Studie: Batterieantrieb bei LKWs deutlich effizienter als Brennstoffszelle

Batterie für die PKWs, Brennstoffzelle für die LKWs. Das war bisher eine gängige Vorstellung für die Dekarbonisierung des Verkehrs, die breite Zustimmung erhielt. Aber ist die Brennstoffzelle für den Schwerverkehr tatsächlich die bessere Alternative? Dieser Frage sind Forscher des in Berlin ansässigen International Council on Clean Transportation (ICCT) nachgegangen. Das Ergebnis: batterielektrische LKW scheinen doch deutlich effizienter zu sein als jene mit Brennstoffzelle, vor allem im Regional- und Nahverkehr.

Limitierender Faktor für die Brennstoffzellen-LKWs ist das vorhandene Platzangebot für die Wasserstofftanks. Wegen der maximalen Fahrzeuglänge könnten hinter der Kabine nur etwa 2.000 Liter Wasserstoff gelagert werden. Bei 350 bar ergibt das eine Reichweite von lediglich 370 Kilometer, bei 700 bar zumindest 600 Kilometer. Die Betankung mit 700 bar würde in etwa 30 bis 50 Minuten dauern, wäre also innerhalb der vorgeschriebenen Pause des Fahrers möglich. Wird Flüssig- oder kryo-komprimierter Wasserstoff verwendet, sind sogar Reichweiten von 800 bis 900 Kilometer denkbar. Hierzu wären aber eine Reihe weiterer Komponenten am Fahrzeug erforderlich, wird Wasserstoff doch erst bei minus 253 Grad flüssig. Am effizientesten arbeitet ein Brennstoffzellen-Stack zudem nur bei etwa 17 Prozent der Maximalleistung. Größere Stacks wären daher effizienter, führen jedoch zu mehr Platzverbrauch und höheren Anschaffungskosten. Die durchschnittliche Energieeffizienz des Stacks liegt laut Studie nur bei etwa 45 Prozent.

Hinzu kommt, dass sich durch die Wasserstofftanks die Geometrie des Sattelzugs ungünstig verändert. Wegen der Tanks muss die Sattelkupplung weiter nach hinten rutschen. Dadurch lastet das Gewicht des Aufliegers stärker auf der (zweiten) Antriebsachse. Folglich sinkt die Nutzlast, eines der wesentlichsten Kriterien für Frächter. Das gilt zwar wegen der schwereren Batterien auch für batterieelektrisch angetriebene LKWs, dieser Nachteil macht sich aber erst bei Langdistanzen wirklich bemerkbar. Fortschritte in der Batterietechnologie sollen das Gewicht zudem in Zukunft deutlich verringern.

Überraschendes Ergebnis auch beim Thema Verbrauch: durch Simulationen haben die Forscher errechnet, dass eine Zugmaschine mit heutiger Brennstoffzellentechnik mindestens 9 Kilogramm Wasserstoff auf 100 Kilometer benötigt. Das entspricht in etwa 297 Kilowattstunden Energie. Zukünftig könnte sich der Verbrauch dank Leichtbau und höherem Wirkungsgrad auf etwa 6,6 Kilogramm pro 100 Kilometer einpendeln. Ist der LKW voll beladen, kann der Verbrauch um bis zu 20 Prozent steigen, die Außentemperatur hat hingegen nur einen minimalen Einfluss.

Im direkten Vergleich mit Diesel- und batterieelektrisch angetriebenen Zugmaschinen schneidet der Brennstoffzellenantrieb nur geringfügig besser ab als der Dieselantrieb. Der Energieverbrauch liegt im Fernverkehr um etwa 11 Prozent niedriger als beim Dieselantrieb, im Regionalverkehr um etwa 20 Prozent. Der batterieelektrische Antrieb schlägt die beiden jedoch um Längen: sein Verbrauch liegt der Studie zufolge um 55 Prozent (Fernverkehr) bzw. 61 Prozent (Regionalverkehr) unter dem Dieselantrieb. Grund hierfür sind die deutlich geringeren Effizienzwerte des Verbrennerantriebs und der Brennstoffzellen-Stacks, die bei maximal 60, im Schnitt bei nur etwa 45 Prozent liegen.

Auch angesichts der noch deutlich höheren Anschaffungskosten eines Brennstoffzellen-LKWs gegenüber einem batterielektrisch angetriebenen gerät der Brennstoffzellenantrieb daher etwas ins Hintertreffen. Für die batterielektrischen Antriebe ist jedoch ein deutlich umfangreicheres Infrastrukturnetzwerk nötig als für die Wasserstoff-Betankung.

Link zur Studie

Quelle: insideevs.de – Batterieelektrische Laster 50 % effizienter als Wasserstoff-Lkws