ein realistischer Weg zu sauberer Energie?
Wasserstoff, das am häufigsten vorkommende Element im Universum, wird zusammen mit Elektrofahrzeugen als eine Möglichkeit angesehen, die umweltzerstörenden Auswirkungen der 1,2 Milliarden Fahrzeuge des Planeten zu verlangsamen, von denen die meisten Benzin und Diesel verbrennen.
CANTON, Ohio – Jeden Morgen halten mehr als ein Dutzend Busse in einer Transitanlage in Canton, Ohio, an einer Tankstelle, bevor sie sich auf ihre Routen in dieser Stadt südlich von Cleveland ausbreiten.
Die Busse – hergestellt von El Dorado National und im Besitz der Stark Area Regional Transit Authority – sehen aus wie alle anderen. Doch zusammen, spiegeln sie die Schneidkante einer Technologie , die eine Schlüsselrolle bei der Herstellung sauberer Intercity spielen könnte Transport . Anstelle von umweltschädlichem Dieselkraftstoff fährt ein Viertel der Busse der Behörde mit Wasserstoff. Sie geben nichts als harmlosen Wasserdampf ab.
Wasserstoff, das am häufigsten vorkommende Element im Universum, wird zusammen mit Elektrofahrzeugen zunehmend als eine Möglichkeit angesehen, die umweltzerstörenden Auswirkungen der 1,2 Milliarden Fahrzeuge des Planeten, von denen die meisten Benzin und Diesel verbrennen, zu verlangsamen. Hersteller von großen Lastkraftwagen und Nutzfahrzeugen beginnen, Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologien als Weg nach vorne zu nutzen. Ebenso die Hersteller von Flugzeugen, Zügen und Personenkraftwagen.
Der Verkehr ist der größte Einzelverursacher des Klimawandels in den USA, weshalb Wasserstoffenergie auf lange Sicht als potenziell wichtiger Weg zur Reduzierung der CO2-Emissionen angesehen wird.
Allerdings ist Wasserstoff noch lange keine magische Lösung. Derzeit wird der weltweit jährlich produzierte Wasserstoff hauptsächlich für Raffinerien und die Düngemittelherstellung aus Erdgas oder Kohle hergestellt. Dieser Prozess verschmutzt die Luft und erwärmt den Planeten, anstatt ihn zu retten. Tatsächlich ergab eine neue Studie von Forschern der Universitäten Cornell und Stanford, dass der größte Teil der Wasserstoffproduktion Kohlendioxid emittiert, was bedeutet, dass mit Wasserstoff betriebener Transport noch nicht als saubere Energie angesehen werden kann.
Befürworter des wasserstoffbetriebenen Verkehrs sagen jedoch, dass die Wasserstoffproduktion langfristig umweltfreundlicher werden wird. Sie stellen sich eine zunehmende Nutzung von Strom aus Wind- und Sonnenenergie vor, der Wasserstoff und Sauerstoff im Wasser trennen kann. Da solche erneuerbaren Energieformen eine breitere Verwendung finden, sollte die Wasserstofferzeugung ein sauberer und kostengünstigerer Prozess werden.
Innerhalb von drei Jahren planen General Motors, Navistar und das Speditionsunternehmen JB Hunt, Tankstellen zu bauen und Wasserstoff-Lkw auf mehreren US-Autobahnen zu betreiben. Toyota, Kenworth und der Hafen von Los Angeles haben damit begonnen, Wasserstoff-Lkw zu testen, um Waren von Schiffen zu Lagerhäusern zu transportieren.
Auch Volvo Trucks, Daimler Trucks AG und andere Hersteller haben Partnerschaften angekündigt. Die Unternehmen hoffen, ihre Forschung kommerzialisieren zu können, indem sie emissionsfreie Lkw anbieten, die Geld sparen und strengere Umweltvorschriften erfüllen.
In Deutschland wurde 2018 ein wasserstoffbetriebener Zug in Betrieb genommen, weitere werden folgen. Auch der in Frankreich ansässige Airbus, der weltweit größte Hersteller von Verkehrsflugzeugen, denkt über Wasserstoff nach.
„Dies ist so weit wie ich gesehen habe, dass wir diesem echten Wendepunkt nicht näher gekommen sind“, sagte Shawn Litster, Professor für Maschinenbau an der Carnegie Mellon University, der sich seit fast zwei Jahrzehnten mit Wasserstoff-Brennstoffzellen befasst.
