Hyundai testen den XCIENT Fuel Cell bereits eit einem Jahr in der Schweiz. (Bild: Hyundai)
Zu schwer, zu groß, zu reichweitenschwach. Batterieelektrische Antriebe scheiden bis auf Weiteres für den Schwerlast- und Fernverkehr aus. Doch die Emissionen müssen auch bei 40-Tonnern gedrückt werden, sonst drohen Herstellern in der EU empfindliche Strafzahlungen.
„In keinem Sektor, vom Individualverkehr bis zur Landwirtschaft, ist europaweit seit den 90er Jahren der CO₂-Ausstoß gestiegen – bei Lkw und Bussen schon“, benennt Stef Cornelis vom europäischen Umweltverband Transport & Environment das Problem. Folgerichtig hat die EU CO2-Grenzwerte für Lastwagen mit mehr als 16 Tonnen Gesamtgewicht beschlossen: Ihr Ausstoß muss bis 2025 um 15 Prozent und bis 2030 um 30 Prozent gegenüber dem Stand von 2019 sinken. „Dafür sind alternative Antriebe unumgänglich“, sagt Cornelis, „Die gute Nachricht ist: Das ist machbar.“
Die Unterschiede der Wasserstoff-Technologien
Nur wie? Vollelektrisch wohl kaum. „Lange Ladezeiten passen nicht in den Rhythmus des länderübergreifenden Schwerverkehrs“, sagt Eric Sax, Leiter des Instituts für Technik der Informationsverarbeitung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), „Mein Favorit im Fernverkehr ist daher die Brennstoffzelle – ich sehe hierbei keine andere Alternative.“ Mittlerweile müssen auch Zweifler einräumen, dass komprimierter Wasserstoff die klimaneutrale Alternative der Stunde ist. Denn im Vergleich zur Batterietechnologie liefert er etwa dieselbe Menge Energie bei geringerem Gewicht und Volumen – und kurzer Betankungszeit.
Zu diesem Schluss kommen auch die Autoren von e-mobil BW (Baden-Württemberg), die in einer Studie die Machbarkeit von Wasserstoffverbrennungsmotoren (H2-Motor) und der Brennstoffzelle (H2-BZ) im Schwerlastverkehr beleuchten. Beide Antriebsvarianten seien mittelfristig gut im Fernverkehr einsetzbar. Wobei sich im Technologievergleich Unterschiede zeigen: Brennstoffzellenfahrzeuge überzeugen demnach gegenüber dem Wasserstoffmotor durch höhere Effizienz, geringere Wartungskosten und vollständige Emissionsfreiheit. Denn durch die Verbrennung werden beim H2-Motor Stickoxide freigesetzt – wenn auch in geringem Maße.
Wasserstoffmotoren können schnell auf die Straße
Was für den H2-Motor spricht: Mit nur wenigen Modifikationen vorhandener Verbrenner wäre er startklar. Darauf verwies auch Stefan Hartung, bei Bosch Vorsitzender des Unternehmensbereichs Mobility Solutions, beim diesjährigen Wiener Motorensymposium: „Wasserstoffmotoren sind nicht die effizienteste Lösung für CO2-neutrale Mobilität, aber sie können schnell auf die Straße.“
Unternehmen wie MAN fahren zweigleisig, treiben die Entwicklung von Brennstoffzelle und Wasserstoffmotor voran, wobei letzterer seit kurzem in einem Sattelzug der TGX-Baureihe erprobt wird. Bis spätestens 2024 soll eine Demoflotte aufgebaut werden, die von Transportunternehmen im Alltagbetrieb getestet wird.
Hyundai kommerzialisiert den Brennstoffzellenantrieb
Bereits seit einem Jahr ist in der Schweiz eine Flotte des Wasserstoff-Brennstoffzellen-Lkw Hyundai XCIENT Fuel Cell unterwegs. Die 46 Trucks haben seither klaglos gut eine Million Kilometer abgespult und dabei im Vergleich zum Diesel 631 Tonnen an CO2-Emissionen eingespart. Die 36-Tonner mit sieben Tanks, die 35 Kilo H2 fassen, haben eine Reichweite von mindestens 400 Kilometern. „Das Betanken der Lkw dauert acht bis 20 Minuten“, erklärt Nabil Nachi, der bei Hyundai die Entwicklung der Brennstoffzellenantriebe für Nutzfahrzeuge leitet. „Wir reden nicht mehr von Prototypen, sondern bringen die Technik jetzt auf die Straße“, betont er.
Die Koreaner treiben indes die Kommerzialisierung der Brennstoffzellen-Technologie im Nutzfahrzeugsektor voran: Nachi berichtet gegenüber Automobil Produktion von einem weiterentwickelten Brennstoffzellensystem, mit dem eine Zugmaschine 1.000 Kilometer Reichweite schaffen soll, bevor die Wasserstofftanks leer sind. Es könnte der Durchbruch der Technik für den Fernschwerverkehr sein. Sein Fazit: „In der Kombination von Nutzlast, Reichweite und Betankungszeit ist Wasserstoff im Vergleich zum batterieelektrischen Antrieb die deutlich bessere Option.“
Was ist der Unterschied zwischen Brennstoffzellen-Fahrzeugen und Wasserstoffverbrennern?
- Wasserstoff- beziehungsweise Brennstoffzellen-Fahrzeuge sind im Grunde Elektrofahrzeuge. Es ist eine Brennstoffzelle samt Wasserstofftank verbaut, die den Strom für den Elektroantrieb erzeugt. Das geschieht durch die Umkehrung der Elektrolyse: Wasserstoff und Luftsauerstoff reagieren zu Wasser, dabei entstehen Wärme und elektrische Energie. Letztere treibt den Elektromotor an. Hinzu kommt eine kleine Batterie als Puffer, durch die Lastspitzen etwa beim Beschleunigen abgedeckt werden. Außerdem speichert sie Bewegungsenergie beim Bremsen.
- Wasserstoff-Verbrennungsmotoren basieren auf normalen Verbrennern, die entsprechend modifiziert sind. Wesentlicher Unterschied: Das Ansaugsystem, durch das Wasserstoff in die Brennräume eingeblasen wird. Hinzu kommen eine veränderte Verbrennungssteuerung und Abgasnachbehandlung. Der Wasserstoffverbrenner emittiert nur Wasser und geringe Mengen Stickoxide.
