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Warum Toyota und GM Brennstoffzellenautos auf den Markt bringen
Wasserstoffbetriebene Fahrzeuge sind seit Jahren nicht im Rampenlicht, aber sie stehen vor einem überraschenden Comeback. Toyota sagt, dass es noch in diesem Jahr eine mit Wasserstoff-Brennstoffzellen betriebene Limousine vorstellen wird, die 2015 auf den Markt kommen wird; mehrere andere Autohersteller haben unterdessen Partnerschaften zur Kommerzialisierung der Technologie angekündigt (siehe Ford, Daimler und Nissan verpflichten sich zu Brennstoffzellen), darunter GM und Honda, die diese Woche eine solche Zusammenarbeit angekündigt haben.
Kostspieliger Prototyp: Toyota will ein Brennstoffzellenfahrzeug auf den Markt bringen, das ein Zwanzigstel so viel kostet wie dieses Testfahrzeug.
Während Wasserstofffahrzeuge noch viele Herausforderungen haben, haben Forscher in den letzten Jahren große Verbesserungen bei der oft verleumdeten Technologie vorgenommen, einschließlich einer erheblichen Kostensenkung. Infolgedessen scheinen Brennstoffzellenfahrzeuge eine wichtige Rolle bei der Einhaltung ehrgeiziger Emissionsvorschriften für Fahrzeuge zu spielen, insbesondere in Ländern wie Kalifornien.
GM, Toyota und ein paar andere Autohersteller haben viel großartige Arbeit geleistet. Brennstoffzellen nähern sich ihrer Rentabilität, näher als die meisten Leute denken, sagt Brett Smith , Co-Direktor für Fertigung, Technik und Technologie am Center for Automotive Research, einer gemeinnützigen Organisation in Ann Arbor, Michigan.
Brennstoffzellen-Fahrzeuge waren einst der Liebling der Bush-Regierung – Präsident Bush forderte in seiner Rede zur Lage der Nation 2003 1,2 Milliarden Dollar an Finanzierung für die Technologie. Sie emittieren nur Wasserdampf und könnten so komfortabel sein wie herkömmliche Autos, da sie in der Tankzeit betankt werden können und eine ähnliche Reichweite haben. Aber Brennstoffzellenfahrzeuge erwiesen sich als extrem teuer und würden eine massive Investition in Wasserstofftankstellen erfordern, um praktikabel zu sein. Auch die Frage nach der Umweltfreundlichkeit von Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrzeugen wurde gestellt: Während die Autos selbst kein Kohlendioxid emittieren, wird Wasserstoff aus dem fossilen Energieträger Erdgas in einem Prozess hergestellt, bei dem große Mengen Kohlendioxid freigesetzt werden . Wasserstoff kann auch mit Sonnen- und Windkraft hergestellt werden, aber dieser Prozess ist ineffizient und teuer.
Als die Herausforderungen mit der Technologie offensichtlicher wurden, ließ das Interesse nach (siehe Hype um Wasserstoff), und Bush begann stattdessen, Biokraftstoffe zu betonen. Im Jahr 2009 kürzte die Obama-Regierung die Mittel für die Forschung und Entwicklung von Brennstoffzellenfahrzeugen. Der damalige Energieminister Steven Chu sagte, es bräuchte ein Wunder, bis Brennstoffzellen-Fahrzeuge erfolgreich seien. (Eigentlich sagte er, es würde vier dauern. Siehe Fragen und Antworten: Steven Chu.)
Aber Wunder geschehen. Seit 2009 sind die Kosten für Brennstoffzellenfahrzeuge gesunken. Die Prototypen, die GM und Toyota vor einigen Jahren gebaut haben, kosteten jeweils weit über 1 Million US-Dollar. Nun will Toyota seine Brennstoffzellen-Limousine für weniger als 100.000 US-Dollar verkaufen. Die Kosten sanken, als Toyota Wege fand, die Anzahl der Teile in seinem Brennstoffzellensystem zu reduzieren und die Menge an teurem Platin zu reduzieren. Das Unternehmen sagt, es forciere unter anderem die Forschung und Entwicklung für die Fertigungstechnologie, um die Kosten vor der Markteinführung im Jahr 2015 noch weiter zu senken.