Wasserstoff ist seit langem ein Rohstoff für die Herstellung von Düngemitteln, Stahl, Erdöl, Beton und Chemikalien. Es fährt auch seit Jahren Fahrzeuge: Rund 35.000 Gabelstapler in den Vereinigten Staaten, etwa 4 % der Gesamtmenge des Landes, werden mit Wasserstoff betrieben. Sein späterer Einsatz auf Straßen zum Transport schwerer Frachtgüter könnte beginnen, Dieselverschmutzer zu ersetzen.
Niemand weiß, wann und ob Wasserstoff eine breite Anwendung findet. Craig Scott, Toyotas Leiter für fortschrittliche Technologie in Nordamerika, sagt, dass das Unternehmen vielleicht zwei Jahre davon entfernt ist, einen Wasserstoff-Lkw zum Verkauf bereit zu haben. Der Bau weiterer Tankstellen wird für eine breite Akzeptanz von entscheidender Bedeutung sein.
Kirt Conrad, seit 2009 CEO der kantonalen Verkehrsbetriebe, sagt, dass andere Verkehrssysteme so viel Interesse an der Technologie gezeigt haben, dass SARTA seine Busse zu Demonstrationen durch das Land fährt. Das System von Canton, das 2016 seine ersten drei Wasserstoffbusse gekauft hat, hat seitdem 11 hinzugefügt. Es hat auch eine Tankstelle gebaut. Zwei kalifornische Nahverkehrssysteme in Oakland und Riverside County haben Wasserstoffbusse in ihren Flotten.
„Wir haben bewiesen, dass unsere Busse zuverlässig und kosteneffizient sind, und bauen dadurch Barrieren ab, die eine breitere Akzeptanz der Technologie verlangsamt haben“, sagte Conrad.
Der Test im Hafen von Los Angeles begann im April, als der erste von fünf Sattelzugmaschinen mit Toyota-Wasserstoffantrieb begann, Fracht zu Lagerhäusern in Ontario, Kalifornien, etwa 60 Meilen entfernt, zu transportieren. Das 82,5-Millionen-Dollar-Öffentlich-Private-Projekt wird schließlich 10 Semis haben.
Wasserstoff als Kraftstoff ist in den Plänen von Präsident Joe Biden enthalten, die Emissionen bis 2030 zu halbieren. Das vom Senat verabschiedete Infrastrukturgesetz umfasst 9 Milliarden US-Dollar für die Forschung zur Senkung der Kosten für die Herstellung von sauberem Wasserstoff und für regionale Wasserstoffproduktionszentren.
Die Langstrecken-Lkw-Industrie scheint die beste Wahl für eine frühzeitige Einführung von Wasserstoff zu sein. Brennstoffzellen, die Wasserstoffgas in Strom umwandeln, bieten eine größere Reichweite als batterieelektrische Lkw, fahren bei kaltem Wetter besser und können viel schneller betankt werden als elektrische Batterien aufgeladen werden können. Befürworter sagen, dass die kurze Betankungszeit von Wasserstofffahrzeugen ihnen einen Vorteil gegenüber Elektrofahrzeugen für den Einsatz in Taxis oder Lieferwagen verschafft, die ständig im Einsatz sind.
Dieser Vorteil war wichtig für das Londoner Unternehmen Green Tomato Cars, das 60 mit Wasserstoff betriebene Toyota Mirai-Fahrzeuge in seiner emissionsfreien Flotte mit 500 Fahrzeugen für den Transport von Firmenkunden einsetzt. Mitbegründer Jonny Goldstone sagte, seine Fahrer können mit einem Tank über 500 Kilometer zurücklegen und in drei Minuten tanken.
Da das Einkommen der Fahrer von den Fahrpreisen abhängt, sagte Goldstone, „wenn sie 40, 50 Minuten, eine Stunde, zwei Stunden damit verbringen müssen, mitten am Arbeitstag ein Auto anzuschließen, ist das für sie einfach nicht akzeptabel.“
Green Tomato ist derzeit einer der größten Betreiber von Wasserstofffahrzeugen auf dem noch winzigen Markt in Europa mit rund 2.000 Brennstoffzellenautos, Müllwagen und Lieferwagen auf den Straßen.
