Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Batterie oder Brennstoffzelle? Jülicher Forscher berechnen Kosten des Infrastrukturausbaus

30.01.2018

Die Zukunft der Mobilität ist elektrisch. Doch noch ist unklar, welche Technologie unter der Motorhaube das Rennen machen wird: Batterien, die regelmäßig an eine Ladesäule gehängt werden müssen, oder Brennstoffzellen, die Wasserstoff von der Tankstelle benötigen. Die Kosten für die jeweilige Infrastruktur hängen stark davon ab, wie viele Fahrzeuge versorgt werden müssen. Ein Vergleich, den Experten vom Forschungszentrum Jülich angestellt haben, zeigt: Ab mehreren Millionen Fahrzeugen ist der Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur günstiger. Beide Technologien sind notwendig, um die Verkehrswende erfolgreich zu meistern.

„Deutschland hat sich ambitionierte, aber notwendige Ziele beim Klimaschutz gesetzt“, sagt Martin Robinius vom Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK-3) und einer der Autoren der Studie. „Doch gerade im Verkehrssektor liegen wir noch weit hinter den angestrebten Reduktionen zurück.“ Der Übergang zu emissionsarmen Fahrzeugflotten könne aber gelingen durch E-Fahrzeuge, die ihre Energie aus erneuerbaren Quellen beziehen, argumentiert der Wirtschaftsingenieur.


Gesamtkosten für die Infrastruktur von batteriebetriebenen Fahrzeugen (BEV) und Brennstoffzellen-Fahrzeugen FCEV) in Abhängigkeit vom Fahrzeugbestand EVs)

Copyright: H2 MOBILITY / Forschungszentrum Jülich, Robinius et al.


Vergleichs-Szenario: Umstieg auf erneuerbare Energien mit Batterie und Brennstoffzelle

Copyright: H2 MOBILITY / Forschungszentrum Jülich, Robinius et al.

Wenn die Windräder in Deutschlands Norden auf Hochtouren laufen, erzeugen sie so viel Strom, dass das Netz ihn nicht aufnehmen kann. Mit diesem Strom könnte man Fahrzeuge antreiben. Von zentraler Bedeutung dürfte es dabei sein, in welcher Form die Energie gespeichert und transportiert wird: Sollen zukünftig batteriebetriebene Elektroautos über unsere Straßen rollen oder Brennstoffzellenfahrzeuge, die mit Wasserstoff betankt werden?

Beide Technologien stehen derzeit noch am Anfang ihrer Marktentwicklung. Gerade deshalb sei es von zentraler Bedeutung, die Kosten der zukünftigen Infrastruktur frühzeitig abzuschätzen, um nicht in eine technologische Sackgasse zu geraten:

„Setzen wir von Anfang an alles auf nur eine Karte, dürfte es schwierig werden, das System umzustellen, wenn sich die Rahmenbedingungen verändern“, argumentiert Martin Robinius. Die Jülicher Studie, die vom Gemeinschaftsunternehmen H2 MOBILITY beauftragt wurde, soll hier für Orientierung sorgen.

Viele Experten favorisieren zurzeit die Batterie, denn das elektrische Netz existiert bereits. Es müsste bloß eine gewisse Menge an weiteren Ladesäulen aufgestellt werden. Außerdem überzeugt ein vollkommen elektrischer Prozess durch einen hohen Wirkungsgrad.

Das sieht beim Wasserstoff anders aus: Ein Großteil der Infrastruktur muss noch aufgebaut werden: Das sind zum einen Elektrolyseure, die den Strom aus Rekordzeiten der Windenergie nutzen, um Wasser zu spalten. Der Wasserstoff, der dabei entsteht, kann zunächst in unterirdischen Salzkavernen gelagert werden, um dann beispielsweise über ein Pipelinesystem an die Tankstellen verteilt zu werden.

Die Experten aus Jülich haben beide Szenarien analysiert und kommen zu dem Ergebnis: Die Rentabilität hängt davon ab, wie viele Fahrzeuge mit Batterie- oder Brennstoffzellenantrieb auf den Straßen unterwegs sind. Die Investitionen in den Infrastrukturausbau sind für beide Technologien bei geringen Fahrzeugbeständen bis zu einigen Hunderttausend nahezu gleich. Der Wasserstoff würde in diesem Zeitraum noch von der Industrie aus konventionellen Quellen bereitgestellt werden.

