"Den Durchbruch haben wir noch nicht geschafft"

Wie nahezu alle Automobilhersteller arbeitet auch Volkswagen an der Brennstoffzelle. Eine Absichtserklärung zur Serieneinführung hat der größte Autohersteller Europas im Gegensatz zu vielen anderen nicht unterschrieben. Professor Dr.-Ing. Wolfgang Steiger, Leiter Zukunftstechnologien der Konzern-Außenbeziehungen, erläutert, wie er den Wettbewerb zwischen Batterie- und Brennstoffzellen-Fahrzeugen einschätzt.

Nachdem die Branche die Brennstoffzelle schon fast abgeschrieben hatte, wird jetzt wieder intensiv über sie diskutiert.
Man kann eher von einer Renaissance der Diskussion als von einer Renaissance der Technik sprechen. Im Zuge des Hypes um das batterieelektrische Fahrzeug ist die Brennstoffzelle sehr stark in den Hintergrund getreten. Es hat massive Umschichtungen von Förderungsgeldern gegeben. Die hochtrabenden Pläne, die man zum Aufbau einer Wasserstoff-Tankstelleninfrastruktur hatte, sind fast überall vom Tisch.

Gab es denn in dieser Zeit entscheidende technische Entwicklungen, die zu einer anderen Bewertung führen könnten?
Nach der ersten Euphorie tritt bei jeder neuen Technik Ernüchterung ein, die zu einer Phase führt, in der kleine Verbesserungen mühsam erkämpft werden. Ich denke, in dieser Phase sind wir jetzt. Den Durchbruch haben wir noch nicht geschafft.

Die aktuellen Prototypen fahren sich allerdings schon wie normale Autos.
Da ist ein großer Fortschritt erzielt worden. In einen aktuellen Prototypen setzen Sie sich rein, drehen den Schlüssel um und fahren einfach los. Natürlich zeigen sich dann aber doch Unterschiede. Zum Beispiel bei der Dauerhaltbarkeit. Um die zu gewährleisten, werden die spezifischen Kennwerte der Brennstoffzelle teilweise wieder zurückgenommen. Die 5000 Stunden, die man anstrebt, sind noch nicht erreicht, realistisch liegt man eher bei 3000 Stunden.

Toyota sagt, 8000 Stunden seien mit einem Wirkungsgradverlust von 30 Prozent mach-bar. Verglichen mit dem Dieselmotor natürlich katastrophal, aber doch besser als eine Batteriezelle?
Eine Lithium-Ionen-Batterie, die Sie zu 50 Prozent zyklisieren, ist am Ende mindestens auch noch so gut. Als Zielwert sehen wir aber eher 5000 Stunden.

Die PEM-Zelle hat sich ja als Mainstream etabliert. Hat die von Ihnen einst favorisierte Hochtemperaturzelle noch ein Chance?
Es gab verschiedene Ansätze, was die Arbeitstemperatur betrifft. Daraus resultierten verschiedene Materialkonzepte. Wir haben versucht, einen Weg zwischen der klassischen PEM und der Phosphorsäure-Zelle zu finden, indem wir die Phosphorsäure in die Kunststoffmembran eingebunden haben. Dadurch konnten wir die Betriebstemperatur auf 160 Grad anheben, was im Fahrzeug von Vorteil wäre.

Aber den Kaltstart schwieriger macht...
Das war der Haken. Denn wenn man viele kurze Strecken fährt - und das tun unsere Kunden -, fährt man oft in einem Betriebsbereich, in dem diese Temperatur gar nicht erreicht wird. Der Wirkungsgrad war insbesondere in einem Temperaturbereich zwischen 0 und 30 Grad einfach zu schlecht. Wir haben die Entwicklung daraufhin eingestellt. Nach wie vor versucht man aber, die Betriebstemperatur der Standard-PEM anzuheben. Von den ursprünglich 80 Grad ist man heute auf 90 Grad hochgekommen und kann kurze Spitzen von 95 Grad zulassen.

Das klingt ja alles ganz positiv, aber als einziger Volumenhersteller haben Sie im September die Absichtserklärung zur Markteinführung von Brennstoffzellenfahrzeugen nicht unterschrieben. Warum?
Wir können das nicht mittragen. Denn in diesem Memorandum steht, dass alle unterzeichnenden Hersteller gemeinsam bis 2020 mindestens 200.000 Brennstoffzellenfahrzeuge auf der Straße haben. Da es sich um etwa zehn Hersteller handelt, müsste jeder bis dahin 20.000 Fahrzeuge in Umlauf gebracht haben. Bis 2015 werden alle nur marginale Kleinserien fertigen, also müssten ab 2015 mehrere tausend Einheiten pro Jahr in den Handel kommen. Und das müsste wiederum heute entschieden sein. Da wir ein solches Programm nicht haben, konnten wir auch nicht unterschreiben.

