Allerdings hat die Brennstoffzelle einen großen Wettbewerber: die Antriebsbatterie. Die Batterietechnik ist inzwischen so gut geworden, dass selbst Fernverkehrs-Lkw nicht mehr auf die Brennstoffzellentechnik angewiesen sind. Laut einer vom Lkw-Hersteller Traton in Auftrag gegebenen Studie des Fraunhofer Instituts für System- und Innovationsforschung ISI ist der batterieelektrische Antrieb in den allermeisten Regionen und Anwendungen von Nutzfahrzeugen – inklusive des Schwerlastfernverkehrs – der Brennstoffzelle überlegen. Denn der Wasserstoff-Lkw habe einen entscheidenden Nachteil: Nur etwa ein Viertel der Ausgangsenergie fließe in den Antrieb, drei Viertel gingen durch Umwandlungsverluste verloren. Beim E-Lkw sei das Verhältnis umgekehrt.

Außerdem zeigt das Ergebnis einer weiteren Studie des Fraunhofer ISI, dass Wasserstoff auch in einigen Jahren noch deutlich teurer sein wird als Fahrstrom. Das liegt laut den Forschern daran, dass inzwischen sehr viele Branchen auf regenerativ erzeugten Wasserstoff angewiesen sind, wenn sie ihre CO₂-Emissionen verringern wollen. Dazu gehören zum Beispiel die Stahl- und die Chemieindustrie. Und auch im internationalen Flug- und Schiffsverkehr dürfte es künftig zu einer hohen Nachfrage nach grünem Wasserstoff kommen. Hier ist der begehrte Stoff die Grundlage für synthetisch hergestellte Kraftstoffe.

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Die Berechnungen in der Studie zeigen, dass allein die Nachfrage in der Chemie- und Stahlindustrie im Jahr 2045 circa 250 TWh betragen könnte. Das entspricht in etwa zehn Prozent des heutigen Endenergiebedarfs in ganz Deutschland. Dafür müssten laut der Fraunhofer-Experten allein in Deutschland enorme Elektrolyse-Kapazitäten aufgebaut werden – rund 20 GW, also etwa das Vierzigfache der aktuell global installierten Elektrolyseleistung. Das sei nicht nur zeit- und kapitalintensiv, sondern würde auch ein hohes Ausbautempo erfordern.

Neue Batterietechnik

Zum Glück bieten die Antriebsbatterien noch viel Entwicklungspotenzial. Schnellere Ladezeiten lassen sich zum Beispiel über eine höhere Bordspannung erreichen. Denn da die Ladeleistung ein Produkt aus Spannung und Stromstärke ist, lässt sich mit einer verdoppelten Spannung bei gleicher Stromstärke ein Auto doppelt so schnell laden. Bisher setzen nur Autohersteller wie Audi, Hyundai und Porsche die 800-Volt-Technik ein. Die anderen vertrauen bisher eher auf die 400 Volt. Doch auch Renault und Nissan sowie die Marken des Stellantis-Konzerns arbeiten inzwischen an einer Verdoppelung der Bordspannung.

Neue Batteriechemie und geänderte Herstellungsverfahren sollen zudem die Energiedichte der Antriebsbatterien steigern und ihre Ladeleistung verbessern. So sollen beispielsweise Nanodrähte aus Silizium in der Graphit-Anode von Li­thium-Ionen-Batterien laut dem US-amerikanischen Start-up One D Battery die Energiedichte verdreifachen können. Silizium könne nämlich im Vergleich zu Graphit die zehnfache Energie speichern. Der Autokonzern General Motors ist so überzeugt von dieser Technik, dass die Amerikaner bei dem Start-up eingestiegen sind. In drei bis vier Jahren soll es erste Batterien mit dieser Technik geben.

Etwas später will Nissan mit einer Festkörperbatterie auf den Markt kommen. Die Japaner haben angekündigt, diese Technik bis 2028 zur Serienreife zu bringen. Auch Konzerne wie Mercedes, Volkswagen und Toyota arbeiten intensiv an dieser Technik. Denn Antriebsbatterien, die anstelle eines flüssigen einen Festkörper als Elektrolyt haben, sollen nicht nur sicherer sein als bisherige Energiespeicher. Sie sollen zudem eine höhere Energiedichte haben, weniger Kosten und bessere Ladeleistungen aufweisen.

Und dann gibt es da noch die Natrium-Ionen-Batterie, die die Autohersteller unabhängig vom Lithium machen sollen. Auch in diesem Bereich ist die Entwicklungsintensität hoch, sodass relativ schnell Erfolge zu erwarten sind. Alle diese Entwicklungen zeigen, dass die Autoindustrie wahrscheinlich auf die Brennstoffzelle als Energielieferant verzichten kann. Und wenn der Ausbau der Ladeinfrastruktur in den nächsten Jahren gelingen sollte, gehören mit der neuen Batterietechnik stundenlange Ladezeiten schon bald der Vergangenheit an. Spätestens dann wird niemand mehr den Verbrennungsmotor oder die Brennstoffzelle vermissen.

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