Energiewende mit Batterie und Brennstoffzelle

Das Forschungszentrum Jülich hat untersucht, auf welche Weise der Verkehrssektor wirtschaftlich elektrifiziert werden kann.
nach Quelle: E&M powernews, 07.02.2018

Der Verkehrssektor ist eines der Stiefkinder der Energiewende. Die tatsächlichen Emissionen liegen noch deutlich über der von der Politik anvisierten Marke. Experten sind sich aber einig, dass durch die Nutzung regenerativ erzeugter elektrischer Energie doch noch eine ambitionierte Mobilitätspolitik gelingen kann.

Dies hängt jedoch davon ab, in welcher Form Strom gespeichert und transportiert werden kann. Der Aufbau einer Tank- und Ladeinfrastruktur ist der entscheidende Erfolgsfaktor. Die Frage, die sich daraus für die Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich ergibt: Sollen künftig batteriebetriebene Elektroautos über die Straßen rollen, oder mit Wasserstoff betankte Brennstoffzellenfahrzeuge?

Beide Technologien stünden noch am Anfang ihrer Marktentwicklung, so die Forscher. Daher sei es wesentlich, die Kosten der künftig notwendigen Infrastruktur frühzeitig abzuschätzen. „Setzen wir von Anfang an alles auf nur eine Karte, dürfte es schwierig werden, das System umzustellen, wenn sich die Rahmenbedingungen verändern“, sagt Martin Robinius, einer der Autoren der Studie vom Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung. Er und seine Kollegen wollen mit dem Papier, das von „H2 Mobility“ beauftragt wurde, für Orientierung sorgen.

Für Batterien spricht die Existenz des Stromnetzes, an das eine gewisse Anzahl an Ladesäulen angeschlossen werden kann. Die Elektromobilität sei außerdem ein vollkommen elektrischer Prozess und weise folglich einen hohen Wirkungsgrad auf. Anders beim Wasserstoff: Für dessen Erzeugung müssen Elektrolyseure errichtet werden, die beispielsweise mit überschüssiger Windenergie Wasser spalten. Der entstehende Wasserstoff muss gelagert und zu den Tankstellen transportiert werden.

Der Vergleich beider Optionen macht eine differenzierte Betrachtung in Szenarien notwendig. Welche Technologie letztlich wirtschaftlicher ist, hängt von der Menge der zu versorgenden Fahrzeuge ab. Sind es nur einige Hunderttausend, sind den Wissenschaftlern zufolge die Kosten für den Aufbau der Infrastruktur fast gleich.

In einer Übergangsphase mit wachsendem Fahrzeugbestand und ausschließlicher Wasserstoffproduktion aus Überschussstrom geraten nach den Erkenntnissen der Forscher Brennstoffzellen zunächst ins Hintertreffen. Der Aufbau von Erzeugungs- und Speicherkapazitäten, um eine Versorgung über einen Zeitraum von 60 Tagen jederzeit sicherzustellen, treibe den Wasserstoffpreis nach oben. Allerdings seien Batterien als saisonale Speicher ungeeignet, um die Versorgungssicherheit des Verkehrssektors mit erneuerbarem Strom zu gewährleisten.

„Elektroautos mit Batterie stellen in dieser Phase den kostenoptimalen Pfad dar, langfristig sind sie aber nicht optimal“, erklärt Robinius. Ab mehreren Mio. Fahrzeugen kehre sich das Verhältnis um. Bei einem Vergleich der kumulierten Investitionen beider Technologien für eine Marktdurchdringungen von 20 Mio. Fahrzeugen – dies entspricht etwa der Hälfte des heutigen Gesamtbestands – kommt die Wasserstoff-Infrastruktur mit 40 Mrd. Euro deutlich günstiger als das Strom-Ladenetz (51 Mrd. Euro).

In ihrer Schlussfolgerung empfehlen die Autoren beide Pfade auszubauen. „Wir brauchen beide Infrastrukturen, und wir können sie uns auch leisten: Batterien und Wasserstoff schließen sich nicht gegenseitig aus“, erklärt Prof. Detlef Stolten, Leiter des Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung. Es gelte eine intelligente und komplementäre Kombination aus beiden Infrastrukturen zu schaffen und die Stärken beider Technologien zu verbinden. Weniger zukunftsfähige Einzellösungen mit geringerer Systemfähigkeit oder Effizienz müssten dagegen vermieden werden.

Autor: Fritz Wilhelm

Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/UK/DE/2018/2018-01-30-h2-mobility.html?nn=448936