E-Batterie vs. Wasserstoff – was ist besser?

Batterie oder Brennstoffzelle: welche von beiden ist die zukunftsfähigste Mobilitätsstrategie? Wir erklären, wo nach aktuellem Stand die entscheidenden Vorteile des E-Antriebs gegenüber der Brennstoffzelle liegen. Und warum die Entscheidung von Volkswagen, E-Mobilität konsequent voranzutreiben, richtig ist.

ID.3: Das Fahrzeug wird in Europa noch nicht zum Verkauf angeboten

Der Klimawandel und die Flottenvorgaben für Pkw machen einen Wechsel vom Verbrenner zum Elektroauto unabdingbar. Die Gretchenfrage in der Automobilindustrie lautet dabei: Soll man eher auf die Batterie als Energiespeicher setzen oder den Wasserstoff? Oder gar beides in gleichem Maße vorantreiben und auf die Straße bringen?

Unter Politikern und Experten, in Medien und sozialen Foren wird regelmäßig diskutiert, ob die Entscheidung von Volkswagen, Elektromobilität konsequent voranzutreiben, richtig ist. Oder ob Europas größter Autohersteller nicht stärker auf alternative Antriebstechnologien setzen sollte, allen voran die wasserstoffbasierte Brennstoffzellen-Technologie.

Die Wissenschaft ist sich in dieser Frage weitestgehend einig, dies belegen mehrere aktuelle Studien. So geht das Bundesministerium für Umwelt davon aus, dass Wasserstoff und synthetische Kraftstoffe, sogenannte E-Fuels, teurer als ein Elektroantrieb bleiben, da für ihre Produktion auch mehr Energie aufgewendet werden muss.Auch die Initiative Agora Verkehrswende weist darauf hin, dass Wasserstoff und E-Fuels ohne die Verwendung von zu 100 Prozent erneuerbaren Energien keine ökologisch sinnvollen Alternativen bieten und beim aktuellen und absehbaren Strommix das E-Auto über die mit Abstand beste Energiebilanz verfügt. Aus der Sicht des Fraunhofer-Instituts werden synthetische Kraftstoffe und Antriebstechnologien wie Wasserstoff in Kombination mit der Brennstoffzelle zwar eine Rolle spielen – allerdingsweniger im Pkw-Bereich, sondern eher im Langstrecken- und Schwerlastverkehr sowie im Schienen-, Flug- und Schiffsverkehr. Diese Segmente werden erst in späteren Phasen der Energiewende, also jenseits des Jahres 2030, und eng verknüpft mit dem Ausbau erneuerbarer Energien umgestellt.

Tatsächlich bietet die wasserstoffbasierte Brennstoffzellen-Technologie einen entscheidenden Nachteil: Sie ist sehr ineffizient – und zwar sowohl hinsichtlich ihres Wirkungsgrads als auch ihrer Betriebskosten. Das bestätigt im Detail auch eine Studie von Horváth & Partners, die beide Antriebsarten für E-Autos aus Kundensicht verglichen hat.

So funktioniert der Wasserstoffantrieb.

In ihrer Studie „Automobilindustrie 2035 – Prognosen zur Zukunft“ ließ die Unternehmensberatung jüngst detailliert untersuchen, ob sich batterie- oder wasserstoffbetriebene E-Autos künftig durchsetzen werden. Die Studie wurde über sechs Monate erstellt, von 80 Menschen/Interviewpartnern begleitet und von der Unternehmensberatung selbst finanziert. „Hauptgrund unserer Untersuchung war, dass Horváth & Partners viele Klienten in der Autozulieferindustrie betreut. Diese wollen natürlich wissen, worauf sie sich in den nächsten 10 bis 15 Jahren einzustellen haben“, begründet Studienleiter Dietmar Voggenreiter die Untersuchung.

Welcher Energiespeicher hat also den besten Wirkungsgrad und ist am kostengünstigsten, um E-Autos anzutreiben? Beim batteriebetriebenen E-Auto verliert man nur acht Prozent der Energie beim Transport, bevor der Strom in den Akkus der Fahrzeuge gespeichert wird. Beim Umwandeln der elektrischen Energie zum Antrieb des E-Motors gehen dann noch einmal 18 Prozent verloren. Damit kommt das batteriebetriebene E-Auto je nach Modell auf einen Wirkungsgrad von 70 bis 80 Prozent.

