Elektromobilität
07.07.2014

Mit 700 bar durchs Land

Honda (Titel), EnBW
Gut fürs Image: Die ‚Multi-Energy-Tankstelle‘ von EnBW in Stuttgart schärft das grüne Profil des südwestdeutschen Energieriesen – der Strom ist vor allem konventionell erzeugt.

Erstmals nach Jahren stellen Autobauer wieder mehr Fahrzeuge mit Brennstoffzelle vor. Diesmal ist man besser vorbereitet: Die Technik ist ausgereift und den nötigen Wasserstoff könnten erneuerbare Energien günstig liefern.

Mit Gas hat man hier am Standort Erfahrung. Weit sichtbar ragt der gut 100 Meter hohe Gaskessel im Stuttgarter Stadtteil Gaisburg in den Himmel. Vor fast 140 Jahren begann man an diesem Ort aus Steinkohle Stadtgas zu gewinnen – ein ziemlich schmutziges Geschäft. 

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Heute geht es an derselben Stelle wieder um ein Gas – aber diesmal ist das Geschäft ein sauberes. Denn der Energiekonzern EnBW hat hier ein Stück seiner Wasserstoffzukunft aufgebaut: Eine Tankstelle, die überschüssigen Strom  für die Mobilität verfügbar macht. Die Wasserstofftankstelle „mit einem Zweitjob“ als Energiespeicher sei faszinierend, sagt Dirk Mausbeck, Mitglied des EnBW-Vorstands, und strahlt. 

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Ähnlich sehen das auch die anderen Energiekonzerne: „Wasserstoff spielt im Energiesystem der Zukunft eine zentrale Rolle – als nahezu unerschöpflicher Stromspeicher wie auch als emissionsfreier Kraftstoff für Fahrzeuge mit Brennstoffzellenantrieb“, sagt Oliver Weinmann, Geschäftsführer der Vattenfall Europe Innovation.  „Diese Art der Speicherung gilt als eine der
Schlüsseltechnologien für die Energiewende“, erklärte im vergangenen Jahr Ingo Luge, Vorsitzender der Geschäftsführung der Eon Deutschland – da setzte der Manager feierlich eine Power-to-Gas-Pilotanlage im brandenburgischen Falkenhagen in Betrieb. Seitdem wird dort Wasserstoff mit überschüssigem Ökostrom erzeugt und ins Erdgasnetz eingespeist. 

Solche Speichervorrichtungen wird man immer öfter brauchen. 450 Millionen Kilowattstunden Strom aus erneuerbaren Energien seien im Jahr 2012 nicht erzeugt worden, weil das Netz den Strom nicht habe aufnehmen können, rechnet Alexander Thomas vom Technischen Anlagenmanagement der EnBW vor. Die Anlagen, vor allem Windrotoren, wurden abgeregelt. „Die verlorene Strommenge hätte ausgereicht, um 75.000 Fahrzeuge für jeweils 10.000 Kilometer mit Wasserstoff zu betanken“, sagt der Ingenieur. Eine eindrucksvolle Kalkulation – doch bislang eben nicht mehr als ein Zahlenspiel. 

Zumindest ein kleiner Schritt in Richtung Praxis findet nun auf dem Gelände des Stuttgarter Gaswerks statt: Ein Elektrolyseur mit 320 Kilowatt Leistung spaltet hier demineralisiertes Leitungswasser in seine Elemente Wasserstoff und Sauerstoff auf. Fünf Kilogramm schafft er pro Stunde. Mit akzeptabler Effizienz: „In den kommenden Jahren“, so EnBW, rechne man bei der Elektrolyse in solchen Anlagen mit „Wirkungsgraden von circa 70 Prozent“. EnBW betont das nicht ohne Grund. Denn in der Öffentlichkeit wird kaum registriert, dass Wasserstoff kein anderer beliebiger Energieträger ist wie Öl, Erdgas oder Kohle. Wasserstoff ist ein Energiespeicher, eher vergleichbar mit einer Batterie. Das Gas muss zunächst erzeugt werden unter Einsatz von Energie. Und diese Energie steht dann später – minus der Umwandlungsverluste – wieder zur Verfügung. In diesem Fall im Auto. 

