E-Autos – Comeback der Brennstoffzelle

Hier habe ich vor nicht allzu langer Zeit den E-Auto-Hype unter die Lupe genommen. Dabei habe ich mich auf bereits erhältliche E-Autos konzentriert, die – sicher nicht zufällig – alle ihren Strom aus dem mitgeführten Akku beziehen.

Die Älteren unter uns werden sich noch daran erinnern, dass vor allem in den 90ern des vorigen Jahrtausends die “Wasserstoffwirtschaft” eines der Hype-Themen war. Große Visionen für die automobile Zukunft wurden entworfen – die Fahrzeuge sollten mit Wasserstoff fahren (egal ob als klassischer Verbrenner wie von BMW favorisiert oder per Brennstoffzelle wie u.a. von Daimler (hießen die damals noch DaimlerBenz oder schon DaimlerChrysler?) bevorzugt), der dafür benötigte Wasserstoff sollte am besten in Wüstengebieten per Photovoltaik erzeugt werden.

Viele Detailprobleme wurden bereits in den 90ern gelöst – BMW präsentierte mit Linde den superisolierten LH2-Tank, der es schaffte, trotz Flüssigwasserstoffinhalt die Abdampfverluste gering zu halten. Daimler machte große Fortschritte bei der Miniaturisierung der Brennstoffzelle und in Bezug auf Haltbarkeit und Verwendungsparameter wie Kaltstartfähigkeit. Am Ende schien die Erkenntnis zu stehen, dass die Brennstoffzelle schlicht zu teuer war. Anno 2009 wagte Honda noch einen Versuch und bot in USA den FCX Clarity an, allerdings nur in geringen Stückzahlen und ausschließlich als Leasingangebot. Wieviel Honda pro Stück draufgelegt hat, lässt sich schwer sagen – immerhin schaffte es der FCX Clarity nachzuweisen, dass man mit heutiger Technologie ein Fahrzeug mit Wasserstofftank und Brennstoffzelle bauen kann, das keine wesentlichen Einschränkungen im Praxisbetrieb mit sich bringt. Reichweite 400-500km, verhältnismäßig simpler Drucktank in 350bar-Technik, kleiner LiIon-Akku mit an Bord um den Brennstoffzellenstack vor zu gravierenden Leistungsgradienten zu bewahren, mit 100kW auch ausreichende Leistung.

Danach wurde es recht still um die Brennstoffzelle – abgesehen von ein paar Absichtserklärungen diverser Automobilhersteller, man wolle spätestens 2012…äh 2013…doch eher 2014…nicht vor 2015…ganz bestimmt 2016…vielleicht doch erst 2017 entsprechende Serienmodelle auf den Markt bringen.

Einigermaßen überraschend ist nun Toyota – bekannt als Hybrid-Pionier und Verweigerer reiner akkubetriebener E-Autos – mit dem Mirai vorgeprescht und verspricht allgemeine Verfügbarkeit ab 2015, wenn auch zunächst als Kleinserie (700 Stück). Die Preise sind ambitioniert, in Europa sollen es 60000€ (sagt die Wikipedia – möglicherweise netto, denn andere Quellen reden von bis zu 79000€ in Deutschland) sein. Rund 100kW Leistung, Tanks in 700bar-Technik, NiMH-Akku zum Puffern und eine Reichweite irgendwo zwischen 400 und 700km sind die Eckdaten.

Und plötzlich stellt sich die lange schlummernde Frage wieder mit neuer Aktualität: ist ein großer Akku oder doch eher die Brennstoffzelle der Energielieferant für das Elektroauto?

Leider gibt es viele Parameter bei dieser Frage, die man heute kaum seriös abschätzen kann. Wie entwickeln sich die Preise für Akku und Brennstoffzelle weiter? Wie sieht es mit der Dauerhaltbarkeit aus? Was kostet der Aufbau der jeweils notwendigen Infrastruktur?

Ein paar Dinge kann man aber prinzipiell festhalten. Der größte Vorteil des Brennstoffzellenautos ist sicherlich, dass es in der Nutzung den heute üblichen benzin-, diesel- oder gasbetriebenen Fahrzeuge sehr ähnlich ist – Reichweiten von jenseits der 500km sind kein Problem, die Tankdauer liegt bei wenigen Minuten. Das sind Parameter, die ein akkubetriebenes E-Auto wohl nicht so schnell erreichen wird. Klar, wenn man genügend Akkus in ein Fahrzeug packt (wie beim 85kWh-Modell des Tesla S) kann man sicherlich auch 500km Reichweite realisieren – aber es ist dann doch ziemlich erbärmlich, dass selbst am Tesla-Supercharger mit 120kW Ladeleistung es eine halbe Stunde dauert, bis 200-250km Reichweite zur Verfügung stehen.

