in Deutschland vorhanden sind, ist die Ökobilanz ähnlich
bis auf kleine Forschungsprojekte verboten gut wie bei grünem oder blauem Was-
(Kohlendioxid-Speicherungsgesetz).viii serstoff.
M
uss die Wärme eigens erzeugt werden,
Ökobilanz: wäre türkiser Wasserstoff so umwelt-
Wenn das CO2 langfristig im Untergrund schädlich wie grauer.
bleibt, ist blauer Wasserstoff ähnlich sau- D
eshalb wird Erzeugung und Nutzung
ber wie grüner. von türkisem Wasserstoff wohl auf große
Industrieanlagen mit einem Überschuss
Kosten: an Prozesswärme beschränkt bleiben.
In Norwegen, wo man bereits seit einigen
Jahrzehnten Erfahrung mit der CO2-Spei- Kosten:
cherung in erschöpften Erdgasfeldern sam- E r ist billiger als grüner oder grauer Was-
melt, geht man davon aus, dass blauer serstoff, wenn die Wärmeproduktion sich
Wasserstoff deutlich billiger erzeugt wer- sinnvoll in industrielle Prozesse integrie-
den kann als grüner. ren lässt.
Sein Beitrag zur Energiewende: Sein Beitrag zur Energiewende:
F ür die Zeit des Übergangs von der fossi- D
ürfte gering sein.
len zur CO2-freien Energiewirtschaft wird
ihm vereinzelt eine wichtige Rolle zuge-
schrieben.
8Wundermittel Wasserstoff
Weitere Verfahren zur Wasserstoff- Ökobilanz:
herstellung werden allgemein als Forschung und Entwicklung sind nur für
x
Bunter Wasserstoff bezeichnet. Verfahren sinnvoll, die den Wasserstoff
Gegenüber grauem, grünem, blauem mit absehbar geringem oder gar keinem
oder türkisem Wasserstoff haben sie Umweltschaden erzeugen.
keine Vorteile.
Kosten:
Herstellung: Bisher sehr teuer.
B
ereits bekannte Prozesse werden wei-
terentwickelt und neue werden aufge- Sein Beitrag zur Energiewende:
tan. Beispielsweise gibt es in der Tiefsee Bisher keiner.
und in sehr alten Gesteinen natürliche
Wasserstoffvorkommen, deren Mengen
unbekannt und deren Förderung bisher
nicht versucht worden ist.
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9ACE Auto Club Europa e. V.
Stand der Technologie und Marktentwicklung
Zur Wasserstoff-Erzeugung durch Elektroly- Die Fertigung von Elektrolyseuren wird
se sind prinzipiell mehrere Verfahren nutz- derzeit im Manufakturbetrieb von wenigen
bar. Die alkalische Wasserelektrolyse mit Akteuren betrieben. Es gibt wenige Stan-
flüssiger Kalilauge und die saure Membran- dardprodukte mit breiter Betriebserfahrung,
oder auch PEM-Elektrolyse (PEM: Proton sondern kleinskalige Produktionsanlagen.
Exchange Membran) arbeiten bei niedrigen Entsprechend hoch sind die Bezugspreise
Temperaturen zwischen 50 und 80 °C. Die und lang die Lieferzeiten.
Hochtemperatur- oder auch Dampfelektro-
lyse nutzt einen Festoxid-Elektrolyten aus Wasserstoff ist ein höchst flüchtiges und
keramischen Materialien und wird bei ca. leicht entzündliches Gas mit geringer vo-
800 °C betrieben.xi lumetrischer Energiedichte. Zum Transport
und zur Lagerung sind entweder extrem
Die Elektrolyse-Industrie spielt volkswirt- tiefe Temperaturen (minus 255 °C) oder ex-
schaftlich international keine Rolle, da in trem hoher Druck (700 bis 1000 bar) erfor-
den letzten Jahren der weltweite Absatz derlich. Zur Erzeugung dieser besonderen
(und damit die Produktionskapazität) Bedingungen ist viel Energie nötig, was sich
geringer als 100 Megawatt11 pro Jahr war. negativ auf die Wirkungsgrade auswirkt.
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Ein MW (Megawatt) entspricht 1000 kW (Kilowatt).
11
10Wundermittel Wasserstoff
Exkurs: Die Wasserstoffstrategie der Bundesregierung
Im Juni 2020 hat die deutsche Bundesregie- Die Umsetzung der NWS soll von zwei Gremi-
rung die Nationale Wasserstoffstrategie (NWS) en begleitet werden. Von einem Staatssekre-
beschlossen. Diese beinhaltet einen Aktions- tärsausschuss für Wasserstoff unter Beteili-
plan für den Aufbau einer deutschen Wasser- gung der betroffenen Ressorts und
stoffwirtschaft, die auf grünem Wasserstoff einem Nationalen Wasserstoffrat, der diesen
basiert. Ziel ist es, die CO2-intensive Stahl- und berät. Beide sollen in ihrer Arbeit wiederum
Chemieindustrie sowie Teile des Verkehrssek- durch eine Leitstelle Wasserstoff der Bundes-
tors zu dekarbonisieren. Dies wiederum ist die regierung unterstützt werden.
