Ist Wasserstoff die ökonomische und ökologische Zukunft für unsere Mobilität?
In dieser Jahresfacharbeit wird diese Frage wissenschaftlich bearbeitet. Wie genau Wasserstoff funktioniert und was bei der Herstellung noch für Probleme auftreten, verrät euch das erste Kapitel. Darauffolgend gehe ich auf 4 Branchen ein, Autoindustrie, Flugzeugindustrie, Schiffindustrie und Nutzfahrzeugindustrie, hier beschreibe ich die derzeitigen Fortschritte und Technologiestände. Außerdem gehe ich auf die wirtschaftliche Rentabilität für Unternehmen als auch Privatpersonen ein, ob sich für diese ein Umstieg auf die Brennstoffzellentechnologie auszahlt. Weiters betrachte ich die Umweltbilanz der jeweiligen Mobilitätsformen.
Ein weiterer Punkt meiner wissenschaftlichen Arbeit, ist die Analyse der verschiedenen Unternehmen in der Wasserstoffbranche. Dabei habe ich 5 Konzerne und 5 Startups vorgestellt und deren Businessmodel erklärt.
Weiters habe ich die Umstellung auf die Gesellschaft analysiert und besonders die Auswirkung auf den Konsumenten aus wirtschaftlicher Sicht.
Beim letzten Kapitel meiner Arbeit habe ich die CO² Einsparung die wir mittels grünen Wasserstoff erreichen können in Betracht gezogen und ausgerechnet.
Nach dem Lesen dieser wissenschaftlichen Arbeit bekommt man einen Überblick, wo noch Marklücken sind, welche die Hauptprobleme bei Brennstoffzellenantrieben sind und wo die Problematik der Wasserstoffherstellung liegt. Weiters wird einem bewusst, wann Wasserstoff für die Mobilität sinnvoll wird und wie viel CO² wir dadurch einsparen können.
Inhaltsverzeichnis
1. Wasserstoff, die Nummer 1 im Periodensystem
2. Was hinter dem Brennstoffzellenantrieb steckt
2.1 Wie funktioniert ein brennstoffzellenantrieb
2.2 Herstellung von Wasserstoff
2.3 Technische Vor- und Nachteile
3. Wasserstoff-Nutzung in den verschiedenen Branchen
3.1 Autoindustrie
3.2 Flugzeugbauindustrie
3.3 Schiffbauindustrie
3.4 Nutzfahrzeuge
4. Wo kann Wasserstoff ökonomisch und ökologisch sinnvoll eingesetzt werden
5. Unternehmen und Start-ups, die Lösungen mit Wasserstoffantrieben in der Mobilitätsbranche anbieten
5.1 Start-Ups, die innovative Wasserstofflösungen für die Mobilität bieten
5.2 Unternehmen, die innovative Wasserstofflösungen für die Mobilität bieten
6. Wie sich eine Umstellung auf den Konsumenten auswirkt
7. Potenzielle CO²-Einsparung durch Wasserstoffantriebe
8. Fazit
9. Erfahrungen und Lernfortschritt
10. Literaturverzeichnis
11. Abbildungsverzeichnis
1. Wasserstoff, die Nummer 1 im Periodensystem
Unsere Industrie erlebt derzeit einen großen Wandel: Erdöl, Gas und Kohle werden zunehmend kritisch gesehen. Grüne Energie hingegen ist laut vielen Wissenschaftlern die Lösung, um die Klimakrise zu bewältigen. Diese elektrische Energie wird derzeit in Wasserstoff umgewandelt oder in Akkus gespeichert, um sie später als mechanische Energie zu verwenden. Doch auch die Variante, Strom in einem Akkumulator zu speichern, wird heute hinterfragt. Kritisiert werden die Arbeitsbedingungen bei der Lithiumgewinnung für den Akku und die Umweltbelastung bei der Herstellung von Lithiumbatterien.
Könnte eine Möglichkeit für eine nachhaltige und ökonomische Mobilität der Brennstoffzellenantrieb sein? Autos würden nur 5 Minuten brauchen, damit sie vollgetankt sind und können dann bis zu 600km durchfahren. Dabei stoßen sie nur heißes Wasser aus, keine anderen Abgase, außerdem werden keine Akkus benötigt. Auch für LKWs, landwirtschaftliche Maschinen und Flugzeuge könnte das durchaus eine Lösung sein.
