Die Wasserstoff-Technologie ist seit Jahrzehnten Forschungsthema. Nur in wenigen Bereichen wird sie sich durchsetzen können, glaubt der Energie-Experte Bernhard Reinitzhuber. Im Interview mit energie-bau.at-Chefredakteur Herbert Starmühler.

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Energie-Experte Bernhard Reinitzhuber (links) beantwortet die Fragen von Herbert Starmühler (energie-bau.at)

Die Vision von einem Wasserstoffzeitalter und die in diesem Zusammenhang getätigten Aussagen, zeigen von enormem Informationsbedarf. Wir sprachen mit Fachexperten Bernhard Reinitzhuber. Hier geht es zum Video.

Welche Bedeutung hätte Wasserstoff als Energieträger in unserem Energiesystem?
Wasserstoff ist keine Energiequelle wie Öl, Gas oder Biomasse. Er muss zunächst aus anderen Energieformen hergestellt werden. Dies geschieht entweder über Dampf-Reformierung aus fossilem Erdgas oder mittels Elektrolyse aus Strom. Derzeit wird Wasserstoff überwiegend aus fossilem Erdgas hergestellt.  Derartige Umwandlungsprozesse sind mit Verlusten, wie Wärmeabgabe, verbunden. Bei intelligenter Energieraumplanung könnte man diese Verluste z.B. für Gebäudeheizwerke nutzen.Irreführend sind auch die Begriffe Elektroauto und Wasserstoffauto. Beides sind Elektroautos, wobei in einem Fall die Batterie der Stromspeicher ist und im anderen Fall der Wasserstoffstank mit der Brennstoffzelle. Mit Strom aus erneuerbaren Quellen für die großtechnische Wasserstofferzeugung ist erst beginnend mit 2030 in Österreich zu rechnen, vorausgesetzt es wird ein ganz massiver Ausbau der erneuerbaren Energieträger durchgeführt.

Welche Vor- und Nachteile hätte aus ihrer Sicht Wassertoff in der zukünftigen Anwendung?
Bei den Vorteilen werden zumeist die höhere Reichweite, die kürzere Betankungszeit, sowie der Verzicht auf Rohstoffe, wie Lithium und Kobalt, genannt. Da auch bei den batteriebetriebenen Fahrzeugen die Entwicklung nicht stehenbleibt, relativieren sich diese Vorteile mittlerweile sehr stark. So hat ein modernes Mittelklasse Elektroauto (z.B. Hyundai Kona mit 64kWh) eine Reichweite von gut 449 km nach WLTP (weltweit harmonisiertes Testverfahren für PKWs). Mit einer Ladeleistung von 100 kW, lassen sich pro 10 Minuten 100 km in das Fahrzeug tanken.Noch eine Kleinigkeit aus der Praxis: Ein E-Auto lade ich meist nicht voll, sondern nur so viel, wie zur Erreichung meines nächstes Fahrziels benötigt wird. So haben heutzutage bereits viele Hotels oder auch Einkaufszentren eine Lademöglichkeit.Nicht zu unterschätzen ist auch die längere Betankungsdauer eines Wasserstoffautos, vergleichsweise zu einem Diesel- oder Benzinauto. Zumeist werden 5 Minuten für einen Betankungsvorgang genannt. 

Ein Wasserstoffauto benötigt 4-mal mehr Strom als ein batterieelektrisches Auto.

Da Wasserstofftankstellen in ihrer Ausführung mit hohen Kosten verbunden sind, wird der Ausbau nur sehr schleppend vorangehen. So wäre beispielsweise im Urlauberreiseverkehr vermutlich mit längeren Wartezeiten zu rechnen.Der größte Nachteil beim Wasserstoffauto ist aber die geringe Energieeffizienz.  Es benötigt rund 4-mal mehr Strom, als ein batterieelektrisches Auto. Damit ist die Basis der Energiewende, die Forderung nach Energieeffizienz, nicht erfüllt. Des Weiteren kann ich nicht meinen eigenen Strom zu Hause, z.B. aus Photovoltaik oder Kraft-Wärme-Kopplung, in das Fahrzeug tanken. Dadurch ist eine zweite Forderung der Energiewende, die Dezentralisierung des Energiesystems, nicht erfüllt. Viele E-Autofahrer suchen in der Praxis kaum noch eine Tankstelle im herkömmlichen Sinne auf. Sie tanken einfach dort, wo sie gerade parken. Zu guter Letzt: Wasserstofftechnologien sind nicht fertig entwickelt und für den sofortigen Einsatz in Großserie nicht geeignet.