Es dürfte dann eine Übergangsphase folgen, während der die Erzeugung und Speicherung von grünem Wasserstoff mit Hilfe von Überschussstrom ausgebaut wird. Die Kosten für die dafür notwendigen Elektrolyseure treiben den Preis für den Wasserstoff in die Höhe. Gleichzeitig ermöglichen diese es, saisonale Überschüsse der erneuerbaren Energien in Form von Wasserstoff über längere Zeiten zu speichern, was mit der Batterietechnik alleine so nicht möglich ist.

„Elektroautos mit Batterie stellen in dieser Phase den kostenoptimalen Pfad dar, langfristig sind sie aber nicht optimal“, erklärt Martin Robinius. „Ab mehreren Millionen Fahrzeugen beginnt sich das Verhältnis umzukehren.“ Die Studie aus Jülich betrachtet eine Marktdurchdringung von bis zu 20 Millionen Fahrzeugen, was knapp der Hälfte des heutigen Bestands entspricht. Dann sind die Investitionen in eine Ladesäulen-Infrastruktur mit rund 51 Mrd. € höher im Vergleich zur Wasserstoff-Infrastruktur (40 Mrd. €). Die Mobilitätskosten hingegen unterscheiden sich in diesem Stadium kaum. Sie liegen in beiden Fällen zwischen 4,5 und 4,6 Eurocent pro Kilometer.

Die Gesamtkosten seien in beiden Fällen deutlich geringer als Investitionen in anderen Infrastruktur-Bereichen. Die Studienautoren empfehlen daher, beide Pfade auszubauen. „Wir brauchen beide Infrastrukturen, und wir können sie uns auch leisten: Batterien und Wasserstoff schließen sich nicht gegenseitig aus. Und wir müssen so schnell wie möglich damit beginnen, sie beide aufzubauen. Darin liegt sicher auch eine große Chance für die Innovationsfreudigkeit in unserem Land der Ingenieure“, erklärt Institutsleiter Prof. Detlef Stolten.

Originalpublikation:
“Comparative Analysis of Infrastructures: Hydrogen Fueling and Electric Charging of Vehicles” http://www.fz-juelich.de/iek/iek-3/DE/Forschung/_Process-and-System-Analysis/New...

Weitere Informationen:
Forschungszentrum Jülich, Institut für Energie- und Klimaforschung, Elekrochemische Verfahrenstechnik (IEK-3) http://www.fz-juelich.de/iek/iek-3/

Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Martin Robinius
Forschungszentrum Jülich, Institut für Energie- und Klimaforschung, Elekrochemische Verfahrenstechnik (IEK-3)
Telefon: +49 2461 61-3077
E-Mail: m.robinius@fz-juelich.de

Prof. Dr.- Ing. Detlef Stolten
Forschungszentrum Jülich, Institut für Energie- und Klimaforschung, Elekrochemische Verfahrenstechnik (IEK-3)
Telefon: +49 2461 61- 3076
E-Mail: d.stolten@fz-juelich.de

Pressekontakt:
Tobias Schlößer
Forschungszentrum Jülich, Unternehmenskommunikation
Tel. +49 2461 61-4771
E-Mail: t.schloesser@fz-juelich.de

Weitere Informationen:

http://www.fz-juelich.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/UK/DE/2018/2018-01-30-h2-... Pressemitteilung des Forschungszentrums Jülich
http://h2-mobility.de/news-und-infos/batterie-und-wasserstoff-h2-forschungszentr... Pressemitteilung der H2 MOBILITY Deutschland GmbH & Co. KG

Dipl.-Biologin Annette Stettien | Forschungszentrum Jülich

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik
17.02.2018 | Max-Planck-Institut für Polymerforschung

nachricht Verborgene Talente: Mit Bleistift und Papier Wärme in Strom umwandeln
16.02.2018 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

Aachener Optiktage: Expertenwissen in zwei Konferenzen für die Glas- und Kunststoffoptikfertigung

19.02.2018 | Veranstaltungen

Konferenz "Die Mobilität von morgen gestalten"

19.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Highlight der Halbleiter-Forschung

20.02.2018 | Physik Astronomie

Wie verbessert man die Nahtqualität lasergeschweißter Textilien?

20.02.2018 | Materialwissenschaften

Der Bluthochdruckschalter in der Nebenniere

20.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics