Honda Brennstoffzelle

CO2-Bilanz bei großer Reichweite

Brennstoffzelle batterieelektrischem Antrieb überlegen

Nach einer Studie des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme schneiden Fahrzeuge mit Brennstoffzellentechnologie bei höheren Reichweiten in puncto Treibhausgas-Emissionen besser ab als Batteriefahrzeuge. Dennoch haben sich deutsche Hersteller auf den batterieelektrischen Antrieb festgelegt.

Bei der Entwicklung ihrer Elektrofahrzeuge konzentrieren sich deutsche Automobilhersteller auf den batterieelektrischen Antrieb. Elektromotorräder und -roller gleich welcher Herkunft speichern ihre Energie ohnehin in Akkumulatoren.

Die Probleme eines flächendeckenden Aufbaus von Ladestationen sowie bei der Erzeugung und Verteilung ausreichender Mengen von Ökostrom sind bekannt. Und die batterieelektrische Technik hat einen weiteren Nachteil gegenüber der wasserstoffbasierten Brennstoffzellentechnologie, an der die Hersteller in Fernost mit Hochdruck forschen, wie eine unlängst vom Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg durchgeführte Studie ergab.

Die PEM-Brennstoffzelle ist wie ein Sandwich aufgebaut. In der Mitte befindet sich eine dünne Kunststofffolie, die »Protonen-Austausch-Membran« oder PEM (Proton Exchange Membrane). Diese Membran ist auf beiden Seiten mit einer dünnen Katalysatorschicht und einer gasdurchlässigen Elektrode beschichtet. Umgeben ist die Membran von zwei so genannten Bipolarplatten, in die Gaskanäle eingefräst sind. Durch die Gaskanäle strömt auf der einen Seite Wasserstoff und auf der anderen Seite Sauerstoff. © Daimler
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Der Katalysator zerlegt das Wasserstoffatom in Protonen und Elektronen. Die Protonen können die Membran durchdringen, die Elektronen nicht. Dadurch baut sich zwischen den beiden Elektroden eine Spannung auf. 
Verbindet man die beiden Elektroden, fließt Gleichstrom. Weiterhin entstehen Wasser und Wärme als Reaktionsprodukte. Viele dieser einzelnen hintereinander geschalteten Brennstoffzellen ergeben einen Brennstoffzellen-Stapel (Stack), der zu einer leistungsfähigen Energiequelle wird, die das Fahrzeug antreibt. © Daimler

  Erläuterung der Funktionsweise einer Brennstoffzelle am Beispiel der PEM-Brennstoffzelle von Daimler.

Die Studie ermittelte den THG-Fußabdruck (THG = Treibhausgas) der konkurrierenden Antriebssysteme in verschiedenen aktuell verfügbaren Pkw-Modellen von der Produktion über den Betrieb bis zum Recycling. Dabei stellte sich heraus, dass Batteriefahrzeuge schlechter abschneiden, als solche mit Brennstoffzelle. Zumindest wenn eine große Reichweite zugrunde gelegt wird. Bei Fahrzeugen mit geringer Reichweite die einen entsprechend geringeren Energiespeicher erfordert, können Batteriefahrzeuge durchaus mithalten.

»Die Studie zeigt auch, dass sich Batterie- und Brennstoffzellenfahrzeuge in idealer Weise ergänzen. Für große Reichweiten sind Brennstoffzellenfahrzeuge klimafreundlicher und für geringe Reichweiten Batteriefahrzeuge«, so Dr. Christopher Hebling, Bereichsleiter Wasserstofftechnologien am Fraunhofer ISE.

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Unternehmer und Forscher kritisieren bereits seit längerem, dass sich die deutsche Autoindustrie einseitig und verfrüht auf den batterieelektrischen Antrieb festgelegt hat. Nicht nur ökologische Argumente werden für hierfür ins Feld geführt, sondern auch ökonomische. »Wir beobachten eine global verstärkte Dynamik im Bereich der Brennstoffzelle, im Wesentlichen getrieben von China, das zu Südkorea und Japan in dieser Technologie aufschließen will«, stellte etwa Volker Blandow, Leiter Elektromobilität beim TÜV Süd fest. Vor allem Peking setze seiner Einschätzung nach offenbar nicht mehr allein auf Akkuautos. »Brennstoffzellen sollen China unabhängiger von problematischen Materialien in Li-Ionen-Batterien machen«, meint Blandow.

Auch im Motorradbereich sehen die Asiaten Potenzial für die Brennstoffzelle und forschen intensiv an praxistauglichen Lösungen. Bereits am 5. Oktober 2017 hat Honda in den Vereinigten Staaten ein Patent auf ein Motorrad mit Brennstoffzelle erhalten.

Abb. © Daimler, Honda

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