Martin Winter (links, bild: Helmholtz-Institut Münster / Kraft) ist Gründungsdirektor des Helmholtz-Instituts Münster für Ionenleiter in der Energiespeicherung am Forschungszentrum Jülich. Thomas Klassen (rechts) leitet das Institut für Wasserstofftechnologie am Helmholtz-Zentrum Hereon in Geesthacht.

„Das Thema ist hochpolitisch!“

Zwei Forscher, ein Ziel: Wasserstoffexperte Thomas Klassen und der Batteriewissenschaftler Martin Winter im Gespräch über die Autos der Zukunft, die Chancen der Antriebstechnologien – und die größten Hindernisse für die Mobilitätswende.

Sie beide forschen in Bereichen, die für die Zukunft der Mobilität eine Schlüsselrolle spielen. Sehen Sie sich als Konkurrenten?

Thomas Klassen: (lacht) Im Gegenteil: Wir kämpfen für die gleiche Sache, nämlich für die Energiewende auf der Straße und eine emissionsfreie Mobilität. Ich denke, alle Technologien werden dabei gebraucht, und insofern ergänzen wir uns gut.

Martin Winter: Tatsächlich gibt es Bereiche, in denen Batterien und Brennstoffzellen natürliche Partner sind. Aber nicht überall zeichnet sich ab, was sich nachher durchsetzen wird – da treten wir tatsächlich als Konkurrenten an.

Herr Klassen, sind Sie manchmal neidisch auf Ihre Kollegen aus der Batterieforschung, dass das Thema der batteriebetriebenen Autos derzeit so im Rampenlicht steht?

Thomas Klassen: Über mangelndes öffentliches Interesse können wir Wasserstoffforscher uns auch nicht beklagen, und es gibt ja auf den Straßen auch schon Wasserstofffahrzeuge, die mit Brennstoffzelle fahren…

…aber die sind deutlich unterrepräsentiert: 2020 waren in Deutschland mehr als 309.000 Autos mit reinem Elektroantrieb zugelassen und nicht einmal 1.000 mit Wasserstoffantrieb.

Thomas Klassen: Das ist sicherlich auch eine Preisfrage. Lassen Sie uns doch einmal die Vorzüge der jeweiligen Technologien anschauen: Brennstoffzellen liefern kontinuierlich Energie in größeren Mengen. Batterien hingegen können sehr gut Spitzen abpuffern. Wenn es um kleinere Energiemengen geht, ist die Batterie im Vorteil – wenn wir also zum Beispiel an die Mobilität innerhalb von Städten denken oder den täglichen Weg zur Arbeit. Bei größeren Reichweiten liegt die Brennstoffzelle aber vorn; das betrifft sowohl Pkw, mit denen längere Strecken gefahren werden, als auch Lastwagen oder Busse. Und damit kommen wir zum Faktor des Preises: Wenn Batteriefahrzeuge kleinere Energiemengen speichern, sind sie erschwinglicher. Sobald wir uns aber die Autos mit größeren Reichweiten anschauen, sind vergleichbare Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb sogar etwas günstiger.

Inwiefern entscheidet denn die technologische Reife darüber, welcher Antrieb sich durchsetzen wird – und inwiefern sind es politische Rahmenbedingungen?

Martin Winter: Das Thema ist hochpolitisch! Eine Batterie ist für die Industrie disruptiver: Bei einem Brennstoffzellenfahrzeug wird sehr viel mehr Kompetenz aus dem Maschinenbau benötigt, der nun einmal eine große Stütze der deutschen Wirtschaft ist. Wenn die Politik also darauf setzt, dass mehrere Technologien gleichzeitig eine Rolle spielen werden, dann steckt dahinter oft ein Kompromiss, um niemandem zu verprellen.

Aber trotz allem geht es doch auch um die technologische Reife. Sie haben 2015 in einem Interview der Lithium-Ionen-Technologie auf einer Zehn-Punkte-Skala drei bis vier Punkte gegeben, dem Verbrennungsmotor hingegen sieben bis acht. Ist die Technik heute schon weiter?

Martin Winter: Die Lithium-Ionen-Akkus sind um ein bis zwei Punkte weitergekommen, würde ich sagen. Es gibt aber nach wie vor die gleichen Probleme wie damals, das merke ich auch selbst als Elektroautofahrer: Im Winter habe ich nur die Hälfte der Reichweite, weil die Batterie bei Kälte nicht so leistungsfähig ist. Fahren Sie eigentlich ein Brennstoffzellenauto, Herr Klassen?

Thomas Klassen: Nein, das ist mir bisher schlicht zu teuer. Ich fahre auch ein Batteriefahrzeug, und ich würde ihm aus meiner Erfahrung heraus übrigens mehr Punkte geben als Sie, Herr Winter: Es funktioniert richtig gut, ich würde sogar sagen, die Batterietechnologie hat inzwischen den Verbrenner eingeholt. Klar, im Winter ist die Reichweite kleiner. Dann muss man halt öfter tanken, das halte ich nicht für ein Problem.

Wieviele Punkte würden Sie denn der Wasserstofftechnologie geben?