Ist Wasserstoff gefährlich?Ja. Es wäre unethisch den Menschen gegenüber, die in Zukunft mit Wasserstoff zu tun haben und sich dessen Gefahrenquellen aussetzen müssen, dies zu beschönigen. Wasserstoff hat einen unheimlich breiten Zündbereich. Das zündfähige Wasserstoff-Luft-Gemisch ist äußerst variabel.
Wasserstoff zündet bereits bei den geringsten statischen Aufladungen der Luft und kann bei Ausströmung aus der Druckflasche selbst entzünden. Hinzu kommt, dass die extrem hohe Flammgeschwindigkeit, das führt eben zu dem "Knall" bei der Verbrennung. Daher wird ein Wasserstoff-Sauerstoff Gemisch auch als "Knallgas" bezeichnet. Damit ist der technische Aufwand hoch, Wasserstofffahrzeuge sicher zu machen.

Auf Grund seiner geringen Dichte, ist Wasserstoff sehr flüchtig. Strömt dieser aus einem Tankbehälter, so steigt er schnell nach oben. Daher werden auf öffentlichen Verkehrsmitteln, wie Bus oder Bahn, die Tankflaschen zumeist auf dem Dach montiert. Dies soll maximale Sicherheit gewährleisten.  Die gefährlichsten Situationen mit Wasserstoff sind Transport zu finden, wenn z.B. ein kryogener Tanklastwagen durch einen Tunnel fahren muss, stellt dies eine Gefahrensituation dar.

Sind sie ein Gegner von Wasserstoff?
Klares Nein. Wasserstoff wird in fernerer Zukunft vermutlich  eine Bedeutung für Nischenanwendungen haben. Das ist bereits heute im Bereich der Raumfahrt der Fall. Nicht zu vernachlässigen ist der Einsatzbereich für chemische Anwendungen in der Industrie. Die dort zum Einsatz kommenden Mengen, müssten im ersten Schritt mal erneuerbaren Energien hergestellt werden, derzeit werden diese noch aus fossilem Erdgas hergestellt, erst danach wäre Wasserstoff für die Mobilität verfügbar.Wasserstoff nach dem Gießkannenprinzip für den gesamten Verkehrssektor zur forcieren, schadet nicht nur der Energiewende, sondern auch der Wasserstoffwirtschaft selbst. Vernachlässigen sollte man Wasserstoff nicht, wenn global 2-3% der Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb fahren würden, könnte sich dies für das kleine Österreich zu einem bedeutsamen Markt entwickeln.

Zur Person:
DI Bernhard Reinitzhuber ist Absolvent der technischen Universität Graz für Energie- und Umwelttechnik. Er war jahrelang in der der Automobilindustrie in der Wasserstoffentwicklung führend tätig. Nach rund 2 Jahren als Energieplaner der Landeshauptstadt Klagenfurt, betreibt er heute ein unabhängiges Consultingunternehmen im Fachbereich Energie und Umwelt in Klagenfurt.

https://youtu.be/CsOAjdZhPzI

 

Kommentare  

#15 Marcel Balcu 2020-05-11 21:59
Das Wasserstoffauto ist im Grunde auch nur ein Elektroauto mit grottiger Effizienz und benötigt 3-4x so viel Strom im Gegensatz zum reinen E-Auto. Alleine auf die Idee, die elektrische Energie erst in Wasserstoff wandeln zu wollen, um dann am Ende doch wieder elektrisch unterwegs zu sein, ist ungefähr so Intelligent, wie ständig über den Umweg Dachboden in den Keller zu steigen.
#14 Joe Blue 2020-05-11 21:57
Ein Wasserstoffauto ist auch nur ein Elektroauto mit Akku, welches aber 3-4x so viel Energie benötigt und 3x so teuer ist in Anschaffung und Unterhalt. Wer will sowas? Wir haben keinen sauberen Überschussstrom.