Voraussetzung dafür, dass Deutschland bis
2050 klimaneutral werden kann. Die Ziele der Nationalen Wasserstoffstra-
tegie in Kürze:
Zudem hat die Bundesregierung wirtschaftli- rüner Wasserstoff als Beitrag zur Errei-
G
che Erwartungen an die Wasserstofftechnolo- chung der Klimaschutzziele
gie. Deutschland soll zum führenden globalen
Lieferanten der Wasserstoffwirtschaft werden. arkthochlauf der Technologie initiieren
M
Wertschöpfung und Beschäftigung sollen die ertschöpfung in Deutschland etablieren
W
Folge sein. Um das zu erreichen, will die Bun- E inen politischen Rahmen schaffen, um
desregierung über zehn Milliarden Euro bereit- Industrie und entsprechende Investitions-
stellen. Neben der Schaffung eines Heimat- entscheidungen zu unterstützen
marktes12 sollen auch Möglichkeiten für den
Import größerer Mengen grünen Wasserstoffs olkswirtschaftliche Chancen nutzen, um
V
geschaffen werden. Denn um den künftigen den Technologiestandort Deutschland
Wasserstoffbedarf zu decken, wird die Menge langfristig zu sichern
des lokal erzeugten Wasserstoffs nicht ausrei- oordinierung der internationalen Aktivitä-
K
chen. Der überwiegende Teil wird importiert ten zur zielgerichteten Einbettung der nati-
werden müssen, wofür man erstens innerhalb onalen Maßnahmen
Europas mit anderen Mitgliedstaaten bisher
ie gesamte Wertschöpfungskette be-
D
ungenutzte Offshore-Windenergie-Potenziale
trachten – von der Erzeugung über die
nutzen und zweitens im Rahmen der Entwick-
Speicherung und Infrastruktur bis zur Ver-
lungszusammenarbeit Produktionsmöglichkei-
wendung in Verkehr, Industrie und Wärme
ten erschließen möchte.xii Nutzen will die Bun-
desregierung Wasserstoff zuerst in Bereichen, onkrete Maßnahmen zur Umsetzung
K
in denen dessen Einsatz möglichst wirtschaft- festlegen, um bestehende Aktivitäten (z.B.
lich ist und „in denen keine größeren Pfadab- NIP13) in einen übergeordneten Zusammen-
hängigkeiten geschaffen werden oder in de- hang zu stellen und durch weitere Maß-
nen keine alternativen Dekarbonisierungsopti- nahmen eine umfassende Strategie der
onen bestehen.“ Dies trifft aus ihrer Sicht Bundesregierung zu definieren.
insbesondere auf Teile des Verkehrssektors
und der Industrie zu.xiii
12
In Deutschland sollen bis 2030 Erzeugungsanlagen mit einer Leistung von fünf Gigawatt errichtet werden. Das entspricht laut
Bundesregierung einer Wasserstoffproduktion von 14 Terrawattstunden – für deren Erzeugung wiederum 20 Terrawattstunden erneu-
erbaren Stroms benötigt würden. Nach Möglichkeit sollen bis 2035 weitere fünf Gigawatt dazukommen, spätestens aber bis 2040 (Die
Nationale Wasserstoffstrategie, BMWi, 10.06.2020).
13
Nationales Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie.
11ACE Auto Club Europa e. V.
Die Brennstoffzelle
Die Brennstoffzellenart mit den weltweit Prinzip der Brennstoffzelle
größten Verkaufszahlen ist die Polymer-
Elektrolyt-Brennstoffzelle.14 Sie ist die bei
stationären und mobilen Anwendungen
eindeutig dominierende Technologie.15 Ihre
Vorteile gegenüber anderen Brennstoffzel-
lentypen sind:
h
ohe Leistungsdichte, dadurch kompakt
in Fahrzeugen zu verbauen,
g
ut beherrschbare Betriebstemperatur H2 ½ O2
von 80 °C, die zudem Wärme für die
Fahrzeugbeheizung zur Verfügung stel-
len kann,
h
ohe Lastflexibilität, so dass Lastwechsel
beim Beschleunigen oder Verlangsamen
des Brennstoffzellenfahrzeugs unproble-
matisch sind, H2 + ½ O2= H2O Wärme
h
ohe Energieeffizienz,
b
esondere Eignung für mobile Anwen- Abbildung 3: Prinzip der Brennstoffzelle
dungen.xiv
Das Prinzip der Brennstoffzelle nimmt auch die Rekuperationsenergie16 auf
Die Brennstoffzellen sind auf sehr reinen und speichert diese.
Wasserstoff angewiesen. Diesen wandeln
sie durch Reaktion mit Luftsauerstoff in Die Attraktivität von Brennstoffzellen-Fahr-
Gleichstrom für den Betrieb von Elektromo- zeugen ergibt sich aus der hohen Energie-
toren oder anderen Aggregaten um. Dabei dichte im Vergleich zu Batteriefahrzeugen,
entstehen keine lokalen Emissionen.xv sodass auch Langstreckenfahrten und kurze
Betankungszeiten möglich sind. Weltweit
Brennstoffzellen-Pkw (FCEV) sind rund 15.000 Brennstoffzellen-Pkws zu-
Im FCEV sind eine Brennstoffzelle, eine Bat- gelassen (Deutschland: >840xvi).xvii Auf dem
terie und ein Wasserstofftank verbaut. Ers- Weltmarkt gibt es vier Brennstoffzellen-
tere erzeugt während der Fahrt den Strom Pkw-Modelle im freien Verkauf.17 Die An-
für den Antrieb. Eine kleine Batterie dient schaffungskosten sind deswegen – im Ver-
als Zwischenspeicher und deckt Lastspitzen gleich zu batterieelektrischen Fahrzeugen
(beispielsweise beim Beschleunigen) ab. Sie und zu Verbrennern – hoch.
