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20. November 2019

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Wasserstoffautos versus Klimaziele

Wasserstoffautos versus Klimaziele© Bilderbox.com

Ein Projekt der TU-Wien beschäftigt sich mit Wasserstoffautos als Alternative zur Elektromobilität. Die Klimaziele können damit nicht erreicht werden, nur in bestimmten Nischen der Mobilität ist Wasserstoff als Energieträger sinnvoll.

(red/cc) Je länger zugewartet wird, umso schwieriger sind die Ziele zu erreichen: Österreich hat sich verpflichtet, den CO2-Ausstoß von 2005 bis 2030 um 36 Prozent zu reduzieren. Der Strombedarf soll bis 2030 im Jahresdurchschnitt zu 100 Prozent aus erneuerbaren Quellen gedeckt werden können. Die Emissionen im Bereich Mobilität sollen um ein Drittel sinken.

Ob diese Ziele durch Elektromobilität oder etwaig doch durch Wasserstofftechnologie erreicht werden können, hat nun Manfred Schrödl vom Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe der TU Wien erforscht. Sein Ergebnis zeigt, dass mit Wasserstoffautos und dem Aufbau einer flächendeckenden Wasserstoff-Tank-Infrastruktur die Energiewende nicht zu schaffen ist. Stattdessen bräuchte es Elektromobilität und höhere Förderungen für regenerative Energie.

Die Effizienz von Elektroautos
Ein Elektroauto braucht etwa für eine Fahrt von 100 km ungefähr 20 kWh. Werden 10 Prozent Verluste durch Zwischenspeichern und Laden hinzu gerechnet, ergibt das einen Verbrauch von 22 kWh, vom Windrad oder von der Photovoltaik-Zelle weg. Die Bilanz eines Wasserstoffautos sieht deutlich schlechter aus: Es benötigt für eine Fahrt von 100 km 1 bis 1,2 kg Wasserstoff, diese Menge hat einen Energieinhalt von 33 bis 39 kWh. Doch auch hier kommen noch Verluste hinzu: Im ökologisch optimalen Fall – wenn also der Wasserstoff mit Hilfe erneuerbarer Energie mittels Elektrolyse gewonnen, auf 700 bar komprimiert und dann transportiert wird – kommt man auf mindestens 52 kWh, von Windrad oder PV-Anlage weg gerechnet. Das Wasserstoffauto benötigt also ungefähr 2,4 Mal so viel Energie wie das klassische Elektroauto – wenn es sich um „grünen“ Wasserstoff handelt.

In der Praxis sieht die Bilanz von Wasserstofffahrzeugen heute aber noch viel schlechter aus, so die TU-Wien. Über 90 % des Wasserstoffs werden derzeit aus Erdgas hergestellt (Anm. sogenannter „grauer Wasserstoff“). Bei diesem Prozess entsteht CO2 und mit einem Wirkungsgrad von etwa 66 Prozent ist der Vorgang energetisch gesehen ineffizient. Inklusive der Verluste für Kompression und Transport ergibt sich ein Primärenergiebedarf von 62 kWh für 100 km Fahrt – hier allerdings aus fossilen Quellen, von der Erdgasförderung an, gerechnet. „Das ist energetisch nicht besser als ein gewöhnliches Verbrennungsauto mit einem Verbrauch von 6 bis 7 Litern Benzin oder Diesel auf 100 km“, unterstreicht TU-Experte Manfred Schrödl.

Anstrengungen für Energiewende zunichtegemacht vom Wasserstoffauto
In Österreich werden jährlich derzeit etwa 70 TWh an elektrischer Energie benötigt, davon ca. 20 TWh aus fossilen Wärmekraftwerken, 40 TWh aus Wasserkraft und knapp 10 TWh aus anderen erneuerbaren Quellen wie Wind, Photovoltaik oder Biomasse. Bis 2030 soll der Strombedarf einerseits von 70 auf 80 TWh steigen und zum anderen zu 100 Prozent aus erneuerbaren Quellen kommen. Die Stromproduktion aus erneuerbaren Quellen muss in den nächsten 10 Jahren also um 30 TWh gesteigert werden.

„Dieses Ziel zu erreichen, ist technisch prinzipiell möglich, allerdings erfordert es einen starken politischen Willen“, so Schrödl. „Wir brauchen dafür einen ambitionierten Ausbau aller verfügbaren erneuerbaren Energieträger: Etwa 6 TWh zusätzlich aus der Wasserkraft, 11 TWh aus Windanlagen, weitere 11 TWh aus Photovoltaik und etwa 2 TWh aus Biomasseanlagen.“

Ausbau batteriebasierter Elektromobilität gefordert
Das bedeutet jedes Jahr neue Wasserkraftwerke mit einer Gesamtleistung von etwa 100 MW, also etwa 6 Kraftwerke in der Größenordnung des neuen Murkraftwerks in Graz. Außerdem müsste der Windkraft-Zubau verglichen mit dem durchschnittlichen Zuwachs der letzten Jahre verdoppelt werden und Photovoltaik-Ausbau verfünffacht. „Im Bereich Photovoltaik könnte das durch Förderungen von ungefähr 250 Millionen Euro pro Jahr erreicht werden, etwa in Form eines Investitionszuschusses von 250 Euro pro kWpeak“, rechnet Schrödl vor. „Das ist viel Geld – allerdings werden dadurch später auch Strafzahlungen durch zu hohe CO2-Emissionen eingespart.“

Angenommen, die angestrebte Reduktion des Benzin- und Dieselverbrauchs (ca. 10 Millionen Tonnen) in Österreich um ein Drittel wird durch eine Wasserstoffauto-Initiative erreicht, und dieser Wasserstoff wird mit erneuerbarem Strom hergestellt – dann ergibt sich nach Schrödls Berechnungen ein zusätzlicher Bedarf an elektrischer Energie von 22 TWh. Der extrem ambitioniert angesetzte Ausbau erneuerbarer Energie von 30 TWh bis 2030 wäre somit alleine durch die Wasserstoffauto-Wende großteils aufgebraucht. Eine Treibstoffreduktion um ein Drittel durch den Ausbau einer batteriebasierten Elektromobilität hingegen wäre deutlich effizienter – das würde nur zu einem zusätzlichen Bedarf von 9 TWh an elektrischer Energie führen.

Photovoltaik-Förderung und Elektroautos als Lösung
„Grüner Wasserstoff hat in gewissen Bereichen sicher eine große Zukunft, etwa als Langzeit-Energiespeicher oder in der Industrie - wenn auch die entstehende Abwärme gut genutzt wird. Aber für die Mobilität ist Wasserstoff nicht die richtige Lösung“, so das Fazit von Manfred Schrödl. „Es ist daher weitaus effizienter, auf das Elektroauto zu setzen. Mit einer massiven Förderung einer Tank-Infrastruktur für Wasserstoff verfehlen wir die Klimaziele, zu denen wir uns verpflichtet haben, führen das Energieeffizienzgesetz (§12) ad absurdum und stellen die österreichische Stromwirtschaft vor kaum lösbare Aufgaben“, betont Schrödl abschließend. „Wir brauchen stattdessen eine kombinierte Förderstrategie für Photovoltaik und Batteriefahrzeuge.“

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red/cc, Economy Ausgabe Webartikel, 09.09.2019