Das wichtigste auf dem Weg zu einer nachhaltigen Welt ist, dass wir das Leben trotz Regulierungen und CO²-Steuern leistbar sowie profitabel für Unternehmen belassen. Ich bin davon überzeugt, dass wir nur mit Produkten, die den Endkonsumenten faszinieren und für ihn leistbar sind, die Umwelt ökologischer gestalten können. Tesla ist ein Vorreiter was das angeht, ihr USP ist nicht, dass sie umweltfreundlich sind und die Welt retten wollen, sondern dass ihre Autos leistungsstark sind, eine hohe Reichweite haben und autonom fahren. Produkte, die sich nur auf die Umweltbilanz fokussieren, hatten bisher wenig Erfolg. Zotye1, Sono und e.GO sind Start-ups aus der Elektroautobranche, alle drei Hersteller fokussierten sich nur auf Nachhaltigkeit, nicht auf das Design oder die Leistung, so sind sie immer wieder wegen drohender Insolvenzverfahren in die Medien gekommen. (Stefan, 2019), (Philipp, 2020), (Günther, 2020)
Ich ziehe wirtschaftliche Aspekte und Änderungen für den Endkonsumenten in meine Jahresfacharbeit ein, da ich überzeugt bin, dass die Kaufentscheidung nicht auf der Ökologie eines Produkts basiert. Ob der Wasserstoffantrieb eine nachhaltige und ökonomische Mobilitätslösung ist, will ich mit dieser Jahresfacharbeit herausfinden. Als nachhaltig und wirtschaftlich denkender Schüler interessiert mich diese neue Antriebsart besonders. Ich sehe viele Vorteile in Brennstoffzellen, welche Akkus nicht aufbringen können. Besonders wenn man bedenkt, dass circa 25% des weltweiten CO²-Ausstoßes aus dem Transportbereich kommen und dieser mit grün betriebenen Brennstoffzellen stark reduziert werden könnte.
2. Was hinter dem Brennstoffzellenantrieb steckt
2.1 Wie funktioniert ein brennstoffzellenantrieb
Bei einer Brennstoffzelle reagiert ein zugeführter Wasserstoff mit Sauerstoff aus der Luft und kann so Energie erzeugen. Das Produkt dieser chemischen Reaktion ist Strom, Wasser und Wärme. Man nennt solche Reaktionen auch „kalte Verbrennung“, sie sind äußerst effizient, da in wenigen Schritten schon Strom entsteht.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
2.1.1 Reaktionsgleichung
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb.: 1 Chemische Reaktion der Brennstoffzelle
Ein Brennstoffzellenantrieb besteht aus 3 Bestandteilen; einer Anode und einer Kathode, diese sind durch eine Elektrolytmembran getrennt. An der Anode wird O² aus der Luft zugeleitet und an der Kathode wird aus einem Hochdrucktank H² zugeführt. Die Platten trennt eine Membran, welche nur Protonen durchdringen. In Folge der Ionisierung gibt das H² daher ein Proton an O² ab und aus dem neutralen H² wird ein negatives H². Das H²-Molekül sucht allerdings nach einem Energiegleichgewicht, daher gehen Elektronen durch die Elektrode. Setzt man an diese Elektrode einen Verbraucher, kann dieser der Spannung Gleichstrom entnehmen. Wenn die Elektronen auf der anderen Seite ankommen, verbinden sie sich mit dem O² und werden zu einem negativen O². Das Wasserstoffproton verbindet sich dann mit dem negativen O² und bildet Wasser. Daher ist das Abfallprodukt heißer Wasserdampf. (Chemie - simpleclub, 2014)
2.1.2 Der Motor nach der Brennstoffzelle
Der Antrieb ist ein herkömmlicher Elektromotor, nur dass er seinen Strom theoretisch der Brennstoffzelle entnimmt. Praktisch baut man einen kleinen Akku vor dem Motor ein, damit der Motor bei hohen Leistungen auch mehr Strom entnehmen kann, der Motor bezieht daher den Strom aus einem kleinen Akku. Die Brennstoffzelle arbeitet als Generator, die den Akku laufend füllt, damit dieser nie leer wird. Der Treibstoff bzw. der Energiespeicher der Brennstoffzelle ist der Wasserstoff. (Toyota, 2020)
2.2 Herstellung von Wasserstoff
Der eigentliche Energiespeicher des Brennstoffzellenmotors ist Wasserstoff, der dann zu Strom umgewandelt wird. Um daher die Ökonomie und die Ökologie einer Brennstoffzellenmobilität abzuwägen, ist es wichtig, sich auch die Herstellung des Treibstoffs genau anzusehen. Prinzipiell gibt es folgende Verfahren:
