In einer kürzlich vom Fraunhofer ISE durchgeführten Studie kamen die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass Wasserstoffautos umweldfreundlicher sind als batteriebetriebene Fahrzeuge. Auch Innovation Origins berichtete darüber. Da diese Studie zwar von einem unabhängigen Institut durchgeführt, jedoch von H2 Mobility in Auftrag gegeben wurde, sind die Ergebnisse mit einer gewissen Vorsicht zu betrachten. Denn: „Wir, die H2 MOBILITY Deutschland GmbH & Co.KG, sind verantwortlich für den flächendeckenden Aufbau einer Wasserstoff-Infrastruktur zur Versorgung von Pkw mit Brennstoffzellenantrieb in Deutschland“, schreibt das Unternehmen auf seiner Website.

Vergangene Woche analysierte Innovation Origins in einer dreiteiligen Miniserie die Vor- und Nachteile von Brennstoffzellen- bzw. batterbetriebenen Elektroautos. Jetzt belegt Auke Hoekstra, Senior Advisor für Elektromobilität an der Techischen Universität Eindhoven, Gründer von ZEnMo simulations und Kolumnist für Innovation Origins, in einer eigenen Studie, dass bei der Studie des Fraunhofer ISE tatsächlich einiges schiefgelaufen ist.

Den Originalartikel von Auke Hoekstra finden Sie hier

Natürlich sei Wasserstoff viel sauberer als Benzin oder Diesel und werde als Langzeitspeichermedium sicher sehr wichtig sein. Außerdem hätte er ganz und gar nichts gegen Wasserstoff, betont Hoekstra. Und er würde auch keinesfalls dafür plädieren „dass jeder Haushalt der Welt ein privates Elektrofahrzeug mit einer großen Batterie kauft“, denn das würde enorme Umweltschäden verursachen. Bei der genauen Untersuchung der Fraunhofer-ISE-Studie sind dem Niederländer allerdings einige grundlegende Fehler aufgefallen, die gemacht wurden. Zusätzlich sei eine „zweifelhafte Strategie“ angewendet worden.

Energieverluste bei Wasserstofferzeugung verschleiert

Korrekturen führen in allen Fällen zu einer Verringerung der Emissionen, bei Dieselkraftstoff am wenigsten und bei Elektrofahrzeugen am meisten. „Fraunhofer ISE was wrong“ – © Auke Hoekstra

„Fraunhofer schlägt vor, Wasserstoff aus Wind- und Solar-Energiespeichern herzustellen. Indem sie davon ausgehen, dass Solar dreieinhalb Mal mehr CO2 abgibt, verschleiern sie die Energieverluste bei der Wasserstofferzeugung.“

Eines „schmutzigen Trick“, dessen sich Befürworter von Wasserstoff oft bedienten, hätten die Fraunhofer-Wissenschaftler nicht angewendet, nämlich davon auszugehen, dass der Wasserstoff aus möglichst sauberen Quellen stammt. Der Vergleich mit Batterien, die dagegen von einem relativ schmutzigen Strommix aufgeladen werden, sei, als würde man Äpfeln mit Birnen vergleichen. Trotzdem seien die Autoren der Studie von falschen Annahmen ausgegangen.

Die Original-Fraunhofer-Studie finden Sie hier

„Bei genauerem Hinsehen geht Sternberg davon aus, dass die Windenergie pro produzierter kWh nur 14 Gramm CO2 produziert. Die Sonne hingegen emittiert 48 Gramm, also das 3,5-fache“, erklärt Hoekstra. Dabei würde jedoch außer Acht gelassen, dass die Erzeugung von Wasserstoff dreimal so viel Energie verbrauche als wenn man die Batterie direkt benutze. „Denn man verliert Energie, wenn man Strom in Wasserstoff umwandelt, man verliert Energie, wenn man den Wasserstoff komprimiert und reinigt, und man verliert Energie, wenn man den Wasserstoff in der Brennstoffzelle verbrennt.“

Das Argument der Autoren, dass Ozeanwinde Wasserstoff auf See direkt erzeugen würden, während Batterien Strom von Solardächern nutzen könnten und Stromtransport teurer sei als Wasserstofftransport, ließ Hoekstra nicht gelten. Stom über eine Wasserstoff-Pipeline zu transportieren sei bei großen Mengen zwar tatsächlich billiger als per ein Stromkabel, aber: „Bisher sind der Bau von Windmühlen und die Herstellung von Wasserstoff viel teurer, und wenn man Windmühlen für BEV’s verwenden würde, könnte man mit nur einer Windmühle dreimal so viele Autos versorgen!“

Davon abgesehen sei eine Batterie im Auto ideal, um überschüssige Windenergie bei Nacht und überschüssige Sonnenenergie am Tag zu speichern. Das nicht zu nutzen sei daher nicht nur unüberlegt, sondern auch teuer.

