Elektromobilität: Batterie oder Brennstoffzelle?

Welcher Technologie gehört die Zukunft? | 04.07.2019

Nachhaltig investieren

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Rund 47,1 Mio. Pkw waren der Statistik des Kraftfahrtbundesamtes zufolge am 1. Januar 2019 in Deutschland zugelassen. Gerade einmal 83.175 davon waren Elektro-Pkw. In der Jahresbilanz der Neuzulassungen 2018 erzielten Elektrofahrzeuge zwar einen Zuwachs von 43,9 % gegenüber dem Vorjahr. Dennoch war ihr Anteil mit 1,0 % am Gesamtvolumen der Neuzulassungen äußerst überschaubar. Eine Frage, die für potenzielle Käufer von Elektroautos von Interesse ist, ist die Frage, aus welchem Speicher der Antrieb gespeist wird, Batterie oder Brennstoffzelle?

Batterie tauglich für Massenproduktion?

Sowohl batteriebetriebene Fahrzeuge als auch solche mit Brennstoffzelle sind im Betrieb sehr leise, stoßen während der Fahrt keine schädlichen Emissionen aus, benötigen keine fossilen Brennstoffe und können Strom aus erneuerbaren Energien nutzen. Allerdings sind die Anschaffungskosten bei beiden Varianten auch mit staatlicher Förderung noch vergleichsweise hoch.

Einer der größten Kritikpunkte an batteriebetriebenen Fahrzeugen ist die geringe Reichweite vieler Modelle. Zwar konnte die Leistung der Batterien in den letzten Jahren verbessert werden, doch um ähnliche Reichweiten wie ein Fahrzeug mit herkömmlichem Verbrennungsmotor zu erreichen, benötigt ein Elektroauto größere Batterien, wodurch es deutlich schwerer wird.

Ein weiteres Manko sind die Ladezeiten von einer bis zu mehreren Stunden. Damit verbunden ist die ausbaubedürftige Infrastruktur. In Deutschland standen nach Angaben des Bundesverbandes der Energie- und Wasserwirtschaft Ende März 2019 rund 17.400 Ladestationen für E-Autos zur Verfügung. Davon waren nur 12 % sogenannte Schnelllader.

Als problematisch könnte sich auch der Zugang zu den Rohstoffen Lithium und Kobalt erweisen, die für die Lithium-Ionen-Batterien benötigt werden. Mit dem Hochlaufen der Massenproduktion drohen Engpässe, da Exploration, Förderung und Aufbereitung der Rohstoffe Zeit beanspruchen, die Hersteller diese aber zeitgleich benötigen. Erschwerend kommt hinzu, dass die Förderung der Rohstoffe mit erheblichen Beeinträchtigungen der Umwelt einhergeht.

Brennstoffzelle die bessere Wahl?

In dieser Hinsicht kann die Brennstoffzelle punkten. Fortschritte in der Forschung ermöglichen inzwischen die Gewinnung von Wasserstoff aus Meerwasser, sodass kein Trinkwasser verbraucht wird. Eine spezielle Beschichtung schützt während der Aufspaltung des Meerwassers vor Korrosion. Für die Elektrolyse kann Strom aus erneuerbaren Energien (z. B. aus Offshore-Windparks) verwendet werden, insbesondere überschüssige Kapazitäten lassen sich so speichern.

Weitere Vorteile der Brennstoffzellentechnologie sind die mit rund drei Minuten relativ kurze Betankungszeit und die größere Reichweite der Fahrzeuge von ca. 500 Kilometern. Diese ist angesichts der kaum vorhandenen Ladeinfrastruktur allerdings auch notwendig. Die im H2Mobility-Konsortium zusammengeschlossenen Unternehmen aus der Automobil-, Industriegase- und Mineralölindustrie wollen zwar ein bundesweites Netz von Wasserstoff-Tankstellen aufbauen. Bis Ende 2019 sollen aber gerade einmal 100 Tankstellen verfügbar sein.

Ein entscheidender Nachteil der Brennstoffzelle ist ihr niedriger Wirkungsgrad. Wasserstoff muss zunächst hergestellt, dann gespeichert und anschließend im Auto zurück in Strom gewandelt werden. Bei diesen Schritten geht viel Energie verloren. Dadurch liegt der Wirkungsgrad eines Autos mit Brennstoffzelle (bis zu 30 %) um mehr als Hälfte unter dem eines Autos mit Batterie (ca. 70%). Auch beim Tanken müssen Besitzer eines Brennstoffzellenautos tiefer in die Tasche greifen, wobei die Kosten für die Ladung einer Batterie je nach Stromanbieter teils erheblich variieren.

Nebeneinander der Technologien wahrscheinlich

Im Ergebnis besitzen beide Technologien Vor- und Nachteile. Während Batterien insbesondere für den Einsatz von Kurzstrecken im städtischen Gebiet prädestiniert sind, eignet sich die Brennstoffzelle für den Einsatz in Nutzfahrzeugen wie LKWs, Bussen oder Schiffen, die weite Strecken zurücklegen und größere Lasten transportieren. Es ist daher sehr wahrscheinlich, dass Batterie und Brennstoffzelle in Zukunft koexistieren, so wie Diesel und Benzin heute.

Aus Anlegersicht können im Hinblick auf die Elektromobilität somit nicht nur die Hersteller von Elektroautos von Interesse sein, sondern auch Versorger (Strom, Netzbetrieb), Produzenten von Industriegasen (Wasserstoff) und Unternehmen, die Komponenten für Batterien, Brennstoffzellen, elektrische Antriebe und Ladeinfrastruktur zuliefern.

