Effiziente Energiespeicherung: Wasserstoff und ‚e-Diesel’ zunehmend interessant

Power-to-Liquid-Prinzip: Ökostrom, Wasser und CO2 sind die Zutaten, um per Elektrolyse den flüssigen Energieträger e-diesel zu erzeugen. Bild: Audi

Die Mobilität der Zukunft entscheidet sich unter anderem daran, welcher Energieträger sich im Fahrzeug effizient speichern lässt und was er kostet. Bei batterieelektrischen Fahrzeugen sind bekanntlich noch viele Knackpunkte vorhanden, die bei wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen mit Brennstoffzelle geringer ausfallen. Zumal sich die Energiewende als Treiber für den Energiespeicher Wasserstoff entpuppen könnte. Ähnliche Faktoren treffen für den konkurrierenden Kraftstoff, den sogenannten e-Diesel zu.

Was hat die Energiewende mit alternativen Treibstoffen wie Wasserstoff zu tun? Viel. Denn im Vergleich zu Batterien ist Wasserstoff nach Ansicht verschiedener Experten der besser Energiespeicher, der für das Gelingen der Energiewende zwingend erforderlich ist. Dazu muss man wissen: Um das Stromnetz mit ökologisch erzeugter Energie stabil betreiben zu können, sind Energiespeicher erforderlich. In Spitzenzeiten dienen diese dazu, einen hohen Energiebedarf abzudecken. Und in Zeiten, in denen ein Überangebot an ökologischem Strom vorhanden ist, muss dieser gespeichert werden. Beispielsweise ist das an windreichen Tagen und zu verbrauchsarmen Tageszeiten notwendig, wenn die Energiewende gelingen soll. 

Das kann in Batterien erfolgen. Es ist aber auch möglich, mit überschüssigem Strom Wasserstoff zu erzeugen, der sich dann später in Brennstoffzellen wieder zu Strom umwandeln lässt, um in Spitzenzeiten die Stromversorgung zu sichern. Im Vergleich zu Batterien ist diese Art Strom zu speichern, die effizientere, so die Meinung verschiedener Experten, etwa vom DWV (Deutscher Wasserstoff und Brennstoffzellen-Verband).

Wasserstoffantrieb bekommt Rückenwind
Der Ansatz, dass im Zuge der Energiewende ‚grüner’ Wasserstoff sowieso erzeugt werden muss, dürfte den Entwicklern von Brennstoffzellenfahrzeugen Rückenwind bescheren. Nicht zuletzt deshalb räumt Toyota dieser Technologie mehr Erfolgschancen ein als rein batterieelektrischen Fahrzeugen. Der begrenzte Aktionsradius pro Batterieladung sowie die langen Aufladezeiten sind Nachteile, die ein Auto mit Wasserstofftank und Brennstoffzelle nicht aufweist. Hier sind die Reichweite pro Tankfüllung und die kurze Auftankzeit mit konventionellen Fahrzeugen vergleichbar.

Vor dem Hintergrund dieser Fakten erscheint die deutsche Markteinführung des brennstoffzellenbetriebenen Toyota Mirai im Herbst dieses Jahres nur logisch. Außerdem setzt Hyundai auf die Brennstoffzellentechnologie. So haben die Südkoreaner mit dem ix35 Fuel Cell schon ein Fahrzeug mit Wasserstoffantrieb in Kleinserie am Start. Zudem planen noch weitere Hersteller die Serienfertigung von Fuel-Cell-Vehiclen. Dazu zählen beispielsweise Mercedes-Benz und Honda. Mehr dazu und zur Technologie solcher Fahrzeuge hat KRAFTHAND schon in der Artikelreihe ‚Mobilität 3.0 – Brennstoffzellenantrieb im Fokus’ in den KRAFTHAND-Ausgaben 4/2015 und 5/2015 dargelegt.

Klimaneutrale Langstreckenmobilität
Bei Audi macht man sich ebenfalls Gedanken um den Treibstoff der Zukunft. Dabei spielt jedoch nicht nur Wasserstoff eine Rolle – auch wenn die Ingolstädter mit dem A7 h-tron ein Brennstoffzellenmobil im Prototypenstatus bereits vorgestellt haben. Doch von einer geplanten Markteinführung ist in Ingolstadt noch keine Rede. Vielleicht auch, weil der Autobauer an der Herstellung des sogenannten ‚Audi e-Diesel’ (das e steht für erneuerbar) als eine Variante des zukünftigen Treibstoffs arbeitet.

Wie bei Wasserstoff basiert die Herstellung dieses Energieträgers auf einem Elektrolyseverfahren. Und damit der e-Diesel auf ökologischer Basis erzeugt wird, muss der Strom für die Elektrolyse aus erneuerbaren Energien kommen. Reiner Mangold, Leiter für nachhaltige Produktentwicklung bei Audi, erklärt dazu: „Mit dem Audi e-Diesel bringen wir einen Kraftstoff aus CO2 für eine nahezu klimaneutrale Langstreckenmobilität auf den Weg.“ Als Basisrohstoff für den sogenannten e-Diesel dienen Wasser und Kohlendioxid. Daraus entsteht via Elektrolyse das sogenannte Blue Crude, aus dem sich dann in einem Raffinerieprozess e-Diesel erzeugen lässt. Dieser Prozeß ähnelt dem der Dieselherstellung aus fossilem Rohöl.

Der synthetische Kraftstoff ist Audi zufolge frei von Schwefel und Aromaten. Außerdem soll er aufgrund seiner hohen Cetanzahl sehr zündwillig sein. Wie Labortests des Autobauers ergaben, eignet er sich als Beimischung zu fossilem Diesel oder aller Voraussicht nach auch als alleiniger Kraftstoff. Um noch mehr über die Praxistauglichkeit herauszufinden, produziert Audi in Kooperation mit dem Unternehmen Sunfire in den nächsten Monaten mehr als 3.000 l des e-Diesels. Dazu wurde im November eine Pilotanlage zur Erzeugung des Kraftstoffs eingeweiht, die nach dem Power-to-Liquid-Prinzip (PtL) arbeitet, was nichts anderes heißt, als aus Ökostrom einen flüssigen Energieträger, in dem Fall e-Diesel zu erzeugen.

Zusatzinformation: Erster Knotenpunkt für Wasserstoffmobilität in Süddeutschland
Daimler, Linde und Total sind im Rahmen der vom Bund geförderten Initiative Clean Energy Partnership (CEP) gemeinsam einen wichtigen Schritt beim Ausbau der bundesweiten Wasserstoff(H2)-Infrastruktur vorangekommen. In Anwesenheit von Dorothee Bär, Parlamentarische Staatssekretärin im Bundeministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur, wurde am 4. Mai 2015 Deutschlands erste direkt an einer Autobahn gelegene Wasserstoff-Tankstelle offiziell eingeweiht. Die neue H2-Zapfsäule am Total-Autohof Geiselwind an der A3 zwischen Würzburg und Nürnberg verknüpft die bereits vorhandenen Betankungsmöglichkeiten in den Metropolregionen Frankfurt/Main, Stuttgart und München. Damit bildet die Tankstelle einen Knotenpunkt für Elektrofahrzeuge mit Brennstoffzelle im Süden Deutschlands.

Bis Ende 2015 sollen insgesamt 50 Wasserstofftankstellen in den Metropolregionen und entlang der Hauptverkehrsachsen stehen. Denn eine gute Infrastruktur ist Voraussetzung dafür, dass sich diese neue Form der Mobilität auch wirklich durchsetzt.