Partner von
Partner von

Detlef Stolten im Interview

Der Brennstoffzellenforscher Detlef Stolten plädiert für ein flächendeckendes Netz sowohl von Strom- als auch Wasserstofftankstellen. Denn erst die Kombination ergibt für ihn Sinn.




brand eins: Herr Stolten, wie wird das Auto angetrieben, mit dem Sie in zehn Jahren zum Forschungszentrum in Jülich fahren werden?

Detlef Stolten: 2028 werde ich gerade in Rente sein. Aber wenn, behaupte ich mal frech, dann fahre ich nicht mehr selbst, sondern lasse fahren: autonom. Dieses Fahrzeug ist für lange Strecken ausgelegt und wird daher einen Brennstoffzellenantrieb haben. Und falls ich wirklich noch einen Zweitwagen brauchen sollte, ist das sehr wahrscheinlich ein reiner Stromer.

Sie gehen also davon aus, dass wir uns in zehn Jahren sowohl mit Wasserstoffautos als auch mit Elektroautos fortbewegen? Wer nach China schaut und die jüngsten Ankündigungen der deutschen Hersteller liest, muss von einem Durchmarsch der Elektroautos ausgehen.

Das Elektroauto kommt, keine Frage. Es ist zunächst immer sinnvoll, den einfachsten Energieträger auch als Erstes zu verwenden. Wenn wir Strom direkt nutzen und in einer Batterie speichern können, haben wir am Ende auch den höchsten Gesamtwirkungsgrad. Für ein Elektroauto kommen wir da vom Wind- bis zum Autorad durchschnittlich auf 68 Prozent.

Detlef Stolten

Liegt der Wirkungsgrad nicht sogar bei 80 bis 90 Prozent?

Nur in der Stadt bei langsamer und schonender Ladung. Die 68 Prozent schließen die Verluste beim Antrieb und vor allem auch für das Schnellladen mit hohen Leistungen ein. Die Batterien werden dabei sehr warm und müssen gekühlt werden – beides drückt die Effizienz. Aber klar ist auch: Ein Brennstoffzellenfahrzeug kommt nur auf einen Wirkungsgrad von 38 Prozent. Da muss der Wasserstoff zunächst per Elektrolyse aus Wasser gewonnen und dann in Strom gewandelt werden. Trotzdem werden wir künftig auch solche Autos sehen.

Was macht Sie da so sicher?

Erstens sind die Reichweiten der Batteriefahrzeuge noch zu kurz für den Einsatz auf langen Strecken. Mit Wasserstoff kommen Sie schon heute auf bis zu 700 Kilometer ohne Tankstopp. Und zweitens können wir den Ökostrom, den wir in den Elektroautos verfahren wollen, nicht volkswirtschaftlich sinnvoll über längere Zeiträume speichern. Das müssen wir aber, wenn wir den Anteil an Erneuerbaren weiter – wie von der Bundesregierung geplant – ausbauen wollen. Denn es kann eben auch zu längeren Phasen ohne relevante Mengen an Wind und Sonne kommen. Das sind die viel zitierten Dunkelflauten, die vor allem im Spätherbst und Winter auftreten. In diesen Monaten produzieren wir aber auch oft so viel Windstrom, dass wir ihn nicht mehr nutzen können. Das Entscheidende am Wasserstoff ist, dass wir damit diese Überschüsse speichern und auch noch Monate später wiederverwenden können. Wir nutzen Strom, den wir sonst gar nicht im Transportsektor einsetzen könnten.

Es gibt doch aber auch Batteriespeicher – Tesla hat in Australien gerade den größten der Welt gebaut.

Das ist durchaus beachtlich, und für ein paar Tausend Haushalte mag das auch für einen gewissen Zeitraum ausreichend sein. Aber davon bräuchte man in Deutschland unzählige. Wenn Sie Batteriepreise von 100 Euro pro Kilowattstunde annehmen (die wir den Prognosen nach wohl frühestens ab 2020 erreichen) und damit einen Speicher von relevanter Größe bauen wollen, sagen wir 30 Milliarden Kilowattstunden, womit man grob 60 Tage überbrücken kann – dann kostet dieser Speicher 3000 Milliarden Euro. Selbst wenn sich der Batteriepreis dann noch mal halbiert, wären es immer noch 1500 Milliarden.

Aber kostet der Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur für Brennstoffzellenfahrzeuge, die Energie über solche Zeiträume vorhalten kann, nicht auch unglaublich viel Geld?