Ein eAuto (Golfklasse) verbraucht ca. 15 kWh auf 100 km.

Ladekosten an kostenlosen Ladesäulen -- für 100 km = 0,00 €
Ladekostenmit Solaranlage/Hau sdach ---- für 100 km = 1,50 €
Ladekosten Haushaltsstrom --------------- für 100 km = 3,92 €
Ladekosten öffentl. Ladesäule (30 Cent/kwh)für 100 km = 4,50 €
Tankkosten Golf Diesel --------------- ------- für 100 km = 8,25 €
Tankkosten Autogas --------------- ----------- für 100 km = 7,78 €
Tankkosten Benziner --------------- ---------- für 100 km = 12,00 €
Tankkosten Toyota Mirai Wasserstoff ---- für 100 km = 11,40 €
Wasserstoff kostet pro kg 9,50 € bundesweit einheitlich und wird stark subventioniert. Normalerweise ist Wasserstoff teurer.
#13 Alex 2020-05-11 12:55
Seit Jahrzehnten ist Energiesparen ein wichtiges Thema. Heizungen brauchen immer weniger Öl, Wäschetrockner immer weniger Strom, Spülmaschinen immer weniger Wasser, Autos immer weniger Benzin. Man kann doch nicht ernsthaft glauben eine Technologie, die für den gefahrenen km die dreifache Energiemenge benötigt gegenüber einem BEV hätte eine Zukunft.
#12 Florian Zangerl 2020-05-08 10:22
Ich kann dem nicht wirklich zustimmen. Alle asiatischen Autohersteller haben bereits völlig ausgereifte Wasserstoff-PKW s im Programm, in China sind bereits 37 verschieden Nutzfahrzeuge mit Wasserstoffantr ieb verfügbar.

Warum wird von den Wasserstoffgegn ern (warum gibt es die überhaupt?) immer davon ausgegangen, wie toll sich doch die Batterien noch weiterentwickel n werden, während die H2-Technik stehenbleibt?

Ich habe mir erlaubt, auch einmal einen Kommentar zu diesem Thema zu schreiben, nachdem ich in zwei Wochen mit einem H2-Hyundai bessere Erfahrungen als in fünf Jahren E-Auto-Testen gemacht habe:

https://industriemagazin.at/a/serie-im-garten-eden
#11 Manfred Gollner 2020-05-08 09:42
Sehr interessanter Artikel, ich kann leider nichts fachlich beitragen, die enthaltenen Informationen aber gut für meine Arbeit gebrauchen. Danke!
#10 Energieberater 2020-05-07 17:22
Ich teile leider Ihre Skepsis bezüglich einer schnellen Einsetzbarkeit der Wasserstofftech nologie.Die muss nun auch Mercedes haben, da sie sich trotz langer Forschung vor kurzem von der Wasserstofftech nologie verabschiedet hat. Die Technik ist zu komplex und zu teuer, aufgrund der geringen Effizienz sind auch die Treibstoffkoste n extrem hoch, die Infrastruktur (Tankstellen, Lieferung etc) ist unbezahlbar. Das Killerargument ist allerdings der miserable Wirkungsgrad, wie in dem Bericht dargestellt. Wir können die Energiewende nur schaffen, wenn zukünftig nur mehr auf effiziente Techniken zurückgegriffen wird. Eine andere Wahl haben wir leider nicht.
#9 KL. 2020-05-06 13:28
Nur sollte man bei denen von ihnen erwähnten Zellen hinzufügen (vor allem Titanat), dass sie Nachteile bzgl. der Energiedichte aufweisen.
Wir werden noch lange im großen Umfang mit den gefährlicheren Zellen zu tun haben. Möglicherweise lösen in 10 Jahren die Festkörperakkus das Problem.