14
Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC).
15
Die oxidkeramische Brennstoffzelle (Solid Oxide Fuel Cell - SOFC) ist in Bezug auf die Absatzzahlen der zweitwichtigste Brennstoffzel-
lentyp. Sie ist v.a. im stationären Bereich bedeutsam.
16
Bewegungsenergie beim Bremsen.
17
Toyota MIRAI, Hyundai NEXO, Honda Clarity, Mercedes-Benz GLC F-CELL. Die Produktion des Letzteren wurde im April 2020
eingestellt. In Deutschland käuflich sind nur zwei Modelle - die o.g. FCEV von Toyota und Hyundai.
12Wundermittel Wasserstoff
Funktionsweise der Brennstoffzelle im Pkw
Das Prinzip der Brennstoffzelle: Die Brennstoffzelle ist ein elektromechanischer Stromerzeuger.
Aus Wasserstoff werden Strom, Wärme und Wasser.
1 2 3
H2 O2 H2O
ANODE KATHODE
ELEKRTOLYTMEMBRAN
1 Auf der Anoden-Seite wird Wasserstoff eingeleitet und auf der Kathoden-Seite Umgebungsluft. An der Anode wird
der molekulare Wasserstoff (H2) in Wasserstoffkerne (H+) und Elektronen aufgespalten.
2 Die H+ wandern durch die Elektrolytmembran, die nur für sie durchlässig ist, auf die Seite des Sauerstoffs.
Die Elektronen wandern von der Anode durch einen elektrischen Leiter zur Kathode.
3 Dieser Stromfluss treibt den Elektromotor an. Auf der Kathoden-Seite verbinden sich Sauerstoff, Elektronen und
H+-Ionen zu H20, also Wasser.
Abbildung 4: Funktionsweise der Brennstoffzelle im Pkw
Im Laufe des Jahres 2020 werden deutsch- dass Wasserstoff-Brennstoffzellenlösungen
landweit 100 öffentliche Wasserstoff-Statio- bis zum Jahr 2050 erhebliche Marktanteile
nen für Pkw zur Verfügung stehen. Der erreichen können. Dies wird mit der leich-
Wasserstoff wird üblicherweise mit dem Lkw ten Handhabung der Fahrzeuge, der
angeliefert, bei 45 bar gelagert und für die großen Reichweite sowie der Erfüllung
Fahrzeuge beim Tanken auf 700 bar hoch- der technischen Herausforderungen be-
verdichtet.xviii Diese öffentliche Wasserstoffin- gründet.xix
frastruktur für Pkw wird aufgrund ihrer 700 Anwendungspotenzial – und damit ein
bar-Technologie und der Spezialisierung auf Weg, Nachhaltigkeit in der Verkehrs- und
kleine Abgabemengen ungeeignet sein für Logistikbranche zu verankern – gibt es in
Busse, Lkw und andere Nutzfahrzeuge. den folgenden Bereichen:
Weitere technisch mögliche Einsatz- Busse
bereiche von Brennstoffzellen in der Die Busflotten öffentlicher Behörden und
Mobilität Unternehmen müssen ab 2025 zu 45%
Wasserstoff als Energieträger und Brenn- und ab 2030 zu 65% mit alternativen
stoffzellen als Energiewandler für den mo- Antrieben ausgestattet sein. Das legt die
bilen Bereich wurden bereits in zahlreichen Clean-Vehicle-Richtlinie der EU fest.
Projekten untersucht, bewertet und reali- Das Problem mit der Wasserstofftechnolo-
siert. Im Ergebnis wird davon ausgegangen, gie in diesem Bereich ist jedoch, dass sie
13ACE Auto Club Europa e. V.
zum großen Teil noch nicht betriebsbereit weltweiten Fahrzeugbestands, aber sie sind
sind, unter anderem weil aktuell nur drei für einen unverhältnismäßig großen Teil der
Hersteller Wasserstoffbusse im Angebot Emissionen verantwortlich. Schwere Nutz-
haben.18 In Deutschland finden aktuell eine fahrzeuge produzieren in der EU derzeit
Reihe von Flottentests statt.19 Im Juni 2020 rund sechs Prozent der gesamten CO2-
waren in Deutschland 44 mit Wasserstoff Emissionen und rund 25% des Kohlendioxid
betriebene Busse im Einsatz (zum Vergleich: ausstoßes im Straßenverkehr. Hier wären
458 batterieelektrische Busse).xx also besonders große Erfolge bei der Ver-
minderung der Emissionen zu erwarten.
