Ist die Brennstoffzelle eine Sackgasse?

Wasserstoff zwischen Wohlwollen und Wirklichkeit

Akuter H-Mangel

Wasserstoff, unter der chemischen Formel „H“ geläufig, könnte einmal den Akku im Elektroauto ersetzen – das Gas ist leicht und lässt sich so schnell tanken wie Benzin. Doch obwohl Brennstoffzellen, die Wasserstoff in Strom umwandeln, längst alltagstauglich sind, kommt der dazugehörige Antrieb nicht in Fahrt. Der Grund ist banal.

14. Juli 2015

Um den H-Antrieb ist es still geworden. Sicher, die Entwicklungsabteilungen der Autohersteller haben schon genug um die Ohren: Sparsamste Diesel, hoch effiziente Turbobenziner mit Direkteinspritzung und Stufenaufladung, dazu Elektroautos und die Plug-In-Hybriden – egal, ob man in Wolfsburg, Tokio, Detroit oder Seoul fragt, die Verantwortlichen wissen gerade nicht, wo ihnen der Kopf steht.

Durch immer neue und strengere Verbrauchsvorgaben werden die Entwicklungen deutlich kostenintensiver als noch vor Jahren; und die ab 2021 geforderten 95 Gramm CO2 sind kein technologischer Pappenstiel. Entwicklungen in Bereichen, in denen man viele Jahre keinen Cent verdienen kann, verschlingen Milliarden, und oftmals lassen sich Neuentwicklungen nur durch Kooperationen realisieren.

Die Hürden des Wasserstoffantriebs liegen dabei weniger bei den Autoherstellern selbst, sondern vielmehr bei den Energiekonzernen. Und die sind gar nicht übermäßig erpicht darauf, dass zeitnah Autos mit Wasserstoff betrieben werden.

 

 
 

Toyota und Hyundai mit Serienautos

Die Gasgeschäfte laufen auch ohne derartige Investitionen in die Infrastruktur blendend und die Petrochemie hat gute Gründe, die Abhängigkeit vom flüssigen Kraftstoffgold noch ein paar Dekaden beizubehalten. Hinzu kommen weitgehend orientierungslose Nationen, Vereinigungen, Länder und Kommunen, die ebenfalls andere Sorgen haben, als milliardenschwer flächendeckende Netze an Wasserstofftankstellen aufbauen.

Fast jeder Autohersteller hat hier schon unzählige Millionen versenkt, ohne dass Fahrzeuge in nennenswerter Anzahl auf der Straße wären. Mit dem Toyota Mirai und dem Hyundai ix35 FCV sind nunmehr zwei Kleinserienfahrzeuge zu kaufen. Aber angesichts astronomischer Preise von über 70.000 Euro für ein Modell der unteren Mittelklasse dürfte sich kaum ein Kunde zum Händler verirren und sein Herz an die Wasserstoffmodelle aus Japan und Korea verlieren.

Dabei ist die Technik alles andere als neu und die Autohersteller haben diese längst im Griff. Probleme wie die hochfesten Tanks, die den gewaltigen Druck von bis zu 700 bar aushalten, Unfällen widerstehen oder auch das Abdampfen aus dem Reservoir bei längeren Parkpausen verhindern, sind überwunden. So liegen die Unwägbarkeiten insbesondere an der Infrastruktur.

Toyota wagt ein Großserien-Hybridauto

Zwar ist ein Fahrzeug mit H-Antrieb innerhalb weniger Minuten zu betanken, doch wo? Selbst in Industrienationen wie Deutschland, den USA oder Japan gibt es jeweils nur eine Handvoll Wasserstofftankstellen. Gerade die japanischen Hersteller wollen alles daran setzen, dass sich das in den nächsten Jahren ändert. Toyota, Nissan und Honda haben jüngst vereinbart, die Wasserstoff-Tankstellen-Infrastruktur zu verbessern.

Doch die hierfür veranschlagten 40 Millionen Euro bis zum Jahre 2020 sind nicht viel mehr als ein Anfang für die aktuell 100 geplanten Zapfsäulen. Ähnlich wenig ansehnlich wie der Prius, aber technologisch allemal mutig, feierte der Toyota Mirai vor über einem halben Jahr seine Premiere auf dem japanischen Heimatmarkt. Riesige Kühlöffnungen, zu kleine Räder und verwirrende Katamaran-Formen kennzeichnen den Mirai, der mit einer Tankfüllung bis zu 500 Kilometer zurücklegen soll und 178 km/h schnell ist.