Zu der Einfahrt in Tiefgaragen. In Deutschland ist es erlaubt. Wasserstofftank s sind extrem stabil und dicht (u.a. Schusssicher). Auch hier geht die Entwicklung weiter.

Aber ja, der Markt wird es wohl richten.
#8 DI Bernhard Reinitzhuber 2020-05-04 18:40
Noch schnell: Bei den Batterien gehen die Entwicklungen natürlich auch weiter, bzw. einige Eigenschaften scheinen nicht bekannt zu sein. So ist die ältere Lithium Eisen Phosphat Zelle 100% eigensicher. Selbiges gilt auch für die neuere Lithium Titanat Oxid Zelle. Diese lässt sich auch in 6 Min. ! schnelladen und ist nahezu unbegrenzt haltbar. Diese Zellen kommen überwiegend in öffentlichen Verkehrsmitteln zum Einsatz. In Österreich ist seit der OIB RL6: 2019 die Einfahrt in Tiefgaragen mit Wasserstoff überhaupt verboten. Wasserstoff wird da interessanterwe ise gleichgestellt mit Flüssiggas. Ansonsten ist es ja ein wichtiges Ziel in der Energiewende, vom Ausland (insbes. politisch instabile Staaten) unabhängig zu werden. Auch damit die Wertschöpfung im Land bleibt. Ansonsten werden in Österreich -- völlig Technologieoffe n -- Brennstoffzelle nfahrezuge genauso gefördert, wie batterieelektri sche Fahrzeuge. Der Markt wird es regulieren.
#7 KL. 2020-05-04 17:49
Und nochmal zur Gefahr. Jede Technologie hat bzgl. dessen ihre eignen Vor-und Nachteile.
Nennt man die Nachteile von Wasserstoff sollte auch die reale Gefahr des "Thermal Runway" bei der Lithium Ionen Batterie nicht untergehen und die großen Schwierigkeiten beim Löschen.
Was passiert bei einem BEV Brand in einer Tiefgarage, wo man das BEV nicht in einen Wassercontainer heben kann?
#6 KL. 2020-05-04 17:42
@DI Bernhard Reinitzhuber
Was sagen sie denn zur Problematik mit dem Ausbau der Ladeinfrastrukt ur. China hat sein Ziel von ca. 5 Mio. Ladepunkten bis zum Jahr 2020 weit verfehlt. Bis heute sind nur ca. 530 tsd. öffentliche und 710.000 private.
Und China ist ja deutlich schneller als wir Europäer was Infrastruktur angeht.

Quellen:
1)China will Milliarden in Elektroauto-Lad esäulen stecken (Managermagazin 2017)
2)xinhuanet

Wie wir es jetzt mit Öl und Gas machen, werden wir Wasserstoff importieren können. Man muss ja nicht energieautark sein.

