„Wir können nicht auf die perfekte Lösung warten“

Thomas Korn, Vice President of Product Management and Technology der Firma Alset Global

Im März 2011 führte das CleanEnergy Project eine Meinungsumfrage zum Thema „Wasserstoff als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren“ durch. Die Umfrage zielte darauf ab, die Akzeptanz von Wasserstoff als Energieträger zu untersuchen. Über 1.000 erwachsene Personen mit beruflicher und/oder privater Affinität zu Energie- und Umweltthemen nahmen an der Studie teil. Die Redaktion des CleanEnergy Projects sammelte die kniffligsten und häufigsten Fragen der Teilnehmer und stellte sie Thomas Korn, Vice President of Product Management and Technology der Firma Alset Global.

Alset Global ist ein auf die Entwicklung nachhaltiger Mobilitätstechnologien spezialisiertes europäisches Unternehmen mit starker Fokussierung auf die aufstrebende Wasserstoffwirtschaft. Das Unternehmen entwickelt selbst Wasserstoffverbrennungsmotoren, die bereits heute kostengünstig eingesetzt werden können.

Herr Korn, bei der Umfrage haben sich Teilnehmer gefragt, weshalb die Öffentlichkeit so wenig über die Möglichkeiten von Wasserstoff als Energiespeicher und als emissionsfreier Treibstoff für Verbrennungsmotoren aufgeklärt wird. Haben Sie eine Erklärung für die geringe Medienpräsenz?

Wasserstoff spielt bisher nicht nur in der öffentlichen Medienlandschaft eine geringe Rolle. Auch in der politischen Diskussion ist das Thema noch nicht richtig angekommen. Der Grund für dieses Defizit liegt meines Erachtens darin, dass sich die Gesellschaft noch nicht von dem Bild lösen kann, fossile Energieträger wie Kohle und Öl zu nutzen. Sie unterschätzt ganz einfach die Kraft der erneuerbaren Energien, die uns zur Verfügung stehen.

Wenn man aber erst einmal das riesige Potenzial der erneuerbaren Energien erkannt hat – das unseren Energiebedarf im Übrigen um ein Vielfaches übersteigt – bekommt die Energieeffizienz einen ganz anderen Stellenwert. Natürlich ist Effizienz nicht unwichtig. Viel wichtiger ist es aber, dass man einen Energieträger gefunden hat, der nachhaltig, praktisch einsetzbar und unendlich verfügbar ist.

Die Erzeugung von Wasserstoff benötigt zwar Energie. Der Wasserstoff hat jedoch den Vorteil, dass er viel einfacher zu transportieren, verteilen und speichern ist als elektrische Energie. Daher liegt es nahe, dass er auch als Kraftstoff Verwendung findet.

Mit der Speicherung und dem Transport von Wasserstoff sprechen Sie ein Thema an, das die Teilnehmer unserer Umfrage eher kritisch sahen. Viele waren der Ansicht, die Speichersysteme für Lagerung und Transport von Wasserstoff wären noch nicht ausgereift. Teilen Sie diese Meinung?

Also dazu muss man wissen, dass Wasserstoff ein Massenprodukt ist. Weltweit werden jährlich rund 75 Millionen Tonnen Wasserstoff umgesetzt. In Deutschland steht alle 100 Kilometer eine Wasserstoff-Produktionsstätte. Gespeichert wird der Wasserstoff in flüssiger Form oder als Gas. Im Industriemaßstab ist die Technologie sehr ausgereift.

Für den Automobilmarkt gelten natürlich andere Anforderungen. Wegen des geringen Platzangebots für Treibstofftanks in einem Pkw benötigt man eine relativ hohe Energiedichte, um mit den verhältnismäßig kleinen Wasserstoffsystemen auszukommen. Hier gibt es noch Optimierungsmöglichkeiten. Allerdings müssen wir uns auch etwas von der Idee des perfekten Kraftstoffs mit extrem hoher Energiedichte, der sich zudem noch leicht handhaben und speichern lässt, lösen. Unsere Energiewirtschaft wird sich grundlegend verändern und wir werden auf Energieformen zurückgreifen müssen, die uns vor neue Herausforderungen stellen, aber zukunftsweisend sind. Wasserstoff ist der Energieträger, der sich, verglichen mit allen anderen Technologien, mit Abstand am besten speichern lässt und für den es schon akzeptable Lösungen auf dem Markt gibt.

Wie sieht es denn bei der Speicherung im Auto selbst aus? Wasserstoff ist ein sehr flüchtiges Gas. Kann es passieren, dass man ein paar Wochen nach der letzten Betankung plötzlich vor einem leeren Tank steht, weil der Wasserstoff aufgrund seiner geringen Molekülgröße aus dem Tankbehälter diffundiert ist?