Überraschenderweise bleibt Toyota bei den vergleichsweise veralteten Nickel-Metall-Hydridakkus. „Es ist ein bisschen wie beim Kampf von Don Quijote“, lacht Satochi Ogiso, Cheftechniker des Toyota Mirai, „viele halten Wasserstoff für Blödsinn. Aber das haben viele auch beim Hybrid-Auto Prius gedacht.“ Parallel zu Toyota wollen auch Hyundai und Honda in den nächsten beiden Jahren Großserien-Wasserstoffmobile zum Kunden bringen. Doch nicht nur die hohen Kaufpreise werden hohe Stückzahlen vereiteln.

Kaum mehr als ein Dutzend Zapfsäulen

Toyota will bis Ende 2015 zwar 700 Fahrzeuge auf die Straße bringen; bis 2017 dann maximal 3.000. „Was in den ersten hundert Jahren der Automobilindustrie das Benzin war, wird in Zukunft der Wasserstoff sein“, legt sich Toyotas Chairman Takechi Uchiyamada als Vater des Prius aus dem Fenster, „doch es wird seine Zeit brauchen. Wir haben für die erste Million Hybridfahrzeuge auch zehn Jahre benötigt.“

Und das, obwohl der Toyota Mirai zumindest in Kalifornien umgerechnet nur 46.000 Euro kostet und mit weiteren 13.000 Dollar sowie kostenlosem Tanken bezuschusst wird. Im Vergleich zum Erprobungsträger des Toyota Highlander FCV, der seit 2008 unterwegs ist, konnten die Kosten der Wasserstoffkomponenten beim 4,89 Meter langen Mirai um spektakuläre 95 Prozent reduziert werden.

Mercedes drückte lange Jahre beim Wasserstoffantrieb aufs Gas; brachte entsprechende Kleinserien und versuchte diese unter anderem mit einer gigantischen 125tägigen Welttournee der B-Klasse Fuel Cell in die Köpfe der Bevölkerung zu drücken – ohne jeden Erfolg. BMW patzte Anfang der 2000er-Jahre, als man auf die ungewöhnliche Idee kam, mit Wasserstoff einen Verbrennungsmotor im 7er BMW zu betreiben. Auch hier wurde eine Tournee um die Welt zum Rohrkrepierer.

Ohne Tankstellen keine Autos – und umgekehrt

Derzeit gibt es in Deutschland kaum mehr als ein Dutzend Wasserstofftankstellen; zumeist bei Autoherstellern, die diese für ihre Prototypen nutzen. „Für eine flächendeckende Versorgung in Deutschland würde man um die 1.000 Tankstellen benötigen“, sagt Karim Boral, bei der Beratungsfirma Altran verantwortlich für Zukunftstechnologien.

Das Bundesverkehrsministerium plane in Kooperation mit den Firmen Daimler, Linde, Air Products, Air Liquide und Total bis 2015 daher ein bundesweites Netz mit rund 50 Tankstellen, welches bis 2023 auf 400 Wasserstofftankstellen ausgebaut werden soll, so der Berater. Die Kosten für eine Wasserstofftankstelle beziffert Boral auf etwa 1 bis 1,5 Millionen Euro.

Das Problem mit der Infrastruktur erinnert an die Henne-Ei-Problematik. Ohne Tankstellen würden sich kaum Käufer für die Autos finden und ohne entsprechende Nachfrage werden sich keine Investoren finden, die bereit sind in die Infrastruktur zu investieren.

Nicht den Anschluss verlieren

Seit Jahren sind auch im VW-Konzern weltweit Wasserstoffflotten unterwegs. Die beiden Probanden, die der Wolfsburger Konzern in Form eines 170 Kilowatt starken Audi A7 Quattro und eines 110 Kilowatt starken US-Passat derzeit intensiv testet, machen im Alltagsbetrieb einen ähnlichen guten Eindruck wie das Serienmodell, des Toyota Mirai, das in Europa wahnwitzige 78.540 Euro Einstiegspreis kosten soll.

„Der Preis hat auch uns überrascht“, räumt Audi-Entwicklungs-Chef Ulrich Hackenberg ein; gibt in einem Nebensatz jedoch zu bedenken, dass der Volkswagen-Konzern parallel zu seinen Entwicklungen wohl zu wenig darüber gesprochen habe. „Wir sehen uns hier eher als Fast Follower.“

Während Toyota bei der aufwendigen Brennstoffzellentechnik weitgehend auf eigene Entwicklungen setzt, arbeitet der Volkswagen-Konzern eng mit dem kanadischen Ballard-Konzern zusammen. Den Anschluss verlieren, und sei es auch nur in der Außenwirkung, das darf nicht noch einmal passieren.