Einer der oft zitierten Vorteile des akkubetriebenen Elektroautos ist, dass man es in der heimischen Garage laden kann. Man sollte diesen Vorteil nicht überschätzen, denn man wird um eine zusätzliche Elektroinstallation kaum herumkommen – mit der üblichen Schukodose mit maximal 3,5kW Anschlusswert macht das Laden eines 85kWh-Akkus sicher keinen Spaß. Honda hatte beim FCX Clarity damals die Möglichkeit des Heimbetankens über die “Home Energy Station” vorgesehen, die über Dampfreformation von Erdgas den Wasserstoff erzeugt. Kaum vorstellbar, dass diese Idee zu akzeptablen Kosten machbar ist, auch wenn Honda sie als Komplettlösung fürs ganze Haus anpreist – sie versorgt den Haushalt nicht nur mit Wasserstoff fürs Auto, sondern auch mit Strom und Wärme.

Unterm Strich löst die Brennstoffzelle drei der großen Akku-Probleme: Gewicht, Volumen und Tankdauer. Gemeinsam mit der Akkutechnologie plagt die Brennstoffzelle das Infrastrukturproblem und das Preisproblem. Man muss wohl kein Prophet sein, um zu prognostizieren, dass höchstwahrscheinlich der Sieg im Kampf der Konzepte über den Preis errungen werden wird. Es werden noch Wetten angenommen.

Li-Tec am Ende

Gestern ging es durch die Presse: die Daimler AG hat beschlossen, die Akkufertigung bei der 100%-Tochter Li-Tec dichtzumachen. Offenbar war man nicht in der Lage, kostentechnisch mit den Koreanern und Chinesen mitzuhalten. Eingesetzt wurden die Li-Tec-Akkus bisher in den Elektro-Smarts, nicht hingegen in der elektrifizierten B-Klasse, die auf einem Antriebsstrang inklusive Akku von Tesla basiert.

Li-Tec begann 2006 als Unternehmung von Evonik, einer Ausgründung aus der altehrwürdigen Ruhrkohle AG. 2008 wurde daraus ein Joint-Venture zwischen Evonik und Daimler. Im April 2014 übernahm Daimler die Anteile von Evonik, und Li-Tec wurde eine 100%-Tochter der Daimler AG. Und nun also die Ankündigung, dass 2015 Schluss ist mit der Produktion von Akkuzellen. Wie man hört (aber ich habe keine zuverlässigen Quellen dazu gefunden) waren die Li-Tec-Zellen technisch ganz weit vorne, sowohl was Leistungsfähigkeit als auch Robustheit (z.B. Zyklenfestigkeit und Temperaturunempfindlichkeit) angeht. Aber preislich ganz und gar nicht konkurrenzfähig. Was einerseits sicherlich an fehlenden Stückzahlen lag, aber vermutlich auch am Fertigungsstandort Deutschland.

Daimler steigt damit allerdings nicht komplett aus der Akkufertigung aus. Bei Accumotive geht es bis auf weiteres weiter, und die Forschung soll bei Li-Tec auch weitergehen. Man konzentriert sich nun auf die Fertigung von ganzen Akkupacks, will die einzelnen Zellen aber nun einkaufen.

Was bedeutet das für den Traum vom E-Auto? Vermutlich gar nichts. Wer konnte ernsthaft erwarten, dass Deutschland ein geeigneter Fertigungsstandort für Massenfertigung eines doch relativ einfachen Bauelements sein könnte? Hat man nichts aus dem Desaster der Photovoltaik-Fertigung in Deutschland gelernt? Rohstoffe und Energie sind in Deutschland teuer, die Lohnkosten sind hoch, die Regulierung überbordend, das Steuersystem zum Davonlaufen. Aus diesem Grund ist der Abgesang der Presse auf den High-Tech-Standort Deutschland auch unsinnig – Deutschland ist strukturell gar nicht dazu geeignet, die Werkbank der Welt zu sein.

Moderne industrielle Massenfertigung zeichnet sich durch Arbeitsteilung und niedrige Fertigungstiefe aus. Gerade die Automobilindustrie hat das in den letzten 30 Jahren konsequent umgesetzt, weil man erkannt hat, dass spezialisierte Zulieferer bessere Qualität, mehr Innovation und niedrigere Preise bieten können – das Wunder des Wettbewerbs und der unsichtbaren Hand des Marktes. Warum Daimler nun geglaubt hat, dass das bei Akkus anders sein soll – man weiß es nicht. Der Traum von der “Alles-aus-einer-Hand”-Strategie scheint weiter durch die Vorstandsetagen zu wabern. Vielleicht der Apple-Virus? Aber auch Apple lässt bei Foxconn, Samsung und TSMC fertigen.