2.2.1 Dampfreformierung
Das derzeit bedeutendste Verfahren der Wasserstoffherstellung ist die Dampfreformierung (Steam Reforming), dabei wird als Rohstoff meist Erdgas, Biomasse oder Kohlenwasserstoff aus Erdöl verwendet. Bei dieser endothermen2 Reaktion wird unter einer Temperatur von 450 ‑ 500°C und unter dem Druck von 25 – 30 Bar Wasserdampf zum Rohstoff hinzugefügt, der Rohstoff spaltet sich dann zu Methan, Wasserstoff, Kohlenstoffmonoxid und -dioxid. Die Gase werden getrennt, der Wasserstoff wird gespeichert und die Restgase werden als Brennstoff für die Erwärmung des Rohstoffes recycelt. (Kotrba, 2016), (Mahler, 2018)
Steam Reforming ist nicht ökologisch, es wird sehr viel CO² ausgestoßen, mit der Verwendung von Biomasse wird das Verfahren etwas ökologischer. Noch ein Nachteil ist, dass der Wasserstoff von fossilen Rohstoffen abhängig ist. Steam Reforming bleibt jedoch die herkömmlichste und wirtschaftlichste Variante mit circa 95% Marktanteil. Die Herstellkosten mittels Steam Reforming kommen auf circa 3,00 Dollar pro 1kg Wasserstoff. (Kotrba, 2016)
2.2.2 Elektrolyse – power to gas
Nur ein Prozent des Wasserstoffs am Markt wird derzeit mit Elektrolyse hergestellt. Die Elektrolyse kann ohne CO²-Ausstoß erfolgen, wenn erneuerbare Energie bei der Produktion verwendet wird. Der Prozess erfolgt, indem zwei Elektroden in eine stromleitende Lösung eintauchen. Eine Anode und eine Kathode werden unter Gleichstrom gesetzt, dabei trennt man das Wasser in Wasserstoffmoleküle und Sauerstoff - eigentlich genau das Gegenteil der Brennstoffzelle. (FH Technikum Wien, 2017)
Das Verfahren bringt allerdings auch starke Energieverluste mit sich, vom eingesetzten Strom bleiben je nach Effizienz circa 25% Prozent der Energie übrig. Das bedeutet durch die Spaltung des Wassers zu Wasserstoff, den Transport und der Umwandlung in der Brennstoffzelle zu Strom, bleiben dem Endverbraucher nur mehr 25% Prozent der Energie, die anfangs eingesetzt wurde. Der Preis der Herstellung liegt derzeit so hoch wie der Preis an der Tankstelle für den Endkonsumenten, also bei rund 6-10€ pro Kilogramm. (Euler, 2018)
2.2.3 Zukunftsvision
Eine Möglichkeit, um nachhaltigen und kostengünstigen Wasserstoff als Energiespeicher zu produzieren, ist durch überschüssige erneuerbare Energie. Wenn zum Beispiel in der Nacht starker Wind geht, jedoch keine Stromverbraucher den Strom konsumieren, benützen wir den überschüssigen Strom für die Elektrolyse, diese kann die Energie als Wasserstoff speichern. Die Umsetzung ist allerdings stark abhängig von erneuerbaren Energiequellen, erst wenn wir überschüssigen Ökostrom produzieren, können wir auf 100% nachhaltigen Wasserstoff umsteigen. Ein anderes Problem ist der Transport des Wasserstoffs: dort wo das Wasserkraftwerk oder die Solaranlage steht, benötigen wir oft keinen Wasserstoff, daher müsste er in lauter kleinen Mengen transportiert werden, wofür es derzeit noch keine Infrastruktur gibt. Es wäre jedoch möglich, mittels Tankwagen den Wasserstoff zu Pipelines zu transportieren. (Ingenieurbüro für Brennstoffzelle, Wasserstofftechnologie und Elektromobilität, 2018)
Es ist daher eine Frage der Zeit, bis wir unsere Wasserstoffproduktion nachhaltig und kostengünstig umstellen können. Die folgende Grafik zeigt, wie diese Energiewende aussehen könnte.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb.: 2 Energiewende zu grünem Wasserstoff
Erst wenn wir unsere Wasserstoffherstellung auf 100% nachhaltige Weise umstellen, können wir von einer ökologischen Umstellung auf eine Wasserstoffmobilität sprechen. Denn davor würden wir den CO² Ausstoß nur vom Endverbraucher in die Produktion verschieben, dabei lösen wir zwar die Probleme der Luftverschmutzung in den Städten, allerdings bewirkt dies global keine Ökologisierung.
