Perspektive H2 – So bleiben wir mobil

Corona hat gezeigt, wie schnell sich Verkehrsgewohnheiten ändern. Beginnt jetzt das Zeitalter des Wasserstoffs?

Wasserstoff – so bleiben wir mobil

Sören Scheffler vom Fraunhofer IWU in seiner Silberhummel®: Das Auto basiert auf  Konzeptzeichnungen zu einem nie realisierten Rennauto. Es ist mit Brennstoffzellentechnik ausgerüstet.
© Roger Hagmann
Sören Scheffler vom Fraunhofer IWU in seiner Silberhummel®: Das Auto basiert auf Konzeptzeichnungen zu einem nie realisierten Rennauto. Es ist mit Brennstoffzellentechnik ausgerüstet.

Otto- und Dieselmotoren, die mit fossilen Kraftstoffen betrieben werden, gelten als Auslaufmodelle. Neue Antriebsmöglichkeiten für Auto, Bahn, Schiff und Flugzeug sind dringend gesucht. Beginnt jetzt das Zeitalter des Wasserstoffs?

Die Zukunft der Mobilität geht auch sportlich. Das zeigt die HYRAZE League: Unter diesem Namen soll vom Jahr 2023 an ein gänzlich neuer Motorsport-Wettbewerb starten. Die Rennen werden mit 800 PS starken Wasserstoff Rennfahrzeugen ausgetragen. Diese haben nahezu keine Emissionen, beschleunigen aber in weniger als drei Sekunden von null auf hundert Stundenkilometer.

Fraunhofer arbeitet daran, Historisches in die Zukunft zu tragen. Beim Projekt Silberhummel® geht es dem Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU vor allem darum, zwei Technologiezweige zusammenzubringen: die Technologie, Autos mit der Stückzahl eins – sprich Prototypen – kostengünstig zu entwickeln, zum anderen die Brennstoffzellentechnologie. Silberhummel basiert auf Konzeptzeichnungen eines nie gefertigten Rennwagens des Automobilherstellers Auto Union AG aus dem Jahr 1940. Das Fraunhofer IWU rekonstruierte das Fahrzeug, fertigte die Außenteile des Modells und versah das Auto in einem weiteren Schritt mit einem Brennstoffzellen-Antrieb. »Unsere Silberhummel® soll stets auf dem neusten Stand der Brennstoffzellentechnik gehalten werden«, sagt Sören Scheffler vom Fraunhofer IWU. »Daher werden wir die Komponenten sukzessive austauschen und durch optimierte Varianten ersetzen.«

Doch Wasserstoff kann mehr. Wasserstoff muss mehr können. Wasserstoff ist eine Schicksalsfrage zur Erreichung der Klimaziele. Dies zeigt die Nationale Wasserstoffstrategie der Bundesregierung: ein Aktionsplan mit 38 Maßnahmen, der die Erzeugung, den Transport, die Nutzung und Weiterverwendung von Wasserstoff voranbringen soll – und somit notwendige Schritte zur Erreichung der Klimaziele festlegt. So sollen bis 2023 unter anderem 1,5 bis 2 Gigawatt Elektrolyseleistung beim grünen Wasserstoff realisiert werden, der Anteil der erneuerbaren Energien im Verkehr bereits 2030 bei 20 Prozent liegen. Kurzum: Technologien rund um den grünen Wasserstoff sind von höchster Bedeutung für die Zukunftsfähigkeit des Industriestandortes Deutschland. Unterstützt wird die Bundesregierung dabei vom Nationalen Wasserstoffrat, dem auch Dr. Karsten Pinkwart vom Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT und Dr. Sylvia Schattauer vom Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS angehören.

Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

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Das Geschäftsfeld Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg im Portrait.

»Der Wandel ist nicht mehr Vision. Er ist Realität. Wenn wir morgen räumlich mobil bleiben wollen, müssen wir heute geistige Mobilität beweisen.«

Prof. Dr.-Ing. Reimund Neugebauer, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft

Was kann Wasserstoff für die Mobilität der Zukunft leisten?

