In Düsseldorf hat eine Logistikfirma einen emissionsfreien Brennstoffzellen-Lkw im Rahmen des H2-Share Projekts erfolgreich getestet. Winterliche Temperaturen verkürzten die Reichweite und die häufigeren Tankstopps mussten telefonisch angemeldet werden. // Von Marc-Nassim Strauß und Elmedin Dizdar
Der 27 Tonnen schwere Brennstoffzellen-Lkw fährt mit einer Tankfüllung Wasserstoff bei winterlichen Temperaturen unter Volllast etwas mehr als 200 Kilometer. Durch die vergleichsweise geringe Reichweite sind häufigere Tankstopps erforderlich, was standortabhängig kein Problem ist, solange eine Wasserstofftankstelle in gut erreichbarer Nähe ist. Testfahrer Peter Pach ist der Meinung, dass das Tankstellennetz noch besser ausgebaut werden müsse – besonders dann, wenn mehr Fahrzeuge mit Wasserstoff unterwegs sein werden. „Aktuell muss ich, bevor ich zur Tankstelle fahre, bei der Tankstelle anrufen. Die Mitarbeiter schalten die Tankstelle dann frei und dann wird Wasserstoff nachgefüllt“, so Pach.
Mit grünem Wasserstoff emissionsfrei fahren
Die Zapfsäulen für Lkw haben schon immer etwas anders ausgesehen als für Pkw. Der Brennstoffzellen-Lkw hat anstelle eines herkömmlichen Dieselantriebs eine elektrochemische Zelle. Die Energie des Wasserstoffs wird damit in elektrischen Strom umwandelt, der die Elektromotoren antreibt. Im Gegensatz zum laut brummenden Diesel-Lkw schnurrt der Brennstoffzellen-Lkw leise auf den Straßen. Wenn der Wasserstoff mit erneuerbaren Energien hergestellt wird, ist der Brennstoffzellen-Lkw emissionsfrei mobil. Die aktuellen Diesel-Lkw waren laut europäischer Umweltagentur 2018 für rund 30 Prozent der Treibhausgasemissionen aus dem Straßenverkehr verantwortlich.
Treibhausgasemissionen im deutschen Straßenverkehr 2018 // Quelle: Europäische Umweltagentur
Brennstoffzelle zur Dekarbonisierung
Peter Beckhaus, Geschäftsführer des Zentrums für Brennstoffzellen-Technik in Duisburg, schätzt die Brennstoffzellentechnologie für Lkw: „Die Wasserstoffbrennstoffzelle ist die optimale Möglichkeit zur Dekarbonisierung des Schwerlastverkehrs und der Langstreckenverkehre. Bereits heute sind diese Systeme technisch einsatzbereit und befinden sich in der Phase der Industrialisierung und Kostensenkung.” Beckhaus erklärt weiter, dass Batteriemobilität im Schwerlastverkehr nicht praktikabel sei, da die erforderte Größe der Batterie die Leistung der Lkw minimiere. "Die Reichweite bei Brennstoffzellen-Lkw ist direkt abhängig von der Anzahl und Größe der Wasserstoff-Tanks im Lkw. Ob eine Skalierung auf mehrere 1000 km ökonomisch sinnvoll und auch wirklich technisch machbar ist, ist offen. Ich halte das aber auch nicht für notwendig", so Beckhaus.
Brennstoffzellen-Lkw benötigen mehr Strom
Urs Maier, Projektleiter bei der Agora Verkehrswende für Energie und Infrastruktur, ist der Meinung, die Dekarbonisierung für den Verkehr läge im Allgemeinen in der möglichst direkten Verwendung von Strom aus erneuerbaren Energien und verglich aktuelle Mobilitätstechnologien: „Besonders effizient nutzen Oberleitungs-Hybrid-Lkw und auch Batterie-Lkw den Strom. Brennstoffzellen-Lkw benötigen pro Kilometer mehr Strom.“ Dies läge am Energieverlust, sowohl bei der Herstellung des Wasserstoffs per Elektrolyse als auch bei der Rückumwandlung in Strom in der Brennstoffzelle. Maier resümierte: „Alle drei Systeme – Brennstoffzelle, Batterie oder Oberleitungshybrid – haben Vor- und Nachteile und lassen sich auch miteinander kombinieren. Es sollten alle drei Systeme auf der Straße getestet werden.“
Weitere 140 Tankstellen benötigt
Das Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung ISI hat auf Basis eines wissenschaftlichen Simulationsmodells untersucht, wie ein Tankstellennetz für Brennstoffzellen-Lkw bis 2050 aussehen müsste. Hiernach sollten gleichmäßig verteilt entlang des Autobahnnetzes rund 140 Stationen zur Abdeckung des gesamten deutschen schweren Lkw-Verkehrs entstehen. Auch das Forschungszentrum Jülich hat ein Simulationsmodell für die NRW-Studie berechnet. Martin Robinius, ehemaliger stellvertretender Institutsleiter des Forschungszentrums Jülich und heute Bereichsleiter bei Umlaut, einer global agierenden Unternehmensberatung und Co-Autor der Wasserstoff-Roadmap für NRW ist davon überzeugt, dass nur 50 Prozent des benötigten Wasserstoffs für den Straßenverkehr in Deutschland selbst produziert werden könnten. Die übrigen 50 Prozent müssten importiert werden.
Der Weg zum grünen Wasserstoff
Daneben soll die Wasserstoffproduktion grün sein - aus Erneuerbaren Energien. Robinius stellt die aktuelle Situation dar: „Bereits heute gibt es Wasserstofftankstellen mit einer On-Site-Elektrolyseanlage - das wird allerdings eher eine Nischenanwendung werden.“ Die Problematik läge darin grünen Strom aus den On- und Off-Shore-Windkraftanlagen nach NRW zu befördern, um vor Ort die Elektrolyse betreiben zu können. „Da ist es einfacher via Pipelines den in Norddeutschland produzierten grünen Wasserstoff in den Süden zu transportieren”, sagt Robinius.
1,7 Millionen Euro EU-Förderung für H2-Share
Das H2-Share Projekt ist von Interreg North-West Europe organisiert und testet Wasserstofflösungen für Schwerlasttransporte mit dem Ziel, die CO2-Emissionen der Lkw in Nordwesteuropa zu reduzieren. In sechs verschiedenen Ländern und Regionen wurden die Lkw mit Brennstoffzellenantrieb in der Praxis auf die Probe gestellt. Die EU fördert das Projekt mit 1,7 Millionen Euro. Die deutsche Bundesregierung hat mit der vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie veröffentlichten nationalen Wasserstoffstrategie neue Wege für die Wasserstoffwirtschaft geplant. Auch die Landespolitik NRW setzt sich stark für die Wasserstoffwirtschaft ein und stellte Anfang November die Wasserstoff-Roadmap-NRW vor. Andreas Pinkwart, amtierender Minister für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen, will so in der Wasserstoffwirtschaft 130.000 neue Arbeitsplätze schaffen.
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Teaserbild: Ein Brennstoffzellen-LKW auf der Straße. // Quelle: Daimler
Die Autoren
Marc-Nassim Strauß
Elmedin Dizdar
Für mich ist Wasserstoff die Zukunft der grünen Energie. Es sind ja nicht nur die LKWs oder die privaten PKWs, die auf H2 umgestellt werden können. Auch in der Schifffahrt gibt es großartige Projekte mit sehr viel Einsparpotential. Ich bin gespannt, wohin die Reise gehen wird. Noch steckt vieles in den Kinderschuhen, aber in 10-15 Jahren wird sich die Welt verändert haben.