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Wasserstoff- und Brennstoffzellen [DE][en][fr

Erschienen: Freitag 24. November 2006    | Aktualisiert: Mittwoch 23. Mai 2007   

Wasserstoffautos könnten die Abhängigkeit der Welt vom Öl lösen und verkehrsbedingte Luftverschmutzung und CO2-Emissionen abschaffen. Kritiker warnen jedoch davor, dass Wasserstoff nur wirklich sauber ist, wenn er aus erneuerbaren Energien gewonnen wird. 

Zum gleichen Thema:

Nächste Schritte:

  • 9. Januar 2007: Plattform für Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Technologien billigt Umsetzungsplan

  • 28. März 2007: Plattform für Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Technologien gründet eine Vereinigung als ersten Schritt zur europäischen öffentlich-privaten Partnerschaft (Joint Technology Initiativen – JTI) für Wasserstoff- und Kraftstoffzellen.

  • 21. Mai 2007: Das Parlament nimmt eine schriftliche Erklärung zur Gründung einer umweltfreundlichen Wasserstoff-Wirtschaft und zu einer dritten industriellen Revolution an, die bis 2025 zu einer dezentralisierten Wasserstoff-Infrastruktur in allen Mitgliedstaaten führen soll.

  • Bis Ende 2007: Gemeinsame Technologieinitiativen sollen gegründet werden, die ersten Aktivitäten 2008 beginnen.

Zusammenfassung Links

Verkehr ist für 71% des Ölverbrauchs in der EU verantwortlich und in der Automobilbranche stammen 98% des Verbrauchs von Erdöl. Dies zeigen Zahlen, die die Kommission vorgelegt hat.

Um die Ölabhängigkeit zu reduzieren, hat die Kommission als Ziel gesetzt, bis 2020 20% der herkömmlichen Kraftstoffe durch alternative Kraftstoffe zu ersetzen (Grünbuch: Hin zu einer europäischen Strategie für EnergieversorgungssicherheitPdf external , 2000).

Ein Jahr später legte die Kommission eine Mitteilung über alternative Kraftstoffe vor und identifizierte drei Kraftstoffe als besonders vielversprechend: Biokraftstoffe, Erdgas und Wasserstoff (siehe EurActiv LinksDossier).

Wasserstoff bietet auf den ersten Blick viele Vorteile: 

  • Er ist das am reichlichsten vorhandene Element;
  • Er ist ein vielseitiger Energieträger, der aus fast jeder Quelle gewonnen werden kann;
  • Er würde die Abhängigkeit vom Öl verringern und verkehrsbedingte Luftverschmutzung und Treibhausgasemissionen abschaffen;
  • Er kann gespeichert werden.

Kernfragen:

Wasserstoff gehört zusammen mit Biokraftstoffen zu den größten Hoffnungsträgern der Kommission, um in Zukunft Öl im Verkehr zu ersetzen und dadurch die Abhängigkeit der EU vom Öl zu reduzieren.

Nach dem anfänglichen Enthusiasmus wurde bald Kritik laut, die auf die „Illusionen“ der Wasserstoffwirtschaft hinweist:

  • Wie Strom, ist Wasserstoff ein Energieträger und keine Energiequelle. Das bedeutet, dass die Wasserstoffwirtschaft immer nur so sauber sein wird, wie die Quelle aus der er gewonnen wird (Kohle, Atomkraft, Erdgas oder erneuerbarer Energien);
  • ein wasserstoffbetriebenes Verkehrssystem erfordert ein Netzwerk von Tankstellen, das große Kosten verursachen würde. In einer StudiePdf external , die im Dezember 2005 erschienen ist, veranschlagt die International Energieagentur (IEA), dass die Kosten für die Entwicklung der Infrastruktur, die für eine verbreitete Nutzung von Wasserstoff erforderlich ist, in Billionenhöhe liegen würden (EurActiv 2. Dezember 2005);
  • Brennstoffzellenbatterien, die Wasserstoff durch eine chemische Reaktion in Elektrizität umwandeln, haben eine eingeschränkte Effizienz und Speicherungskapazität und während des Umwandlungsprozesses geht viel Energie verloren;
  • Brennstoffzellenbatterien sind aufgrund der bei der Herstellung verwendeten Materialien immer noch sehr teuer (ungefähr 10.000 Euro für ein mittelgroßes Auto). Zu den Bestandteilen gehören Platin und Nafion, eine Membran, die in den Elektrolyten der Brennstoffzellen verwendet wird.