Man hört und liest das immer wieder, es stimmt aber nicht. Wir haben dazu gerade eine Studie abgeschlossen, in der wir die Infrastruktur für Batteriefahrzeuge mit dem Wasserstoffpfad verglichen haben. Der Auftraggeber war H2 Mobility, ein Gemeinschaftsunternehmen, in dem sich Daimler, Air Liquide, Linde, Shell, OMV und Total mit dem Ziel zusammengeschlossen haben, 400 Wasserstofftankstellen bis 2023 aufzubauen. Die Gelder, mit denen H2 Mobility den Bau finanziert, kommen jeweils zur Hälfte von den Industriepartnern sowie von der öffentlichen Hand.

Darf ich raten? Wasserstoff ist gar nicht so teuer.

Wenn Sie damit andeuten wollen, dass wir in dieser Studie nicht unabhängig waren: Wir schauen uns die Zahlen unvoreingenommen an und produzieren auch unvoreingenommene Ergebnisse. Das ist das Selbstverständnis meines Instituts. Und so sind wir auch bei dieser Studie vorgegangen. Um es vorwegzunehmen: Wir empfehlen, beide Infrastrukturen aufzubauen. Aber tatsächlich ist eine Wasserstoffinfrastruktur, mit der 20 Millionen Brennstoffzellenfahrzeuge versorgt werden können, etwas günstiger als der Ausbau einer Batterie-Infrastruktur. Da kommen wir auf 40 Milliarden Euro. Die Batterie-Infrastruktur würde für dieselbe Anzahl Elektroautos 51 Milliarden Euro kosten. Für 40 Millionen Autos – das ist ungefähr der gesamte Fahrzeugbestand in Deutschland – geht die Schere vermutlich noch weiter auseinander.

Wie kommt das? Elektroautos können im Prinzip an jeder Steckdose geladen werden. Da dürfte der Aufbau von zusätzlichen Ladesäulen für eine ausreichende Versorgung deutlich günstiger sein.

Das liegt daran, dass Wasserstoff zu einem Knotenpunkt geliefert werden kann, also einer Tankstelle, von der aus sehr viele Brennstoffzellenfahrzeuge mit ihrem Kraftstoff versorgt werden können. Das Gas ist in drei Minuten im Tank, dann können Sie weiterfahren. Bei Elektroautos geht das nicht. Abgesehen von den Schnellladesäulen, bei denen die Wartezeit für das Stromtanken rund zehn Minuten betragen soll, wird der Löwenanteil der Ladevorgänge mehrere Stunden dauern. Sie müssen also für Elektroautos viel mehr Lademöglichkeiten schaffen.

Eine Wasserstofftankstelle kostet jedoch rund eine Million Euro. Ladesäulen sind schon für wenige Tausend Euro zu haben.

Schnellladesäulen sind auch nicht günstig. Wir haben sie mit 40 000 bis 60 000 Euro gerechnet. Der Wasserstoffpfad ist nur ganz zu Anfang teurer, was aber fast zu vernachlässigen ist. Für bis zu 100 000 Fahrzeuge liegen die Ausbaukosten für Wasserstoff bei 450 Millionen, die für Batterie bei 310 Millionen Euro.

Wann dreht sich das Verhältnis?

Schon bei einem Bestand von einer Million Autos wird der Wasserstoffpfad günstiger; die Werte liegen bei 1,9 Milliarden Euro für Wasserstoff gegenüber 2,8 Milliarden Euro für die Batterie. Wenn Sie die Studie genauer anschauen, fällt allerdings ein Kostensprung für den Wasserstoffpfad zwischen einer und drei Millionen Autos auf. Denn wir haben gesagt, dass ab einer Million Wasserstoffautos nur grüner Wasserstoff zulässig ist. Und dafür muss man Großspeicher bauen, die zunächst einmal kosten.

Halten Sie Wasserstoff für die bessere Wahl?

Nein. Auf Kurzstrecken und für mittlere Distanzen bieten sich Elektroautos an. Wenn die Fahrzeuge aber schwerer, die Strecken länger und die Geschwindigkeiten höher werden, haben Batterien auf absehbare Zeit den Nachteil, dass sie schwer und teuer werden und dass ihre Energiedichte nicht so groß ist. In einen Wasserstofftank passt zehnmal mehr Energie pro Volumen als in eine Batterie. Für Brennstoffzellen-Lkw und Wasserstoff in Zügen auf nichtelektrifizierten Strecken sehe ich daher besonders große Chancen. Und in der Luftfahrt wird Wasserstoff als Zwischenprodukt für die Produktion von umweltfreundlichen flüssigen Kraftstoffen benötigt.

Können wir uns den parallelen Aufbau von Wasserstoff- und Lade-Infrastruktur überhaupt leisten?