VW kann kein Tankstellennetz aufbauen

Auch wenn der ebenfalls milliardenschwere Elektrohype längst einer weitgehenden Desillusion gewichen ist, soll das Feld des Wasserstoffs nicht unbeackert bleiben. Das gibt Audi-Entwicklungsvorstand Ulrich Hackenberg unumwunden zu. „Wenn schon 1.000 Erdgas-Tankstellen bei uns in Deutschland als zu wenig empfunden werden, wie soll man dann mit so wenig Stationen die Brennstoffzelle bringen?“, fragt Ulrich Hackenberg.

Der Volkswagen-Konzern könne das fehlende Tankstellennetz nicht aufbauen und das Angebot allenfalls parallel zur Infrastruktur erweitern. Im Rahmen einer der zahllosen Wasserstoffalternativen sollen es in Deutschland bald 50 Zapfgelegenheiten werden.

Jedoch räumt auch der Audi-Entwicklungschef ein, dass man den Anschluss nicht verlieren wollte, falls der Markt doch einmal anspringe. „Wir wollen Flagge zeigen und beweisen, dass wir diese Technik beherrschen. Mit unserer Plattformstrategie können wir sie variabel verbauen.“

Lange Zeit war Wasserstoff nur PR

Während Honda und insbesondere Mercedes die Brennstoffzellentechnologie lange Jahre publikumswirksam als Saubermann-Zukunft in die Öffentlichkeit trugen, werden die beiden Hersteller nunmehr links und rechts überholt. Mercedes hat den Serieneinsatz seiner Brennstoffzellen-B-Klasse zum wiederholten Male bis über 2017 hinaus nach hinten verschoben und auch Hondas FCV steht durch den Toyota Mirai nunmehr im Schatten.

Nachdem der Honda FCX Clarity in Testflotten bereits seit 2008 fährt (auf dem freien Markt aber nur als Leasing-Auto erhältlich ist), haben die einst so dynamischen Japaner das erste Serienfahrzeug kurz nach der Vorstellung des Mirai für März 2016 in Japan angekündigt. Später soll das Brennstoffzellenmodell mit 100 Kilowatt Leistung und einer Reichweite von 700 Kilometern auch nach Europa und die USA kommen.

Hersteller wie General Motors oder BMW, die die Brennstoffzellentechnik einst ebenfalls mit Hochdruck vorantrieben, haben sich mittlerweile vorrangig dem Elektroantrieb verschrieben. BMW profitiert dabei von der Kooperation mit Toyota und soll nach Informationen der Japaner Zugriff auf den Stack, das Herz der Brennstoffzelle, bekommen, der den 114 kW / 155 PS starken Elektromotor des Toyota Mirai mit Energie versorgt.

BMW plant den 5er GT mit H-Antrieb

Erfahrungen wollen die Bayern mit einer Kleinstserie von H-getriebenen 5er GT sammeln. Doch wie der VW-Konzern plant auch BMW für die nächsten Jahre kein Serienfahrzeug. Erst einmal wollen die Bayern sehen, ob sich reine Elektroautos wie der i3 etablieren. Da schüttelt der Kooperationspartner übrigens den Kopf. „Diese sehen wir allein im City- und Kurzstreckenbetrieb“ heißt es dazu von Toyota, die die Plug-In-Hybriden als Übergangstechnologie für die Brennstoffzelle sehen.

Der ein oder andere Hersteller träumt sogar davon, mit einem Wasserstoffrennwagen beim 24-Stunden von Le Mans zu starten. Die Veranstalter des spektakulären Autorennens wollen mit einer Zukunftstechnologie an bekannte Rennsporttraditionen anknüpfen, die traditionell in der Box Nummer 56 parken. In diesem Jahr war die Innovationsbox leer geblieben.

Im Jahre 2012 war der Delta Wing publikumsträchtig, aber erfolglos aus der Box gestartet und 2014 schaffte der Nissan Zeod RC mit seinem Elektroantrieb gerade einmal eine Runde. Bereits 2013 sollte der wasserstoffbetriebene Green GT für Aufmerksamkeit sorgen, musste jedoch zurückgezogen werden.

Viele Hersteller experimentieren mit der Brennstoffzelle, einige bieten sogar schon Autos mit diesem alternativen Antrieb an – welche, sehen Sie in der Bildergalerie.

Text: Press-Inform / Stefan Grundhoff