Ich erinnere mich an den Stand von glaub ich BMW am Autosalon in Genf, ich glaub das war 2000. Da haben die tatsächlich noch versucht, dem Publikum weis zu machen, Verbrennungsmotoren, mit Wasserstoff aus Erdgas oder Erdöl betrieben, wäre in ein paar Jahren das, was normal werden würde. Daneben dann irgend ein Sichtmodell eines Reformers, ähnlich aussehend wie ein Katalysator. Das war das Teil, wo aus dem Kohlenwasserstoff Wasserstoff gemacht wurde, den der Motor dann verbrennen sollte.
Ich war damals noch Schüler am Gymnasium, und hatte noch nichtmal Unterricht in Biochemie gehabt. Aber es dauerte höchstens Sekunden, bis mir klar war, dass es effizienter wäre, den Kohlenwasserstoff wie bisher direkt als Treibstoff zu verwenden.
Selbst ohne Betrachtung der gesamten Wirkungsgradkette ist das evident. Der Wirkungsgrad einer Brennstoffzelle, die man mit Wasserstoff betreibt, liegt irgendwo zwischen 60 und 80%, je nach dem, welche Quelle man heranzieht.
Verbrennungsmotoren liegen bei maximal etwa 30 bis 40%. Das ändert sich auch dann nicht wesentlich, wenn man sie statt mit Benzin oder Diesel mit Gas betreibt, seis nun Erdgas oder Wasserstoff.
Jedem Oberstufenschüler, der Prozentrechnen beherrscht, wird damit klar, dass sich Verbrennungsmotoren auf Wasserstoffbasis nie durchsetzen können. Dafür muss man nicht einmal wissen, was der Wasserstoff kostet.
Wenn man zB Benzin tankt, dann wird es sich nie lohnen, daraus Wasserstoff herzustellen und den dann dem Verbrennungsmotor zuzuführen, welcher damit das Fahrzeug antreibt. Der Kohlenstoffanteil im Treibstoff, dessen Oxydation zu CO2 viel Energie liefert, geht so nämlich schon vor dem Motor verloren. Den Motor erreicht nur noch der Wasserstoffanteil, der dann über die bekannte Knallgasreaktion den Motor antreibt, der nie über 40% Wirkungsgrad erreicht.
Der gleiche Motor könnte den Kohlenwasserstoff aus dem Tank auch direkt verbrennen, hätte dann für die gleiche Leistung wesentlich weniger Verbrauch, selbst wenn der Motor einen etwas schlechteren Wirkungsgrad hätte. Das ist nämlich das, was bis heute im Verbrennungsmotor passiert. Nachteil: Die Abgase sind weniger Sauber. Bei der Verbrennung von Wasserstoffgas im Motor wäre Wasserdampf herausgekommen, und das CO2 wäre hinten im Reformer entstanden. Kühler als im Motor, also wohl kaum nennenswerte Stickoxyde dabei. Und wenn Wasserstoff unvollständig verbrennt, russt das auch nicht, also auch keine Russproblematik.
Nur: Wenn man nach dem Reformer eine Brennstoffzelle mit dem Wasserstoff antreibt, ist der Wirkungsgrad aus der Wasserstoffverbrennung doppelt so hoch oder höher. Die Nicht-Nutzung des Kohlenstoffanteils wäre also schonmal wesentlich leichter zu verkraften. Das selbst dann, wenn der Elektromotor hinter der Brennstoffzelle auch wieder nur 80-90% von der Energie nutzen kann, die ihm die Brennstoffzelle liefert. Der Gesamtwirkungsgrad wäre immer noch besser oder im schlimmsten Fall gleich gut, wie wenn man den Verbrennungsmotor mit Reform-Wasserstoff fütterte. Nur dass der Verbrenner auch mit Wasserstoff betrieben ein Lärmproblem hat, das es bei Elektroantrieben, mit oder ohne Brennstoffzelle, so nicht gibt, und dass der Verbrennungsmotor eine Kupplung und ein Getriebe braucht, während der Elektroantrieb keine Kupplung und im Geschwindigkeitsbereich normaler PKW auch keine variable Übersetzung braucht.