»Hatten wir 2015 eine installierte Leistung von 21 Megawatt, so ist 2050 das 3000-Fache davon nötig — wenn auch nicht allein für die Mobilität.«

Prof. Ralf B. Wehrspohn, Fraunhofer-Vorstand 

Wie lässt sich ausreichend (grüner) Wasserstoff herstellen?

»Wir nutzen biologische Abfälle, um Wasserstoff zu produzieren, genauer gesagt Biogasanlagen.«

Dr.-Ing. Torsten Birth, Fraunhofer IFF

Ist die Brennstoffzelle als Autoantrieb ausgereift?

»Deutschland hat bereits heute eines der besten H2-Tankstellennetze.«

Prof. Christopher Hebling, Fraunhofer ISE , Sprecher des Fraunhofer-Netzwerks Wasserstoff

 

Welche alternativen H2-Antriebe gibt es fürs Auto?

»Mit unserem Ansatz lassen sich die Emissionen in der Schifffahrt um bis zu 97 Prozent senken.«

Dr. Benjamin Jäger, Fraunhofer IKTS

Eignet sich Wasserstoff auch für Lkw, Schiff, Zug und Flugzeug?

»Wir bauen eine Forschungsinfrastruktur auf, auf der wir die komplette Fertigung auf einem industriellen Level durchspielen können.«

Dr. Christoph Baum, Fraunhofer IPT

Und wie stehts mit Kleinfahrzeugen wie Mofas?

»Wir bringen Materialproben des Tanks in eine Druckkammer ein, die mit gasförmigem Wasserstoff gefüllt ist — und zwar unter einem Druck, wie er auch im späteren Tank herrscht.«

Ken Wackermann, Fraunhofer IWM

Wie lässt sich Wasserstoff transportieren, bereitstellen und tanken?

»Das Ziel ist jedoch nicht, hier Hunderte von Autos zu betanken, vielmehr dient uns die solare Tankstelle als Forschungs- und Technologieplattform.«

Dr. Tom Smolinka, Fraunhofer ISE

Tankstellen: Wasserstoff meets Solar

»Die Notwendigkeit einer globalen Energiewende ist allgemein anerkannt, und da führt am Wasserstoff kein Weg vorbei.«

Prof. Christopher Hebling, Fraunhofer ISE, Sprecher des Fraunhofer-Netzwerks Wasserstoff

Fahrzeugtanks: Sicher und recycelbar

Mobilität der Zukunft

Wasserstoff-Truck
© Daimler Truck AG

1000 Kilometer mit Wasserstoff

Die Reichweite von bis zu 1000 Kilometern ist eines der Kernargumente für den Konzept-Lastwagen GenH2 (Foto). Der Wasserstoff-Lkw soll das Herzstück des künftigen Daimler-Portfolios werden. Von 2023 an ist geplant, die ersten Fahrzeuge in die Kundenerprobung zu geben – eine Serienproduktion ist von 2025 an vorgesehen. Allerdings gelten alternative Antriebe bis auf Weiteres als deutlich teurer als Dieselmotoren. Die Unternehmensberatung McKinsey hat errechnet, dass erst von 2027 an Wasserstofftrucks in den Gesamtkosten billiger fahren können als Diesel-Sattelzüge.

»Blended-wing-body«-Flugzeug
© Airbus

Der neue Traum vom Fliegen

Im Jahr 2030 will Airbus den Traum vom emissionsfreien Fliegen verwirklicht haben. Im September stellte das Unternehmen drei Flugzeugkonzepte vor, nach denen 100 bis 200 Passagiere bis zu 3700 Kilometer weit fliegen können sollen: eine Propellermaschine, ein Flugzeug mit Düsenantrieb und ein »Blended-wing-body«-Flugzeug, bei dem Rumpf und Tragflächen ineinander übergehen. Wasserstoff ist zwar leichter als Kerosin, benötigt als Flüssigkeit jedoch vier Mal so viel Platz, um die gleiche Energie zu liefern. Schon in wenigen Jahren soll der erste Prototyp abheben, 2035 die Serienproduktion starten.

Kompetenz für das Wasserstoff-Zeitalter

 

 

weiter.vorn 3.2020

Perspektive H2

So bleiben wir mobil: Wasserstoff – Energie- und Hoffnungsträger für die Zukunft