Autos werden später verschrottet als angenommen

„Fraunhofer behauptet, dass es keine Daten gibt, die darauf hindeuten, dass Batterien länger als 150.000 km halten.“

Diese Aussage könnte dadurch begründet sein, dass Menschen, die Studien durchführen, in der Regel Leasingfahrzeuge haben, die immer wieder zurückgegeben und durch neue ersetzt werden, vermutet Hoekstra und führt reihenweise Quellen an, die zeigen, dass eine Batterie leicht 600.000 km hält. Es stimme keineswegs, dass Autos nach 150.000 Kilometern verschrottet würden. Die durchschnittliche Lebensdauer liegt laut Grafik (s.u) bei etwa zehn Jahren, in Deutschland acht. „Wenn nun Verkäufe und Verschrottung konstant wären, wäre das Alter, in dem Fahrzeuge verschrottet werden, doppelt so hoch wie das Durchschnittsalter. Also, 16 in Deutschland und 20 in Europa“, erläutert er. „Wir wissen auch, dass Autos in Deutschland etwa 14.000 km pro Jahr fahren, was 16 x 14 = 224.000 km bedeuten würde, bevor sie verschrottet werden.“ In Großbritannien leben Autos im Schnitt 15 Jahre, in Norwegen etwa 17 und auch in Deutschland dürften 15 oder 16 Jahre nicht selten sein. Aber es gebe vier Dinge, die dabei nicht berücksichtigt wurden.

„Fraunhofer ISE was wrong“ – © Auke Hoekstra

„Erstens haben Autos aus reichen Ländern wie Deutschland oft ein zweites Leben in ärmeren Ländern wie Polen. Deshalb liegt das Durchschnittsalter in Deutschland bei 8 Jahren und in Polen bei 18 Jahren“, rechnet Hoekstra vor. Dadurch würden einige Autos, die erst in „höherem Alter“ nach Polen kommen, auch bis zu 25 Jahre alt. Also müsse man „das Alter des deutschen Autos um einige Jahre erhöhen, um eine gute Vorstellung davon zu bekommen, wann das Auto und die Batterie wirklich das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben.“

Zweitens würden Autos meist verschrottet, wenn sich eine Motorwartung nicht mehr lohne, bei einem Diesel sind das rund 300.000 Kilometer. „Logischerweise würde das bedeuten, dass Elektroautos noch länger halten, denn nach jüngsten Studien mit heutigen Batterien halten sie zwischen 1.300 (höchst pessimistisch) und 10.000 (optimistisch) Zyklen. Eine Batterie von 90 kWh hat eine Reichweite von 450 km, also 1.300 Zyklen ergeben 1.300 x 450 = 585.000 Kilometer.“ Mindestens.

Drittens würden im Unterhalt kostengünstigere Autos mehr gefahren als kostenintensive. Also könne man davon ausgehen, dass Elektrofahrzeuge mehr gefahren würden, da sie pro Kilometer billiger seien als Diesel oder Flüssiggas. Darüber hinaus haben Batterien nach 600.000 Kilometern noch eine Kapazität von 80% und können daher ein zweites Leben haben oder recycelt werden. Nach Berichten von Tesla-Fahrern haben Batterien im Durchschnitt nach 270 000 Kilometern 91% Leitung übrig. „Würde sich dieses lineare Verhalten fortsetzen, dann würde die ‚Lebensdauer‘ (bei 80% noch vorhandener Kapazität) 820.000 km betragen.“‘

Alte Daten als Grundlage genommen und Tesla außer Acht gelassen

„Fraunhofer geht von einer Batterieproduktion von 133 kg/kWh aus, basierend auf einem sehr schmutzigen Strommix (805 gr CO2/kWh)“

Auf der Grundlage neuester detaillierterer Daten liege die Batterieproduktion bei rund 65 kg/kWh und nicht 133 kg/kWh, sagt Hoekstra. Außerdem würden die meisten Batterien nicht aus Asien stammen und seien nicht mit dem dortigen schmutzigen Strommix produziert worden, wie die Autoren behaupten, betont er. Tesla, als einer der Big Player in Deutschland lässt seine Autos nicht in Asien herstellen. Laut Tesla wird die Fabrik in Palo Alto vollständig mit erneuerbaren Energien betrieben. „Sie hätten also zumindest einen bestimmten Durchschnitt berücksichtigen sollen. Außerdem, wenn sie über deutsche oder europäische Autos sprechen, sollte der Durchschnitt wegen Tesla sinken.“