Öffentliche und private Investitionen in Forschung und Entwicklung konzentrieren sich darum auf die Kostenreduzierung für Brennstoffzellen, die Erhöhung ihrer Speicherkapazität und die Lösung des Infrastrukturproblems.

In den USA hat die Bush-Regierung 1,8 Mrd. US-Dollar über einen Zeitraum von fünf Jahren, für eine Wasserstoff-Initiative und ein begleitendes FreedomCar-Projekt bereitgestellt. Die EU, die USA und andere Partner kooperieren in der „Internationalen Partnerschaft für Wasserstoffwirtschaftexternal “ (International partnership for the hydrogen economy). 

Auf europäischer Ebene wurde 2004 die Plattform für Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Technologien  (HFP) eingerichtet, um Forschung und Entwicklung im Bereich der Wasserstofftechnologie zu fördern. Die Plattform, die von der Industrie geleitet wird, bringt Wissenschaftler aus der Öffentlichkeit und der Privatwirtschaft, öffentliche Behörden und die Wirtschaft zusammen. 

Im März 2005 legte die Plattform ihre „Strategische Forschungsagenda“ vor, um die Forschung zu dirigieren und öffentliche und private Investitionen in Forschungs- und Entwicklungsprogramme anzuregen (EurActiv 17. März 2005). Die Programme zielen auf die Kommerzialisierung von Fahrzeugen bis 2015 ab, jedoch glauben viele, dass diese Fahrzeuge frühestens 2020 wettbewerbsfähig sein werden.

Mehrere EU-finanzierte Projekte wurden eingerichtet, um die Realisierbarkeit von Wasserstoffzellen im öffentlichen Verkehr voranzutreiben. Das EU-Programm „Clean Urban Transport for Europe“ (Umweltfreundliche öffentliche Verkehrsmittel - CUTE) hat den Einsatz von 27 wasserstoffbetriebenne Brennstoffzellen-Bussen in neun europäischen Großstädten unterstützt, u. a. in Amsterdam und Barcelona. Die Ergebnisse des Praxistests wurden im Mai dieses Jahres vorgestellt (EurActiv 11. Mai 2005). Hierbei wurde deutlich, dass in einigen Bereichen Verbesserungen notwendig sind:

  • Die Konstruktion, der Bau und der Betrieb der Wasserstoffversorgungsketten und Tankstellen;
  • Effiziente Gewinnung und Nutzung von Tonnen von Wasserstoff;
  • Optimierung der Infrastruktur.

Positionen:

„Es stellt sich nicht mehr die Frage, ob diese Technik funktioniert, sondern wann sie wettbewerbsfähig sein wird“,  verkündete Energiekommissar Andris Piebalgs bei der Vorstellung der Ergebnisse des CUTE-Projekts.

Vor einem Jahr legten eine Gruppe von Europaabgeordneten eine „Grüne Wasserstoff-Charta“ vor, in der sie die  EU aufforderte, bis 2025 auf eine wasserstoffbetriebene Wirtschaft umzusteigen (siehe EurActiv 13. September 2005). Die Abgeordneten sprachen sich für eine Wasserstoffwirtschaft, die auf erneuerbaren Energien beruht, aus.

