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Autos werden in Zukunft mit Wasserstoff fahren………….

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Autos werden in Zukunft mit Wasserstoff fahren

Wasserstoff auf Brennstoffzellen gewinnen
Hindenburg

Entgegen der Meinung vieler Laien und Pressevertreter steht die Zukunft der künftigen Fahrzeug-Energieversorgung noch längst nicht so fest, wie es den Anschein macht.


 Eigentlich könnte man zu Beginn des Jahres 2019 einen Eindruck bekommen: Der Siegeszug des Akkumulators für die Elektromobilität ist beschlossene Sache. Pionier Tesla setzt ebenso darauf wie es VW und Mercedes tun und praktisch alle anderen großen Autohersteller und kleinen Visionäre. Erst vor einigen Monaten kündigte Automobildesigner Henrik Fisker an, mit einer Neuerung in das Akku-Spiel einzusteigen, dem Graphen-Akku, einer leistungsdichteren Evolutionsstufe, die landläufig als „Super-Akku“ betitelt wird. Dass es mit Wasserstoff auch noch eine andere Energiequelle zum Verstromen gäbe, geht da in den Meldungen fast unter – gäbe es nicht den größten Autohersteller der Welt, Toyota. Dort hat man, konträr zur Masse, heute eine andere Sichtweise auf die Brennstoffzelle und forscht nicht nur mit Nachdruck daran, sondern treibt die Großserienproduktion voran.

Warum geht Toyota einen anderen Weg?

Global gesehen gibt es derzeit in den Laboren der Elektroingenieure, der Chemiker und Physiker wohl kaum ein Thema, an dem so viele Fachleute gleichzeitig arbeiten, wie an der Weiterentwicklung von Akkumulatoren. Natürlich, die Elektromobilität ist dabei der größte Triebmotor, aber generell gilt, dass die Zukunft in wesentlich höherem Maß elektrifiziert sein wird. Schon um dem immer weiter steigenden Energiehunger von Smartphones ein Gegengewicht in Form von Akkureichweite zu ermöglichen, sind enorme Forschungsanstrengungen vonnöten.

Dass allerdings Toyota sich wie ehedem, als sie den Hybrid gegen alle Widerstände forcierten, abermals als Felsbrocken im reißenden Strom gibt, hat gute Gründe. Denn der Akku hat nun einmal unbestreitbare Nachteile:

  1. selbst noch zu entwickelnde Akku-Generationen werden relativ schwer sein. Heutige Modelle kommen auf eine Energiedichte von knapp hundert Wattstunden pro Kilogramm Gewicht. Das ist, insbesondere unter dem Eindruck steigender Verbraucherzahlen in Autos, gering und wird sich auch in künftigen Generationen aus physikalischen Gründen nicht exponentiell steigern lassen.
  2. Technik wie der flüssige Akku schafft es in absehbarer Zeit nicht aus den Labors, weil solche Lösungen oft Probleme in der Alltagstauglichkeit haben und erst als langfristige Antwort in Betracht kommen
  3. die Ladedauer verschlingt für einen erklecklichen Teil des Alltagsbetriebs zu viel Zeit. Overnight-Laden und beim Parken kann zwar vieles abfedern, aber nicht alles – etwa auf Langstreckenreisen. Das von Akku-Befürwortern vielfach vorgezeichnete Schnelltauschen von Akkus an „Tankstellen“ funktioniert bislang nur in der Theorie, weil es noch nicht einmal Ansätze einer Vereinheitlichung zwischen den Herstellern gibt. Und Schnellladen reduziert aus physikalischen Gründen die Akku-Lebensdauer.
  4. Akkumulatoren benötigen zu viele Seltenen Erden, die enorme Energiemengen für den Abbau benötigen und zudem mit schwerwiegenden Umweltrisiken verbunden sind.

Toyotas Wasserstoff-Push ist also nicht aus der Luft gegriffen – ein so großer Hersteller kann es sich schlicht nicht leisten, aufs Geratewohl gegen den Weltmarkt zu schwimmen. Tatsächlich prognostizieren Experten nach einigen Jahren, in denen der Akku als Gewinner feststand, mittlerweile einen bevorstehenden „Kampf der Systeme“: Akkumulatoren auf der einen Seite, Brennstoffzelle auf der anderen. Kein abwegiges Szenario, schon die Geschichte der Elektrifizierung selbst hält ein Paradebeispiel in ihren Annalen vor: Der Kampf der Strom-Giganten um Amerika, als Thomas Edison auf Gleichstromtechnik setzte, während sein Konkurrent George Westinghouse ein Verfechter des Wechselstroms war. Diese, mit erbitterten Tricks ausgefochtene Schlacht zwischen zwei großen Lagern könnte sich wiederholen, wenn es darum geht, einen „Sieger“ auszumachen – denn so sicher, wie noch vor einigen Jahren, ist der Ausgang des Akku-Brennstoffzellen-Kampfes nicht mehr.

Keine Panik vor Wasserstoff

Tatsächlich haben wir bereits die ersten Analogien zum Edison-Westinghouse-Kampf: Die Vorwürfe. Wenige Brennstoffzellen-Gegner kommen ohne den „Hindenburg-Verweis“ aus. Also der Verweis auf das Unglück eben jenes Luftschiffs, das mit rund 200.000 Kubikmetern Wasserstoff betankt in Lakehurst in Flammen aufging.