Drei Minuten nur steht das Elektrofahrzeug an der Tankstelle, dann kann es wieder starten, bereit für weitere 300 Kilometer Strecke. Solche Blitzbetankungen von Elektroautos sind nur möglich, weil die Energie nicht übers Kabel ins Fahrzeug kommt, sondern als hochkomprimierter Wasserstoff. Der Strom für den Elektromotor wird erst an Bord in der Brennstoffzelle erzeugt.

Ist das die Zukunft der Mobilität? Zumindest ist es ein Ansatz. Verschiedene Varianten des Wasserstoffspeichers hat man in der Vergangenheit getestet: Mal setzte man auf minus 253 Grad Celsius heruntergekühlten Flüssigwasserstoff, mal testete man Methanol, um daraus an Bord Wasserstoff zu gewinnen. Als beste Lösung hat sich der Drucktank erwiesen: Bis auf 700 bar lässt er sich befüllen dank einer 25 Millimeter dicken Kohlefaser-Ummantelung. Drei Kilogramm fassen die Tanks heutiger Fahrzeuge. 

Doch der Energieträger wird sich nur durchsetzen können, wenn auch die nötige Infrastruktur vorhanden ist. Und die aufzubauen ist aufwendig. 15 Wasserstofftankstellen wurden bis heute in Deutschland errichtet, 35 weitere sind bis 2015 geplant. Womit deutlich wird: Aktuell taugt das Brennstoffzellenfahrzeug vor allem für Fuhrparks; für Fahrzeuge mit überschaubarem Aktionsradius, die jeden Abend an ihren Standort zurückkehren. 

Test- und Vorserienfahrzeuge gibt es inzwischen von verschiedenen Herstellern. Von Mercedes-Benz ist eine umgerüstete B-Klasse unter dem Namen F-Cell unterwegs, Opel hat auf Basis eines Zafira den Hydrogen 4 auf den Straßen. Bis es die Fahrzeuge regulär zu kaufen gibt, wird es aber noch dauern – Daimler zum Beispiel hat die Markteinführung seines F-Cell gerade auf 2017 verschoben. Der einst für 2014 geplante Termin erwies sich als nicht haltbar, da das Fahrzeug bisher offenbar nicht zu einem wettbewerbsfähigen Preis angeboten werden kann. Verbesserte Marktchancen erhofft man sich nun durch eine stärkere Zusammenarbeit bei der Brennstoffzellen-Technik mit Ford und Renault-Nissan. Und auf der Hannover Messe präsentierte nun auch Honda – noch unter dem Projektnamen FCEV Concept – ein Wasserstoffauto, das ab 2015 zunächst in den USA und Japan, Anfang 2016 dann auch in Europa in den Markt eingeführt werden soll. Shooting-Star ist jedoch Hyundai: Die Koreaner sind nicht nur die ersten, die ihren 100 Kilowatt starken ix35 mit Brennstoffzelle in Serie produzieren; sie betreiben in Belgiens Hauptstadt Brüssel zudem bereits eine ganze Wasserstoff-Autoflotte. Die Pkw werden werbewirksam EU-Politikern und -Beamten zum Testen zur Verfügung gestellt.

Während es in den nächsten Jahren vor allem um Preissenkungen geht, ist die Technik an sich schon weit gediehen. Der F-Cell zum Beispiel lässt sich fahren wie ein typischer Automatikwagen. Auch die Innenraumgestaltung gibt keinerlei Hinweis mehr auf die Andersartigkeit des Antriebs. Die Tanks sind im Unterboden verstaut und im Volumen einem Benzintank vergleichbar. Die Zeiten, als die Kofferräume noch von Gasflaschen okkupiert wurden, sind längst Geschichte. Und doch erlebt man in diesen Monaten ein Déjà-vu. Denn schon im Jahr 2000 präsentierte die damalige Daimler-Chrysler AG ihr erstes Brennstoffzellenfahrzeug: Necar-4. Einzelexemplare der umgerüsteten A-Klasse standen zum Test bereit – und vollmundig sprach man von einer Serienfertigung im Jahr 2004. Also in vier Jahren. Heute, im Jahr 2014, spricht Daimler – diesmal für das B-Klasse-Fahrzeug F-Cell – von einer Markteinführung in drei Jahren. Ereilt den F-Cell das gleiche Schicksal wie einst das Necar-4? 

