Alternative Antriebe Welche Zukunft haben Wasserstoff-Lkw?

Quelle: sp-x

Der Straßengüterverkehr muss den CO2-Ausstoß reduzieren. Auf kurzen Strecken kommen dafür elektrische Antriebe in Frage, auf Langstrecken wäre Wasserstoff eine Alternative. Doch viele Details zum H2-Antrieb sind noch unklar.

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Hyundai hat seinen H2-Lkw in der Schweiz bereits auf der Straße.
Hyundai hat seinen H2-Lkw in der Schweiz bereits auf der Straße.
(Bild: Hyundai)

Wasserstoff könnte den Lkw-Fernverkehr künftig klimafreundlich mit Energie versorgen. Bislang ist allerdings noch gar nicht klar, wie und in welcher Form das zukunftsträchtige Element in Europas Trucks zum Einsatz kommen soll. Doch die Zeit drängt.

Dabei ist die Frage noch offen, ob der grüne Lkw der Zukunft seine Energie überhaupt aus Wasserstoff beziehen soll, oder nicht doch besser aus einer Batterie. Selbst die Industrie ist sich in dieser Beziehung uneinig: Während die Branchengrößten Daimler und Volvo Trucks kürzlich erst eine Wasserstoff-Allianz geschmiedet haben, Hyundai bereits erste Modelle auf Europas Straßen einsetzt und Toyota zumindest deren Entwicklung angekündigt hat, hat die für ihre Profitabilität bekannte VW-Tochter Scania die weitere Arbeit an der Brennstoffzelle kürzlich eingestellt. Und sich damit auf die Seite von Tesla gestellt, die ebenfalls die Batterie als Lösung für die Zukunft sehen.

Studie: Wasserstoff für Langstrecken

Beide Ansätze könnten jedoch auch nebeneinander bestehen. Die Unternehmensberatung Berylls etwa spricht sich in ihrer aktuellen Studie „Trucking on Hydrogen at Crossroads“ dafür aus, Wasserstoff vor allem auf den Langstrecken zu nutzen. Batterien seien dort einfach zu teuer, zu groß und zu schwer, wenn sie große Reichweiten ermöglichen sollten. Die Akkus würden so viel Raum und Nutzlast wegnehmen, dass für die eigentliche Ladung fast kein Platz mehr bliebe.

„Eine Tankfüllung von 80 Kilogramm Wasserstoff hat einen Energieinhalt von fast 2.700 kWh und ermöglicht Reichweiten von über 1.000 Kilometern. Eine vergleichbare Batterie wird es aus Kosten- und Gewichtsgründen auch mittelfristig nicht geben“, fasst es Steffen Stumpp, der bei Berylls den Nutzfahrzeug-Bereich verantwortet, die Vorzüge des Gases zusammen.

Brennstoffzelle schlägt Verbrenner

Auch auf die zweite Frage hat Stumpp bereits eine Antwort. Die dreht sich darum, wie der Wasserstoff im Lkw verwendet wird – als Kraftstoff für einen Verbrennungsmotor oder als Energieträger in einer Brennstoffzelle. Letztere werde sich durchsetzen, da sie den besseren Wirkungsgrad hat, prognostiziert Stumpp. Zudem ermögliche sie durch den elektrischen Antriebsstrang Rekuperation, emittiere keine Stickoxide und benötigt deshalb keine aufwändige Abgasnachbehandlung.

Auch andere Experten bewerten die höhere Effizienz der Brennstoffzelle als Killer-Argument. Denn Wasserstoff ist teuer und wird es bleiben – einen solchen Premium-Energieträger in einem Motor mit niedrigem Wirkungsgrad zu verbrennen, wäre reine Geldverschwendung. Schon in der viel effizienteren Brennstoffzelle könnten die hohen Kosten zum Problem werden: „Um wettbewerbsfähige Kilometerkosten zu erzielen, muss der Wasserstoff an der Tankstelle unter fünf Euro pro Kilogramm liegen“, so Stumpp.