2.3 Technische Vor- und Nachteile
Der Wasserstoffantrieb hat im Vergleich zu den Energiespeichern des Akkus und der fossilen Brennstoffe sehr viele Vorteile, aber auch sehr viele Nachteile aufgrund der komplexen Technik.
2.3.1 Vorteile
Hoher Wirkungsgrad: Wasserstoff kann dank der chemischen Reaktion direkt in Strom umgewandelt werden. Andere Treibstoffarten, die verbrannt werden (zB. Benzin, Diesel, Kerosin), wandeln Energie erst in thermische Energie und dann in Bewegungsenergie um. Dabei geht sehr viel Energie verloren. Brennstoffzellen verlieren durch ihre chemische Reaktion kaum Energie, das macht sie sehr effizient. Allerdings sind Akkus noch viel effizienter, da diese nur Gleichstrom zu Wechselstrom umwandeln. (Chemie - simpleclub, 2014)
Keine Abgase: Bei einem Brennstoffzellenantrieb hat man als Endprodukt nur Wärme und Wasser. Das bedeutet, aus dem Auspuff kommt nur ein heißer Wasserdampf. (Toyota, 2020)
Wartungsarm: Ein Brennstoffzellen-Fahrzeug benötigt kaum bewegliche Teile, das macht es im Prinzip wartungsfrei. Ebenso besteht bei Fahrzeugen fast kein Bremsverschleiß3, da sie sehr viel durch Rekuperation bremsen können. Nur die Kühlflüssigkeit müsste öfters gewartet werden, insgesamt fallen daher sehr wenige Reparaturen bei einem Wasserstoffauto an.
Wasserstoff ist unbegrenzt verfügbar: Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen steht Wasserstoff unbegrenzt zur Verfügung, allerdings nur, wenn man mit der Elektrolyse Wasserstoff herstellt. Heute ist Wasserstoff noch von fossilen Rohstoffen abhängig, denn nur 1 Prozent des derzeit hergestellten Wasserstoffs wird aus erneuerbarer Energie gewonnen. Das hat den Grund, dass diese Form der Wasserstoffgewinnung sehr teuer ist, wie im Punkt 2.2.2 „Elektrolyse - Power to gas“ schon erwähnt, liegen die Produktionskosten bei 6-10€ pro Kilo. Durch den zunehmenden Umstieg auf erneuerbare Energie wird der Preis von nachhaltig erstelltem Wasserstoff mit der Zeit sinken (siehe Abb.: 3 „Wachstum der erneuerbaren Energie von 1965 bis 2018“). Ebenso könnten nachhaltige Energielieferanten wie Wind- oder Wasserkraftwerke ihren überschüssigen Strom in Wasserstoff umwandeln. Dadurch könnte verhindert werden, dass grüner Strom ungenützt bleibt. (Verkehrs Club Österreich, 2020)
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb.: 3 Wachstum der erneuerbaren Energie von 1965 bis 2018
Keine Ladezeiten: Wasserstoffautos benötigen nur 3 Minuten Zeit bei einer Tankstelle, um voll zu tanken, ähnlich wie Verbrennungsmotoren. (Toyota, 2020)
Geräuscharm: Da Brennstoffzellenautos mit einem Elektromotor angetrieben werden, sind sie ähnlich geräuscharm wie ein normales Elektroauto. (Toyota, 2020)
Wenig Gewicht: Wenn man einen Toyota Mirai (Brennstoffzellenauto) mit einem Mercedes E-Klasse (Diesel-Hybrid) und Tesla Model S (Akku E-Auto) vergleicht, ist der Toyota am leichtesten. Alle 3 Autos haben circa die gleiche Größe und sind im Luxussegment. Der große Akku des Tesla macht ihn mit 2,1 Tonnen zum schwersten Auto, der Hybrid Mercedes hat durch seine 2 Motoren und seinen keinen Akku ein Gewicht von 2 Tonnen und der Toyota hat nur 1,85 Tonnen. Der Grund dafür ist, dass er nur einen kleinen Akku mit sich trägt im Gegensatz zu den anderen 2 Autos. Das Gewicht ist essenziell für die Leistung von Autos, Flugzeugen, LKWs oder Bussen, daher bietet die Brennstoffzellentechnologie hier einen großen Vorteil. (Drivek, 2020)