Im Nahverkehr eignen sich Wasserstoffbus-
se auf längeren Linien, denn sie müssen nur Aktuell ist von Seiten der Marktführer20 erst
einmal am Tag betankt werden, während Mitte der 2020er Jahre mit eigenen Brenn-
auf kürzeren innerstädtischen Linien relativ stoffzellen-Lkws in größeren Stückzahlen zu
kleine Batterien ausreichen, die an der End- rechnen.xxii Eine US-Firma kündigt diese be-
haltestelle geladen werden können.xxi reits für das Jahr 2023 an.xxiii
Aktuell sind die Kosten für Herstellung, Be-
Lkw verschiedener Gewichtsklassen trieb und Wartung eines schweren Sattel-
Im Bereich der Nutzfahrzeuge muss eben- schleppers mit Brennstoffzelle noch deut-
falls über Alternativen zu den fossilen An- lich höher als das Verbrenner-Pendant. Es
triebsarten nachgedacht werden, denn die wird davon ausgegangen, dass Wasserstoff-
Europäische Union verpflichtet die Herstel- Trucks im Jahr 2027 erstmals günstiger sein
ler, ihren CO2-Ausstoß in der Flotte bis werden als Diesel-Lkws. Grund dafür ist die
2025 um 15% und bis 2030 sogar um sich anbahnende Großserienproduktion von
30% zu reduzieren. Brennstoffzellen und Elektrolyseuren. Weil
parallel auch Strom aus erneuerbaren Quel-
Auch der Schwerlastverkehr muss elektrifi- len wie Photovoltaik immer günstiger wird,
ziert werden. Hier ist die Brennstoffzelle im sinken die Herstellungskosten für grünen
Vorteil. Denn je größer ein Fahrzeug ist und Wasserstoff erheblich.xxiv
je weiter es fährt, desto mehr Sinn macht
es, den Strom für den Elektroantrieb durch Sowohl für Busse als auch Lkw gilt jedoch,
eine Brennstoffzelle zu produzieren und dass eine großflächige Infrastruktur verfüg-
nicht tonnenschwere Batterien mitzutrans- bar sein muss. Klimafreundliche Lkw fahren
portieren. Die Vorteile der Brennstoffzelle - nicht, wenn es keine verfügbare Tankstel-
Betriebstemperatur von lediglich 50 °C, len- und Wartungseinrichtungen gibt. Ak-
große Reichweite, geräuscharm – gelten tuell sind in Deutschland keine Tankstellen,
gerade für den Lastverkehr. Die schweren die in größerem Maße Brennstoffzellen-Lkw
Lkw sind zurzeit nur ein kleiner Teil des bedienen könnten, installiert. Da die benö-
18
Hersteller: Solaris, Van Hool, Caetano.
19
Beispielsweise fördert das Thüringer Umweltministerium eine landkreisübergreifende Machbarkeitsstudie zur Umstellung regionaler
Busse auf Wasserstoffantrieb. Die Studie untersucht konkret den möglichen Einsatz von 12 bis 15 wasserstoffbetriebenen Bussen in
den Landkreisen Weimarer Land, Sömmerda und Sonneberg. Dazu kommt die Stadt Weimar und der Nahverkehrsverband Saale-Orla.
Ergebnisse sollen im März 2021 vorliegen (umwelt.thueringen.de).
20
Daimler, Volvo.
14Wundermittel Wasserstoff
tigten Wasserstoffmengen an den Lkw- Züge
Tankstellen weit über denen von Pkw liegen 40% der Zugstrecken in Deutschland sind
(eine Sattelzugmaschine hat den 60-fachen nicht elektrifiziert. Anstelle von Dieselloks
Energiebedarf im Vergleich zu einem Pkw) können Batterie- und/oder Brennstoffzel-
und zumeist mit der 350 bar-Technologie lenzüge diese Strecken emissionsfrei bedie-
ausgestattet sind, werden hier eigene Kon- nen. Während die Landesnahverkehrsge-
zepte für die Versorgung und den Aufbau sellschaften von Schleswig-Holstein und Ba-
von Tankstellen erforderlich sein.xxv den-Württemberg aktuell Batteriezüge
beschaffen, setzen Niedersachsen und Hes-
Flurförderzeuge (FFZ) sen auf die Brennstoffzelle. Die Hersteller
In der Intralogistik bietet die Bennstoffzel- von Batterietriebzügen geben Reichweiten
lentechnologie – vom Gabelstapler in der von 40 bis 80 km, teilweise auch über 100
Lagerhalle bis zum Gepäckschlepper am km auf oberleitungsfreien Abschnitten an.
Flughafen – eine gute Möglichkeit, den Für Brennstoffzellenhybridtriebzüge (Brenn-
Energieverbrauch sowie den Ausstoß von stoffzelle und Akkumulator als Leistungs-
Schadstoffen und CO2-Emissionen zu sen- puffer und Rekuperationsspeicher)21 wer-
ken und Lärm zu vermeiden. Diese Flurför- den Reichweiten bis 1.000 km erwartet.xxvii
derzeuge sind in Innenräumen und im Au-
ßenbereich einsetzbar, bei Extremtempera- Flugzeuge und Schiffe
turen, etwa in Kühlräumen. Neben hoher Wegen hoher Anforderungen an die Ener-
Effizienz und flexiblen Einsatzmöglichkeiten giedichte kommen im internationalen Flug-
hat sich die Technologie als sehr zuverläs- und Seeschiffsverkehr nur erneuerbare Flüs-
sig, robust und wartungsarm erwiesen. sigkraftstoffe als Alternativen zu den fossi-
Brennstoffzellenbetriebene Flurförderzeuge len Kraftstoffen infrage. Strombasierte,
punkten durch eine konstante Leistungsab- erneuerbare, synthetische Kraftstoffe domi-
gabe. Der Tankvorgang dauert etwa drei nieren hier die Diskussion. Wasserstoff ist
Minuten und erfolgt damit nicht länger als dabei ein zentrales Zwischenprodukt.xxviii
eine herkömmliche Befüllung mit Diesel. Es wird davon ausgegangen, dass die Ein-
Die Betankung erfolgt direkt am Einsatzort führung synthetischer Kraftstoffe insbeson-
der FFZ, da die Tanksäulen in Logistik-/ dere für Schiffe und Flugzeuge mit dem
Werkhallen aufgestellt werden können.xxvi Markthochlauf der Elektrolyse erfolgen
wird.xxix 22
21
Für Brennstoffzellenhybridtriebzüge haben sich mehrere Notationen im deutschsprachigen und internationalen Bereich etabliert.