Chris Hostetter , Vice President of Strategic Planning bei Toyota Motor Sales, USA, sagt, dass die Limousine möglicherweise nur 50.000 US-Dollar kosten könnte, was sie billiger machen würde als Teslas Elektrofahrzeug Model S, das eine ähnliche Reichweite hat (andere Elektrofahrzeuge sind billiger, erfordern aber häufiges Aufladen). Wir könnten die Leute mit den Fortschritten überraschen, die wir gemacht haben, sagt Hostetter.
Die Kosten sind ziemlich konstant gesunken, sagt Daniel Sperling , Direktor des Institute for Transportation Studies an der University of California in Davis und Mitglied des kalifornischen Air Resources Board, das die Emissionsvorschriften für Fahrzeuge überwacht. Die meisten Leute in der Autoindustrie denken, dass die Kosten nach der Großserienfertigung kein Hindernis mehr sein werden.
Ein genauer Blick auf die Emissionen konkurrierender Technologien wie Elektroautos und konventionelle Autos zeigt, dass Brennstoffzellenautos erhebliche Umweltvorteile haben, selbst wenn der Wasserstoff aus Erdgas hergestellt wird. Im Mai veröffentlichte das US-Energieministerium seine neueste Analyse der erwarteten gesamten Kohlendioxidemissionen von Brennstoffzellenfahrzeugen im Jahr 2035, einschließlich der Emissionen, die mit der Herstellung von Wasserstoff aus Erdgas, seiner Komprimierung und seinem Transport verbunden sind. Die Analyse zeigt, dass die Autos weniger als halb so viel Kohlendioxid ausstoßen werden wie heute herkömmliche benzinbetriebene Fahrzeuge. Sie würden auch weniger Kohlendioxid freisetzen als Elektrofahrzeuge, wenn Elektrofahrzeuge in Teilen der USA geladen werden, die stark auf Kohlekraft angewiesen sind. An Orten wie Kalifornien, wo wenig Kohle verbraucht wird, sehen Elektrofahrzeuge jedoch besser aus und in einer hypothetischen Zukunft, wenn sie ausschließlich mit Quellen wie Wind- und Sonnenenergie geladen werden.
Brennstoffzellen-Fahrzeuge könnten auch ein Segen für erneuerbare Energien sein, indem sie dazu beitragen, ihre Intermittivität zu beseitigen. Eine in Deutschland erwogene Option besteht darin, überschüssigen Windstrom, der nachts erzeugt wird, wenn die Nachfrage gering ist, zur Elektrolyse von Wasser zu Wasserstoff zu nutzen (siehe Wasserstoff könnte der Schlüssel zu den deutschen Energieplänen sein). Sperling sagt, es sei sinnvoll, Wasserstoff als Möglichkeit zur Speicherung überschüssiger erneuerbarer Energie zu nutzen. Er weist auch darauf hin, dass sich andere vielversprechende Wege zur kohlenstoffarmen Wasserstoffproduktion in der Entwicklung befinden, beispielsweise die Konstruktion von Anlagen zur direkten Herstellung von Wasserstoff aus Sonnenlicht, obwohl sich diese noch in einem frühen Entwicklungsstadium befinden.
Die größte Herausforderung für Brennstoffzellenfahrzeuge bleibt jedoch das Fehlen von Wasserstofftankstellen. Im Gegensatz zu Elektrofahrzeugen, die zu Hause aufgeladen werden können, benötigen Wasserstofffahrzeuge ein Netz von Tankstellen. Einige meinen, dass schon ein paar Tankstellen in einer Stadt ausreichen würden, um die Leute zum Kauf der Fahrzeuge zu bewegen, aber Smith ist skeptisch. Gäbe es in der Stadt nur vier Tankstellen, müssten Autofahrer 10 bis 15 Minuten zum Tanken aufwenden. Das mache ich nicht, wenn ich weiß, dass an jeder Ecke eine Tankstelle ist, sagt er.
Autohersteller sind sich dieses potenziellen Stolpersteins bewusst. Toyota arbeitet derzeit mit Regierungen und Unternehmen zusammen, um mehr Wasserstofftankstellen zu installieren, bevor es mit dem Verkauf seiner Brennstoffzellenfahrzeuge beginnt. Wir machen uns Sorgen um die Infrastruktur, sagt Hostetter.