Womit wir bei den Kosten sind. Denn die Technik wäre 2015 schon so weit, dass man sie dem Kunden in die Hand geben könnte. Aber der würde unendlich viel dafür zahlen müssen?
Wir glauben nicht, dass man die Kosten auf ein erträgliches Maß reduzieren kann. Wir glauben auch nicht die Aussage, dass die Brennstoffzelle in ihrer Kostenentwicklung weiter sei als die Batterietechnik. Dies sehen die meisten unserer Wettbewerber genauso. Was uns unterscheidet, ist der Glaube an die weitere Entwicklung.

Was müsste denn technisch passieren, um die Kosten für die Brennstoffzelle zu senken?
Zunächst muss das System in sich selbst entfeinert werden. In den heutigen Systemen sind zu viele Regelventile, Sensoren und Durchfluss-Messgeräte. Dazu muss die Membran wesentlich robuster werden, beispielsweise gegenüber einem schwankenden Lambdawert und Gasunreinheiten. Die Abgasseite muss laufend gespült werden, damit sich der sich ansonsten dort ansammelnde Wasserdampf nicht negativ auf den Wirkungsgrad auswirkt.

Wofür ein japanischer Hersteller die Schwerkraft nutzen will, in dem er die Zellen nicht horizontal, sondern vertikal anordnet.
Auf die Schwerkraft würde ich in einem Fahrzeug nie vertrauen. Bei hoher Querbeschleunigung auf einer kurvenreichen Strecke in den Alpen funktio¬niert das dann plötzlich nicht mehr.

Was sind die übrigen Maßnahmen zur Kostensenkung?
Man muss zu einer stärkeren Standardisierung der Bauteile um die Brennstoffzelle herum kommen. Heute handelt es sich um unternehmensspezifische Einzelanfertigungen, die künftig kostengünstiger von Zulieferern produziert werden sollten. Allerdings haben wir es bei Wasserstoff mit einem Gas zu tun, das durch jede Schweißnaht kriecht. Hinsichtlich Korrosionsbeständigkeit, Oberflächengüte und Reaktionsfreudigkeit benötigt man daher sehr hochwertige Materialien. Nichtsdestotrotz sollte eine Kostenersparnis von einem Drittel möglich sein. Man muss dann allerdings auch in relativ große Stückzahlen gehen.
Die heutigen Membrane sind aus Gründen der Dauerhaltbarkeit sehr stark mit Edelmetall übersättigt. Das wird man sich auf Dauer nicht leisten können. Zwar kann man auch hier langfristig über Recycling sprechen, aber das hilft in den ersten zehn Jahren nichts. Und wir reden mindestens über die zehnfache Menge dessen, was heute in den Katalysatoren ist.

Der Preis des Batteriefahrzeugs hängt an dem für Lithiumcarbonat, dessen Preise der¬zeit stark steigen. Wird die Brennstoffzelle nicht irgendwann doch wettbewerbsfähig?
Das hängt davon ab, welche Vision Sie von unserer künftigen Gesellschaft haben. Wird der Kunde weiterhin primär ein Fahrzeug besitzen, mit dem er alle Mobilitätsarten abdecken will? Dann ist das vorteilhaft für die Brennstoffzelle, weil eher die Reichweite dominiert. Wenn sich aber die Erkenntnis durchsetzt, dass doch 80 bis 90 Prozent aller Fahrten deutlich unter 100 Kilometer liegen, dann sehe ich eher Potenzial für die Batterietechnik, weil sie in Summe deutlich effizienter ist als eine Brennstoffzelle. Wenn Primärenenergie deutlich teurer wird, dann werden die Kosten technischer Systeme sich stark an der Energieeffizienz über der gesamten Wirkungsgradkette ausrichten. Und da hat Wasserstoff als Energieträger einen Nachteil, weil er über Umwege erzeugt werden muss.

In einigen Mobilitätsbereichen stellt sich die Frage anders: Lkw-Fernverkehr, Schifffahrt, Flugzeug. Welche Alternativen gäbe es denn dort zur Brennstoffzelle?
Für diese Verkehrsbereiche gibt es keine Alternative zu Kohlenwasserstoffen. Die müssen ja nicht unbedingt fossilen Ursprungs sein, man kann sie ja auch synthetisch herstellen.

Aus Biomasse?
Das ist ein Weg. In der Zwischenzeit kann man das aus Erdgas machen, das relativ preisgünstig ist und noch lange reicht. Es gibt noch viele Optionen, bevor ich für diese Bereiche Wasserstoff als Option ziehen würde.

Herr Professor Steiger, wir danken Ihnen für das Gespräch.


Autor(en): Johannes Winterhagen

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