Neuer ICCT-Bericht zum europäischen Lkw-Verkehr weist einen schwerwiegenden Fehler zugunsten von Wasserstoff auf

Der International Council on Clean Transportation (ICCT) versucht, gute und unvoreingenommene Arbeit zu leisten. Kürzlich scheiterte das Unternehmen gravierend und berichtete, dass Wasserstoff-Brennstoffzellen-Lkw in einigen Kategorien im Jahr 2030 mit Diesel auf Augenhöhe sein könnten und im Jahr 2040 gleichauf sein oder sogar billiger sein könnten. Darüber hinaus hieß es, dass sie bis 2040 in einigen Anwendungsfällen mit Batterien konkurrenzfähig sein würden Elektro-Lkw.

Das Problem besteht darin, dass die zugrunde liegenden Stromkosten für Wasserstoff und für das Laden von Batterien nicht einmal annähernd gleich waren, obwohl in beiden Szenarien Strom an Lade- oder Tankstellen verwendet wurde. Es war um den Faktor drei unterschiedlich.

A Studie des ICCT vom Februar 2022 von Yuanrong Zhou und Stephanie Searle fanden heraus, dass der Preis für grünen Wasserstoff, der lokal an Wasserstofftankstellen hergestellt wird, im Jahr 2030 6 Euro pro Kilogramm erreichen könnte. Eine Schlussfolgerung des Berichts war, dass die Herstellung von Wasserstoff vor Ort aus netzgespeistem Strom am günstigsten wäre Die Annahmen, die zu diesem Preis geführt haben, sind nicht korrekt. Die Autoren verwendeten länderspezifische Kaufvertragspreise für Wind- und Solarenergie mit begrenzten Addierern anstelle kommerzieller oder industrieller Netzpreise für Strom. Infolgedessen lag ihr Strompreis pro kWh deutlich unter 0,10 €, wahrscheinlich im Bereich von 0,06 bis 0,07 €. Der Bericht selbst schließt die tatsächlich verwendeten Zahlen aus.

Die zugrunde liegenden Kosten pro Kilogramm Wasserstoff aus dieser Modellierung wurden in einem gerade veröffentlichten ICCT-Bericht von zwei verschiedenen ICCT-Forschern, Hussein Basma und Felipe Rodríguez, verwendet. Dieser Bericht verglich die Gesamtbetriebskosten verschiedener Energiepfade für den Lkw-Transport in Europawobei der Schwerpunkt auf der Ermittlung des kostengünstigsten Weges zur Dekarbonisierung liegt.

Es überrascht nicht, dass sie herausfanden, dass batterieelektrische Lkw in allen Kategorien am günstigsten waren. Überraschenderweise stellten sie fest, dass auch der Transport mit Wasserstoff-Brennstoffzellen sehr günstig war. Die Schlagzeile von Hydrogen Insight ist angesichts der Mängel so gut wie es nur geht:

Bis mindestens 2040 werden in Europa Wasserstoff-Lastkraftwagen in der Anschaffung und im Betrieb teurer sein als batteriebetriebene Fahrzeuge: Bericht
Aber schon im Jahr 2030 werden Brennstoffzellen-Lkw Kostenparität mit Diesel erreichen, heißt es in einem Papier des International Council on Clean Transportation

Hydrogen Insight ist bei weitem das ausgewogenste wasserstoffspezifische Medienunternehmen und berichtet lediglich, was im Bericht steht. Leider ist der Bericht falsch, daher ist die Überschrift falsch.

Basma und Rodríguez stützten sich für ihren Bericht auf die Kosten ihres Kollegen für Wasserstoff bei Herstellung, Lagerung und Komprimierung an der Tankstelle. Und bei batterieelektrischen Lkw stützten sie sich auf die gewerblichen oder industriellen durchschnittlichen Stromkosten pro kWh, die zwischen 0,21 und 0,24 Euro lagen.

Infolgedessen betragen ihre Energiekosten für Wasserstoff an genau derselben Stelle im Verteilungsnetz mit genau denselben Elektronen ein Drittel oder ein Viertel der Energiekosten für batterieelektrische Fahrzeuge.

Dass etwas völlig falsch war, hätte Basma, Rodríguez und ihren Rezensenten Chelsea Baldino, Oscar Delgado, Peter Mock, Tianlin Niu, Rohit Nepali und Nikita Pavlenko klar sein müssen. Das primäre interaktive Diagramm, das das ICCT erstellt hat, zeigte, dass die Energiekosten pro Kilometer für Batteriestrom in einem Fall im Jahr 2030 0,11 € im Vergleich zu 0,17 € für Wasserstoff betrugen und im Jahr 2040 auf 0,11 bis 0,12 € sanken, in einem anderen Fall auf lediglich 10 € % teurer für die Energie.

Zur Erinnerung: Das beste Szenario für die Herstellung von grünem Wasserstoff liegt bei einem Wirkungsgrad von etwa 70 %. Wenn 100 kWh Strom verwendet werden, um Wasserstoff in Wasser umzuwandeln, sind also nur 70 kWh Strom im Wasserstoff enthalten. Und dann werden in der effizientesten Brennstoffzelle nur 60 % der Energie im Wasserstoff als Strom zum Antrieb der Räder zurückgeführt.

