Vergleicht man aktuelle Batteriefahrzeuge und wasserstoffangetriebene Fahrzeuge, so zeigt sich ein klares Bild: Die Batterie ist nicht nur auf der Überholspur, sie hat die Brennstoffzelle weit hinter sich gelassen. Das zeigen auch die immensen Investitionen in diese Technologie. Auch bei BMW. Aber ad acta gelegt ist die Wasserstofftechnologie bei Weitem nicht, im Gegenteil: BMW möchte sie als ebenso wichtige emissionsfreie Mobilitätsform etablieren.
Doch warum hat die Brennstoffzellentechnologie bisher nur einen scheinbar geringen Stellenwert? Warum sind die Investitionen in den batterieelektrischen Antrieb so viel höher und wie sehen die konkreten BMW-Pläne für die Zukunft der Wasserstoffautos aus?
Die Grundlagen: Was kann die Brennstoffzellentechnologie?
Im Prinzip sind die mit Wasserstoff betriebenen Fahrzeuge ähnlich aufgebaut wie die klassischen Elektrofahrzeuge. Sie besitzen jedoch eine kleinere Antriebsbatterie und darüber hinaus eine Brennstoffzelle mit Wasserstofftank.
Um den Wasserstoff speichern zu können, sind doppelwandig isolierte Tanks erforderlich. Sie sollen den Tank kühlen und Abdampfverluste verhindern bzw. minimieren. Generell kann Wasserstoff unter sehr hohem Druck (heutzutage üblicherweise 700 bar-Tanks) oder flüssig bei sehr niedrigen Temperaturen (-253 °C) gespeichert werden. Mittlerweile wird in der Fahrzeugindustrie die gasförmige Speicherung bevorzugt.
Funktionsweise des Wasserstoffantriebs
Der Antrieb mit Wasserstoff funktioniert durch die Umkehrung der Elektrolyse: Wasserstoff reagiert mit Sauerstoff zu Wasser, wobei elektrische Energie abgegeben wird. Damit wird wiederum ein Elektromotor angetrieben.
Wie sieht die Ökobilanz aus?
Der gesamte Prozess ist lokal emissionsfrei. Lediglich Wärme und Wasserdampf werden dabei abgegeben. Bei der Ökobilanz zählt jedoch auch die Emission bei der Erzeugung des Wasserstoffs und hier schneidet die Technik bisher eher schlecht ab. Das gilt für fast alle Verfahren der Wasserstoffgewinnung.
Vorteile und Nachteile des Wasserstoffantriebs
Im Vergleich zum Batterieantrieb bieten die Brennstoffzellenautos eine höhere Reichweite und eine kürzere Betankungszeit. Mittlerweile ist die Technik so fortgeschritten, dass der Tankvorgang nicht viel länger als bei Diesel oder Benzin dauert.
Einer der größten Nachteile ist momentan die fehlende Infrastruktur. Aktuell gibt es in Deutschland nur 50 Wasserstoff-Tankstellen. Bis 2019 ist ein Ausbau auf 100 Stationen geplant, bis 2023 auf 400 Stationen. Zum Vergleich: Ladestation für Batterie-Fahrzeuge gibt es derzeit etwa 3000, Tendenz stark steigend. Dass der Ausbau der Wasserstofftankstellen nur langsam voranschreitet, liegt vor allem an deren hohen Kosten. Sie liegen pro Station bei ca. 1 Million Euro. Ein Nachteil ist zudem die (noch) kostenintensive Brennstoffzellentechnologie und der entsprechend hohe Fahrzeugpreis.
Bedenken sollte man auch: Die Vorteile der hohen Reichweite und der schnellen Betankung werden im Zuge der rasanten Entwicklung der batteriebetriebenen Modelle schon bald nicht mehr relevant sein.
Bisherige und zukünftige Entwicklung bei BMW
2015 stellte BMW eine kleine Fahrzeugflotte mit 5er GT-Modellen mit Wasserstoffantrieb vor. Es handelte sich hier jedoch nur um Versuchsfahrzeuge. Die Markteinführung wurde aufgrund des schon erwähnten Tankstellenmangels weit nach hinten verschoben.
2017 schlossen sich zahlreiche Autohersteller und Industriekonzerne zu einer Wasserstoffallianz zusammen (darunter BMW und Shell), mit dem Ziel, die Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Wasserstoffnutzung für Fahrzeuge zu forcieren.
Anfang 2020 möchte BMW eine Kleinserie mit Brennstoffzellen auf den Markt bringen. Ab ca. 2025 sollen Fahrzeuge mit dieser Technologie in Serie erhältlich sein. Geplant ist, die Technik oberhalb der 5er Baureihe zu einzusetzen. Bei den darunter liegenden Baureihen sei, so der BMW-Entwicklungsmanager Klaus Fröhlich, die Batterie die bessere Lösung, da hier die Energiedichte in Zukunft die der Brennstoffzellentechnik überbieten werde.
Fakt ist: Die derzeitigen Investitionen in die batteriebetriebenen Fahrzeuge überschreiten bei Weitem die Investitionen in den Wasserstoffantrieb. Folglich erfährt auch die Leistungssteigerung bei der Batterietechnik einen enormen Fortschritt, was wiederum die Vorteile der Brennstoffzelle schwinden lässt. Ob sich beide Techniken wirklich nebeneinander etablieren werden, wird sich voraussichtlich in den kommenden 10 Jahren zeigen.