Der Mythos vom schlechten Wirkungsgrad des Wasserstoff-Antriebes

Die vielen Kritiker der Verwendung von Wasserstoff für emissionsfreie Antriebe argumentieren fast alle mit dem schlechten Wirkungsgrad und dessen Erzeugung und Umwandlung in Strom.

Leider machen sich nur wenige die Mühe, dieses Thema ganzheitlich zu betrachten.

Hier ein Versuch:

Was ist überhaupt ein Wirkungsgrad? Er beschreibt die Effizienz einer technischen Einrichtung oder Anlage als Verhältnis von nutzbarer Energie zur zugeführten Energie. Ein einfaches Beispiel ist die Glühbirne, die einen Wirkungsgrad von etwa 5% hat. 95% des eingesetzten Stromes gehen als Wärme verloren. Diese Ineffizienz hat zur Folge, dass wir nicht mehr Kraftwerke für die Stromerzeugung brauchen, sondern dass wir auch viel Geld für etwas bezahlen, was wir nicht wollen (hier die Wärme). Eine LED-Leuchte hat dagegen einen Wirkungsgrad von 30-40%.  Deshalb wurden die Glühbirnen in der EU verboten.

Ähnlich ist es mit dem Verbrennungsmotor. Bei modernen Verbrennungsmotoren liegt der Wirkungsgrad aufgrund des physikalischen Prinzips (Wärmekraftmaschine) bei 20 bis 25%. Etwa drei Viertel der Energie, die im Benzin steckt, fällt als Abwärme an. Nur ein Viertel dient der Fortbewegung. Das ist ein Durchschnittswert. Bei relativ hohen Leistungen des Motors ist der Wirkungsgrad höher. Wenn ich aber an der Ampel oder im Stau stehe, dann ist der Wirkungsgrad Null – der Motor verbraucht Benzin ohne das Auto zu bewegen. Und auch hier gilt: je schlechter der Wirkungsgrad umso mehr muss ich für den Sprit bezahlen.

Wie ist es nun bei Elektro-Antrieben? Aufgrund eines anderen physikalischen Prinzips ist der Wirkungsgrad sehr viel höher. Bei einem E-Antrieb mit Batterie liegt der bei etwa 80% (ohne die Verluste beim Laden) und bei einem E-Antrieb mit Brennstoffzelle bei etwa 60%. Allerdings bekomme ich hier die Wärme für Heizung „kostenlos“ mitgeliefert. Diese Werte hängen direkt mit den Verbrauchswerten pro 100 km zusammen, die auf den Verkaufsprospekten angegeben sind: für eine größere Limousine sind das zum Beispiel 25 Kilowattstunden (kWh) mit einen Batterie-Antrieb, oder 0,9 kg Wasserstoff (das sind 30 kWh) für einen Brennstoffzellen-Antrieb oder 5 l Diesel (das sind 130 kWh) für einen Verbrennungsmotor.

Also ist doch die Batterie die bessere Lösung?

 

 

Jetzt stellt sich die Frage, wo der Strom zum Laden oder für die Erzeugung von Wasserstoff herkommt und wieviel der „Kraftstoff“ dann kostet. Dabei sollten wir voraussetzen, dass der Strom aus Erneuerbaren Energien kommt, also größtenteils durch Wind und Sonne. Beides steht jedoch alles andere als gleichmäßig zur Verfügung. Nachts und bei wenig Wind muss ich den Strom, den ich zum Laden der Batterie brauche, zwischenspeichern. Das kostet Wirkungsgrad und kostet Geld. Und dann gibt es Zeiten, an denen viel mehr Strom aus Wind und Sonne zur Verfügung steht und sehr billig ist. Was mache ich aber mit dem überschüssigen Strom? Die beste Lösung ist es, den Strom in Wasserstoff umzuwandeln und diesen dann zu speichern. Der Wirkungsgrad dafür liegt bei etwa 70%. Nachdem der Strom im Überschuss zur Verfügung steht und häufig sogar zu negativen Preisen verkauft wird (ich bekomme Geld, wenn ich den Strom abnehme) macht es eigentlich keinen Sinn, hier noch den Wirkungsgrad mit einzurechnen. Denn die Alternative wäre, den grünen Strom abzuregeln (= vernichten).

Was ist die Schlussfolgerung? In einerWelt, in der der Strom aus Erneuerbaren Energien kommt, gibt es Zeiten, in denen der Strom in großen Mengen im Überschuss vorhanden und damit sehr billig ist. Es gibt auch Zeiten, in denen der Strom knapp und teuer ist. Die Brücke dazwischen ist Wasserstoff, der relativ einfach gespeichert und transportiert werden kann und dann auch als Kraftstoff zur Verfügung steht.

Ganzheitlich betrachtet gibt es deshalb weder beim Wirkungsgrad noch bei den Kosten große Unterschiede zwischen dem Tanken von Strom oder von Wasserstoff. Und ohne Wasserstoff ging viel des grünen Stromes verloren.

 

 

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