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Thesis 20 Thesen in 20 Wochen – gemeinsam in der Elektromobilität durchstarten: These #2

24. May 2021 Tim Kimpel
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“Wasserstoff und synthetische Treibstoffe werden im PKW-Segment zukünftig keine Bedeutung haben. “

Im Rahmen der ersten These haben wir Gründe für den Hochlauf batterieelektrisch betriebener PKW sowie dessen erwartete Umfänge thematisiert. Das Ergebnis: In 2030 werden in Deutschland unserer Meinung nach rund 10 Millionen rein batteriebetriebene PKW sowie rund 3,5 Millionen Plug-In-Hybride Teil des Fahrzeugbestandes sein. In Summe entspricht dies einem Anteil von circa 25% des gesamten deutschen PKW-Bestands. Im Umkehrschluss kommt schnell die Frage auf, wie die restlichen 75% des Fahrzeugbestands in 2030 betrieben sein werden. Werden dies nach wie vor konventionelle Verbrennungsmotoren sein oder werden sich neben der batteriebetriebenen Elektromobilität weitere Technologien etablieren? Grundsätzlich kommen hierbei Brennstoffzellenantriebe auf Wasserstoffbasis (“Wasserstoffautos”) sowie die Nutzung synthetischer Treibstoffe in Frage. 

Werfen wir als erstes einen Blick auf wasserstoffbetriebene PKW. Als wesentlichen Grund und gleichzeitig als Notwendigkeit für den erwarteten Hochlauf der batteriebetriebenen Elektromobilität haben wir im Rahmen der ersten These politische Rahmenbedingungen identifizieren können. Diese Notwendigkeit trifft auch auf wasserstoffbetriebene Brennstoffzellenantriebe zu. So besteht wegen des enormen Investitionsbedarfs und der aus heutiger Sicht für Marktakteure nicht gegebenen Wirtschaftlichkeit beispielsweise Bedarf an Rahmenbedingungen, Anreizen und Förderungen für die Fahrzeugentwicklung, die (Entwicklung der) Wasserstoffproduktion und die Errichtung der Tankstelleninfrastruktur. Dies hat die deutsche Bundesregierung erkannt und trotz ihres offensichtlichen  Fokus auf die batteriebetriebene Elektromobilität mit ihrer Wasserstoffstrategie auch diese Technologie im Blick. So wird beispielsweise der Ausbau an Wasserstofftankstellen derzeit gefördert und die für batteriebetriebene PKW geltende  Kaufprämie gilt ebenfalls für Wasserstoffautos — zumindest in der Theorie, da derzeit nur eines der zwei in Deutschland erhältlichen Wasserstoff-PKW die Fördervoraussetzungen erfüllt. Neben des geringen Fahrzeugangebots (In Deutschland sind derzeit der Hyundai NEXO und der Toyota Mirai erhältlich) sprechen einige weitere Gründe gegen die Wasserstoffmobilität:

  • Hohe Anschaffungskosten. Die in Deutschland erhältlichen Wasserstoff-PKW kosten bisher aufgrund der komplexen Technik und geringen Skalierung jeweils über 60.000€
  • Fehlender Ausbau der Ladeinfrastruktur. Im Vergleich zu den rund 15.000 konventionellen Tankstellen bestehen in Deutschland derzeit rund 100 Wasserstofftankstellen mit Investitionskosten von jeweils über einer Millionen Euro
  • Hohe Treibstoffreise. Diese sind derzeit vergleichbar mit Benzinpreisen und somit deutlich teurer als Ladestrom für das batteriebetriebene Elektroauto
  • Kritisch zu betrachtende Energieeffizienz im Falle der Erzeugung nachhaltigem Wasserstoffs (Siehe Grafik) 
Die Wirkungsgrade eines wasserstoffbetriebenen und batteriebrteiebenen PKWs bei Nutzung von Erneuerbaren Strom im Vergleich

Die benannten Nachteile der Wasserstoffmobilität haben Konsequenzen auf den Absatz. Insgesamt sind in Deutschland  derzeit nur rund 500 Wasserstoffautos zugelassen. Dies entspricht 0,001 Prozent aller hierzulande fahrenden Autos. Weltweit gibt es etwa 20.000 Wasserstoffautos. Im Vergleich zum Absatz von Elektroautos sind diese Absatzzahlen demnach bisher verschwindend gering. 

Doch was wird sich zukünftig an diesem Bild ändern? Aller Voraussicht nach nicht viel. An den Wirkungsgraden werden rein physikalisch keine zufriedenstellenden Verbesserungen erzielt werden und die Tankstelleninfrastruktur wird sich aufgrund des geringen Fahrzeugbestands sowie der hohen Investitionskosten aller Voraussicht nach nur träge entwickeln. Diese Meinung teilen auch die europäischen Automobilkonzerne. Dies hat zur Folge, dass deren ehemals umfangreichen Wasserstoffpläne mittlerweile mindestens stark reduziert, überwiegend gar vollständig “begraben” worden sind. Seitens der Attraktivität des Fahrzeugangebots werden folglich die asiatischen Hersteller das Tempo vorgeben. Doch auch wenn diese ihre Entwicklungen vorantreiben und ihr Angebot ausbauen werden, erscheinen zur batteriebetriebenen Mobilität vergleichbare Skaleneffekte aus heutiger Sicht utopisch und somit die Entwicklung der Fahrzeugtechnologie nachhaltig benachteiligt zu sein. Aus diesem sowie der diskutierten und darüber hinausgehenden Nachteile der Wasserstoffmobilität erscheint ein Durchbruch im PKW-Bereich unrealistisch. 

