Auto der Zukunft: Elektro- oder Wasserstoffantrieb?

Strom oder Wasserstoff? Mit welchem Antrieb werden die Autos der Zukunft fahren? Diese Frage haben jetzt Wissenschaftler in einer Studie untersucht. Ihr Fazit: Es wird keine flächendeckende Lösung geben, je nach Situation und Anwendung werden vermutlich sowohl Wasserstoffautos als auch Elektrovehikel unsere Straßen bevölkern. Die Wirtschaftlichkeit aber lässt noch bei beiden Energieträgern zu wünschen übrig.

Mit was werden die Autos der Zukunft angetrieben? Strom oder Wasserstoff? Strom als Antrieb gibt es schon, wenn auch mit Kinderkrankheiten, Wasserstoff spielt hingegen derzeit noch kaum eine Rolle, obwohl der Einsatz aus Gründen des Klimaschutzes und der Versorgungssicherheit immer wieder diskutiert wird. Wissenschaftler des Fraunhofer- Instituts für System- und Innovationsforschung ISI haben nun gemeinsam mit der Ludwig-Bölkow-Systemtechnik verschiedene Anwendungsfelder für Strom und Wasserstoff als Antriebsmittel für Fahrzeuge analysiert und ihre Studie auf der Welt-Wasserstoff-Konferenz in Essen vorgestellt.

Die Untersuchung geht der Frage nach, wo welcher der beiden Endenergieträger Strom und Wasserstoff im Vergleich zu konventionellen Lösungen am sinnvollsten einzusetzen ist. Auf der Grundlage von Lebenszyklus-Analysen (LCA) sowie Energiekettenbetrachtungen von der Quelle bis zur Anwendung, standen dabei die Aspekte der Wirtschaftlichkeit, der Treibhausgasemissionen sowie der Energieeffizienz beim Einsatz von Fahrzeugen im Fokus der Untersuchung. Die Analysen gelten für Deutschland und wurden für die Jahre 2015 und 2030 durchgeführt.

Strom besser als konventioneller Antrieb

„Wenn regenerative oder CO2-arme Energieträger eingesetzt werden, weisen besonders batteriegetriebene Fahrzeuge, aber auch Plug-in- Hybride und Brennstoffzellenfahrzeuge deutliche Vorteile gegenüber konventionellen PKW auf. Die Treibhausgasemissionen können um den Faktor vier bis fünf niedriger liegen im Vergleich zu PKWs mit Verbrennungsmotoren, selbst wenn dort noch

weitere Effizienzsteigerungen unterstellt werden“, erläutert Projektleiter Martin Wietschel vom Fraunhofer ISI die Ergebnisse.

Situationsbezogenes Patchwork statt flächendeckender Lösung für alle

Da sich Reichweiten und Betankungsgeschwindigkeiten bei den beiden Energieträgern und den damit verbundenen Antriebssystemen unterscheiden, wird es keine Lösung geben, die allen Ansprüchen gerecht wird, so das Ergebnis der Studie. Stattdessen sind eher situationsabhängige Einsätze verschiedener Fahrzeuge mit unterschiedlichem Antrieb realistisch und sinnvoll. Zum Beispiel weisen bei kleinen PKW, wie etwa Zweitwagen für Berufspendler, derzeit reine Batteriefahrzeuge gegenüber den anderen alternativen Antriebssystemen signifikante Vorteile auf.

Brennstoff-Hybride bei Mittelklassewagen, Wasserstoff bei Bussen

Im Mittelklassewagensegment stehen derzeit die Plug-in-Hybride mit den Brennstoffzellenfahrzeugen bei den alternativen Antriebsystemen am besten im Wettbewerb. Sie haben im Vergleich zu reinen Batteriefahrzeugen eine längere Reichweite und die Betankungszeiten stellen kein Hindernis dar. Im Bereich der Busse können sich am ehesten Wasserstoffbusse gegenüber den heutigen Antriebskonzepten durchsetzen. Gerade in Ballungszentren mit lokal hohen Emissionen haben sie deutliche Vorteile in der Umweltbilanz gegenüber konventionellen Bussen.

Kosten bei beiden noch zu hoch

Nach wie vor ist jedoch die Wirtschaftlichkeit beim Einsatz der beiden Energieträger die größte Herausforderung. Hemmschuh bei den Elektroautos ist vor allem die Batterie beziehungsweise Brennstoffzelle. Von heutigen Zahlen ausgehend, müssen nach Einschätzung der Forscher für beide Technologien die Kosten noch deutlich gesenkt werden. Für PKWs bei Batterien um den Faktor drei, bei den Brennstoffzellen sogar noch darüber.

„Brennstoffzellenfahrzeuge werden bisher als Demonstrationsfahrzeuge in der zweiten bis vierten Generation mit entsprechenden Betriebserfahrungen betrieben. Diese fehlen noch bei Batteriefahrzeugen mit Lithium-Ionen-Batterien. Gerade die Lebensdauer der Batterie und die damit verbundenen Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit stellen ein nicht unerhebliches Risiko dar“, gibt Wietschel zu bedenken. In welche Richtung die Entwicklung geht, hängt daher auch von der Frage ab, welche Erfahrungen mit Batteriefahrzeugen in den nächsten Jahren gesammelt werden und welche deutlichen Entwicklungssprünge bei den Technologien noch gemacht werden.

Die Studie steht (Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI), 20.05.2010 – NPO)