Wasserstoff oder Batterie: Wer macht das Rennen beim E-LKW?

Ob Lebensmittel, Kleidung oder Elektroartikel, die meisten Konsumgüter werden per Lastwagen geliefert. Doch LKW belasten die Umwelt stark. In Europa sind sie sind für 28 Prozent der Verkehrsemissionen verantwortlich, dabei machen sie nur zwei Prozent der Fahrzeuge aus, so der europäische Dachverband für umweltfreundlichen Verkehr. 

Und weil immer mehr Waren transportiert werden, müssen LKW Hersteller und Regierungen in Europaund weltweit dringend Lösungen finden. 

Wie können die CO2-Emissionen von LKW sinken?

Elektromotoren sind für die LKW-Hersteller die beste Option, ihre Neufahrzeuge emissionsfrei zu machen. Der Strom dafür kann wie bei Autos aus der Batterie kommen oder mit Hilfe von Wasserstoff in einer Brennstoffzelle erzeugt werden.

Bei Autos und leichten Nutzfahrzeugen hat der Batterieantrieb schon gewonnen. Der Grund: E-Fahrzeuge mit Batterie sind in der Anschaffung und im Betrieb günstiger als Antriebe mit Wasserstoff. 

Doch beim LKW gibt es noch andere Herausforderungen: Lastkraftwagen fahren täglich viel weiter, bis zu 800 Kilometer, und transportieren viel schwerere Lasten. Spediteure wägen deshalb die Optionen genau ab.

Sind schwere E-Trucks für lange Strecken eine Option?

Noch vor wenigen Jahren erschien vielen der Batteriebetrieb für Schwerlaster undenkbar. Man wäre dafür ausgelacht worden, sagt Felipe Rodriguez, Direktor des Programms für Schwerlastfahrzeuge beim International Council on Clean Transportation (ICCT) in Berlin.

"Es gab viele vorgefasste Meinungen darüber, was Batterien leisten könnten. Sie waren zu teuer, zu schwer, zu groß", erzählt er der DW.

Die Vorstellung war, dass große Lastwagen riesige Batterien benötigen würden, was die Ladekapazität des Fahrzeugs einschränken würde. Und die Batterien würden beim Transport schwerer Lasten unterwegs leer werden, sodass die Fahrer stundenlang anhalten müssten, um aufzuladen. Keine Option für Spediteure, die mit knappen Gewinnmargen rechnen müssen.

"Aber was in den letzten Jahren passiert ist, ist wirklich beeindruckend ", sagt Rodriguez. So ist der Preis für Lithium-Ionen-Batterien im letzten Jahrzehnt stark gesunken, weil Rohstoffe und Komponenten günstiger geworden sind. Gleichzeitig ist die Produktionskapazität entlang der gesamten Batterie-Wertschöpfungskette gestiegen. Ein Grund dafür sind die umfangreichen Investitionen von Regierungen in Elektromobilität, um Emissionen von Personenfahrzeugen zu reduzieren. 

"Eine ganze Automobilindustrie senkt tatsächlich die Kosten für Batterien, aber nur eine kleiner Industriezweig arbeitet an der Entwicklung von Brennstoffzellen und der Wasserstoffversorgung", sagt David Cebon, Professor für Maschinenbau an der britischen Universität Cambridge.

Im Laufe der Jahre wurde zudem die Energiedichte der Batterien verbessert. Das bedeutet, dass ein LKW bei gleicher Batteriegröße heute eine viel größere Reichweite erzielen kann.

Auch die Ladestationen werden immer leistungsstärker, derzeit haben sie eine Leistung von bis zu 400 Kilowatt. Forscher und Unternehmen arbeiten an Ladesystemen mit mehreren tausend Kilowatt. Damit könnte die Ladezeit für E-LKW von mehreren Stunden auf nur 15 Minuten verkürzt werden. So könnten die Fahrer ihre vorgeschriebenen Fahrtpausen von 30 bis 45 Minuten machen, während ihre Fahrzeuge geladen werden. 

Welche Vorteile haben LKW mit Brennstoffzelle und Wasserstoff?

Der größte Vorteil für Wasserstoff-Laster besteht darin, dass sie die Emissionen reduzieren können, ohne Einschränkungen für die Transportlast. Zudem geht das Tanken sehr schnell.