2030 erst genug grüner Wasserstoff

Pkw-Fahrer zahlen an der Zapfsäule seit Jahren knapp zehn Euro für das Gas – ein Wert, der sich für Lkw halbieren müsste. Die Internationale Energie-Agentur (IEA) rechnet damit, dass dies klappen könnte, wenn die Produktion von grünem Wasserstoff weltweit in großem Stil anläuft. Aktuell wird das Gas aber nicht mit erneuerbarem Strom aus Wasser gewonnen, sondern mit der CO2-aufwendigen Dampfpyrolyse aus Erdgas. Für das Klima ist bei seinem Einsatz dieses grauen Wasserstoffs im Verkehr nichts gewonnen.

Auch die „blauen“ und „türkisen“ Varianten des Gases, bei denen Teile des Kohlenstoffs abgetrennt und eingelagert werden, sind längst nicht CO2-neutral. Bis die Produktion im großen Maßstab umgestellt ist, dürfte es noch dauern. Stumpp rechnet damit, dass erst 2030 ausreichend grüner Wasserstoff für den deutschen Lkw-Fernverkehr zur Verfügung steht. Bis dahin kann er sich eine Übergangsphase mit andersfarbigen Varianten vorstellen.

Gasförmige Variante eignet sich nicht

Noch stellt sich allerdings die Frage, in welchem Zustand Wasserstoff in den Lkw kommen soll – flüssig oder gasförmig. Vier grundsätzliche Formen sind denkbar, von denen sich zwei zumindest für Berylls schon disqualifiziert haben. Die eine ist die auf 350 bar unter Druck gesetzte gasförmige Variante, die man von frühen Brennstoffzellen-Pkw sowie aus Bussen und Bahnen kennt. Der geringe Druck bedeutet eine geringe Energiedichte und damit eine für Lkw zu geringe Reichweite pro Tankfüllung.

Aber auch die Variante mit extremer Energiedichte, der auf minus 235 Grad heruntergekühlte, kryo-komprimierter Wasserstoff ist keine Alternative. Zu teuer, zu kompliziert im Handling und technisch noch nicht voll ausgereift, befinden die Experten. Auto-Fans kennen die Technik möglicherweise von späten Modellen des BMW Hydrogen 7, mit dem die Münchner Anfang des Jahrtausends den Wasserstoff-Verbrenner kurzzeitig in Kleinserie auf den Markt brachten.

Wasserstoff-Standards in den nächsten Jahren

Bleiben also zwei Varianten: Das aus dem Pkw-Bereich bekannte 700-bar-Druckwasserstoffgas (cGh2) und gekühlter, verflüssigter Wasserstoff (LH2, minus 253 Grad), wie ihn etwa Daimler bei seiner Lkw-Studie GenH2 einsetzt. Beide Formen benötigen speziell angepasste Transportsysteme, Tankstellen und Fahrzeuge.

Die ganze Logistik- und Infrastrukturkette muss zur Darreichungsform passen – doch dafür sind Standards nötig, die bislang fehlen. „Wir gehen davon aus, dass sich Lkw-Hersteller, Tankstellenbetreiber und Wasserstoff-Erzeuger in den nächsten zwei bis drei Jahren auf Standards einigen, die den Kundenanforderungen gerecht werden“, sagt Stumpp.

Viel mehr Zeit bleibt der Branche nicht, will sie zum Klimaschutz beitragen. Im Verkehrssektor müssen die Treibhausgase laut der alten Bundesregierung bis 2030 von derzeit rund 146 Millionen Tonnen auf maximal 95 bis 98 Millionen Tonnen jährlich sinken, um bis zum Jahr 2050 wie von der EU vorgesehen bei nahezu Null zu liegen. Der Güterverkehr nimmt dabei eine entscheidende Rolle ein: 73 Prozent der Waren werden in Deutschland mit Lastkraftwagen auf der Straße transportiert. Tendenz steigend.

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