Der lange Weg zum Massenmarkt für die Brennstoffzelle

Die Zahlen klingen gewaltig. Im Jahr 2050 könnten Brennstoffzellen-Pkw im Vergleich selbst zu sehr effizienten Fahrzeugen bis zu 68 Millionen Tonnen fossiler Otto-Kraftstoff und fast 200 Millionen Tonnen CO2-Emissionen einsparen und dadurch einen wichtigen Beitrag zur Energieeinsparung und Treibhausgasminderung im Verkehrssektor leisten. Das wären im Jahr 2050 etwa acht Prozent der verkehrsbedingten CO2-Emissionen. So ein Ergebnis der Shell Wasserstoff-Studie mit dem Titel „Energie der Zukunft? Nachhaltige Mobilität durch Brennstoffzelle und H2“. Erstellt wurde die Untersuchung in Zusammenarbeit zwischen Shell und dem Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie.

Jörg Adolf, Chefvolkswirt bei Shell Deutschland und Projektleiter der Studie, verweist auf die Internationale Energieagentur, die in einem ambitionierten Klimaschutzszenario zur Mitte des Jahrhunderts einen Bestand von 113 Millionen Brennstoffzelle-Pkw in den drei Schwerpunktregionen USA, ausgewählte Pkw-Märkte in Europa sowie Japan erwartet. Der Gesamtmarkt für Pkw wird dann bei weltweit zwei Milliarden Stück liegen. Er ist aber davon überzeugt, dass mit Blick auf künftige Grenzwerte auf Brennstoffzellenfahrzeuge oder rein batteriebetriebene Fahrzeuge nicht verzichtet werden kann.

Das Mineralöl- und Erdgasunternehmen ist bereits seit vielen Jahren im Bereich Wasserstoff tätig. Seit fast 20 Jahren betreibt der Konzern dafür mit Shell Hydrogen ein eigenes Geschäftsfeld. So erzeugt das Unternehmen in seinen Raffinerien Wasserstoff und setzt diesen für die Veredelung von Mineralölprodukten „insbesondere für die Herstellung von hochwertigen Kraftstoffen ein“, so Adolf.

Der für die Herstellung von Wasserstoff wichtigste Primärenergieträger ist heute das Erdgas mit einem Anteil von rund 70 Prozent. Das wichtigste Herstellverfahren ist die Dampfreformierung. Doch dabei wird es nicht bleiben: „Für die Zukunft gehen wir davon aus, dass per Elektrolyse hergestellter Wasserstoff aus Strom aus erneuerbaren Energien eine wichtige Rolle einnehmen wird“, erklärt Manfred Fischedick vom Wuppertal Institut. „Erdgasdampfreformierung und Elektrolyse mit Strom sind die beiden Verfahren, mit denen in den nächsten beiden Jahrzehnten zu rechnen ist“, erklärt Adolf. Der Shell-Manager macht allerdings deutlich, dass derzeit die Erdgasreformierung bei den reinen Herstellkosten „das mit Abstand günstigste Verfahren ist“. Doch gebe es bei der Elektrolyse noch Potenzial zur Kostensenkung.

Schlüsseltechnologie für die energetische Nutzung von Wasserstoff ist die Brennstoffzelle, die deutlich effizienter als herkömmliche Verbrennungsmotoren arbeitet. Adolf verweist auf den Gebäudesektor, bei dem Brennstoffzellensysteme heute schon im großen Maßstab eingesetzt werden. So laufen in Japan über 200.000 Mikro-KWK-Brennstoffzellensysteme, die sowohl Strom als auch Wärme für Haushalte liefern.

Doch die Wasserstoffentwicklung im Mobilitätssektor hinkt da noch hinterher. „Wir haben zum Jahresende weltweit 298 Tankstellen gezählt und 7137 Brennstoffzellen- oder Wasserstofffahrzeuge“, so Adolf. Die Schwerpunktregionen sind Kalifornien, West-Europa und Japan, das jetzt schon fast über 100 Wasserstofftankstellen verfügt.

Auch in Deutschland wird am Ausbau des Tankstellennetzes gearbeitet. „Wir haben in Deutschland inzwischen 43 Tankstellen in Betrieb, weiter 48 befinden sich im Bau“, erklärt Adolf. Für das Jahr 2019 rechnet er damit, dass es hierzulande ein Netz von rund 100 solcher Tankstellen gibt.

Laut Adolf ist die Brennstoffzelle im Transportsektor über den Pkw hinaus prinzipiell für alle Verkehrsmittel geeignet. Busse seien, aufgrund einer Vielzahl von öffentlichen Förderprojekten, das am intensivsten mit Wasserstoff und Brennstoffzellen in Fahrzeugflotten erprobte Verkehrsmittel.

Damit sich die Technologie durchsetzt, sei aber noch Unterstützung sowie Förderung von staatlicher Seite notwendig. Auch an der gesellschaftlichen Akzeptanz und bei den Konsumenten müsse noch gearbeitet werden. Die Autoren plädieren temporär für eine Anschaffung von Brennstoffzellen-Pkw und -Bussen, ähnlich wie die von Batterie-Fahrzeugen, durch öffentliche Beschaffungsprogramme, direkte finanzielle Anreize oder Privilegierung von Fahrzeugen.

Zudem bedürfe der Ausbau von Wasserstoff-Tankstellen insbesondere in der auslastungsschwachen Einführungsphase einer finanziellen Lasten- und Risikoteilung. Die aktuellen Entscheidung der Bundesregierung im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP 2) seien dafür ein wichtiger erster Schritt, so die Autoren.

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