Alternative Antriebe : Wasserstoff als Treibstoff für den Fuhrpark

Wasserstoff ist ein vielversprechender Energieträger, der sinnvoll in der Industrie als auch im Bereich der Mobilität eingesetzt werden kann. Gerade jetzt, angeregt durch die laufende Diskussion nach alternativen, nachhaltigeren Lösungen, gewinnt er an zunehmendem Interesse - auch für das Fuhrparkwesen. Bei der Fahrzeugentwicklung sind die Asiaten und Amerikaner vorne dabei. Als Vorreiter gilt sicherlich Toyota, die Vortrieb mittels Brennstoffzelle und Wasserstoff gewinnen und dadurch zugleich auch die Fahrzeugemissionen senken. Als einzige nennenswerte Emission entsteht nur Wasserdampf.

Während schon einige leichtere Prototypen auf die Straßen geschickt wurden, gab der Fahrzeughersteller vor Kurzem bekannt, an einem schweren Brennstoffzellen-Lkw zu tüfteln. Seine Eigenschaften klingen in Zeiten der Klima-Krise mehr als vielversprechend:

Beachtliche 600 Kilometer soll der Lkw emissionsfrei zurücklegen können, das Antriebsystem aus der Toyota-Limousine Mirai. Ein klarer Vorteil gegenüber einem Elektroantrieb, der mittels Stroms aus der Dose geladen werden muss, ist, dass sich die Wasserstoffbehälter eines H2-Fahrzeugs binnen weniger Minuten wieder befüllen lassen. Lange Wartezeiten werden so vermieden.

Auf den Markt will sich auch das junge US-Unternehmen Nikola drängen. Für die Fertigung eines Brennstoffzellen-Trucks für Europa wird mit Iveco kooperiert. Das Modell "Nikola Tre" wird auf der neuen Iveco S-Way-Plattform basieren. Seine Markteinführung ist für 2023 geplant.

Anfang vergangenen Jahres hat auch Hyundai einen Fahrplan präsentiert, mit dem das Unternehmen bis zum 2030 verstärkt mit Wasserstoff unterwegs sein will. Genannt wird dieser Plan "FCEV Vision 2030", wobei FCEV für "Fuel Cell Electric Vehicle" steht. Im Zuge dessen will Hyundai die Produktionskapazität für Brennstoffzellensysteme um 700.000 Einheiten pro Jahr aufstocken. Kia ist auch in das Vorhaben involviert.

Der Transportsektor soll sich jedenfalls durch den Wasserstoff verändern. Den Start will das südkoreanische Unternehmen natürlich in Südkorea machen. Bis 2030 will die Gruppe eine Fertigungskapazität von 500.000 Brennstoffzellenfahrzeugen - Pkw und Nutzfahrzeuge - pro Jahr in Korea sicherstellen. Mit einem Anstieg der weltweiten Nachfrage nach Fahrzeugen mit Brennstoffzelle rechnet Hyundai, rund zwei Millionen Einheiten pro Jahr sollen es sein.

Gerade die Schweizer scheinen auf die Wasserstoff-Technologie abzufahren. Hyundai plant in der Schweiz 1.600 Stück eines Brennstoffzellen-Lkws auf den Markt zu bringen. Damit einhergehen muss auch der schrittweise der Ausbau der Wasserstoff-Infrastruktur, der in der Schweiz auf offene Ohren stößt. Nicht zuletzt wird darin auch ein Wirtschaftsmotor gesehen.

Doch wie zeigt sich die Entwicklung in Österreich? Das Thema Wasserstoff müsse "mindestens europäisch" gedacht werden, betont Verbund-Vizevorstandschef Michael Strugl. Er gibt zu bedenken: Die Mengen, die man in Österreich brauchen würde, könnten hierzulande gar nicht erzeugt werden.

Der Verbund- Vizevorstandschef macht sich für „grünen Wasserstoff“ stark, der nicht fossil, sondern mit Hilfe von Überschussstrom aus Erneuerbaren Energien gewonnen wird. Damit ließen sich zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen: Nicht verbrauchter Strom bliebe in diesem Szenario nicht einfach ungenutzt, sondern ließe sich sinnvoll an anderer Stelle verwenden - nämlich zur Herstellung von Wasserstoff.

Das vielleicht wichtigste Kriterium ist, dass der Strom zur Herstellung des Wasserstoffs aus ökologischen Quellen stammt - anderenfalls wären die Bemühungen nach der Suche einer nachhaltigeren Lösung für die Mobilität zunichte gemacht. Hier würden sich laut Strugl Wasser-, Solar- oder Windenergie eignen. In der erzeugbaren Menge soll etwa ein Drittel auf Wasserkraft entfallen. Das bezieht sich aber nicht nur auf Österreich, sondern etwa bei der Wasserkraft auch auf Anlagenertüchtigungen in Deutschland, wo der Verbund in Bayern über entsprechende Kraftwerke verfügt. Energie aus Sonnen- oder Windkraft könnte auch aus dem Ausland zugekauft werden.

