Ob Brennstoffzellen-Autos umweltfreundlicher sind als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor oder Elektroautos, hat die Empa untersucht.
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Die Brennstoffzelle gilt als Zukunftstechnologie für Autos. Nur - ist das, was technisch möglich ist, auch sinnvoll für die Umwelt? Ein internationales Wissenschaftlerteam unter Führung der Empa hat das untersucht und kommt zu dem Ergebnis: Entscheidend ist, wie der Strom erzeugt wird.
Ab Oktober soll das Brennstoffzellen-Fahrzeug Toyota Mirai hierzulande erhältlich sein, den Hyundai ix 35 Fuel Cell können Privatkunden seit Kurzem kaufen. Der brennstoffzellenbasierte Fahrzeugantrieb gilt als Option, um umweltfreundliche Mobilität zu ermöglichen. Doch tut er das auch? Erst in Zukunft, wenn es Wasserstoff aus erneuerbaren Quellen gibt, sind Brennstoffzellen-Autos umweltfreundlicher als heutige Modelle, sagt eine Studie der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (kurz Empa). Der Empa-Forscher Dominic Notter hat mit Kollegen aus Griechenland und Brasilien die Umweltbilanzen für den Einsatz von Brennstoffzellen durchgerechnet: von der Herstellung über die gesamte Lebensdauer und den Betrieb bis hin zum abschließenden Rezyklieren einer solchen Brennstoffzelle.
Strom aus erneuerbaren Energien macht Brennstoffzellenautos konkurrenzfähig
Das Ergebnis fiel eindeutig aus: Brennstoffzellen für Autos sind nur dann ökologisch sinnvoll, wenn sie mit Wasserstoff aus erneuerbaren Energiequellen betrieben werden können, fassen die Empa-Wissenschaftler zusammen. Es habe keinen Sinn, Strom aus dem europäischen Netz zu zapfen, daraus per Wasser-Elektrolyse Wasserstoff herzustellen und damit Autos zu betanken. Der CO2-Ausstoß pro Kilowattstunde Strom wäre bei dieser Methode viel zu hoch. Derzeit wird industrieller Wasserstoff überwiegend direkt aus Erdgas gewonnen. Doch auch mit dieser Art Kraftstoff bringe die Brennstoffzelle praktisch keinen Umweltvorteil. Ein Auto mit Verbrennungsmotor hat derzeit die Nase vorn: Die Herstellung konventioneller Autos ist nämlich weniger umweltbelastend.
Auch im Öko-Vergleich zu Elektroautos habe die Brennstoffzelle nach Angaben der Forscher derzeit keine Chance: Zunächst müsse aus Strom Wasserstoff erzeugt werden. Dieser werde ins Auto getankt, im Auto wird aus Wasserstoff wieder Strom erzeugt. Diese doppelte Umwandlung senke die Effizienz deutlich. Wer mit dem gleichen Strom direkt die Batterie seines Elektroautos lädt, fährt sparsamer und somit auch umweltfreundlicher, geben die Wissenschaftler an.
In Zukunft könnte das jedoch anders aussehen, sagt Notter. Sobald eine Gesellschaft ihren Strom überwiegend aus Sonne, Wind und Wasser produziere, wird ein Brennstoffzellenauto konkurrenzfähig - denn es verschlinge bei der Herstellung weniger Ressourcen als ein batteriebetriebenes Elektroauto, habe eine wesentlich größere Reichweite und könne schneller betankt werden.
Elektroautos mit EU-Strom sind nicht umweltfreundlicher als Benziner
Für ihre Berechnungen nutzten Dominic Notter und seine Forscherkollegen das Instrument der Ökobilanz. Damit lässt sich der Umwelteinfluss von Gütern und Dienstleistungen berechnen und vergleichen. Die Bauteile der Brennstoffzellen berechneten die Forscher dabei von Grund auf selber: Das Brennstoffzellenauto in der Studie hat 55 kW Leistung und wird mit einem 55 kW starken Elektroauto und einem 55-kW-Benzin-Kleinwagen verglichen.
Ergebnis: Ziehe man den aktuellen EU-Strom-Mix als Vergleich heran, dann habe der Benzin-Kleinwagen mit einem angenommenen Verbrauch von 6,1 l/100 km nach 150.000 km Fahrleistung die Nase vorn, so die Forscher. Das mit EU-Strom geladene Elektroauto erzeuge eine leicht höhere Umweltbelastung – vergleichbar mit 6,4 l/100 km Benzinverbrauch. Ein Brennstoffzellen-Kleinwagen, dessen Wasserstoff mit EU-Strom erzeugt wird, wäre heute nach Angaben der Empa-Experten bei weitem die schlechteste Option. Das Auto würde den gleichen Umwelteffekt erzeugen wie ein Luxus-Sportwagen mit einem Benzinverbrauch von 12,1 l /100 km.
Doch die Brennstoffzelle könnte nach Auffassung der Forscher eine wichtige Zukunftstechnologie sein – dann nämlich, wenn in Zukunft überschüssiger Strom aus Windkraft und Solarenergie in Form von Wasserstoff zwischengespeichert und damit zum Beispiel für Mobilität zugänglich wird. Aktuell werden Windkraftanlagen schlicht abgeschaltet, wenn zu viel Strom auf dem Markt ist. Die Öko-Energie gehe damit ungenutzt verloren.