Synonym werden FCEMU (Fuel Cell Electric Multiple Unit), HMU oder
H2MU (Hydrogen Multiple Unit), H2BZ-Triebzug sowie WBH (Wasserstoff-Brennstoffzellenhybrid oder Wasserstoff-Batteriehybrid)
verwendet.
22
Bereits seit einigen Jahren sind Schiffe z. B. der Stena-Line im Einsatz, die mit Methanol betrieben werden, Ammoniak stellt eine Alter-
native dar (Fraunhofer: Eine Wasserstoff-Roadmap für Deutschland, 10 2019, Seite 28).
15ACE Auto Club Europa e. V.
Exkurs: Die Wasserstoffstrategie der Europäischen Kommission
Aus Sicht der Europäischen Kommission (EU- Bis zum Jahr 2030 sollen 40 Gigawatt Elektro-
KOM) ist Wasserstoff aufgrund der Tatsache, lyseleistung in Europa entstehen und bis 10
dass seine Nutzung keine CO2-Emissionen und Millionen Tonnen erneuerbarer Wasserstoff
keine Luftverschmutzung verursacht, ein wich- erzeugt werden. In dieser Phase soll die Nut-
tiger Teil der Lösung zur Verwirklichung des zung von Wasserstoff auch in den Verkehrs-
Ziels der Klimaneutralität bis 2050, das mit sektor (Lastkraftwagen, Schienen- und Seever-
dem europäischen Grünen Deal gesetzt wur- kehr) ausgeweitet worden sein.xxxii
de. Er könne zur Dekarbonisierung von indus-
triellen Verfahren und Wirtschaftszweigen bei- Grundsätzlich hält die Kommission Wasser-
tragen, in denen eine Verringerung der CO2- stoff für alle Fälle, in denen die Elektrifizierung
Emissionen dringend erforderlich, aber schwer schwierig ist (Busse im ÖPNV und Reisebusse,
zu erreichen ist.xxx gewerbliche Flotten, Teile des Schienennetzes,
schwere Nutzfahrzeuge, Spezialfahrzeuge,
Deshalb veröffentlichte die EU-KOM im Juli Fahrzeuge für den Straßengüterfernverkehr,
2020 ihre aus drei Phasen bestehende europä- Schienen- und Seeverkehr) für eine „vielver-
ische Wasserstoffstrategie. Deren Ziel ist es, sprechende Option“.xxxiii
die Wasserstofferzeugung zu dekarbonisieren
und Wasserstoff auch in Sektoren zu nutzen, Die Wasserstoff-Strategie soll Investitionen vo-
in denen er fossile Brennstoffe ersetzen kann. ranbringen und dafür öffentliche und private
Im Mittelpunkt steht erneuerbarer (grüner) Gelder mobilisieren. Grüner Wasserstoff soll
Wasserstoff, weil er über das größte Dekarbo- wettbewerbsfähig gemacht werden, wozu
nisierungspotenzial verfügt und daher die mit nach den Plänen der EU-KOM die „Europäi-
dem Ziel der Klimaneutralität der EU am ehes- sche Allianz für sauberen Wasserstoff“ beitra-
ten zu vereinbarende Option darstellt. In einer gen wird. Darin sollen sich Minister der natio-
Übergangsphase sollen aber auch andere nalen und regionalen Ebene mit Vertretern
CO2-arme Verfahren zur Erzeugung von Was- aus Industrie und Zivilgesellschaft austau-
serstoff dazu beitragen, die bestehende Was- schen, um die Strategie bis Ende 2020 mit
serstoffförderung sauberer zu machen, die konkreten Projekten zu unterfüttern und pri-
Emissionen kurzfristig zu verringern und den vates Geld zu mobilisieren.xxxiv Die öffentliche
Markt zu vergrößern.xxxi Unterstützung könnte aus mehreren EU-Töp-
fen kommen.
16Wundermittel Wasserstoff
Fazit
Angesichts der oben aufgezeigten Notwen- Batterieelektrische Fahrzeuge besitzen heu-
digkeiten und Verpflichtungen im Bereich te gegenüber Brennstoffzellenfahrzeugen
des Klimaschutzes und dem langfristigen einen mehrjährigen Technik- und Marktent-
Ziel, bis zum Jahr 2050 Treibhausgasneutra- wicklungsvorsprung, der sich unter ande-
lität erreicht zu haben, wird auch Wasser- rem in etablierteren und auch niedrigeren
stoff aus erneuerbaren Energien in Zukunft Anschaffungspreisen ausdrückt. Überdies sind
eine große Rolle spielen. reine Elektroantriebe nochmals effizienter
als Brennstoffzellenfahrzeuge. Sie nutzen
Aktuell ist zu beobachten, dass sich hier be- derzeit die eingesetzte Primärenergie min-
reits jetzt – wo es im Bereich der wasser- destens um etwa den Faktor 2 effizienter
stoffbasierten Technologieentwicklung le- als Brennstoffzellenfahrzeuge. Ohne Frage
diglich Forschungs- und Projektaktivitäten handelt es sich bei der batterieelektrischen
gibt – ein Verteilungskonflikt entwickelt. Es Mobilität um die technisch entwickeltere
ist nach Ansicht des ACE naheliegend, dass und etabliertere Technologie, der in vielen
der zum Zeitpunkt x verfügbare Wasserstoff Bereichen der Mobilität der Vorzug zu
aus erneuerbaren Energien in jenen Sekto- geben ist.