Wenn man alle anderen Prozessverluste und Kapitalkosten außer Acht lässt, bedeutet das, dass bestenfalls 42 % der im Strom enthaltenen Energie in die Räder zurückgeführt werden könnten. In Wirklichkeit ist es schlimmer.

Die obige Grafik „Transport & Umwelt“ zeigt die tatsächlichen Effizienzverluste für grünen Wasserstoff. Selbst wenn man davon ausgeht, dass die Herstellung vor Ort an der Wasserstofftankstelle die 26 % Energieverluste bei Übertragung, Verteilung und Speicherung auf 10 % reduziert, liegt das bestmögliche Szenario bei einer Rückführung von 27 % der Energie, verglichen mit 73 % bei Batteriestrom Fahrzeuge.

Der bestmögliche Fall, bei dem genau derselbe Strom an genau demselben Ort verwendet wird, wie es im ICCT-Bericht der Fall ist, sollte zeigen, dass die Energiekosten für ein Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeug dreimal höher sind als für ein batterieelektrisches Fahrzeug.

An dieser grundlegenden thermodynamischen Realität führt buchstäblich kein Weg vorbei, ohne die Gesetze der Physik neu zu schreiben. Und doch zeigt das Verhältnis der Energiekosten im gerade veröffentlichten ICCT-Bericht, dass die Energiekosten nur 1,5-mal so hoch oder sogar 1,1-mal so hoch sind. Dies ist eine offensichtliche visuelle Anomalie, die den ICCT-Autoren und allen ihren Gutachtern entgangen ist. Als sie es betrachteten, hätten sie erkennen müssen, dass es ein Problem gab.

Und um es klarzustellen: Das Speichern, Komprimieren und Pumpen von Wasserstoff erfordert viel höhere Kapitalkosten an der Tankstelle als bei batterieelektrischen Fahrzeugen. Elektrolyseure sind derzeit sehr teuer, und selbst wenn sie drastisch im Preis sinken, werden sie immer noch teurer sein als alle Komponenten an einer bestehenden LKW-Tankstelle. Auch die Pumpen, die den Wasserstoff auf das 700-fache des Atmosphärendrucks auf Meereshöhe unter Druck setzen, sind sehr teuer. Die Pumpen, mit denen Fahrer Wasserstoff in ihre LKWs pumpen, sind ebenfalls sehr teuer (und aufgrund der Art der Wechselwirkung bleiben sie in einem bemerkenswerten Prozentsatz der Zeit fest im Fahrzeug hängen).

Im Vergleich dazu sind Mega-Ladegeräte für die Stromlieferung deutlich günstiger. Und bevor irgendjemand sagt: „Was ist mit dem Netzausbau, der für die Stromlieferung notwendig ist!“Bedenken Sie, dass in beiden ICCT-Szenarien Strom an die Tankstelle geliefert wird, im Fall von Wasserstoff jedoch dreimal so viel Strom geliefert wird. Die Kosten für den Ausbau des Verteilungsnetzes sind bei einem Anwendungsfall mit Wasserstoff zur Energiegewinnung deutlich höher als bei einem Anwendungsfall mit Batteriestrom.

In ähnlicher Weise begünstigt die Nivellierung der Stromnachfrage über einen 24/7-Zyklus zur Kostenarbitrage und Reduzierung der Spitzennachfrage auch batterieelektrische Anwendungsfälle. Die Kapitalkosten des Elektrolyseurs erfordern eine hohe Auslastung, sodass er nicht in Zeiten niedriger Stromtarife betrieben werden kann, ohne die Kosten pro Kilogramm Wasserstoff erheblich zu erhöhen. Daher wäre wahrscheinlich der gleiche oder ein größerer Batteriepuffer erforderlich, um die Nachfrage mit dem günstigsten Angebot auszugleichen, wie bei der batterieelektrischen Lkw-Lösung.

Es ist bedauerlich, dass die ICCT diesen offensichtlichen und grundlegenden Fehler gemacht und ihn nicht erkannt hat. Wie bereits erwähnt, versuchen sie, gute Arbeit zu leisten, und gehören nicht zu den vielen Wasserstoff-für-Energie-Organisationen, die versuchen, Wasserstoff in Anwendungsfälle zu drängen, in denen es nicht konkurrieren kann und auch nie konkurrenzfähig sein wird, wie zum Beispiel den LKW-Transport. Aber dieser Bericht verbrauchte Strom ein Drittel des Preises für Wasserstoff und gibt daher den voreingenommenen Organisationen, die ihn vorantreiben, Rücksicht und Unterstützung, auch wenn er immer noch feststellte, dass Batterien billiger seien.

Das ICCT und die Autoren sollten diesen Bericht öffentlich zurückziehen. Sie sollten alle Lifecycle-Trucking-Berichte prüfen, um festzustellen, ob der Fehler allgegenwärtig ist, und alle zurückziehen, bei denen dieser Fehler ebenfalls aufgetreten ist. Sie sollten ihre Zahlen überarbeiten und einen neuen und genauen Bericht herausgeben. Ich vertraue darauf, dass sie es tun werden.