Elektromobilität: Batterie oder Brennstoffzelle?

Welcher Technologie gehört die Zukunft?

Rund 48,2 Mio. Pkw waren der Statistik des Kraftfahrtbundesamtes zufolge am 1. Januar 2021 in Deutschland zugelassen. Gerade einmal 309.083 davon waren Elektro-Pkw, weitere 1,004 Mio. Hybridfahrzeuge. In der Jahresbilanz der Neuzulassungen erzielten Elektrofahrzeuge zwar erneut einen Zuwachs von 126,2% gegenüber dem Vorjahr. Dennoch war der Anteil von Elektro-Pkw und Hybridfahrzeugen mit 2,7 % 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. Dank Kaufprämien, die bis Ende 2025 verlängert wurden, und CO2-Flottengrenzen steigt die Zahl neu zugelassener E-Autos nun aber stetig.

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. In Deutschland standen nach Angaben des Bundesverbandes der Energie- und Wasserwirtschaft im März 2021 rund 40.000 Ladestationen für E-Autos zur Verfügung. Annähernd 15 % sind sogenannte Schnelllader, verfügen also über eine beschleunigte Ladegeschwindigkeit. Bis 2025 soll im Rahmen des Klimapakets "Fit for 55" ein lückenloses Netz für die europäischen Hauptverkehrswege umgesetzt werden.

Als problematisch könnte sich auch der Zugang zu den Rohstoffen Lithium und Kobalt erweisen, die für die Lithium-Ionen-Batterien benötigt werden. Mit der Förderung der Rohstoffe gehen wohl erhebliche Beeinträchtigungen der Umwelt einher.

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. Im September 2021 lag die Anzahl der Wasserstoff-Tankstellen in Deutschland bei gerade einmal 91.

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 33 %) 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.