Alternative Antrieb - Brennstoffzelle und E-Mobil im Vergleich Klimapolitisch von Vorteil

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Der Kampf um die Vorherrschaft auf dem Automobilsektor im Nachöl-Zeitalter ist in vollem Gange. Wer liegt vorne? Das E-Mobil mit mehr oder weniger reinem Batteriebetrieb oder das Brezelmobil mit Brennstoffzelle? Im Westen ist eine gewisse Vorliebe für Batteriebetrieb zu erkennen. Siehe Tesla!

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Im Fernen Osten liebäugelt man mehr mit der Brennstoffzelle. Schon 2018 erregte der „Fuel Cell“ von Hyundai mit gut 500 Kilometer Reichweite Aufsehen. In diesen Tagen stellt Toyota den „Mirai“ vor, der mit einer Tankfüllung 1000 Kilometer gefahren sein soll. Das ist mit einem „Lithium-Mobil“ zurzeit nicht zu schaffen. Wir haben aus technischem Interesse den „Mirai“ etwas näher angeschaut, um ihn mit der Batterietechnologie vergleichend zu bewerten.

Wir beginnen mit der Einspeisung von „grüner Energie“ namens Windstrom ins allgemeine Netz, aus dem Betriebsstrom für eine große Anlage zur elektrolytischen H2-Gewinnung entnommen wird. Elektrische Leitungsverluste lassen wir außer Acht. Dabei wird höchstwertige Energie namens „elektrischer Strom“ zu minderwertigster Energie namens Wasserstoff entwertet. Den entsprechenden Energieverlust kann man mit 25 Prozent veranschlagen. Die restlichen 75 Prozent sind elektrolytisch gewonnener grüner Wasserstoff. Dieser wird unter etwa drei Prozent Rohrleitungsverlust einer speziellen Tankanlage mit Gasometer zugeführt. Dort wird der H2 mittels elektronischer Kompressoren auf 700 bis 800 bar verdichtet, wobei zwölf Prozent Betriebsenergie zu Lasten des H2 zu verbuchen sind. Es verbleiben also 60 Prozent der ursprünglichen Windstromenergie in Form von Hochdruckwasserstoff für die Brezelmobilbetankung, abzüglich drei Prozent Leitungs- und Verdampfungsverluste. Es verbleiben 57 Prozent „Restenergie“.

Im „Mirai“ befinden sich drei Hitec-Carbontanks mit zusammen 120 Liter H2 von sechs Kilo Gewicht unter 700 bar Druck im Unterbodenbereich. An der frischen Luft wären das gut und gern 55 Kubikmeter! Damit kann ein Brezelmobil bis zu 600 Kilometer weit fahren, doch der Prototyp hat im häufigen Sparmodus spektakuläre 1000 Kilometer geschafft. Für den Brennstoffzelleneinsatz muss der Hochdruck-H2 unter Energieeinsatz auf Umgebungsdruck entspannt werden.

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Die etwa dreiviertel Kubikmeter große Brennstoffzelle an Bord dürfte mit einem Wirkungsgrad von 60 Prozent arbeiten, sodass ihre Stromproduktion noch 60 mal 57 ist – gleich 34 Prozent der Windmühlenenergie repräsentiert. Sie liefert bedarfsgesteuert an eine Puffer- oder Fahrbatterie, die noch etwa 32 Prozent Restenergie für den Antriebselektromotor bereithält. Auf dem Weg zum Motor des Brezelmobils hat also der zu Anfang des Prozesses bereitgestellte Windstrom gut zwei Drittel seiner „Edelenergie“ Strom verloren, 68 Prozent. Energiepolitisch betrachtet ist das kaum akzeptabel, aber klimapolitisch hat die Prozedur Vorteile, denn es entsteht kaum CO2.

Beim E-Mobil ist die Sache leicht umgekehrt: Energetisch vergleichsweise ab Kraftwerk günstig, weil Elektrolyse, Kompression und Brennstoffzelle entfallen. Allerdings ist der gegenwärtige Strommix mit einem schlechten Wirkungsgrad behaftet. Dennoch gehen hier bis zum E-Motor nur etwa 45 Prozent verloren. Der Rest ist aber sehr CO2-lastig, denn wir betreiben ja noch Kohle- und Gaskraftwerke. Der vom Kraftwerkspark zum Motor gelangende Strommix hat noch etwa 55 Prozent Restenergie, also deutlich mehr als in unserem Vergleichsfall, doch sie ist klimapolitisch ungünstiger als beim Brezelmobil.

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In dem Maße aber wie unser Strom immer grüner wird, holt das energetisch vorteilhafte E-Mobil klimapolitisch auf. Es ist absehbar, dass seine energetische und starke finanzielle Vorteilhaftigkeit durch Klimaschonung ergänzt wird.

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Dr. Felix Conrad, Hockenheim

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