Wohl nicht. Denn es hat sich viel geändert seit dem vergangenen Jahrzehnt. Die Fahrzeuge sind ausgereifter geworden, die Tanksysteme wurden vereinheitlicht – gut möglich also, dass es diesmal funktioniert mit der Wasserstoffmobilität. In der Branche will man sich nicht noch einmal mit utopischen Zeitplanungen blamieren, weshalb auch Manuel Schaloske, Referent für Brennstoffzellen und Speichertechnologie der baden-württembergischen Landesagentur e-mobil BW, den Weg zur Wasserstoffmobilität langfristig sieht. Drei Phasen unterscheidet er: Die Phase Eins dauert bis 2015, sie umfasst die Forschung, Entwicklung und Demonstration. Die Marktvorbereitung als Phase zwei ist bis 2020 kalkuliert, die Phase drei der Kommerzialisierung bis zum Jahr 2030. Dann allerdings könne die staatliche Förderung beendet werden, sagt Schaloske – ein Langfristprojekt. 

Unklar ist dabei noch, wie teuer Wasserstoff von der Zapfsäule künftig sein wird. An der Tankstelle der EnBW am Stuttgarter Gasometer kostet das Kilogramm Wasserstoff 9,50 Euro. „Das ist ein politischer Preis“, heißt es bei EnBW. Ein Supermarktpreis – man wollte unter der Schwelle von zehn Euro bleiben. 

Man muss also ein wenig rechnen: Fünf Kilowattstunden Strom sind nötig zur Erzeugung eines Normkubikmeters – also eines Kubikmeters unter normalen Atmosphärenbedingungen. Ein Kilogramm wiederum entspricht gut elf Normkubikmetern. Damit benötigt man zur Herstellung von einem Kilogramm Wasserstoff rund 56 Kilowattstunden Strom.   

Ein Preis von 9,50 Euro je Kilogramm kann somit allenfalls dann erreicht werden, wenn der Strom direkt vor Ort regenerativ erzeugt wird. Windkraft für sieben Cent je Kilowattstunde würde Stromkosten von vier Euro pro Kilogramm verursachen, Solarstrom für zehn Cent würde mit 5,60 Euro zu Buche schlagen. Bei einem solchen Preis bliebe noch ein Deckungsbeitrag für die Investitionskosten von Elektrolyse und Gasspeicher übrig.

Bezieht man den Strom jedoch aus dem Netz, ist durch den Aufschlag der Netzkosten ein Preis von unter zehn Euro pro Kilogramm kaum erreichbar. Und falls der Staat – sobald Wasserstoff eines Tages kein Nischenenergieträger mehr ist – auch die wegfallende Mineralölsteuer kompensieren möchte, wird deutlich: Ökologisch wird der Wasserstoff unbestritten Vorteile bringen, preiswert ist er jedoch eher nicht.

Charme hat die Technik gleichwohl, weil die Elektrolyseure in Zukunft das Stromnetz stabilisieren können. Denn wenn Tankstellen Wasserstoff speichern können, wird man Gas jeweils flexibel dann erzeugen, sobald überschüssiger billiger Strom aus erneuerbaren Energien zur Verfügung steht. In Freiburg wird das heute schon praktiziert. Auch dort nämlich gibt es seit Frühjahr 2012 eine Wasserstofftankstelle beim Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE. Sie erzeugt solaren Wasserstoff und erschließt damit zum einen dem Mobilitätssektor die erneuerbaren Energien, zum anderen soll sie auch zum besseren Management des Stromnetzes beitragen. Denn sie erzeugt Wasserstoff jeweils dann, wenn das Netz entlastet werden muss von überschüssigem Strom. 

In Stuttgart hingegen ist die Anlage noch nicht in die Netzsteuerung eingebunden. Aber bei EnBW lässt man keine Zweifel daran, dass dies auch dort so kommen wird.

 

 

Bernward Janzing arbeitet seit 1995 als freier Journalist in Freiburg mit Schwerpunkt Energie. Er studierte in Freiburg und Glasgow Geowissenschaften und Biologie. Texte von ihm erschienen unter anderem in Handelsblatt, Taz und Zeit.

Bernward Janzing
Keywords:
Elektromobilität | Wasserstoff | Wasserstoffauto | BMW | Daimler | Renault-Nissan | Honda | Brennstoffzelle
Ressorts:
Technology

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