Thomas Klassen: Wir haben am Institut ein Brennstoffzellenfahrzeug, und das fährt sich sehr gut. Aber ich sehe durchaus, dass die Brennstoffzellentechnologie noch nicht ganz so weit ist wie die Batterien. Es ist einfach komplexer, weil da mehr Komponenten zusammenspielen: Ein Auto braucht eine kleine Pufferbatterie, die Brennstoffzelle und den Wasserstofftank.

Warten Sie eigentlich auf eine disruptive Entwicklung, damit die Brennstoffzellen- oder auch die Batterietechnologie endgültig einen Durchbruch erzielen – oder wird der Fortschritt ab jetzt eher schrittweise erfolgen?

Martin Winter: Wenn es gelingt, einen Lithium-Metall-Akku zu entwickeln, der noch sicherer und langlebiger ist, dann hätten wir damit 60 bis 80 Prozent mehr Reichweite. Das wäre ein Hammer und wird von vielen Experten ab etwa 2025 bis 2030 in Serie erwartet.

Thomas Klassen: Bei der Brennstoffzelle selbst wird es nur noch evolutionäre Verbesserungen geben, die Technik ist schon jetzt anwendungsreif. Aber bei der Speichertechnik erwarte ich noch eine disruptive Entwicklung. Bislang wird Wasserstoff in 700-bar-Tanks gespeichert. Wir arbeiten an unserem Institut an Feststoffspeichern, die ohne diesen hohen Druck auskommen. Mit ihnen lässt sich die Energiedichte erhöhen, außerdem wären diese Tanks viel billiger. Damit kämen wir dann in Preislagen, wo sich auch ein Institutsleiter das Auto für sich und seine Familie leisten kann (lacht).

Martin Winter: Das größte Hindernis für die Mobilitätswende sehe ich aber übrigens nicht in der Technik, sondern in einer typisch deutschen Diskussion. Wir versuchen immer, alles auf einmal zu bekommen. Es könnte sehr schnell klappen, eine Autobatterie zu entwickeln, die sich in fünf Minuten von 20 Prozent auf 70 Prozent laden lässt. Die nächsten zehn Prozent dauern dann deutlich länger. Aber warum sind wir nicht bereit, erst einmal so einen Kompromiss einzugehen, auch wenn die Reichweite dann von 500 auf 350 Kilometer sinkt? Letztlich wird aber auch das nur mit einer verbesserten Ladeinfrastruktur gehen.

Thomas Klassen: Da gebe ich Ihnen vollkommen recht. Schon jetzt lässt sich mit batterieelektrischen Autos ein Großteil des Individualverkehrs abdecken, und es ist doch kein Problem, das Auto irgendwo eine Weile zum Tanken abzustellen, während man beispielsweise gerade einkauft. Es liegt an jedem einzelnen, welche Kompromisse man bereit ist einzugehen. Aber ohne den Schritt zur Elektromobilität – ob nun per Batterie oder Wasserstoff – können wir die Energiewende nicht schaffen.

Geben Sie doch mal eine Prognose für das Jahr 2040 ab: Welche Technologie wird dann die Fahrzeuge auf der Straße antreiben?

Thomas Klassen: Ich sehe Bereiche, in denen batterieelektrische Autos klare Vorteile haben – das ist vor allem der individuelle private Verkehr wie etwa das Pendeln zur Arbeit. Und dann gibt es Bereiche wie den kommerziellen Verkehr, wo die Brennstoffzelle günstiger ist. Das betrifft Langstreckenfahrten, den Lieferverkehr, aber beispielsweise auch Busse und Lastwagen. Hier wird sich Wasserstoff als Antrieb in 20 Jahren durchgesetzt haben.

Martin Winter: Meine Vermutung ist, dass es vor allem weniger Mobilität geben wird. Viele werden sich – auch nach den Erfahrungen jetzt in der Pandemie – allein schon aus Bequemlichkeit fragen, ob manche ihrer Reisen überhaupt nötig sind. Und ich gehe davon aus, dass der öffentliche Verkehr endlich attraktiver werden wird, auch für Fernstrecken. Dass man nicht mehr im Auto durch halb Europa in den Urlaub oder auf Dienstreise fährt, sondern mit der Bahn oder dem Flugzeug unterwegs ist und sich dann am Zielort einen Leihwagen nimmt. Das ist die Mobilität der Zukunft. Und Autos mit Batterie und Brennstoffzelle übernehmen dann einfach den Rest des Verkehrs, der noch übrigbleibt.

Zum Weiterlesen:

Rekordverdächtige Lithium-Metall-Zelle (Pressemitteilung, Karlsruher Insitut für Technologie, KIT)

Mit seiner einzigartigen Forschungsinfrastruktur trägt Helmholtz dazu bei, Wasserstofftechnologien zu entwickeln, zu testen und marktgängig zu machen. Das Spektrum reicht von den Grundlagen bis zur Anwendung und umfasst die gesamte Wertschöpfungskette.

Mehr Informationen finden Sie auf unserer Themenseite Wasserstofftechnologien

30.08.2021 , Kilian Kirchgeßner
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