Bei flüssigem Wasserstoff herrschen im Tank Temperaturen von minus 253 Grad Celsius. Hier dringt trotz ausgeklügelter Wärmeisolation etwas Wärmestrahlung ein und der Druck im Behälter bei Fahrzeugstillstand steigt. Damit der Druck nicht zu groß wird, wird der Wasserstoff kontrolliert verbraucht. Daher eignet sich diese Technologie primär für Fahrzeuge wie Linienbusse oder Lastwagen, die regelmäßig in Gebrauch sind.

Im Pkw-Bereich werden aber für gewöhnlich Hochdrucktanks eingesetzt, die auch bei längeren Abstellzeiten keine Energieverluste aufweisen.

Wie weit kommt man mit einer Tankfüllung?

Das ist natürlich vom Tank selbst abhängig, dem Gewicht des Autos und der Art des Motors. 300 Kilometer schafft man normalerweise gut, ohne dass man wegen des Tanks Platzverluste im Koffer- beziehungsweise Fahrgastraum hat. Brennstoffzellenfahrzeuge kommen bei gleicher Karosserie etwas weiter als Autos mit Wasserstoffverbrennungsmotoren.

Bei Wasserstofffahrzeugen entsteht als Abgas Wasserdampf. Kann dieser Dampf zu einem Problem werden, wenn viele Autos mit Wasserstoff fahren?

Was mit dem ausgestoßenen Wasser passiert, hängt natürlich von der Umgebungstemperatur und der Luftfeuchtigkeit ab. Während bei der Verbrennung von einem Liter Benzin zirka ein Liter Wasser frei wird, entstehen bei der Verbrennung von Wasserstoff, mit entsprechendem Energiegehalt, etwas mehr als zwei Liter Wasser. Sollten viele Autos mit Wasserstoff fahren, hätte der höhere Wasserstoffausstoß sicherlich einen Effekt, dieser kann jedoch nicht mit dem von CO2 verglichen werden, weil Wasser harmlos ist.

Wie teuer ist ein Auto mit Wasserstoffantrieb und wo kann man so ein Auto kaufen?

Bisher werden noch keine Wasserstofffahrzeuge zum Verkauf angeboten. Die Wasserstoffautos, die bisher auf unseren Straßen fahren, sind in der Regel Leihfahrzeuge, die Versuchszwecken dienen. Von Seiten verschiedener Autohersteller gibt es Ankündigungen, dass ab 2015 auch Endkunden die Möglichkeit haben sollen, Wasserstoffbrennstoffzellen-Fahrzeuge zu leasen.

Welche Autos eignen sich für eine Umrüstung auf Wasserstoffverbrennungsantrieb?

 Die Wasserstoffverbrennungstechnologie von Alset eignet sich praktisch für jeden Ottomotor. Natürlich gibt es Fahrzeuge, die günstigere Voraussetzungen für eine Umrüstung mitbringen, bei denen der Aufwand also geringer ist. Generell ist es aber möglich, den Ottomotor jedes Herstellers auf den bivalenten Betrieb, bei dem sowohl Wasserstoff als auch Benzin zum Einsatz kommen kann, umzurüsten.

Was genau wird bei einer Umrüstung gemacht, was kostet sie und wo kann man sein Auto umrüsten lassen?

Im Prinzip wird der vorhandene Motor geringfügig modifiziert. Das heiß, der Basismotor muss nicht ausgetauscht werden, sondern wird ganz einfach angepasst. Zusätzlich muss das Auto natürlich noch mit einem Wasserstofftank ausgestattet werden. Die zusätzlichen Kosten für so eine Umrüstung, bei welcher der Tank rund 70 Prozent ausmacht, sind für den durchschnittlichen Autofahrer durchaus erschwinglich.

Eine Umrüstung kann direkt beim Autohersteller in der Fahrzeugproduktion stattfinden. Auch die Nachrüstung bereits im Gebrauch befindlicher Fahrzeuge ist prinzipiell möglich. Der Vorteil hier wäre selbstverständlich, dass man keinen weiteren Fahrzeugzyklus abwarten müsste, um die neue Technologie auf den Markt zu bringen. Innerhalb weniger Jahre könnte so der Kraftstoff im Fahrzeugbestand ausgetauscht werden und somit CO2-Emissionen schnell deutlich verringert werden. Momentan gibt es aber noch keine Autowerkstätten, die derartige Umrüstungen anbieten.

Stimmt es, dass Wasserstoffverbrennungsmotoren durch das im Motor entstehende Wasser schneller rosten und es deshalb nur sinnvoll ist, ältere Autos umzurüsten?

Nein, das Wasser sammelt sich nicht im Motor an, sondern entweicht sofort in Form von Dampf. Daher kommt es auch kaum in Kontakt mit irgendwelchen Materialien, die rosten könnten.

Wie und wo kann man den Wasserstoff tanken? Ist das nicht gefährlich, da Wasserstoff ein sehr explosives Gas ist?

