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Studie: Forscher sehen CO2-Vorteile bei Brennstoffzellen-Pkw

© Fraunhofer ISE© Fraunhofer ISEFreiburg, Berlin - In der öffentlichen Wahrnehmung wird beim Thema Verkehrswende derzeit insbesondere der Umstieg auf batteriebetriebene Fahrzeuge propagiert. Eine Untersuchung von Fraunhofer ISE bestätigt, dass für die Mobilität der Zukunft der Brennstoffzellenantrieb ebenfalls von großer Bedeutung ist.

Die Automobilhersteller forcieren derzeit vor dem Hintergrund der Verkehrswende und Klimaschutzziele die Entwicklung von leistungsfähigen batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen. Bei höheren Reichweiten schneiden Fahrzeuge mit Brennstoffzellentechnologie nach einer Studie von Fraunhofer ISE bei den Treibhausgas-Emissionen allerdings besser ab als Batteriefahrzeuge.

Batterie- und Brennstoffzellenfahrzeuge ergänzen sich
Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (Fraunhofer ISE) haben in einer Studie im Auftrag der H2 Mobility Deutschland untersucht, wie groß der Treibhausgas (THG)-Fußabdruck von alternativen Antriebskonzepten ist und einen Lebenszyklus-Vergleich von Elektro- und Brennstoffzellenfahrzeugen durchgeführt. Dabei haben sie detailliert aufgeschlüsselt, wie viel Material für die Produktion von Batterien, Brennstoffzellen und Wasserstofftanks benötigt wird. Auf dieser Grundlage wurde untersucht, wie hoch die THG-Emissionen bei der Herstellung, dem Betrieb und der Entsorgung von Batterie- und Brennstoffzellenfahrzeugen mit Reichweiten ab 300 Kilometern sind. Betrachtet wurden die Zeiträume 2020-2030 und 2030-2040.

Für die Erzeugung des Stroms bzw. Wasserstoffs wurden verschiedene Szenarien angenommen. Der Strom für die Batteriefahrzeuge kommt im besten Fall aus Photovoltaik-Anlagen, während der deutsche Strommix den ungünstigsten Fall darstellt. Für die Wasserstoffbereitstellung wurde z.B. die Erzeugung in einer Elektrolyse mit Windstrom (Best Case) sowie die Erdgasdampfreformierung (Worst Case) zugrunde gelegt. Darüber hinaus wurden beide Technologien mit einem Diesel-Pkw verglichen.

Im Ergebnis stellen die Wissenschaftler fest, dass bei 150.000 Kilometern Laufleistung selbst im Worst-Case-Szenario die THG-Emissionen des Brennstoffzellenfahrzeugs unter denen vergleichbarer Batteriefahrzeuge (90 kWh Batterie) liegen, die mit dem deutschen Strommix angetrieben werden. Ferner weisen fossil betriebene Dieselfahrzeuge höhere THG-Emissionen auf. Die Studie zeigt auch, dass sich Batterie- und Brennstoffzellenfahrzeuge in idealer Weise ergänzen. „Für große Reichweiten sind Brennstoffzellenfahrzeuge klimafreundlicher und für geringe Reichweiten Batteriefahrzeuge“, so Dr. Christopher Hebling, Bereichsleiter Wasserstofftechnologien am Fraunhofer ISE. Über die Studie hinaus sehen die Fraunhofer Forscher weiteren Forschungsbedarf, z.B. zur Nutzung synthetischer Kraftstoffe, die aus Wasserstoff aus erneuerbaren Energien sowie CO2 produziert werden, zu Second-Life-Aspekten oder zu den Auswirkungen auf Flächen- und Wasserverbrauch.

Auf lange Sicht weniger Kosten für Brennstoffzellen-Infrastruktur
Eine vergleichende Analyse von Batterie- und Brennstoffzellenfahrzeugen war auch Gegenstand einer Kostenstudie am Forschungszentrum Jülich. Darin kommen die Experten zu dem Ergebnis, dass bei geringen Fahrzeugbeständen bis zu einigen Hunderttausend die Investitionen in den Infrastrukturausbau für beide Technologien nahezu gleich hoch sind. Der Wasserstoff würde in diesem Zeitraum noch von der Industrie aus konventionellen Quellen bereitgestellt werden. In der folgenden Übergangsphase erwarten die Forscher, dass die Erzeugung und Speicherung von grünem Wasserstoff mit Hilfe von Überschussstrom (Wind- und Solaranlagen) ausgebaut wird. Die Kosten für die dafür notwendigen Elektrolyseure treiben den Preis für den Wasserstoff in die Höhe. Ab mehreren Millionen Fahrzeugen beginnt sich das Verhältnis umzukehren. Bei einer Marktdurchdringung von bis zu 20 Millionen Fahrzeugen, was knapp der Hälfte des heutigen Bestands entspricht, sind die Investitionen in eine Ladesäulen-Infrastruktur mit rund 51 Mrd. € höher im Vergleich zur Wasserstoff-Infrastruktur (40 Mrd. €). Die Mobilitätskosten hingegen unterscheiden sich in diesem Stadium kaum. Sie liegen in beiden Fällen zwischen 4,5 und 4,6 Eurocent pro Kilometer, so das Ergebnis der Jülicher Forscher.

© IWR, 2019


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16.07.2019

 



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