Brennstoffzellen funktionieren im Prinzip wie Batterien, doch statt mit Strom laufen sie mit Wasserstoff und Sauerstoff. Ausgeschieden werden dabei nur Abwärme und Wasser. 

"Das Betanken eines Wasserstoff-LKWs läuft mehr oder weniger genauso ab wie das Betanken eines Diesel-LKWs", sagt Volker Hasenberg, der bei Daimler Truck die Wasserstoffstrategie leitet. "Es gibt eine Tankstelle und alles dauert nur ein paar Minuten."

Satt mit Strom wie Batterien laufen Brennstoffzellen mit Wasserstoff und versorgen den Elektromotor des Fahrzeugs. Ausgeschieden werden dabei nur Abwärme und Wasser. 

Brennstoffzellen sind dabei besonders für den Transport sehr schwerer Lasten eine gute Option, im Vergleich halten sie bei hohem Transportgewicht länger durch als Batterien. "Denken Sie an Maschinen im Bausektor. Was wiegt viel? Wenn das Entscheidende das Gewicht ist, dann haben wir mit dem Wasserstoff-LKW einen Vorteil", sagt Hasenberg.

Wie hoch ist der CO2-Ausstoß der Technologien im Vergleich? 

Bei der Reduzierung von Emissionen haben allerdings batteriebetriebene LKW die Nase vorn.

Laut ICCT sparen sie im Vergleich zu Dieselfahrzeugen etwa 65 Prozent der CO2-Emissionen, wenn der Strom aus einem Mix aus fossilen Brennstoffen und erneuerbaren Energien stammt. Werden sie komplett mit sauberer Energie betrieben, stoßen sie sogar 92 Prozent weniger CO2-Emissionen aus.

Dagegen sparen Brennstoffzellen-LKW im Vergleich zu Diesel nur bis zu 33 Prozent an CO2-Emissionen ein. Diese Zahl steigt auf 89 Prozent, wenn der Wasserstoff zu 100 Prozent mit erneuerbarem Strom erzeugt wird. Aber das passiert bisher kaum, weil weltweit noch viel zu wenig grüner Wasserstoff produziert wird. 

Welche Technologie ist günstiger?

Wasserstoffbetriebene LKW werden bisher nur sehr wenig verkauft, Batterie-LKW dagegen zunehmend. Der große Vorteil von Batterie-LKW ist der viel geringere Energieverbrauch im Vergleich zum Wasserstoff-LKW. Das macht den Betrieb viel günstiger und damit wettbewerbsfähiger.

Das Aufladen eines E-Lastwagens ist vergleichsweise energieeffiezienter: Die Batterie wird an der Ladestation mit Strom aufgeladen und betreibt damit direkt den Motor.

Beim LKW mit Brennstoffzelle ist der Prozess aufwendiger und weniger effizient. Zuerst muss mithilfe von Strom in einem Elektrolyseprozess Wasserstoff hergestellt und dann zur Tankstelle transportiert werden. Dort wird der Wasserstoff in die Brennstoffzelle gepumpt. Damit wird wieder Strom erzeugt, um den Motor anzutreiben.

Darum benötigt ein wasserstoffbetriebenes Fahrzeug etwa dreimal mehr Energie als ein batteriebetriebenes Fahrzeug.

Wie sieht die Zukunft dieser Technologien aus?

Da Batterien immer günstiger und leistungsfähiger werden, entscheiden sich die meisten großen LKW-Hersteller für Batterien anstelle von Brennstoffzelle mit Wasserstoff.

Einige Unternehmen wie Daimler und Volvo gehen allerdings davon aus, dass Batterien nie ausgereift genug sein werden, um sehr schwere Lasten zu transportieren. Deshalb entwickeln sie außerdem auch Wasserstoff-LKW.

"Wir können nicht wirklich sicher sein, dass eine Technologie alle Bedürfnisse unserer Kunden abdeckt", sagt Hasenberg. "Wir stehen besser auf zwei Beinen als auf einem."

Prognosen gehen davon aus, dass Brennstoffzellen-LKW bis 2050 voraussichtlich nicht mehr als zehn Prozent des Markts ausmachen werden. Die große Mehrheit der LKW wird dann batteriebetrieben sein.

Der Beitrag erschien in Englisch und wurde von Gero Rueter adaptiert.
Redaktion: Anke Rasper