Trotz allem bestehen einige entscheidende Stärken der Wasserstoffmobilität. Diese liegen vor allem in der im Vergleich zum batteriebetriebenem Elektroauto höheren Reichweite pro Batterieladung/Tankfüllung sowie dem wegen der fehlenden Batterie insgesamt geringeren Gewichts des Fahrzeugs. Zwei von mehreren Faktoren, die den Wasserstoffantrieb vor allem für den Schwer- und Fernverkehr attraktiv machen. Der Bereich in dem die batteriebetriebene Elektromobilität bisher nicht punkten können. Denn was bei beispielsweise Nahverkehrs-Lkw, Lieferwagen, Müllautos oder auch Stadtbussen funktioniert – ein Elektroantrieb mit Batterie, die auf dem Betriebshof aufgeladen wird – ist bis auf Weiteres keine Option im Schwer- und Fernverkehr. Für diese Fahrzeuge, die pro Jahr durchaus über 150.000 Kilometer fahren und von denen in Deutschland knapp 60.000 zugelassen sind, ist ein batterieelektrischer Antrieb bisher zu schwer, in der Anschaffung zu teuer und bezüglich der Reichweite sowie Haltbarkeit der Batterie zu unattraktiv. Nahezu alle etablierten Hersteller und etliche Neueinsteiger arbeiten daher an der Serienreife der Wasserstoffantriebe für Lastwagen. Wir glauben, dass sich Wasserstofffahrzeuge in einigen dieser Bereichen durchsetzen können, da hier die Vorteile gegenüber dem batterieelektrischem Antrieb ausgespielt werden können und in Teilen auch zumindest mittelfristig alternativlos erscheinen.

Ein ähnliches Bild ergibt sich bei der Bewertung der Nutzung synthetischer Treibstoffen. Eine typische Frage an dieser Stelle ist, was denn wäre, wenn es einen künstlich und klimaneutral hergestellten Kraftstoff gäbe, der ohne Ausstoß von Treibhausgasen verbrennt und bezahlbar ist. Könnte man damit weiter konventionelle Autos mit Verbrennungsmotoren fahren und das bestehende Tankstellennetz nutzen ohne das Klima negativ zu beeinflussen? 

Ja, das wäre aus unserer Sicht möglich. Grundsätzlich ist die Annahme korrekt, dass bestehende konventionelle Fahrzeuge und Tankstellen in diesem Szenario weiterhin und klimaneutral nutzbar wären. Doch auch wenn die Entwicklung synthetischer Treibstoffe langsam den Forschungscharakter verlässt, ist die Technologie von einer wettbewerbsfähigen Marktreife weit entfernt. Anders als bei Wasserstoff würde es zwar nicht am Tankstellennetz oder dem Fahrzeugangebot mangeln (Schließlich könnten die bestehende Tankinfrastruktur und Fahrzeugtechnologie weiterhin genutzt werden), doch es bestehen äußerst kritisch zu hinterfragende Aspekte in Bezug auf die Effizienz und Wirtschaftlichkeit.

So gelten zum einen wegen der zukünftig vermutlich auf Wasserstoff basierenden Produktion von synthetischen Kraftstoffen die bereits diskutierten Regeln der Ineffizienz — nur etwas extremer, da weitere Produktionsschritte hinzukommen. Zum anderen sind die Treibstoffkosten zu beachten. Heute würden für einen Liter synthetischer Kraftstoff circa 4,50 € Herstellungskosten anfallen. Optimistische Prognosen wie die des Wuppertal Instituts gehen davon aus, dass im Jahr 2030 ein Endkundenpreis von 2,29 € inkl. Steuern möglich wäre. Klar ist: Trotz des steigenden ökologischen Bewusstseins werden die meisten Kunden synthetische Kraftstoffe nur akzeptieren, wenn der Preis stimmt. Bis dies eintreffen wird, wird unserer Meinung nach die batteriebetriebene Mobilität Alltag in Deutschland sein, den Markt dominieren und Nutzer begeistern. Eine Umkehr zum konventionellen Auto erscheint zu diesem Zeitpunkt seitens Anbieter und Nutzer folglich äußerst unrealistisch. Doch neben der Bedienung möglicher Nischen im PKW-Segment (etwa der Nutzung von Oldtimer oder auch einiger Sportwagen) wird synthetischer Treibstoff überall da, wo Batterien oder Brennstoffzellen aus heutiger Sicht keinen Sinn ergeben einen sinnvollen Beitrag leisten können: Beispielsweise wird die Urlaubsreise mit dem Flugzeug dank synthetischer Treibstoffe endlich nachhaltig möglich sein können.

Fazit: In 2030 werden neben der batteriebetriebenen Elektromobilität nach wie vor die konventionellen Antriebe im PKW-Segment dominieren. Deren Anteile werden Schritt für Schritt sinken und durch batteriebetriebene Fahrzeuge ersetzt werden. Strom wird damit zur unmittelbaren Energiequelle der Mobilität. Die beiden  Energiequellen Wasserstoff und synthetische Treibstoffe ordnen wir eine Rolle im Schwer- und Fernverkehr, der Schifffahrt sowie dem Flugverkehr zu. 


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