Rund 7.500 Wasserstoff-Brennstoffzellen-Autos sind in den USA unterwegs, vor allem in Kalifornien. Toyota, Honda und Hyundai produzieren die Autos, die tausende teurer sind als benzinbetriebene Fahrzeuge. Kalifornien hat 45 öffentliche Tankstellen, weitere sind in Planung oder im Bau.
Anders als bei Bussen und schweren Lkw liegt die Zukunft der Pkw in den USA laut Experten vor allem im elektrischen Batteriebetrieb und nicht im Wasserstoff. Vollelektrische Fahrzeuge können mit einer relativ kleinen Batterie weiter fahren, als die meisten Menschen brauchen.
Und vorerst trägt die Wasserstoffproduktion zur Umweltverschmutzung bei, anstatt sie zu reduzieren. Die Welt produziert etwa 75 Millionen Tonnen pro Jahr, die meisten davon in einem CO2-Ausstoß erzeugenden Prozess, der die Dampfreformierung von Erdgas beinhaltet. China verwendet umweltfreundlichere Kohle.
Sogenannter „blauer“ Wasserstoff, hergestellt aus Erdgas, erfordert einen zusätzlichen Schritt. Das dabei emittierte Kohlendioxid wird zur Speicherung unter die Erdoberfläche geleitet. Die Studie von Cornell und Stanford ergab, dass die Herstellung von blauem Wasserstoff 20 % mehr Kohlenstoff freisetzt als die Verbrennung von Erdgas oder Kohle zur Wärmeerzeugung.
Deshalb konzentrieren sich Industrieforscher auf die Elektrolyse, die mithilfe von Strom Wasserstoff und Sauerstoff im Wasser trennt. In der Brennstoffzelle eines Fahrzeugs vermischt sich Wasserstoff mit Sauerstoff, um Strom zu erzeugen. Die Menge an Strom, die durch Wind- und Solarenergie erzeugt wird, wächst weltweit, was die Elektrolyse sauberer und billiger macht, sagte Joe Cargnelli, Direktor für Wasserstofftechnologien bei Cummins, das Elektrolyseure und Brennstoffzellen-Stromsysteme herstellt.
Derzeit kostet es mehr, einen Wasserstoff-Lkw herzustellen und den Kraftstoff zu produzieren, als einen Diesel-Lkw auf die Straße zu bringen. Wasserstoff kostet in Kalifornien etwa 13 US-Dollar pro Kilogramm, und 1 Kilogramm kann etwas mehr Energie liefern als eine Gallone Dieselkraftstoff. Im Gegensatz dazu kostet Dieselkraftstoff in den USA nur etwa 3,25 US-Dollar pro Gallone
Experten sagen jedoch, dass sich die Disparität verringern wird.
"Wenn sie die Technologie für die Produktion hochskalieren, sollte der Wasserstoff sinken", sagte Litster von Carnegie Mellon.
Während ein Diesel-Sattelzug je nach Ausstattung rund 150.000 US-Dollar kosten kann, ist unklar, wie viel Brennstoffzellen-Lkw kosten würden. Nikola, ein Startup-Hersteller von Elektro- und Wasserstoff-Brennstoffzellen-Lkw, schätzte letztes Jahr, dass es für jedes verkaufte Wasserstoff-Halbzeug etwa 235.000 US-Dollar erhalten würde.
Sauberer Strom könnte schließlich verwendet werden, um Wasserstoff auf einem Bahnhof zu produzieren und zu speichern, wo er Lokomotiven und Sattelzüge betanken könnte, alles ohne Emissionen.
Cummins prognostiziert die weit verbreitete Nutzung von Wasserstoff in den USA bis 2030, beschleunigt durch strengere Dieselemissionsvorschriften und staatliche Anforderungen an emissionsfreie Fahrzeuge. Europa hat sich bereits ehrgeizige Ziele für grünen Wasserstoff gesetzt, um seine Nutzung zu beschleunigen.
„Das wird den Markt nur sprengen und ihn irgendwie vorantreiben“, sagte Cargnelli. „Dann wirst du sehen, dass andere Orte wie Nordamerika nachziehen.“
Quelle: https://abcn.ws/3g1DdSb |
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