Weitreichende Innovation in Sachen nachhaltiger Mobilitätsantriebe

Auf der Suche nach klimafreundlichen Alternativen zu Benzin und Diesel stösst man früher oder später auf Fahrzeuge mit Elektro- oder Wasserstoffantrieb. Vor allem über Letztere wird immer wieder debattiert. Doch was hat es genau mit dem Wasserstoffantrieb auf sich und wo steht die Schweiz hinsichtlich dieser Entwicklung?

Als häufigstes chemisches Element im Universum ist Wasserstoff Bestandteil von Wasser und beinahe aller organischer Verbindungen. Als Energiebringer ist er gut geeignet, da ein Kilogramm Wasserstoff dreimal mehr Energie beinhaltet als Diesel und Benzin. Entsprechend bietet er sich auch als Treibstoff für Fahrzeuge, sogenannte Wasserstoffautos, an. «Ein Wasserstoffauto ist nichts anderes als ein Elektroauto, in dem die Energie in erster Linie in Form von Wasserstoff gespeichert wird. Die im Fahrzeug integrierte Brennstoffzelle wandelt die Energie von Wasserstoff (H₂) in elektrischen Strom um, indem sie Sauerstoff (O₂) zuführt», erklärt Jörg Ackermann, Präsident des Fördervereins H2 Mobilität Schweiz. «Anstelle von Abgasen entsteht dabei reiner Wasserdampf (H₂O), der wieder in den Kreislauf der Natur zurückgeführt wird. Eine wesentlich kleinere Puffer-Batterie nimmt beim Bremsen und Verzögern Strom auf, der beim Beschleunigen wieder verfügbar ist», so Ackermann. 

Verschiedene Wasserstoffantriebe

Mit dem Verbrennungsmotor oder der Brennstoffzelle mit Elektromotor existieren unterschiedliche Arten des Wasserstoffantriebs. Während sich die Wasserstoffverbrennungsmotoren noch im Entwicklungsstadium befinden und zurzeit nur als Prototypen getestet werden, sind Fahrzeuge mit Brennstoffzellen und Elektromotoren bereits auf der Strasse unterwegs. Den Brennstoffzellenantrieb erklärt Jörg Ackermann wie folgt: «Beim Brennstoffzellen-Fahrzeug handelt es sich um einen 100-prozentigen Elektroantrieb. Die Brennstoffzelle wandelt lediglich die im Wasserstoff gespeicherte Energie in Strom um.»

Nachhaltiger Antrieb

Dass die Wasserstoffmobilität nachhaltig ist, setzt voraus, dass grüner Wasserstoff verwendet wird. Hergestellt wird dieser via Elektrolyse aus Energien, die in der Natur verfügbar sind. Dazu gehören Wind-, Sonne- und Wasserkraft. «Grüner Wasserstoff bietet eine Möglichkeit, diese Energie zu speichern, unabhängig vom Moment, in dem sie benötigt wird. Im idealen Wasserstoff-Ökokreislauf, wie er in der Schweiz aufgebaut wird, funktioniert der gesamte Kreislauf ohne CO₂-Emissionen», sagt Ackermann.

Neben den Nachhaltigkeitsaspekten gibt es aber noch weitere Vorteile der Wasserstoffantriebe gegenüber den herkömmlichen Antrieben mit Benzin, Diesel oder Strom: «Die Vorteile dieser Technologie liegen unter anderem in der kurzen Betankungszeit von wenigen Minuten, in der hohen Reichweite (400 bis 700 km), im Betrieb ohne CO₂-Emissionen und im Wissen, dass die Energie lokal, in der Schweiz, produziert werden kann. Da Wasserstoff ein ideales Medium zur Speicherung von elektrischer Energie ist, entkoppelt das System die Produktion vom Verbrauch des Stroms. Wasserstoff macht das Frischprodukt Strom sozusagen haltbar.»

Der Verkehr verursacht in der Schweiz einen Drittel der CO₂-Äquivalente.

Situation Schweiz

Ein Dilemma der Technologie des Wasserstoffantriebs ist, dass er nur in einem smarten Ökokreislauf aufgebaut werden kann. In diesem müssen Wasserstoffproduktion, Tankstellen und Fahrzeuge synchron wachsen. «Der erste Schritt erfordert Investitionen und ein systemübergreifendes Denken und Handeln. Genau diesen Nachteil lösen wir in der Schweiz mit einem einzigartigen Wasserstoff-Ökokreislauf.» Denn wie auf globaler Ebene zeichnet sich auch in der Schweiz die Trendwende in Richtung Elektromobilität ab, wo auch die Wasserstoff-Elektromobilität ihren Platz einnimmt. «Dahinter steht ein weltweit einzigartiges H₂-Ökosystem, das zurzeit in der Schweiz aufgebaut wird. In etwas mehr als einem Jahr ist das öffentliche H₂-Tankstellennetz von einem auf neun Standorte gewachsen. Im 2022 dürfte es sich nochmals verdoppeln. Und die Produktion von grünem Wasserstoff wird sich in der Schweiz im 2022 verzehnfachen. Parallel dazu kommen neue schwere Brennstoffzellen-Nutzfahrzeuge auf die Strasse», weiss Ackermann.

Es geht demnach nicht allein um den Aufbau eines Tankstellennetzes, sondern um die Skalierung eines gesamten Kreislaufs. In der Schweiz wird dieses Ziel mit einem privatwirtschaftlichen Ansatz verfolgt: «Dieser und die pragmatische Umsetzung unterscheidet das Projekt in der Schweiz von denjenigen anderer Länder und Organisationen. Der aktuelle Stand zeigt, dass dieses systemübergreifende Denken und Handeln ein Erfolgsrezept ist.» 

Verkehrspolitik wichtig für die Klimaziele 2050

Der Verkehr verursacht in der Schweiz einen Drittel der CO₂-Äquivalente. Das macht ihn zum grössten Treibhausgasemissionär. «Die Erkenntnis, dass die Energiewende und das Erreichen der Klimaziele nur mit grünem Wasserstoff machbar sind, ist inzwischen angekommen. Jetzt geht es darum, die Technologien weiterzuentwickeln und zu implementieren», erläutert Ackermann. 

Und wie steht es mit der E-Mobilität?

Auch in Sachen E-Mobility zeigt der Trend nach oben. Laut dem Verband «Swiss E-Mobility» wurde 2019 erstmals ein fünfstelliger Bereich bezüglich neu gekauften E-Fahrzeugen erreicht. Ende 2020 wurde das Resultat gar beinahe verdoppelt. 

Dies zeugt zwar von einem signifikanten Wachstum, ist im europäischen Vergleich aber nur durschnittlich. In Norwegen, dem europäischen Spitzenreiter, sind 75 Prozent aller Neuwagen Steckerfahrzeuge, in der Schweiz gerade mal 14 Prozent. 

Ein Problem könnte die Ladeinfrastruktur in der Schweiz darstellen und dass die Ladestationen nicht immer an den optimalen Orten stehen. Das Beratungsunternehmen EBP geht aber nicht davon aus, dass dies langfristig zu einer Hürde der Entwicklung wird. Laut ihrer Studie werden die derzeitigen Herausforderungen Reichweite, Ladedauer sowie Angst vor lückenhafter Ladeinfrastruktur bereits in wenigen Jahren stark an Bedeutung verlieren. 

In der Schweiz wird ein grosses Schnellladenetz aufgebaut und bei den Batterien verbessert sich die Energiedichte bei sinkenden Kosten. So wird sich auch die E-Mobilität weiter innovativ entwickeln.