ren vorrangig einzusetzen ist, die keine Al-
ternativen haben, um ihren Beitrag zur Er- Dennoch sind die Vorteile der Brennstoff-
füllung der Klimaziele zu leisten.23 zellentechnologie nicht von der Hand zu
weisen. Es gibt definitiv Bereiche in der Mo-
Auch im Bereich der Mobilität wird es eini- bilität, in denen kurze Betankungszeiten,
ge Anwendungsbereiche für Wasserstoff große Reichweiten, und die weltweit ein-
geben. Nach Ansicht des ACE muss es heitlichen Tanksysteme entscheidend und
langfristig das Ziel sein, Alternativen zum ausschlaggebend für die Nutzung der
Verbrennungsmotor zu finden. Nur so ist Brennstoffzellentechnologie sind – bei-
das Ziel der Klimaneutralität zu erreichen. spielsweise im Schwerlastverkehr und bei
Batterie- und Brennstoffzellenfahrzeuge Reisebussen. Hier ist es eine Effizienzent-
können diese Herausforderung gemeinsam scheidung. Zudem gibt es Bereiche, in de-
annehmen, weil sie sich je nach Anwen- nen wasserstoffbasierte Mobilität eine Al-
dungsgebiet ergänzen. Beide können den ternative ist, weil diese nur bedingt auf bat-
Verkehrssektor dekarbonisieren, denn sie teriebetriebene Mobilität setzen können
sind lokal emissionsfrei. Sie können dem- und auch zukünftig auf gasförmige oder
nach einen Beitrag zur Erreichung der poli- flüssige Kraftstoffe angewiesen sind. Hierzu
tischen Zielsetzungen in Bezug auf die Sen- gehören die Sektoren Industrie, Luft- und
kung der CO2-Emissionen leisten, wenn Seeverkehr.
regenerativer Strom zum Einsatz kommt.
23
So muss die deutsche Industrie ihre Emissionen bis 2030 um rund die Hälfte (im Vergleich zu 1990) mindern. Dieser Umbau muss
erfolgen, ohne dass sie dabei Verluste erleidet.
17ACE Auto Club Europa e. V.
Weil Dahingegen können Brennstoffzellenfahr-
n icht absehbar ist, wann grüner Wasser- zeuge im Öffentlichen Personennahverkehr
stoff in nennenswerten Mengen zur Ver- (Busse, Züge), im Straßenschwerlastverkehr
fügung steht und er auch in Zukunft ein (Lkw), bei Nutzfahrzeugen (Baustellenfahr-
kostbares Gut sein wird, zeuge, Land- und Forstwirtschaftsfahrzeu-
d er Bedarf der eben genannten Sektoren ge) oder in der Logistik (Lieferverkehr, an-
aktuell das Angebot an grünem Wasser- dere Nutzfahrzeuge) die batterieelektrische
stoff um ein Vielfaches übersteigt, Mobilität ergänzen – und teilweise ablösen
e s im Pkw-Bereich einen mehrjährigen – und so den Ausstoß von Luftschadstoffen
Technik- und Marktentwicklungsvor- sowie CO2-Emissionen erheblich senken.
sprung bei den batterieelektrischen An-
trieben gibt,
sollte nach Ansicht des ACE der Pkw zu-
mindest für die nächsten 10 bis 15 Jahre
nicht zum Anwendungsbereich von grünem
Wasserstoff gehören. Mindestens über die-
sen Zeitraum wird er in anderen Sektoren
mehr gebraucht, um das von allen Sektoren
zu erfüllende Klimaziel zu erreichen.
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18Wundermittel Wasserstoff
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Exkurs: Die Energiewende im Verkehr
Der Verkehr der Zukunft kann nur klimaneut- Die Fahrzeuge der Zukunft werden auf Basis
ral werden, wenn motorisierte Fahrzeuge mit- von Strom angetrieben, weil
hilfe von CO2-neutralen Energien angetrieben sich große und wachsende Mengen kli-
werden. Die in Deutschland vor allem aus maneutraler Energie nur mit Sonne und
Sonnenstrahlung und Windenergie gewonne- Wind in Form von Strom erzeugen lassen,
nen CO2-freien Energiemengen bleiben jedoch
auf absehbare Zeit begrenzt, während die völ- sich Strom nicht nur direkt in Antriebsleis-
kerrechtlichen Verpflichtungen zum Klima- tung umwandeln lässt, sondern auch in je-
schutz die Dekarbonisierung der gesamten den anderen flüssigen oder gasförmigen
Volkswirtschaft verlangen. Um die nur be- Energieträger, beispielsweise in Wasserstoff
grenzt zur Verfügung stehenden CO2-freien oder strombasierte Kraftstoffe. Handelt es
Strommengen konkurrieren deshalb bis auf sich um klimaneutral erzeugten Strom,
Weiteres sämtliche Sektoren der Volkswirt- dann sind die aus ihm gewonnenen Ener-
schaft: die Industrie, die privaten Haushalte gieträger ebenfalls klimaneutral. Allerdings
und der Verkehr. Keinesfalls dürfen diese Sek- kostet der Umwandlungsprozess selbst
toren sich im Wettbewerb um klimaneutrale Energie. Je öfter elektrischer Strom in ande-
Energie kannibalisieren. Dann bliebe der Net- re Energieformen überführt wird, desto
to-Emissionseffekt null. Folglich können nur mehr Kilowattstunden, die von Solar- und
zusätzlich erzeugte CO2-freie Energiemengen Windkraftanlagen aufwendig erzeugt wer-
einen Beitrag zur Energiewende im Verkehr den, stehen als Endenergie nicht mehr zur
leisten. Verfügung. Weil jeder Umwandlungspro-
zess obendrein mit technischem Aufwand
einhergeht, steigen mit jedem Umwand-
lungsschritt auch die Kosten der Energiebe-
reitstellung. Beides spricht dafür, den Strom
direkt zu nutzen.xxxv
19ACE Auto Club Europa e. V.
