Von Harry Morgan, Energie neu denkengekürzt von David Waterworth
Die britische Regierung hat eine 200-Millionen-Pfund-Untersuchung zur Zukunft ihres Straßengüterverkehrs eingeleitet. Über einen Zeitraum von drei Jahren wird versucht, die wirtschaftlichen Vorteile von Wasserstoff- und Elektrolastwagen sowie die Infrastruktur zu verstehen, die zur Dekarbonisierung eines Sektors erforderlich ist, der für etwa 5 % der gesamten CO2-Emissionen des Landes verantwortlich ist.
Das später in diesem Jahr beginnende Programm wird über drei Jahre laufen und die Ambitionen der britischen Regierung unterstützen, sicherzustellen, dass alle im Vereinigten Königreich verkauften neuen Lastkraftwagen (Lkw) bis 2040 emissionsfrei fahren. Bei einem durchschnittlichen Lkw mit einer Lebensdauer von knapp unter sieben Jahren würde es auch einen wesentlichen Beitrag zu den Plänen des Landes leisten, bis 2050 ein landesweites Netto-Null-Emissionsziel zu erreichen.
„Der Plan könnte dazu führen, dass Hunderte weitere emissionsfreie Lkw im ganzen Land eingeführt werden und der Branche Geld gespart wird, da die Gesamtbetriebskosten umweltfreundlicher Fahrzeuge billiger sind als Benzin- und Dieseläquivalente“, sagte das Verkehrsministerium. „Effizientere Lieferungen werden es den Transportunternehmen wiederum ermöglichen, die Warenpreise niedrig zu halten und die Kunden vor steigenden Kosten zu schützen.“
Es skizzierte auch die wichtigsten Ergebnisse dieses Programms als Vergleich zwischen batterieelektrischen und wasserstoffbetriebenen Technologien, wobei jeweils Demonstrationen finanziert werden sollen.
Für Hersteller, Energieversorger sowie Flotten- und Infrastrukturbetreiber wird ein offener Aufruf veröffentlicht, um ihre umweltfreundliche Technologie auf britischen Straßen zu präsentieren. Dies baut auf sechs früheren Machbarkeitsstudien der Abteilung auf, darunter eine von Leyland Trucks, die 20 batterieelektrische DAF-Lkw für den Einsatz in Organisationen des öffentlichen Sektors eingeführt hat.
Die Debatte zwischen Wasserstoff- und Elektro-Lkw ist nach wie vor von widersprüchlichen Behauptungen und Rhetorik auf beiden Seiten geplagt. Erst letzte Woche hat Elon Musk Wasserstoff als „das Dümmste, was ich mir für die Energiespeicherung vorstellen kann“ bezeichnet, während der Wasserstoff-LKW-Pionier Nikola für die irreführenden Behauptungen seines CEO über die Fähigkeiten seiner Technologie verspottet wurde. Das Fraunhofer-Institut hat Anfang dieses Jahres einen Bericht veröffentlicht, in dem behauptet wird, dass Wasserstoff in Lastkraftwagen aufgrund der höheren Kosten im Vergleich zu Batterien wahrscheinlich keine große Rolle spielen wird. Aber Befürworter wie Hyzon Motors haben zurückgeschnappt und argumentiert, dass die Stromnetze Schwierigkeiten haben werden, mit einer großen Anzahl von Lastwagen fertig zu werden, die gleichzeitig aufgeladen werden. Darüber hinaus sind die Herausforderungen der Batterieversorgungskette bereits stark eingeschränkte Produktion und Einführung von Elektrofahrzeugen.
Anerkennung: Hyzon
Der Volkswagen-eigene Lkw-Hersteller Scania hat ebenfalls einen überraschenden Schwenk in seiner Sicht auf Wasserstoff vollzogen. Nachdem das Unternehmen den Kraftstoff erst im vergangenen Jahr als Mittel zur Dekarbonisierung des Schwerlastverkehrs abgetan hatte, kündigte es an, „zunächst 20 Brennstoffzellen-Elektrolastwagen“ mit dem US-amerikanischen Brennstoffzellen- und Elektrolyseurhersteller Cummins als Teil zu entwickeln des von Air Liquide geleiteten HyTrucks-Projekts. Im Gegensatz zu dem alleinigen „Engagement des Unternehmens für batterieelektrische Fahrzeuge“ zielt das Projekt darauf ab, bis 2025 1.000 Wasserstoff-Lkw in Belgien, den Niederlanden und Westdeutschland sowie die erforderliche Betankungsinfrastruktur auf die Straßen zu bringen.
Das Problem bei der Verwendung von Batterien für den Antrieb zukünftiger Lkw dreht sich um eine Schlüsseleigenschaft: die Energiedichte. Während wir sehen, dass „Reichweitenangst“ durch Fahrzeuge, die mit Reichweiten von fast 300 Meilen auf den Markt kommen, etwas befriedigt wird, ist diese Reichweite begrenzt, da die Fahrzeuge schwerer werden. Um mit dem Gewicht dieser Fahrzeuge zu skalieren, können Konstrukteure mehr Batterieeinheiten hinzufügen, um die verfügbare Leistung zu erhöhen, aber mehr Zellen bedeuten mehr Kosten in Fahrzeugen, bei denen der Gewinn bereits angeschlagen ist.
