Wasserstoff woher?
Zuletzt stellt sich die Frage nach dem Wasserstoff selbst. Wenn Wasserstoff nachhaltig durch Elektrolyse erzeugt werden soll, dann ist die Effizienz begrenzt. Industriell verfügbare Elektrolysezellen erreichen, trotz einer Geschichte von über 100 Jahren, nur eine Effizienz von etwa 70%. Bessere Prozesse sind aus der Forschung und Entwicklung noch nicht herausgekommen. Thermische Prozesse zur Wasserstofferzeugung bewegen sich im Bereich von 30-40%. Im Ergebnis braucht die Erzeugung von 5kg Wasserstoff und die Kompression für den Tank über 300kWh Strom. Davon kommen aber nur etwa 100kWh bei den Elektromotoren an.
Im Betrieb können wegen des hohen Stromverbrauchs keinerlei Kosten eingespart werden. Das Fehlen der Infrastruktur kommt noch hinzu, ist dabei eher ein Randproblem. Es soll vorläufig durch eine “Home Energy Station” zumindest zum Teil gelöst werden. Das ist eine Elektrolysezelle mit Kompressor und Zwischenspeicher. Eine volle 5kg-Tankladung Wasserstoff kann sie aber nur alle 2,5 Tage erzeugen. Der dafür nötige Strom kostet mehr als das Benzin, das der Wasserstoff ersetzt.
Die Bilanz so eines $60000 teuren Brennstoffzellenautos ist damit ernüchternd. Der Kaufpreis ist zu hoch und mit dem Treibstoff lässt sich weder Energie noch Geld sparen. Die Energieeffizienz ist einfach zu schlecht, als dass die Technik “kurz vor dem Durchbruch” stünde, egal wie oft das behauptet wird. Wenn solche Autos eine Zukunft haben, dann wird es eine Zukunft sein, in der auf die Energieeffizienz von Fahrzeugen nicht geachtet wird.
Ganz sinnlos ist Wasserstoff nicht
In PKWs mag Wasserstoff mag keine Zukunft haben, aber als Abfallprodukt von Spitzen in der Stromerzeugung könnte er unvermeidlich sein. Ohne die Beschränkungen eines Fahrzeugs können einige der Probleme etwas besser gelöst werden. Die Speicher können mehr Volumen haben und mit weniger Druck betrieben werden. Das reduziert die Verluste bei der Kompression. Wasserstoff kann in Gas-und-Dampfkraftwerken verbrannt werden. Die Effizienz ist dort mit 50 Prozent etwa genauso gut wie in Brennstoffzellen, aber die Kosten sind kleiner.
Vielleicht sinken irgendwann auch die Kosten für Festoxidbrennstoffzellen (SOFC – solid oxide fuel cell). Deren elektrische Effizienz ist zwar schlechter als die von PEM-Brennstoffzellen, aber sie laufen mit viel höheren Temperaturen. Anstatt von warmen Kühlwasser, könnte damit heißer Dampf wie in einem Kohlekraftwerk erzeugt werden. Wenn genug von diesem Dampf erzeugt wird, können große Dampfturbinen fast die Hälfte der Abwärme in Strom umwandeln. Aber um so kleiner sie werden, um so ineffizienter werden sie.
Die Effizienz eines großen Brennstoffzellen-Dampfturbinen-Kraftwerks könnte vielleicht 70% erreichen, aber das ist keine Technik für ein Auto. Selbst solche Kraftwerke liegen noch weit in der Zukunft. Zur Zeit kostet ein Megawatt solcher Brennstoffzellen 7-8 Millionen Dollar, noch ohne den ganzen Rest des Kraftwerks oder der Elektrolyse oder der Wasserstofflagerung. Noch länger wird es brauchen, bis auch die Festoxidelektrolyse die Labors verlassen hat. Durch die hohen Temperaturen sinkt die nötige elektrische Energie für die Elektrolyse, die Differenz kommt aus der Wärme des Wassers, die praktischerweise durch die Abwärme der Elektrolysezelle ersteht. Aber sie kämpft mit ähnlichen Problemen wie die Feststoffbrennstoffzellen. Theoretisch kann sie eine höhere Effizienz sogar ohne Edelmetalle erreichen. Aber die Konstruktion ist schwierig und kämpft wegen der hohen Temperaturen mit Korrosionsproblemen.
Selbst wenn alles das funktioniert, müssten immernoch zwei Kilowattstunden Strom aufgewendet werden, um später eine Kilowattstunde zur Verfügung zu haben. Durchbrüche und Revolutionen wird es mit dieser Technik niemals geben. Es kann lediglich sein, dass die Verzweiflung irgendwann groß genug ist, die damit verbundenen Energieverluste in Kauf zu nehmen.
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