Schlussfolgerungen des ACE
1. Nur grüner Wasserstoff kann Teil der 5. D
as Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)
Energiewende sein. Auf einem globalen muss dringend modernisiert und verein-
und europäischen Wasserstoffmarkt, wie facht werden. Eine Auseinandersetzung
er sich in den nächsten zehn Jahren ent- darüber, wo erneuerbare Energien in den
wickeln wird, wird auch CO2-neutraler nächsten Jahren eingesetzt werden, muss
„blauer“ oder „türkiser“ Wasserstoff ge- stattfinden (Prioritätensetzung).
handelt werden. Dies darf nur eine Über-
gangsphase sein. 6. Es gibt auch im Verkehr einige Anwen-
dungsbereiche für die Brennstoffzelle. Das
2. In der Wasserstoffstrategie der Bundesre- ist der Fall, wenn die batterieelektrischen
gierung sind keine Förderbedingungen Fahrzeuge an ihre energetischen Grenzen
festgelegt. Solange dies nicht erfolgt, be- stoßen (Nutzfahrzeugsektor, bes. Anwen-
steht die Gefahr, dass die bereit gestellten dungen im Bereich der Langstreckenmo-
Mittel nicht abgerufen und in Folge des- bilität). Hierfür bedarf es allerdings einer
sen ungenutzt verfallen werden. Stattdes- Senkung der Produktionskosten von
sen muss aber, wenn erneuerbar erzeug- Brennstoffzellen und des Gesamtsystems.
ter Wasserstoff zum klimafreundlichen Planbare und geförderte Skalierungseffek-
Umbau verschiedener Sektoren beitragen te sind genauso erforderlich wie eine
soll, der Übergang von der Forschungs- Tankstelleninfrastruktur für den öffentli-
und Projektphase hin zu investiven Maß- chen Personen- und Güterverkehr.
nahmen gelingen. Der Umbau muss jetzt
beginnen. 7. Auch wenn es für ihn in Deutschland
vereinzelt Anwendungsbereiche gibt,
3. Mit der Schaffung einer grünen Wasser- sollte der Brennstoffzellen-Pkw hier –
stoffinfrastruktur müssen auch Absatz- vorerst – keine größere Rolle spielen.
märkte für grüne Wasserstoffprodukte er- Denn grüner Wasserstoff wird auch in
schlossen werden. Hierfür wiederum Zukunft ein kostbares Gut sein. Daher
brauchen die entsprechenden Industrien sollte sein Einsatz vor allem dort geför-
Planungssicherheit und klare Rahmenbe- dert werden, wo es keine absehbaren
dingungen. In diesem Zusammenhang ist Alternativen gibt (Grundstoff- und ener-
ein Verteilungskampf um grünen Wasser- gieintensive Industrie).
stoff schädlich.
8. D
ennoch kann es für die deutsche Auto-
4. Damit einher gehen muss der schnellere mobilindustrie sinnvoll sein, die technolo-
Ausbau erneuerbarer Energien und eine gische Entwicklung von Brennstoffzellen-
Effizienzsteigerung in Deutschland. Denn Pkw voranzutreiben. Für sie entwickelt
für grünen Wasserstoff wird zusätzlicher sich auf dem Weltmarkt für diese Techno-
grüner Strom gebraucht. logie durchaus eine bedeutende Export-
20Wundermittel Wasserstoff
chance.24 Gerade auch auf Märkten, wo
deutsche Hersteller für ihre batterieelektri-
schen Pkw keine Abnehmer finden, soll-
ten sie mit wettbewerbsfähigen FCEVs
aufwarten können.
9. Im Schiffs- und Flugverkehr, wo Batterie-
und Brennstoffzellentechnologie an ihre
Grenzen stoßen, sollte an klimaneutralen
Technologien geforscht und gearbeitet
werden.
24
Asien und die USA könnten wichtige Märkte für Brennstoffzellen-Fahrzeuge werden. China und Kalifornien streben jeweils eine
Million Brennstoffzellen-Pkw im Bestand bis 2030 an, gefolgt von 0,8 Mio. Fahrzeugen in Japan im Jahr 2030. Auch Südkorea plant
1,8 Mio. Brennstoffzellen-Pkw im Jahr 2030 (Siehe Fraunhofer: Eine Wasserstoff-Roadmap für Deutschland, 10 2019, Seite 28).
21ACE Auto Club Europa e. V.