Darüber hinaus hätten die Fraunhofer-Experten ihre Berechnungen auf der Grundlage einer veralteten wissenschaftlichen Veröffentlichung aus dem Jahr 2014 aufgebaut. Seine Berechnungen beruhten dagagen auf wissenschaftlichen Publikationen aus den Jahren 2017 und 2019, betont Hoekstra. „Alles in allem wird die Batterieproduktion schnell energieeffizienter, auch weil Batterien heutzutage immer weniger Material benötigen. So enthalten z.B. neue Tesla-Batterien ein Drittel des Kobalts im Vergleich zu früheren Versionen, und es scheint auch ganz ohne Kobalt zu gehen.“ 2020 seien daher wahrscheinlich auch seine aktuellen Berechnungen bereits wieder überholt.

Die Grafik zeigt die Ergebnisse nach Beseitigung dieser beiden Annahmen. „Fraunhofer ISE was wrong“ – © Auke Hoekstra

Schmutziger deutscher Strommix

„Der Bericht legt den schmutzigen deutschen Mix zugrunde, ignoriert aber in Deutschland das Thema Wasserstoff vs. elektrischen Batterien.“

Hoekstra baut seine Studie daher auf dem europäischen Mix auf, der übrigens ziemlich nahe am US-Mix ist, um die Studie repräsentativer zu machen. Befürworter von Wasserstoff würden nie Vergleiche mit Ländern machen, die einen sauberen Energiemix verwenden, weil er Wasserstoff aus Erdgas besonders schlecht aussehen ließe, betont er, denn derzeit kämen mehr als 90% des Wasserstoffs aus Erdgas. Der deutsche Mix würde dagegen gut passen, da er aufgrund der hohen Beteiligung von Kohlekraftwerken relativ schmutzig sei. Zudem würde in Deutschland sowieso niemand von Wasserstoff im Vergleich zu batteriebetriebenem Strom sprechen.

„Um den Bericht relevanter zu machen, habe ich die EU-Stromwerte über die Lebensdauer eines Elektrofahrzeugs berücksichtigt“, begründet Hoekstra seine Herangehensweise. „Darüber hinaus ist der Trend zur jählichen CO2-Reduktion des Mixes in der EU insgesamt ziemlich konstant. So kann anhand des durchschnittlichen Energiemixes jedes Jahr geschätzt werden, wie viel sauberer Elektromobilität wird.“

Die Grafik zeigt die Wirkung aller durchgeführten Korrekturen. „Fraunhofer ISE was wrong“ – © Auke Hoekstra

 

Keine Welt, in der jeder sein eigenes Elektroauto hat

„Das Endergebnis: Auch der sparsamste Diesel kann mit Wasserstoff nicht mithalten, aber batteriebetriebene Elektrofahrzeuge produzieren noch weniger CO2.“

Trotz aller Vorteile gegenüber Autos mit Verbrennungsmotoren würde es nicht reichen, einfach auf Batterie-Autos umsteigen, betont Hoekstra abschließend. Natürlich sei es für die eigene Gesundheit und die des Planeten am besten, mit dem Fahrrads zu fahren oder zu Fuß zu gehen, aber man müsse eben versuchen, die gesamte Lieferkette mit erneuerbarer Energie zu versorgen – und natürlich recyceln.

„Darüber hinaus glaube ich, dass wir in Zukunft viele Car-Sharing-Autos sehen werden, die für individuelle Fahrten optimiert werden. Das würde zwei Dinge bedeuten: etwa zehnmal weniger Fahrzeuge auf der Straße, und – da wir die meisten Fahrten allein und über kurze Strecken machen – würde auch die Fahrzeuggröße viel kleiner werden“, sagt er. „Das nenne ich ÖPNV 2.0, und das würde zusammen mit einer Lieferkette aus erneuerbaren Energien die Emissionen der Fahrzeugproduktion um den Faktor zehn oder mehr reduzieren. Die Emissionen während der Fahrt würden durch die kleineren und leichteren Fahrzeuge um 2 – 4 Mal reduziert. Das ist die Zukunft, für die ich arbeite. Nicht für eine, in der jeder auf der Welt sein eigenes Elektroauto hat.“

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