Die Angst vor Wasserstoff ist jedoch stark überzogen. Dazu muss man nur einen Blick auf seine physikalischen Realitäten werfen:

  • Zündtemperatur: Wasserstoff 560°C, Benzin 240°C
  • Flammpunkt: Wasserstoff -240°C, Benzin -20°C (ab dieser Temperatur entstehen brennbare Dämpfe)
  • Energiedichte: Wasserstoff 33,3kWh/kg, Benzin 12,7kWh/kg

Was das Handling und dessen Sicherheit anbelangt, liegt Wasserstoff auf einem ähnlichen Level wie Benzin, ferner gasbetriebene Autos – beides Techniken, die heute von Milliarden Menschen sorglos im Alltag benutzt werden. Die Mär von den „rollenden Bomben“ ist nur das, eine Mär und ein schlechtes Argument noch dazu.

Wäre die Brennstoffzelle die bessere Option?

An diesem Punkt stellt sich natürlich vielen Lesern die Frage, warum die Brennstoffzelle (noch) keine großmaßstäblichere Verbreitung erfährt. Die Antwort darauf hat abermals viel mit Physik aber auch Vorwürfen zu tun.

Betrachtet man die reinen Systeme, also ein Brennstoffzellen-Auto auf der einen, ein Akku-Auto auf der anderen, steckt darin jeweils ein Elektromotor, der Wirkungsgrade zwischen 90 und 99% erreicht. Betrachtet man die Energieversorger dahinter, kommt der Akku auf rund 98%, die Brennstoffzelle allerdings (momentan) nur auf Wirkungsgrade um die 70 Prozent.

Schon das kreiden Kritiker der Brennstoffzelle an. Hinzu kommt die Tatsache, dass Wasserstoff über ein Elektrolyseverfahren hergestellt werden muss. Dazu gibt es unterschiedliche Verfahren, die auf Wirkungsgrade zwischen 40 und nahezu 100 Prozent kommen.

Allerdings, und da tritt der Hang vieler Kritiker zur Verallgemeinerung vor, Wasserstoff ist ein hundertprozentig grüner Energieträger. Er kann aus unzähligen Verbindungen, allen voran Wasser, hergestellt werden. Und die dazu notwendige Energie kann vollständig auf regenerativem Weg erzeugt werden. Erst vor wenigen Jahren vermeldete das Forschungszentrum Jülich, dass eine speziell für die Wasserstoffherstellung produzierte Solarzelle Wirkungsgrade von nahezu 10 Prozent erreicht habe. Das mag zwar nach nicht viel klingen, gibt dem Wasserstoff jedoch einen dramatischen Vorteil:

Wasserstoff kann, wenn er produziert wurde, so lange gespeichert werden, wie es bei Benzin der Fall ist. Er kann ganz einfach in Tanks vorrätig gehalten werden. Damit hat er den Vorteil, dass er starke Phasen bei der Erzeugung von regenerativem Strom nutzen kann. Produzieren Sonne und Wind viel Strom, wird viel Wasserstoff hergestellt und gelagert und kann in beliebigen Zeiträumen verbraucht werden. Bei Akkus funktioniert das zwar auch, allerdings unterliegen alle ihre Bauformen einer mehr oder weniger großen Selbstentladung was die Bevorratungsdauer reduziert – selbst bei modernen Varianten wie Lithium-Ionen liegt diese Entladung bei rund vier Prozent pro Monat.

Unterm Strich bedeutet das:

  1. Brennstoffzellen brauchten bislang nur ein seltenes Metall, Platin. Sie können nach neuesten Entwicklungen jedoch vollkommen frei von diesen delikaten Rohstoffen gebaut werden. Damit haben sie schon bei diesem Punkt einen großen Umwelt-Vorteil.
  2. Wasserstoff lässt sich ähnlich handhaben wie Benzin. Solcherart betriebene Autos hätten einen Drucktank ähnlich einem gasbetriebenen Auto und wären dementsprechend in ähnlichen Zeiträumen zu betanken.
  3. Wasserstoffproduktion bedeutet einen Zwischenschritt, wo der Strom bei Akku-Fahrzeugen direkt gespeichert würde. Allerdings unterliegen Wasserstoff und die Brennstoffzelle, ungleich den Akkumulatoren keinerlei Eigenentladung oder Abnutzung durch Lade- und Entladevorgänge.
  4. Wasserstoff zerfällt bei der Katalyse in der Brennstoffzelle zu reinem Wasserdampf.
  5. Die Technik ist in Fahrzeugen ungleich leichter als Batterien und kommt pro Tankfüllung auf ungleich größere Reichweiten, die selbst die modernsten Diesel übertreffen.
  6. Die Energiedichte des Wasserstoffs und damit die Reichweite damit betriebener Fahrzeuge ist weitestgehend temperaturunabhängig, wo Akkumulatoren bei niedrigen Temperaturen einen signifikant reduzierten Output aufweisen.

Das sind sechs Punkte, die definitiv für den Wasserstoff sprechen und ihn damit auch objektiv zum besseren Energieträger für die künftige Elektromobilität machen. Allerdings muss unterstrichen werden, dass in beiden Feldern derzeit intensivst geforscht und vor allem investiert wird. Ein Kampf der Systeme steht in jedem Fall bevor. Doch was sich letztendlich durchsetzen wird, hängt vielleicht nicht so sehr von den nüchternen Fakten ab, wie davon, wie viele Milliarden in die Entwicklung des jeweiligen Systems gesteckt wurden. Zumal es auch möglich ist, dass das Pendel niemals gänzlich in eine Richtung ausschwingen und dort verharren wird. Die Zukunft könnte also auch realistisch so zweigleisig zwischen Brennstoffzelle und Akku sein, wie es jahrzehntelang zwischen Benzin und Diesel war und ist.

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