Diese Überlegungen zieht die deutsche Forschungsministerin Anja Karliczek (CDU) in Betracht. Sie will im großen Stil Wasserstoff aus Afrika importieren, um die Energiewende zu retten. Der grüne, importierte Wasserstoff ist das Öl von morgen", sagte Karliczek dem Magazin Spiegel. Ziel sei es, bis 2050 den deutschen Energiebedarf zu über 50 Prozent aus importiertem, nachhaltig erzeugtem Wasserstoff zu decken.

Der Wasserstoffantrieb biete Vorteile: "Er eignet sich für die Beförderung großer Lasten und ist wieder schnell einsatzbereit", weiß Nikolaus Fleischhacker vom Tiroler Unternehmen FEN Sustain Systems. Das Unternehmen entwickelt Business-Case-Projekte, die sich um die Themen alternative Antriebe und Energien drehen. Zusätzlich wird das "Green Energy Centers Europe" in Innsbruck geleitet.

Bei der Supermarktkette MPreis soll in Zukunft der Wasserstoff die Alternative zum Dieselantrieb innerhalb der Lieferflotte sein. Die Strategie- und Projektentwicklung erfolgte zusammen mit dem Tiroler EU-Projektpartner FEN Systems im Green Energy Center in Innsbruck.

Fleischhacker weist darauf hin, dass es sich um ein strategisch angelegtes Projekt handelt, bei dem Fuel-Cell-Lastwagen von Hyundai zum Einsatz kommen. Alternative Anbieter würde es derzeit nicht geben, doch schön langsam drängt ernstzunehmende Konkurrenz auf den Markt.

Später sollen wasserstoffelektrische Lkw ohne Einschränkungen die regionalen Supermärkte in Tirol und darüber hinaus beliefern. Das passe zur Energiestrategie Tirols, so Fleischhacker. Gerade dann, wenn es über die Grenzen des eigenen Bundeslandes hinausgeht, eigenen sich H2-Lastwagen immer noch. Längere Zwischenladungen mit Wartezeiten würden keinen Sinn machen. Aufgeladen wird mit Wasserstoff erst dann, wenn die Fahrzeuge wieder auf dem Fuhrparkgelände zurück sind - solange sollte der Tank reichen.

Ganz abzuschreiben ist der Elektroantrieb mit Li-Ionen-Akku aus den Konzepten aber nicht. „Es geht hier vor allem um Ergänzungstechnologien", merkt Fleischhacker an und ergänzt: "Wenn sich eine Technologie für den Einsatzzweck nicht eignet, kann die andere verwendet werden."

Ein klarer Vorteil bei der Herstellung von Wasserstoff ist, dass selbst die Abwärme bei der Erzeugung genutzt werden kann. Doch für die Produktion von Wasserstoff braucht es sehr viel Energie. Im Fall von MPreis wird der Wasserstoff von der firmeneigenen Großbäckerei in Völs (Bezirk Innsbruck-Land) produziert. Der Spatenstich für die Aufbereitungsanlage fand erst letzten Monat statt. Weil mit der Abwärme, die bei der Wasserstoffproduktion entsteht, die benachbarte Bäckerei beheizt wird, geht man bei M Preis von einer Energieeffizienz von 90 Prozent aus.

Ein weiterer Vorteil sei laut MPreis, dass für die Wasserstoffproduktion nur wenig Fläche verbraucht wird. Auf knapp über 1.000 Quadratmetern wird zuerst die Elektrolyseanlage in einer rund neun Meter hohen Halle errichtet. Diese soll bereits im kommenden Jahr in den Probebetrieb gehen. In der zweiten Bauphase folgt eine kombinierte Tankstelle für Diesel und Wasserstoff. Die Umstellung des Fuhrparks werde etwa sieben Jahre dauern, da die existierenden Fahrzeuge erst am Ende ihrer Lebensdauer ersetzt werden, heißt es.

Aufgrund der hohen Energiedichte und der einfachen Betankung kann Wasserstoff laut einer McKinsey-Studie dazu beitragen, die Betriebskosten für alle möglichen Transportmittel - einschließlich Schienenfahrzeuge, Schiffe und Gabelstapler - um rund zehn Prozent zu senken. Die Studie geht zudem davon aus, dass im Jahr 2030 weltweit rund 5,5 bis 6,5 Millionen Brennstoffzellensysteme gebraucht werden.

Noch gibt es aber drei große Hürden zu nehmen: Die Infrastruktur muss geschaffen werden; die Hersteller müssen mehr Modelle auf den Markt bringen und der Wasserstoff ist nur dann wirklich ökologisch, wenn er „grün“ produziert wird. Sind diese Voraussetzungen erfüllt, hat der Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antrieb gute Chancen, eine brauchbare Alternative zum Diesel zu werden.