Wasserstoffantriebe im Wettbewerb mit Verbrennungsmotoren für fossile Kraftstoffe und dem batterieelektrischen Antrieb

Autoren

Dipl.-Ing. M. Sens, Dr.-Ing. C. Danzer, Dipl.-Ing. C. von Essen, Dr.-Ing. M. Brauer, Dipl.-Ing. R. Wascheck, Dr.-Ing. J. Seebode, Dipl.-Ing. M. Kratzsch, IAV GmbH, Berlin:

Jahr

2021

Druckinfo

Eigenproduktion ÖVK

Zusammenfassung

Die Erreichung zukünftiger Klimaziele bedeutet zwingend den Schwenk hin zu einer CO₂-neutralen Gesellschaft. Neben regenerativ erzeugtem Strom kommt dem Wasserstoff dabei eine Schlüsselrolle zu. Insbesondere aufgrund seiner Speicher- und Transportfähigkeit wird Wasserstoff als „die“ Lösung für eine post-fossile aber weiterhin flexible Energieversorgung angesehen. Auch wenn Wasserstoff aktuell eher als Grundstoff für industrielle Anwendungen oder deren CO₂-neutrale Energieversorgung diskutiert wird und bereits teilweise breite Anwendung findet, so stellt er auch für die Mobilität einen hoch interessanten Energieträger dar. Einerseits kann er in konventionellen Verbrennungsmotoren zum Einsatz kommen, andererseits aber auch in Brennstoffzellen für elektrische Antriebsstränge. Wie sich die wasserstoffbasierten Antriebe im Vergleich zu rein batterieelektrischen Antrieben und den mit fossilem Kraftstoff betriebenen dieselmotorischen Antrieben in drei verschiedenen Fahrzeugklassen einordnen lassen, wird in diesem Beitrag erörtert. Bei den drei Fahrzeugklassen handelt es sich im Einzelnen um einen schweren PKW, ein leichtes Nutzfahrzeug und schließlich ein schweres Nutzfahrzeug. Zur Einordnung der Potenziale der Antriebe in Bezug auf die TtW-, WtW- und auch CtG-CO₂-Intensitäten sowie die Herstellkosten und die Total Cost of Ownership wurde eine techno-ökonomische Studie durchgeführt, deren Ergebnisse in der vorliegenden Arbeit detailliert diskutiert werden.

Zu folgenden Schlussfolgerungen kommt die Studie:

1. Im PKW Fahrzeug können Wasserstoffantriebe wenigstens mittelfristig, bis eine ausreichende Menge an national erzeugtem regenerativem Strom zur Verfügung steht, durchaus eine Alternative zu batterieelektrischen Antrieben darstellen.

2. Für die Brennstoffzelle kann im PKW-Bereich sogar von einer langfristigen Alternative gesprochen werden. Hierbei muss aber eben auch blauer und türkiser Wasserstoff bzw. importierter grüner Wasserstoff zur Verfügung stehen und genutzt werden.

3. Hybridisierte H2 VKM-Antriebe stellen für das leichte Nutzfahrzeug mittel- und auch langfristig sowohl aus CO2-Äquivalente als auch TCO-Sicht eine echte Alternative zur batterieelektrischen Mobilität und der Brennstoffzelle dar.

4. Im schweren Nutzfahrzeug stellen die Wasserstoffantriebe vor allem kurz- und mittelfristig eine schnelle Maßnahme zur Erzielung CO₂-freier Mobilität im Schwerlastverkehr dar. Hierbei kann aus TCO-Sicht als kurzfristige Lösung die H₂ VKM gegenüber der BZ im Vorteil gesehen werden. Dies ändert sich ab 2030, dann ist die BZ auch bezüglich TCO im Vorteil.

5. Wird rein auf den TtW-Wirkungsgrad des Antriebs fokussiert, so ist die BZ grundsätzlich im Vorteil zur H₂ VKM.

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