In Deutschland gibt es 35 Tankstellen, die Wasserstoff anbieten. Meistens handelt es sich dabei um Hochdruckwasserstoff. In München gibt es aber beispielsweise auch eine Flüssigwasserstoff-Tankstelle. Die Wasserstoff-Infrastruktur wird in den nächsten Jahren auf jeden Fall einen weiteren Ausbau erfahren, dafür sorgen beispielsweise Konsortien wie „H2-Mobility“ aus Gas- und Fahrzeugherstellern sowie der Politik.

Vom Handling her ist das Tanken ähnlich wie bei anderen Kraftstoffen. Der Vorteil hier ist jedoch, dass man den Kraftstoff nicht riecht oder einatmet oder sonst wie mit ihm in Berührung kommt. Das System ist beim Tanken so dicht abgeschlossen, dass keine Gefahr von dem Wasserstoff ausgeht.

Im Übrigen geht von Fahrzeugen mit Wasserstofftank keine höhere Gefahr aus als von Benzin- oder Erdgasfahrzeugen. Selbst wenn der Fahrzeugtank bei einem Unfall beschädigt und undicht würde, bestünde, im Vergleich zu einem beschädigten Benzintank, in vielen Situationen sogar eine geringere Brandgefahr. Bei einem undichten Benzintank würden sich Kraftstoff und somit Benzindämpfe unter dem Fahrzeug ansammeln, der leicht flüchtige Wasserstoff würde dagegen nach oben in die Atmosphäre entweichen.

Wie schneidet der Wirkungsgrad eines Wasserstoffmotors gegenüber dem eines Benziners beziehungsweise Brennstoffzellen-Autos ab?

Ein Ottomotor der mit Wasserstoff betrieben wird, erreicht einen höheren Wirkungsgrad als der gleiche Motor, der mit Benzin betrieben wird. Die Ursache dafür liegt in den charakteristischen Brenneigenschaften des Wasserstoffs, der es erlaubt, den Motor in vielen Lastbereichen extrem mager zu betreiben. Im Magerbetrieb findet entsprechend des Lastbedarfs eine Qualitätsregelung statt. Es wird also nicht die Luftzufuhr, wie bei Benzinmotoren, mit der Drosselklappe geregelt (Quantitätsregelung), sondern die Kraftstoffzufuhr (Wasserstoff) bei offener Drosselklappe. Dieser ungedrosselte Betrieb verringert die Ladungswechselverluste und steigert somit den Wirkungsgrad deutlich. Ein weiterer Vorteil sind die im Magerbetrieb niedrigen Verbrennungsspitzentemperaturen und somit geringere Wärmeverluste.

Brennstoffzellenfahrzeuge haben zwar einen höheren Wirkungsgrad, sind aber auch einiges teurer. Hier komme ich auf das zurück, was ich vorhin angesprochen habe: Wenn genügend Energie zur Verfügung steht, spielt es auch keine große Rolle mehr, ob ich einen Wirkungsgrad von 37 oder 47 Prozent erreiche. Entscheidend ist viel mehr, dass ich eine Lösung habe, die praktisch ist, funktionstüchtig und sicher und dabei auch betriebswirtschaftlich Sinn macht.

Genau das ist der Ansatzpunkt von Alset. Wir können nicht auf die perfekte Lösung warten. Wenn man sich mit einer perfekten Zukunftslösung zufrieden gibt, wird man auch nur in Zukunft etwas realisieren und nicht heute. Bei der aktuellen, aus meiner Sicht weit unterschätzten, Klimasituation könnte es aber dann schon zu spät sein.  Deshalb setzen wir mit unserem Wasserstoffverbrennungsmotor auf eine Brückentechnologie, die bereits heute mit geringstem finanziellen und technischen Aufwand die Umwelt und das Weltklima entlastet.

Haben Wasserstoffautos überhaupt eine Chance auf dem Markt, jetzt, wo überall Elektroautos entwickelt und von manchen Herstellern schon angeboten werden?

Unbedingt. Um das Thema Elektromobilität gibt es momentan zwar einen großen Hype – schließlich haben Elektroautos einen relativ hohen Wirkungsgrad und können eventuell direkt zu Hause geladen werden. Auf der anderen Seite habe ich aber auch das Gefühl, dass der Blick auf die Realität ein bisschen verloren geht. Elektro-Pkws sind in der Regel kleine, leichte Fahrzeuge mit geringer Reichweite. Die Zelltechnologie ist noch sehr begrenzt und teuer.

In einer McKinsey Studie über nachhaltige Mobilität in Europa wird der Elektromobilität nur ein Marktanteil von zehn Prozent eingeräumt. Daher sollte man nicht vergessen, neben den ganzen Investitionen in die Elektromobilitätsforschung – die durchaus wichtig sind und Sinn machen –, nach Lösungen für die 90 Prozent der anderen Fahrzeuge zu suchen.

Herr Korn, herzlichen Dank für das Gespräch.

Corinna Lang

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