Quellen:
i
NOW GmbH Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie: Wasserstoff und Brennstoffzellen:
Antworten auf wichtige Fragen, 03 2018, Seite 9
ii
H2 MOBILITY Deutschland GmbH & Co. KG, Broschüre Mission: Wasserstoff-Infrastruktur
iii
Fraunhofer: Eine Wasserstoff-Roadmap für Deutschland, 10 2019, Seite 8
iv
Dirk Asendorpf, Zeit Online: Grüne Energie war gestern – jetzt wird‘s bunt, 6. Juli 2020
v
Deutscher Bundestag, Antwort der Bundesregierung auf eine Kleine Anfrage der FDP-Bundestagsfraktion:
Bedeutung der Wasserstoffstrategie für den Luftverkehr, Drucksache 19/21246, 23.07.2020
vi
ZOOM Die Expertenarena Zukunft saubere Mobilität: Sektorenkopplung mit erneuerbaren Energien –
Was passieren muss
vii
Dirk Asendorpf, Zeit Online: Grüne Energie war gestern – jetzt wird‘s bunt, 6. Juli 2020
viii
Umweltbundesamt, Carbon Capture and Storage, 04 2018
ix
Dirk Asendorpf, Zeit Online: Grüne Energie war gestern – jetzt wird‘s bunt, 6. Juli 2020
x
Dirk Asendorpf, Zeit Online: Grüne Energie war gestern – jetzt wird‘s bunt, 6. Juli 2020
xi
Mehr dazu: Fraunhofer: Eine Wasserstoff-Roadmap für Deutschland, 10 2019, Seite 12
xii
BMWi: Die Nationale Wasserstoffstrategie, 10.06.2020
xiii
BMWi: Die Nationale Wasserstoffstrategie, 10.06.2020
xiv
NOW GmbH Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie: Wasserstoff und Brennstoffzellen:
Antworten auf wichtige Fragen, 03 2018, Seite 11
xv
NOW GmbH Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie: Wasserstoff und Brennstoffzellen:
Antworten auf wichtige Fragen, 03 2018, Seite 11
xvi
Präsentation von Kurt-Christoph von Knobelsdorff, Sprecher der Geschäftsführung der bundeseigenen NOW GmbH,
gehalten im Rahmen der vierten Digitalen Frühstücksdebatte Intelligente Mobilität von eMO und den UVB, 14.08 2020
xvii
https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2019
xviii
H2 MOBILITY Deutschland GmbH & Co.KG
xix
VDI/VDE-Studie Brennstoffzellen- und Batteriefahrzeuge, 05 2019, Seite 13
xx
NOW GmbH: Saubere Mobilität in Deutschland - Kennzahlen und Projekte, 06 2020
xxi
bdew.de
xxii
handelsblatt.com: Nikola will mit Wasserstoff-Trucks die deutschen Lkw-Riesen ausbremsen, 17.08.2020
xxiii
bosch.com, Brennstoffzellen-Lkw: Nikola Two
xxiv
handelsblatt.com: Nikola will mit Wasserstoff-Trucks die deutschen Lkw-Riesen ausbremsen, 17.08.2020
xxv
Fraunhofer: Eine Wasserstoff-Roadmap für Deutschland, 10 2019, Seite 29
xxvi
NOW GmbH, Grüne Intralogistik: Wasserstoff im Tank
xxvii
NOW GmbH, Marktanalyse alternativer Antriebe im deutschen Schienenpersonennahverkehr, 2020
xxviii
Fraunhofer: Eine Wasserstoff-Roadmap für Deutschland, 10 2019, Seite 27
xxix
Fraunhofer: Eine Wasserstoff-Roadmap für Deutschland, 10 2019, Seite 28
xxx
Europäische Kommission: Fragen und Antworten: Eine Wasserstoffstrategie für ein klimaneutrales
Europa, 08. Juli 2020
22Wundermittel Wasserstoff
xxxi
Europäische Kommission: Fragen und Antworten: Eine Wasserstoffstrategie für ein klimaneutrales
Europa, 08. Juli 2020
xxxii
Europäische Kommission: Fragen und Antworten: Eine Wasserstoffstrategie für ein klimaneutrales
Europa, 08. Juli 2020
xxxiii
Europäische Kommission: Fragen und Antworten: Eine Wasserstoffstrategie für ein klimaneutrales
Europa, 08. Juli 2020
xxxiv
Europäische Kommission: Factsheet „Europäische Allianz für sauberen Wasserstoff“, 08. Juli 2020
xxxv
Agora Verkehrswende, These 1 „Die Verkehrswende gelingt mit der Mobilitätswende und der Energiewende im Ver-
kehr.“
Quellen der Abbildungen:
Abbildung 1: Energieeffizienz von Brennstoffzellenfahrzeugen
Transport & Environment: Electrofuels– what role in EU transport decarbonisation?,2017, Seite 2
Abbildung 2: Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff
Shell Wasserstoff-Studie: Energie der Zukunft?, 2017, Seite 12
Abbildung 3: Prinzip der Brennstoffzelle
Shell Wasserstoff-Studie: Energie der Zukunft?, 2017, Seite 31
Abbildung 4: Funktionsweise der Brennstoffzelle im Pkw
NOW GmbH Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie:
Wasserstoff und Brennstoffzellen: Antworten auf wichtige Fragen, 03 2018, Seite 11
Impressum
Herausgeber: ACE Auto Club Europa e.V. | Stab Verkehrspolitik | Märkisches Ufer 28 | 10179 Berlin
Redaktion: Julia Collingro | Fon:+49 30 278725-19 | julia.collingro@ace.de
Alle Fotos: ACE Auto Club Europa e.V. bzw. Quellenangabe am Foto.
Gestaltung & Prepress: ACE Auto Club Europa e.V. | Kommunikation und Marketing | Stand: Oktober 2020
23ACE Auto Club Europa e. V.
ACE Auto Club Europa e.V.
Schmidener Str. 227
70374 Stuttgart
www.ace.de
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Stab Verkehrspolitik
Märkisches Ufer 28
10179 Berlin
Tel.: 030 278 725-19
E-Mail: verkehrspolitik@ace.de
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