Die Wirkungsgraddiskussion bezogen auf eine Wasserstoffbasierte Wirtschaft überzeugt insofern nicht, als die Erdölbasierte Weltwirtschaft von heute auch nicht besser dasteht. Genauso wenig, wie Strom aus der Steckdose kommt, kommt Benzin aus der Zapfsäule. Da werden davor Prospektionsfahrzeuge durch die Wüsten geschickt, die hier in Europa allesamt nur mit Ausnahmegenehmigung verkehren dürften, weil sie zu schwer wären für die StVZO oder das SVG... Und dann baut man eine Bohrstation. Sind jährlich hunderte LKW-Fahrten, allein für die Materialversorgung, die aus Treibstoff für Generatoren, Stahl für die Bohrausrüstung, Wasseraufbereitungsanlagen, Hin- und Rückreise fürs Personal, etc. Und dann muss das Öl oder Gas auch noch wegkommen, also baut man mit noch mehr Stahl und noch mehr schwerem Gerät und noch mehr Dieselverbrauch eine Pipeline. Damit man das bauen kann, baut man vorher eine Strasse.
Dann kommt das Öl in Bahnwagen oder in Tanker. Die fahren es, nicht selten über mehrere tausend km, die auch wieder Energie verbraten, in die Raffinerie, wo nochmal mit sehr hohem Energieaufwand Flugpetrol, Diesel, Benzin, Teer und anderes draus wird. Das wird dann, wieder per Schiff, Bahn, LKW oder Pipeline an die Tankstelle gebracht. Dort brennt dann Tag und Nacht die Werbetafel, das Kassenhäuschen ist beleuchtet und der Kartenautomat ist online mit den Bankenservern verbunden, und das Benzin wird mit elektrischen Pumpen in die Fahrzeugtanks befördert.
All diese schon vor dem Fahren verbrauchte Energie stammt zum allergrössten Teil aus nicht renerativen Quellen.
Und dem Wasserstoff, den man mit Wind- und Sonnenenergie irgendwo in der Wüste, wo wenig Menschen und viel Sonne und Wind sind, herstellen kann, aus - so oder so - Sonnenenergie, wovon die Erde jeden Tag soviel abbekommt, dass schon ein geringer einstelliger Prozentanteil reicht, um den Energiebedarf der Menschheit zu decken, wirft man einen zu kleinen Gesamtwirkungsgrad vor. Just in einer Zeit, in der fossile Kohlenwasserstoffe, ohne auch nur eine halbe Sekunde zu überlegen mit zigtausend PS starken, fossil befeuerten Verbrennungsmotoren mit Wirkungsgraden unterhalb jeder Brennstoffzelle oder Batterie um den halben Globus gekarrt werden, NACH der ganzen energieaufwendigen Erdölförderung!
Klar, was man kann, sollte man an elektrischer Energie direkt nutzen. Ist einfach billiger. Nur kann Europa, wo es viele Menschen und wenig Sonne gibt, und wenig Platz für Solarkraftwerke jeder Bauart, seinen Energiebedarf nicht alleine decken, und ab einer Gewissen Distanz sind Stromleitungen auch nicht mehr effizient, abgesehen davon, dass die auch keine Energiespeicher sind.
Europa deckt heute ja aber seinen Energiebedarf auch nicht selber deshalb fahren ja Tanker um die halbe Welt!
Die Idee, in Weltgegenden, wo man wesentlich mehr Sonnenenergie oder Windenergie (die auch von der Sonne stammt) ernten kann, als man lokal braucht, Wasserstoff herzustellen und den dann zu verteilen, ist also auch nicht abwegiger als die Idee, Erdöl um den Globus zu karren.
Mit dem Unterschied, dass für die Sonnenenergie, aus der man Wasserstoff herstellen würde, wesentlich weniger Diesel verblasen werden muss, als wenn man Erdöl finden, aus der Erde holen, Raffinieren, und dann zum Verbraucher schaffen muss.
Insofern ist der Wirkungsgrad bei der wasserstoffbasierten Wirtschaft nur ein ökonomisches Problem, während die Vernichtung von fossilen Energieträgern auf direktem Wege zu einem unbewohnbaren Planeten führt.
Man wähle!