2.3.2 Nachteile
Technische Anforderungen sehr groß: Ein Wasserstoffantrieb benötigt mehr Bestandteile als ein herkömmlicher Elektromotor mit einem Akkuspeicher. Man benötigt zusätzlich zu einer Elektromotorplattform einen Wasserstofftank und eine Brennstoffzelle. Die einzige Ersparnis, die ein Brennstoffzellenantrieb mit sich bringt, ist der sehr kleine Akku. Diese technische Anforderung ist unter anderem ein Grund für die hohen Anschaffungskosten. (ADAC, 2019)
Hohe Betriebskosten: Derzeit zahlt der Endverbraucher in Österreich 9,50€ pro Kilogramm Wasserstoff. Mit einem Wasserstoffauto kann man circa 100 Kilometer pro Kilogramm fahren, das würde den Wasserstoff auf circa 9,50€/ 100km bringen. Für ein durchschnittliches4 Verbrennungsmotorauto zahlt man für 100km auch 9,50€. Herkömmliche Elektroautos mit Akku kommen auf einen Preis von circa 5€ auf 100 Kilometer, die Betriebskosten sind daher halb so hoch wie die eines Verbrenners oder eines Wasserstoffautos. (Der Brutkasten, 2020)
Hoher Energieverlust bei der Wasserstoffherstellung: Wenn man Wasserstoff nachhaltig herstellen will, verwendet man dafür die Technologie der Elektrolyse, diese hat allerdings einen sehr hohen Energieverlust. Wie bereits erwähnt verliert man schon bei der Elektrolyse 25% Energie, die Kühlung und die Druckherstellung für den Transport sorgen für einen weiteren Energieverlust von 26%. Bei der Umwandlung von Wasserstoff zu Strom (also in der Brennstoffzelle) wird nochmals die Hälfte an Energie in Wärme umgewandelt. Well-to-wheel kann ein Wasserstoffauto 22% in Bewegungsenergie umwandeln, bei Akku betriebenen E-Autos bleiben 73%, bei Verbrennern nur 13%. (Verkehrs Club Österreich, 2020)
Schlechte Infrastruktur für Wasserstoff: Solange die Infrastruktur nicht ausgebaut wird, sehen die Autoproduzenten keinen Markt in Wasserstoffautos. Vorreiter ist derzeit Japan (siehe Tabelle), dort sind es mehr als 96 Tankstellen, Deutschland folgt mit 60 Tankstellen. Noch 2020 will Shell 100 Wasserstofftankstellen in Deutschland bauen. (Shell, 2020)
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Tabelle 1: Tankstelleninfrastruktur nach Ländern
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Niedrige Energiedichte: Da Wasserstoff das leichteste Atom in unserem Periodensystem ist, benötigt es ein sehr großes Volumen, um auf einen Kilogramm zu kommen, das erklärt den hohen Unterschied zwischen kWh/l (Volumen) und kWh/kg (Gewicht). Wie man in der Tabelle sieht, benötigt Wasserstoff trotz der 700 Bar ein viel größeres Volumen als herkömmliche Treibstoffe, um auf eine ähnliche Energiemenge zu kommen. Man braucht ein circa 5-mal größeres Tankvolumen für Wasserstoff als für andere Treibstoffe, um auf dieselbe Energie zu kommen. (Wikipedia, 2020)
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Tabelle 2: Energiedichte des Wasserstoffs im Vergleich zu Diesel und Kerosin
3. Wasserstoff-Nutzung in den verschiedenen Branchen
3.1 Autoindustrie
Wären Wasserstoffautos schon echte Konkurrenz für Verbrenner- und Elektroautos, wenn es das „Henne-Ei-Problem“ nicht gäbe? Für den Durchbruch der Wasserstoffautos fehlt derzeit die Infrastruktur und für eine Erweiterung der Infrastruktur fehlen die Wasserstoffautos.