Die Wirkungsgrade im Vergleich.

Beim wasserstoffbetriebenen E-Auto sind die Verluste deutlich größer: 45 Prozent der Energie gehen bereits bei der Gewinnung von Wasserstoff durch die Elektrolyse verloren. Von diesen übrig gebliebenen 55 Prozent der ursprünglichen Energie gehen noch einmal 55 Prozent beim Umwandeln von Wasserstoff in Strom im Fahrzeug verloren. Damit kommt das wasserstoffbetriebene E-Auto nur auf einen Wirkungsgrad, modellabhängig, von 25 bis 35 Prozent. Der Vollständigkeit halber: Bei alternativen Kraftstoffen ist die Effektivität noch einmal deutlich schlechter. Der Gesamtwirkungsgrad liegt hier bei nur 10 bis 20 Prozent.

Konkret heißt das: Ein Wasserstoff-Auto verbraucht für die gleiche Strecke zwei- bis dreimal mehr Strom als das Batterie-Auto. Diese Art der Stromverschwendung können wir uns aber nicht leisten. Der knappe Grünstrom muss künftig so effizient wie möglich verwendet werden. Beim Pkw wäre Wasserstoff daher ein schwerwiegender Irrweg. „Neben dem sehr realen Potenzial von grünem Wasserstoff existiert gerade ein gefährlicher Hype“, warnen auch Experten der Unternehmensberatungsgesellschaft Boston Consulting Group (BCG) in einer Studie, aus der das Handelsblatt zitiert. Auch die Horváth&/Partners-Studie kommt hier zu den gleichen Ergebnissen.

Dabei bietet Wasserstoff durchaus vielversprechende Perspektiven – nur eben nicht beim Auto. Die Investitionen sollten sich lieber auf andere Bereiche konzentrieren, in denen sie ökologisch und wirtschaftlich sinnvoll sind, so das Fazit der Studienautoren. „Wir glauben, dass es großes Potenzial gibt, wenn man grünen Wasserstoff in Anwendungen forciert, in denen er sich langfristig wirklich durchsetzen kann. Vor allem in der Industrie, außerdem im Schwerlast- beziehungsweise Flug- und Schiffsverkehr“, sagt Frank Klose, Mitautor der Studie.

Auch jenseits der Umweltbilanz spricht alles für das batteriebetriebene E-Auto. Die Technologie ist ausgereift und bereit für den Massenmarkt. Die Zahl der Modelle wächst beständig. Und mit dem batteriebetriebenen E-Auto bleibt das Autofahren vor allem auch bezahlbar. Aktuelle E-Modelle liegen bereits auf dem Preisniveau vergleichbarer Verbrenner. Das Wasserstoff-Auto wird dagegen immer teurer bleiben als das Batterie-Auto – aufgrund der komplexen Technik und der hohen Kraftstoffkosten. Schon heute bezahlen Autofahrer beim Wasserstoff-Auto rund neun bis zwölf Euro je 100 Kilometer, beim Batterie-Auto sind es nur zwei bis sieben Euro je 100 Kilometer (je nach Strompreisen in den einzelnen Ländern). Und das Thema Langstrecke? Das spielt schon bald keine Rolle mehr. Mit der neuen E-Auto-Generation steigen die Reichweiten auf 400 bis 600 Kilometer, gleichzeitig wird das Laden immer schneller.

Das Fazit ist eindeutig: Beim Pkw spricht alles für die Batterie und praktisch nichts für den Wasserstoff. „Keine nachhaltige Volkswirtschaft kann es sich erlauben, die doppelte Menge an regenerativer Energie zu verwenden, um mit Brennstoffzellen-Pkw anstatt mit Batteriefahrzeugen zu fahren“, sagt Studienleiter Dietmar Voggenreiter. Das sehen auch die Kunden so: In Deutschland sind bereits mehr als 130.000 Batterie-Autos unterwegs – aber gerade mal 507 Wasserstoff-Autos…

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