Es gibt jedoch auch Wasserstoff-KritikerUlf Bossel vom European Fuel Cell Forum, einer Organisation, die die technische und wissenschaftliche Erforschung von Brennstoffzellen unterstützt, kritisiert die so genannte „Wasserstoff-Illussion“. Seine wichtigsten Argumente sind:

  • Wenn eine Wasserstoffwirtschaft Realität würde, werde dies zu einem großen Anstieg in der Nachfrage nach Elektrizität führen, die nicht allein durch erneuerbare Energien gestillt werden könne. Laut Bossel, müsse daher ein beachtlicher Teil der Nachfrage nach Strom von Kohle- oder Atomkraftwerken gestillt werden, mit den bekannten Umwelt- und Sicherheitsauswirkungen.
  • Zusätzlich ginge ein Großteil der Energie bei der Umwandlung von Elektrizität in Wasserstoff, um in Brennstoffzellen gespeichert werden zu können und bei der Rückumwandlung in Elektrizität, verloren. Ungefähr drei Viertel der Energie gingen bei Elektrolyse, Kompression oder Verflüssigung, Transport, Speicherung, Transfer und Rückumwandlung in Elektrizität in den Brennstoffzellen verloren, so das Fuel Cell Forum in einer Erklärung.

Der Energieriese ExxonMobil weist darauf hin, dass die Gewinnung von Wasserstoff aus erneuerbaren Energien andere Herausforderungen mit sich bringt. Der begrenzte Zugang zu erneuerbaren Energien in den kommenden Jahrzehnten rechtfertige die Frage, ob die Nutzung von erneuerbaren Energien für Wasserstoffgewinnung die sinnvollste Nutzung dieser Ressourcen sei. Laut ExxonMobil spare eine Einheit Wind- oder Solarenergie, die Kohle bei der Stromerzeugung ersetzt, über doppelt so viel CO2 wie die Nutzung der gleichen Einheit, um Benzin durch Wasserstoff zu ersetzen.

Kritische Stimmen weisen auf die Umwelteinflüsse von Wasserstoffnutzung in der Verkehrsbranche hin. In einer kürzlich durchgeführten AnalysePdf external  wissenschaftlicher Studien kamen britische Forscher zu dem Ergebnis, dass im Gegensatz zur weitläufigen Meinung Wasserstoff ein indirektes Treibhausgas sei und mögliche Auswirkungen auf die Klimaerwärmung haben könnte. 

Die Wissenschaftler, die von Richard Derwent vom Centre for Environmental Policy am Imperial College in London angeführt wurden, sagten, dies käme daher, dass Wasserstoffemmissionen die Menge an Methan und Ozon erhöhten und dadurch die Klimaerwärmung vorantrieben. Die Forscher betonten jedoch, dass die Auswirkungen auf die Klimaerwärmung wesentlich geringer ausfallen würden als bei der weiteren Nutzung von fossilen Brennstoffen.

Befürworter  der Wasserstoff-Technologie argumentieren jedoch, dass Autos, die mit Brennstoffzellen betrieben werden, genauso effizient, wenn nicht effizienter als herkömmliche Motoren sind. Shell Hydrogen weist darauf hin, dass eingebaute Verbrennungsmotoren in heutigen Fahrzeugen weniger als 30% der Energie des Kraftstoffes in Antriebskraft umwandeln.

Fahrzeuge mit wasserstoffbetriebenen Elektromotoren seien wesentlich effizienter und würden 40-60% der Energie umsetzen, so Shell Hydrogen.

Die größte Herausforderung sei die finanzielle Komponente, nicht die technische. Die Schlüsselfrage sei die Finanzierung des Schritts von teuren Prototypen zu erschwinglichen Massenfahrzeugen.

Shell veranschlagt, dass Brennstoffzellenautos wettbewerbsfähig sein werden, wenn die jährliche Produktion eine Million Fahrzeuge weltweit erreicht. Die Kombination aus Fortschritten in der Technik und der Herstellung, die in den nächsten fünf Jahren zu erwarten seien, und die darauffolgende weltweite Produktion in den folgenden fünf bis zehn Jahren, werde laut Shell attraktive und erschwingliche Brennstoffzellenautos eine kommerzielle Realität werden lassen.

Links Zusammenfassung

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