Japan ist ein gutes Beispiel. Die haben ein Tankschiff gebaut, dass Wasserstoff aus Australien importiert und das ist wohl erst der Anfang. Stellt man ihn später in sonnen- und windreichen Gebieten aus erneuerbaren Energien her (Algerien, Marokko, Tunesien, Australien) dann spielt der Wirkungsgrad keine Rolle mehr.
#5 DI Bernhard Reinitzhuber 2020-05-04 12:49
Freilich, wir haben die letzten Jahre viel verschlafen. Es fehlen daher vor allem die "Überschüsse", um Wasserstoff aus EE zu produzieren, vor Jahrzehnten hat man geglaubt, dass es in Zukunft entsprechende Überschüsse geben wird. Das ist irgendwie in den Köpfen hängen geblieben. Leider war der Ausbau der Erneuerbaren Energien in Vergangenheit zu langsam und zu gering. Mittlerweile gibt es auch durch die Digitalisierung (Smart Meter und variable Stromtarife, auch für Privatkunden) neue Technologien "Überschüsse" (oder sagen wir besser vermehrtes Angebot von Strom) durch Sektorkopplung (Auto laden, oder Wärmepumpe laufen lassen, wenn Strompreis gering) zu nutzen.
#4 DI Bernhard Reinitzhuber 2020-05-04 12:48
Möglicher Einsatz im Flugverkehr: Ausgehend von der Raumfahrt, wo der Wasserstoff ja "serienmäßig" eingesetzt wird. Biogene Kraftstoffe würden nämlich auch wieder CO2 freisetzten, welches in höheren Schichten der Atmosphäre um den Faktor 2,7 stärker wirkt, wie am Boden. Wasserstoff ist sehr leicht, und an einem Flughafen könnte man leichter die hohen Sicherheitsanfo rderungen erfüllen, zumal dies eine Brache ist, wo man es gewohnt ist mit hohen Sicherheitsstan dards zu arbeiten.
#3 Peter Schmitt 2020-05-03 16:55
Kraftstoff in Form von Wasserstoff oder Fuel ist eine Chance. Für die Speicherung von Energie kommen wir um die Wasserstofftech nik sowieso nicht herum. Dann noch ein bisschen mehr Energie reinstecken und flüssigen Kraftstoff daraus zu machen ist nur noch ein kleiner Schritt. Damit lassen sich dann die gesamten Lösungen der heutigen Verbrenner benutzen. Batteriebetrieb ene Elektromobilitä t, ist zwar in der Energiebilanz das Beste, es ist aber nur so richtig praktikabel, wenn man nachts laden kann. Dass es durchaus Praktikabel ist zeigt dieser Weltrekord über 2842km in 24h mit einem Model 3. https://www.tesla-car-rent.com/info/24h-weltrekord/
Ich glaube trotzdem, dass es nicht von alle akzeptiert wird. Wir brauchen mit Sicherheit mehrere Lösungen. Das ist kein Problem, sondern eine Chance.
#2 KL. 2020-05-02 20:03
Wasserstofftech nologien sind fertigentwickel t und im großmaßstab einsatzbereit.

1)In England steht in diesem Jahr die erste große Fabrik für PEM Elektrolyseure mit 1GW/a Produktionskapa zität (ITM Power) und das ist nicht die einzige.

2)Busse fahren schon länger in größeren Umfang als nur in kleinen Testflotten.

3)Auch Züge wurden nach ersten Tests schon im größeren Umfang von 2 deutschen Bundesländern geordert.

4)Toyota und Hyundai weiten zudem die Produktionskapa zitäten für FCEV dieses Jahr stark aus.

5)Hyundai hat zudem dieses Jahr mit der Lieferung der ersten von 1.500 Brennstoffzelle n LKW in die Schweiz begonnen.

Wasserstoff ist im Vergleich mit BEV zudem nicht besonders gefährlich. Vor allem BEV haben bis jetzt durch Brände auf sich aufmerksam gemacht. Diese können sich im Gegensatz zu Wasserstoff nämlich von allein entzünden.

Am Ende werden wir im Verkehr beide Technologien benötigen.
#1 KL. 2020-05-02 19:58
Da sind einige fragewürdige Aussagen in diesem Artikel.
Die Argumente mit dem Landen scheinen mir etwas halbgar.
Nicht immer wird man eine freie Ladesäule finden, um kurz mal zwischendurch zu laden. Häufig sind sie mit car-sharing Fahrzeugen besetzt oder von Leuten, die die Fahrzeuge nicht abstecken, obwohl sie voll sind.
Eine Private Lademöglichkeit ist schon Pflicht.

Es wird nicht berücksichtigt, dass der Ausbau von ausreichend öffentlicher Landeinfrastruk tur (Vor allem Schnellader) in dicht bebauten Städten ein großes Problem darstellt.
Man hat wenig Platz und die Verteilnetze sind schwach. Häufig müssen die Komponenten der Netze aufwendig und teuer erneuert werden, damit die Anschlussleistu ng bereitgestellt werden kann.
Dazu gibt es auch zwei gute aktuelle Artikel:
1: Ein Netz ohne doppelten Boden (FAZ 03.2020)
2: Ab 2021 könnte Strom für Elektroautos rationiert werden Focus (11.2019)

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