Neben der infrastrukturellen Herausforderung sind auch die Anschaffungspreise sehr hoch, derzeit muss man circa € 70.000 für ein Brennstoffzellenauto zahlen. Der hohe Preis hängt mit der noch nicht vorhandenen Industrialisierung der Produktionsschritte zusammen. Ein weiterer hoher Kostenfaktor ist aber das Edelmetall Platin, das für die Stromerzeugung in der Brennstoffzelle benötigt wird.
„Generelles Ziel ist es, den Preis von Wasserstoffautos auf ein ähnliches Niveau zu bringen wie das anderer Elektroautos“ meint Alex Rücker, der Hydrogen Fuel Cell Manager der BMW Group. (Rücker, 2020)
Derzeit gibt es zwei wasserstoffbetriebene Autos am Markt, den Toyota Mirai und den Hyundai Nexo, beide sind aus Asien stammende Fahrzeuge. Der Preis des Hyundai Nexo liegt bei € 69.000, er ist ein SUV mit einem Verbrauch von 1,2kg/100km. Das Konkurrenzmodel aus Japan ist etwas teurer: € 78.000 kostet das Model in Europa, eine Limousine mit einem Verbrauch von 0,8kg/100km. Die Verkaufszahlen der Brennstoffzellenautos liegen niedrig, weltweit wurden von 2013 bis 2017 nur 6475 Autos verkauft. (Toyota, 2020) (Werwitzke, 2018) (Hyundai, 2020)
Die deutschen Hersteller sind derzeit in der Entwicklungsphase ihrer ersten Wasserstoffautos, Mercedes bietet seinen ersten GLC F-Cell zur Miete an, allerdings noch nicht zum Kauf. Mieten können das Auto außerdem nur Politiker und Personen des öffentlichen Interesses. Mercedes versucht die Technik unter anderem in Bussen und LKWs zu vermarkten, schreibt der ADAC in seiner Autobewertung. Der Verbrauch liegt circa bei 1kg/100km, doch wann die Serienproduktion startet, wurde noch nicht veröffentlicht. BMW ist noch nicht so weit wie Mercedes, ein erstes Brennstoffzellenauto wurde zwar schon gebaut, der BMW X5, und bei der Frankfurter Automesse 2018 ausgestellt, das Unternehmen ist jedoch weit entfernt von einer Serienproduktion. Audi hat 2014 das erste Wasserstoffauto präsentiert, doch bis jetzt gibt es noch keine Anzeichen, dieses Konzept auf den Markt zu bringen. (Audi, 2014) (Gulde, 2019) (ADAC, 2019)
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb.: 4 Effizienz der verschiedenen Antriebsarten
Der Verkehrsclub Österreich ist von der Effizienz der Brennstoffzellenautos nicht überzeugt, sie sehen den Energieverlust von der Produktion bis hin zur Umwandlung in Strom als großes Problem. Folgende Grafik veranschaulicht den Energieverlust im Vergleich zu Verbrennungsmotoren und batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen. Schon bis zur Tankstelle hat der Wasserstoffantrieb über 45% seiner Energie verloren, am Ende bleiben ihm nur mehr 22% der eingesetzten Energie. (Verkehrs Club Österreich, 2020)
„Wasserstoff wird künftig eine wichtige Rolle im klimaverträglichen Verkehrssystem spielen. Dennoch sind Brennstoffzellen-Antrieb oder Treibstoffe aus Wasserstoff für den Pkw-Bereich keine Argumente, um die Umstellung auf E-Autos aufzuschieben.“ schreibt der VCÖ in seiner Studie. Sie sehen die Knappheit an erneuerbarer Energie als Problemfaktor, wenn man mit Wasserstoff auf eine grüne Mobilität umsteigen möchte. Viel mehr sehen sie die Chance im Flugverkehr, bei Schwerverkehr oder Baumaschinen. (Verkehrs Club Österreich, 2020)5