Wir sollten uns das leisten. Und können das auch: Die 91 Milliarden Euro für beide Infrastrukturen sind im Vergleich zu anderen Kosten im Energie- und Verkehrssektor eher gering. Den ohnehin notwendigen Ausbau der Erneuerbaren in unserem Szenario kalkulieren wir beispielsweise mit 374 Milliarden Euro. Und die von der Bundesregierung bis zum Jahr 2030 geplanten Ausgaben für Straßen, Schienen und Wasserwege betragen auch deutlich mehr: knapp 270 Milliarden Euro.

Zum 1. Januar 2018 waren laut Kraftfahrt-Bundesamt zusammen 53 861 Elektrofahrzeuge und Wasserstoffautos in Deutschland angemeldet. Das ist zwar eine Steigerung von knapp 60 Prozent gegenüber dem Vorjahr, aber in absoluten Zahlen noch sehr gering. Auch deshalb, weil Brennstoffzellenfahrzeuge für Normalverdiener unerschwinglich sind.

Der Preis muss weiter runter, für beide Antriebsformen. Der Weg wird ähnlich wie bei der Einführung des Antiblockiersystems sein. Das wurde zuerst in der teuren Premiumklasse verbaut, und heute ist es Standard in allen europäischen Fahrzeugen. Die Autofirmen werden aber nicht alles vorfinanzieren können.

Soll der Staat der Automobilindustrie mal wieder helfen?

Wir brauchen die Politik in jedem Fall, weil sich der Markt selbst immer zum kostenmäßig günstigsten Energieträger bewegen wird. Darin sind aber nicht die Auswirkungen auf die Umwelt eingepreist. Der Markt macht also ohne Eingriff automatisch das Falsche. Die richtigen Mechanismen müssen jetzt entwickelt werden. Aber das kennen und können wir: Die Erneuerbaren haben sich ja auch nur dank regulatorischer Maßnahmen wie beispielsweise Subventionen oder das Erneuerbare-Energien-Gesetz etablieren können. Außerdem sollte die Automobilindustrie die erheblichen Vorteile bei der Wartung und im Betrieb von Elektro- und Wasserstoffautos stärker betonen.

Die da wären?

Es fällt zum Beispiel kein Ölwechsel und auch kein Katalysator- oder Rußpartikelfiltertausch mehr an. Außerdem verlängern sich die Wartungsintervalle der Bremsen massiv, da beim Bremsen über einen Generator Energie zurückgewonnen wird. Der hilft dabei zu verzögern, was die normalen Bremsen schont. Ich habe von Toyota die Information, dass die Bremsen in einem Wasserstofffahrzeug alle 150 000 Kilometer gewechselt werden müssen. Beim normalen Verbrenner kann der Wechsel durchaus schon weit vor 50 000 Kilometern fällig werden. Sie sind also mit den elektrifizierten Fahrzeugen weniger in der Werkstatt. Zusammen spart das auf der Wartungsseite sicherlich ein paar Tausend Euro. Damit relativiert sich ein höherer Preis für ein Elektro- oder Wasserstoffauto wieder ein Stück weit.

Fehlt nur noch die Infrastruktur.

Ja, wenn wir die Klima- und Energiewende-Ziele erreichen wollen, brauchen wir jetzt unbedingt einen deutlich beschleunigten Aufbau der Infrastrukturen. Denn die Leute werden ein Fahrzeug – egal mit welchem Antrieb – nur kaufen, wenn sie auch eine Tankstelle finden. ---

Detlef Stolten, 59, ist Direktor des Instituts für Elektrochemische Verfahrenstechnik am Forschungszentrum Jülich und Inhaber des Lehrstuhls für Brennstoffzellen an der RWTH Aachen. Seit 2010 beschäftigt er sich intensiv mit der Transformation des Energiesystems aus technischer und ökonomischer Sicht.

Aktuell gibt es 43 Wasserstofftankstellen in Deutschland. 33 weitere sind in Bau oder im Probebetrieb. Derzeit haben Kunden im Prinzip nur zwei Modelle mit Brennstoffzellenantrieb zur Auswahl. Der Toyota Mirai kostet 78 600 Euro, der Hyundai ix35 Fuel Cell 65 450 Euro. Der ix35-Nachfolger soll nach den Sommerferien in den Handel kommen und weniger als 60 000 Euro kosten. Vermutlich teurer wird der Mercedes GLC F-Cell, der ebenfalls noch in diesem Jahr auf den Markt kommen soll. Zum 1. 1. 2018 waren 325 Brennstoffzellen-Pkw in Deutschland gemeldet.