Autor: ING-DiBa AG


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Kommentare (10)


Kommentare

Karl-Friedrich Bräker

12.08.2019

Bei der Energie der Zukunft ist die Massentauglichkeit und -Akzeptanz entscheidend. Alle Energiearten haben Vor-und-Nachteile. Batterien sind schwer, haben eine geringe Energiedichte. Gibt es genügend Lithium und Kobalt für den weltweiten Einsatz der Batterietechnik? Umweltprobleme Gewinnung, Aufbereitung und Transport. Unakzeptabel Reichweite und Ladezeiten. Für den Brennstoffzellenbetrieb ist Wasserstoff am besten geeignet, wird aber von technischen Laien kritisch gesehen wegen der Explosionsgefahr bei auftretenden Undichtigkeiten (Knallgasbildung). Methanol wird eher akzeptiert wegen der leichteren Handhabbarkeit und der vorhandenen Infrastruktur. Beide letztgenannten Energieträger haben den grossen Vorteil der hohen Energiedichte, dadurch bedingt hohe Reichweiten und schnelle Betankung.


Hans Müller, Löweneckstraße 25; 93152 Nittendorf

11.08.2019

Brennstoffzelle oder / und Batterie - warum nicht die Modellversuche "Diesel mit Wasseranteilen" unter hohen Druck,als Feldversuche starten? Der Diesel wird sauberer, die Abgase werden mehr als reduziert usw. Hier verweise ich auf die entsprechenden Internetseiten. Wenn selbstder ADaC überrascht ist, dann scheint dies mehr als interessant. Aber daran ist nicht so viel zuverdienen. Wo kämen wird denn dann hin, wenn auf einmal die Umwelthilfe nicht mehr als Pseudopolizist für Klimaschutz auftreten könnte. Wird nicht dieser Verein mit Steuergeldern subventioniert?


Heinrich Baumann

15.07.2019

Aucht gängige Benzin- oder Dieselmotoren haben ein Effektivitätsproblem, über das eigentlich kaum gesprochen wird. Aufgrund des Carnot'schen Kreisprozesses bleiben nach Abzug der Verluste für Motor und Getriebe für den Antrieb höchstens 35% nutzbare Energie über(eher noch weniger). D.h beim Verbrauch von 1Liter Diesel(Energieinhalt ca. 10kW) stehen für den eigentlichen Vortrieb des Fahrzeuges nur noch 3,5kW zur Verfügung. Der Rest ist Abwärme und Reibungsverlust.


Klaus Hermann

05.07.2019

Gerne würde ich Aktien von Brennstoffzellen Kaufen
Gruß Klaus Hermann


Wolfgang Pluschke

05.07.2019

Eine Frage, die für potenzielle Käufer von Elektroautos von Interesse ist, ist die Frage, aus welchem Speicher der Antrieb gespeist wird, Batterie oder Brennstoffzelle?
Eine Brennstoffzelle ist kein Speicher! Der Energiespeicher ist der Wasserstofftank.


gg

05.07.2019

Den ärmsten der Armen in den Ländern durch das Abpumpen der Wasservorräte die Lebensgrundlage entziehen und sich dann wundern, wo auf einmal die vielen Flüchtlinge her kommen, ist die Grösste Umweltkatastrophe seit vielen Jahren.
Batterien für Autos? Nein Danke.


oekoschwein

05.07.2019

@GRausSchSch: Im Verbrenner ist der Umwandlungswirkungsgrad schlechter. Außerdem kann ein Auto mit Elektromotoren beim Bremsen Rekuperation betreiben. Des weiteren entstehen bei jedem Verbrennungsprozess mit atmosphärischer Luft Stickoxide, und lauter ist ein Verbrenner auch. Wenn man schon H2 hat, sollte man auch den Vorteil nutzen, ihn in einer Brennstoffzelle einsetzen zu können.
@mabuse: Aus dem Methanol muss durch Reformierung im Fahrzeug erst wieder Wasserstoff produziert werden. Produktion und Reformierung verschlechtern den Wirkungsgrad des Gesamtprozesses weiter. Nur wenn es sich um Biomethanol handelt, könnte es sinnvoll sein. Leider ist die Produktion von Bioethanol wieder sehr wenig flächeneffizient.


mabuse

05.07.2019

Wieso werden bei Brennstoffzellen eigentlich immer im Wasserstoff gleichgesetzt? Die Methanol-Brennstoffzelle halte ich für viel aussichtsreicher, Methanol ist einfach zu produzieren (sogar biologisch), bei weitem nicht so gefährlich wie Wasserstoff und vor allem: flüssig. Keine Drucktanks und man könnte die vorhandenen Tankstellen einfach weiter betreiben.


Harold Sternath

05.07.2019

Mobilität soll unbedingt viel kosten! Deshalb sinnt man ausschließlich über die Verteilung des vielen zu erwirtschaftenden Geldes nach. In der Mineralölindustrie war das „gewachsen“ und geregelt. Ca. 10% im Erzeugerland und 90% für Förderer, Raffinierer ( daher raff iniert!) und Verteiler. In dem neuen Sektor Wasserstoff konnte man sich scheinbar noch nicht einigen. Nur deshalb ist der Preis überdimensioniert und stockt die Verbreitung. Strom und Meerwasser ist für beinahe Null vorhanden und ließe eine Billigmobilität für Jedermann zu! Aber dann kann man ja keinen mehr aussaugen, oder ? Bei Reaktoren in Massenproduktion muss ein PKW nicht mehr 80.000€ kosten!!!!


GRausSchSch

04.07.2019

Wär's nicht sinnvoller, den Wasserstoff mit einem "normalen" Verbrenner in Bewegungsenergie umzuwandeln?