Je größer ein Fahrzeug wird – und je mehr Zeit es für einen unterbrechungsfreien Betrieb benötigt – desto mehr Vorteile bietet Wasserstoff. Die technische Leistungsfähigkeit von Elektrofahrzeugen beginnt bei schweren Lkw zu kämpfen. Wasserstoff-Brennstoffzellen bieten eine viel größere Energiespeicherdichte als Lithium-Ionen-Batterien sowie eine größere Reichweite, ein geringeres Gewicht und eine viel kürzere Ladezeit.
Der Elektro-Lkw Tesla Semi etwa wird bei seiner Markteinführung 2022 oder 2023 voraussichtlich ein Batteriegewicht von 4,5 Tonnen haben, was ihm eine Energiedichte von rund 5 MJ pro Kilogramm bescheren wird. Wasserstoffgas ist mehr als 100-mal so energiedicht wie eine Lithium-Ionen-Batterie. Brennstoffzellen-Lkw, die von Nikola und Hyzon entwickelt werden, werden wahrscheinlich mindestens die doppelte Energiedichte von batteriebetriebenen Systemen bieten und gleichzeitig die Kaufpreise in den kommenden zehn Jahren um mehr als 70 % senken.
Tesla Semi
Das Betanken eines Lkw mit einer Reichweite von 500 Meilen kann bei Wasserstoffmodellen ebenfalls in nur 15 Minuten erfolgen, während die Ladezeiten für batterieelektrische Modelle bei Verwendung der bestehenden Betankungsinfrastruktur eher im Bereich von 6 Stunden liegen. Diese Vorteile müssen jedoch mit der Realität konkurrieren, dass die Einführung von Wasserstoff – was den Stromverbrauch betrifft – weitaus weniger effizient ist als batteriebetriebene Elektrofahrzeuge. Der Well-to-Wheel-Wirkungsgrad bei der Herstellung von grünem Wasserstoff und seiner anschließenden Verwendung in einer Brennstoffzelle beträgt nur etwa 35 % und wird von den 70 % bis 80 % bei batteriebetriebenen Modellen in den Schatten gestellt.
Modelle für beide Fahrzeugtypen kommen jetzt auf den Markt. Die Pilot-Trucks von Hyzon Motors werden ab diesem Jahr auf die Straße gehen, während der XCIENT von Hyundai bereits an Kunden in der Schweiz ausgeliefert wurde. Im Elektrobereich haben wir Veröffentlichungen gesehen, darunter Volvos VNR Electric, Kenworths Class 8 T68oE und Daimlers Mercedes-Benz eActros LongHaul. Die logistischen Routen des Frachtmarkts sind jedoch ziemlich vorhersehbar, und die Infrastruktur muss kein massives Hindernis für den Einsatz darstellen. Brennstoffzellen-Lkw mit größerer Reichweite können von Flottenbetreibern mit eher spärlichen Tankstellen eingesetzt werden.
Wasserstoff-Brennstoffzellen befinden sich auch in einem viel früheren Entwicklungsstadium als Lithium-Ionen-Batterien, und aufgrund der Unterstützung, die wir von Regierungen in Asien und Europa sehen, wird die Kostensenkungskurve für die Technologie in den nächsten Jahren steiler sein Jahre als bei Batterien. Sobald die Kosten für Brennstoffzellen und Verflüssigungstechnologie sinken, wird die Skalierbarkeit von Wasserstofftanks niedrigere Betriebskosten ermöglichen.
Mit sinkenden Kosten für Wasserstoffbrennstoff und Subventionen durch den Betrieb glaubt Rethink Energy, dass bis 2026 eine Parität zwischen Brennstoffzellen-Lkw und fossil betriebenen Lkw in Bezug auf die Betriebskosten erreicht sein wird. Dies wird zu einem plötzlichen Anstieg der Käufe und Lieferungen vor 2035 führen. wenn wir davon ausgehen, dass 1,5 Millionen Brennstoffzellen-Lkw und -Busse weltweit Güter ausliefern und Passagiere befördern werden, bevor es bis 2050 zu einem exponentiellen Anstieg auf fast 24,7 Millionen kommen wird.
An diesem Punkt könnten Wasserstoff-Lkw über 80 % des Neuwagenabsatzes ausmachen, was auf die Reaktion der Logistikunternehmen auf den Druck der Investoren im Zusammenhang mit dem Klimawandel zurückzuführen ist. Hinzu kommen weitere 13,3 % des Marktes, die von batterieelektrischen Modellen für weniger häufig genutzte Einheiten besetzt werden, während die Zahl der mit fossilen Brennstoffen betriebenen Lkw bis 2050 von 14 Millionen auf nur noch 5 Millionen sinkt, nachdem sie mit fast 25 ihren Höchststand erreicht hat Millionen in den frühen 2030er Jahren.
Anmerkung von David: Wie eine Suche in den Archiven von CleanTechnica zeigt, wird in der Null-Emissions-Community viel über die Verwendung von Wasserstoff für Schwertransporte und einen Vergleich mit batterieelektrischen Optionen diskutiert. Ich freue mich auf die Ergebnisse dieser britischen Studie.
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