3.2 Flugzeugbauindustrie
Der Zeppelinabsturz in Hindenburg lässt kein schönes Licht auf eine mit Wasserstoff betriebene Luftfahrt scheinen. Das erste Brennstoffzellenflugzeug hatte schon 2016 seinen Erstflug, „Hy4“ wurde das nachhaltige Flugzeug vom deutschen Forschungsteam genannt. 200 km/h schnell und bis zu 1500 km weit kann der Motorgleiter „Hy4“ fliegen. Der Aufbau des Flugzeugs ist neuartig, es hat 3 Rümpfe, in den äußeren sitzen die Passagiere und dahinter liegen die H²-Tanks. Der mittlere Rumpf beinhaltet die Brennstoffzelle und den Propeller. Die Flügel sind ähnlich wie die eines Segelflugzeuges, also sehr viel länger als das Flugzeug. (h2fly, 2016)
Für die Passagierluftfahrt wird es noch etwas dauern, bis die ersten Projekte umgesetzt werden. Derzeit steht man vor dem Problem der Rentabilität und der fehlenden Reichweite. Erst in 15 Jahren sollen 80 Passagiere bis zu 2000 km weit transportiert werden können, das allerdings nur bei Geschwindigkeiten von 550 bis 600 km/h, lautet die Prognose des renommierten Luftfahrtforschers Kallos. Innerhalb Europas wäre das das perfekte Flugzeug, wenn es schneller fliegen könnte und Kapazität für mehr Passagiere hätte. Derzeit wäre es vergleichbar mit den Flugzeugtypen Bombardier Q400 oder ATR 72-600, der Marktanteil dieser vergleichbaren Maschinen liegt bei insgesamt 7 Prozent. Für Inlandsflüge oder sehr kurze Strecken wären daher Wasserstoffflugzeuge denkbar. Sobald man allerdings an frequentierte Strecken wie Wien - Paris oder Wien - Frankfurt denkt, ist das Flugzeug trotz der relativ kurzen Strecke aufgrund der niedrigen Geschwindigkeit und der geringen Passagierkapazität ungeeignet. Die nachhaltige Reisemethode für frequentierte Strecken wie Wien - Frankfurt wäre ein Hochgeschwindigkeitszug. Für weniger stark verkehrte Linien, oder Übersee Linien wäre ein H² Flugzeug eine günstigere Lösung als der Zug. (Keller, 2020), (Neue Bücher Zeitung, 2019)
Zeroavia ist ein Start-up, das die Chance, den CO²-Ausstoß in der Luftfahrtbranche zu reduzieren, gesehen hat. Sein Flugzeug hatte am 21. Februar 2019 den Erstflug, dabei wurde kein CO² ausgestoßen. Das Flugzeug wird allerdings noch weiterentwickelt, Zahlen und Fakten gibt es bisher noch keine. (Zeroavia, 2020)
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1 Elektroautohersteller
2 Chemische Reaktion, der Energie zugeführt werden muss
3 Abnützung der Bremsbacken
4 Benzinauto mit Verbrauch von 8l/100km und 1,2€/Liter Benzinpreis
5 PKW Wasserstofftank hält zwischen 350 und 700 bar aus
- Quote paper
- Anonymous,, 2020, Ist Wasserstoff die ökonomische und ökologische Lösung für eine zukunftsorientierte Mobilität, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/942550
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