Für den Antrieb von Elektrofahrzeugen auf der Straße und im Gelände haben Wasserstoff-Brennstoffzellen entscheidende Vorteile gegenüber Batterien. Um die Sicherheit dieser Fahrzeuge zu gewährleisten, arbeiten Regierungen und Normungsgremien auf der ganzen Welt an der Erstellung und Aktualisierung von Richtlinien, Vorschriften und Regelungen für Wasserstoffmobilität und H2-Tankstellen.
Vergleich von batteriebetriebenen mit wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen
Obwohl es heutzutage verschiedene technologische Alternativen zum traditionellen Verbrennungsmotor gibt, sind batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (BEVs) in der öffentlichen Wahrnehmung oftmals die dominierende Lösung. Dies gilt insbesondere dann, wenn es sich um die Betrachtung von Personenkraftwagen handelt. E-Auto-Käufer haben zunehmend größere Auswahl an verfügbaren Modellen und das Netz öffentlicher Ladestationen wächst stetig.
Es gibt jedoch zwei große Nachteile von Batterieantriebssystemen:
- Die meisten batteriebetriebenen Fahrzeuge bieten nach wie vor nur eine begrenzte Reichweite pro Ladung
- Die Ladezeiten für die Batterien sind, im Vergleich zu einem herkömmlichen Tankvorgang bei Verbrennungsmotoren, deutlich länger
Wasserstoff-Brennstoffzellen: Die Zukunft der Elektromobilität
Die komplexere Alternative sind Elektromotoren, die von Wasserstoff-Brennstoffzellen versorgt werden. Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEV = Fuel Cell Electric Vehicle) sind Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren in Bezug auf Leistung und Betriebsparameter – diese umfassen Reichweite, Betankungszeit, Kälteresistenz – ebenbürtig, arbeiten aber lokal CO2-frei. Aufgrund dieser Eigenschaften erfreuen sie sich derzeit wachsender Beliebtheit, insbesondere bei großen Fahrzeugen wie Kommunalfahrzeugen, Bussen oder Lastwagen. Auch im Bereich der mobilen Arbeitsmaschinen gibt es eine zunehmende Zahl von Entwicklungsprojekten. Tausende von wasserstoffbetriebenen Gabelstaplern sind bereits in Lager- und Produktionshallen im Einsatz. Dabei stoßen sie nur Wasserdampf und kein Kohlenmonoxid oder andere schädliche Emissionen aus. Da wasserstoffbetriebene Fahrzeuge nicht stundenlang aufgetankt werden müssen, können sie effizienter als batteriebetriebene Modelle genutzt werden.
Wasserstoffmobilität weltweit auf dem Vormarsch
Daher setzen im Jahr 2022 einige der größten Volkswirtschaften der Welt auf Wasserstoff-Brennstoffzellen und Wasserstofffahrzeuge, um ihre Kohlenstoffemissionen zu verringern und langfristig vollständig zu vermeiden. Im Folgenden finden Sie deshalb einige Beispiele für aktuelle Dekarbonisierungsinitiativen aus aller Welt:
- Japan bemüht sich intensiv um eine wasserstoffbasierte Gesellschaft. Das Land hat seine grundlegende Wasserstoffstrategie bereits im Jahr 2017 entwickelt. So war der Toyota Mirai beispielsweise das erste kommerziell erhältliche FCEV der Welt. Außerdem ist das Netz der Wasserstofftankstellen in Japan, mit mehr als 130 in Betrieb befindlichen Stationen, derzeit das größte weltweit.
- Deutschlands nationale Wasserstoffstrategie enthält einen Aktionsplan mit 38 Maßnahmen, die das Land und die Europäische Union bis Ende 2023 ergreifen werden. Die Bundesrepublik verfügt derzeit über mehr als 90 Wasserstofftankstellen, weitere sind in Arbeit. Eine Anfang April 2022 verabschiedete Gesetzesnovelle (“Osterpaket”) rückt Wasserstoff noch weiter in den Fokus.
- Südkorea und Hyundai haben eine Vision von 2,9 Millionen FCEVs bis 2040 in ihrem Land. Das dortige HyNet-Konsortium plant den Aufbau eines stetig wachsenden Netzes von Wasserstofftankstellen bis 2030.
- Chinas Plan für eine Wasserstoffwirtschaft umfasst mehr als 1 Million FCEVs und 1.000 Wasserstofftankstellen bis 2030.
- Frankreich hat seine nationale Wasserstoffstrategie im September 2020 veröffentlicht. Von den 7,2 Milliarden Euro, die bis 2030 investiert werden sollen, entfallen 1,5 Milliarden Euro auf Elektrolyseanlagen und 1 Milliarde Euro auf schwere Lkw.
- Die von der EU finanzierte Initiative JIVE (Joint Initiative for hydrogen Vehicles across Europe) zielt darauf ab, wasserstoffbetriebene Busse in allen Mitgliedsstaaten einzusetzen.
- Australien hat seine nationale Wasserstoffstrategie Ende 2019 mit dem Ziel vorgestellt, dass das Land bis 2030 ein „wichtiger globaler Akteur im Bereich sauberer Wasserstoff“ ist.
- Kanada hat vor kurzem ebenso seine Wasserstoffstrategie kommuniziert. Diese sieht eine saubere Wasserstoffwirtschaft als Teil des nationalen Ziels, die Treibhausgasemissionen bis 2050 auf Netto-Null zu reduzieren, vor.
Für einen tieferen Einblick in das Thema sehen Sie sich auch das folgende On-Demand-Webinar in englischer Sprache an. Hierin wird weiterführend aufgezeigt, wie WIKA Sie bei der Bewältigung von Herausforderungen, die Wasserstoffanwendungen mit sich bringen, unterstützen kann. In dem Vortrag auf der Hannover Messe 2021 wird der Schwerpunkt auf Wasserstoffmobilität, einschließlich Tankstellen, gelegt.
Vorschriften für Wasserstoffsysteme und -Bauteile
Alle Bauteile in einem FCEV müssen eine anwendungsspezifische Sicherheitszulassung haben. In der EU legt die Verordnung EC79/2009 die Anforderungen an Wasserstoffsysteme fest, von Berstprüfungen bis hin zu einer Wasserstoffverträglichkeitsprüfung für metallische Werkstoffe (Unempfindlichkeit gegen Wasserstoff-Versprödung). Diese Verordnung gilt für Fahrzeuge, die auf öffentlichen Straßen eingesetzt werden; sie hat keine direkten Auswirkungen auf beispielsweise Flurförderfahrzeuge, die nur auf dem Betriebsgelände eingesetzt werden. Dennoch schätzen auch deren Hersteller und Anwender nach wie vor Bauteile mit EC79/2009-Zulassung für ihre mobilen Arbeitsmaschinen, da diese Zertifizierung Betriebssicherheit garantiert.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass diese Zulassung im Juli 2022 außer Kraft treten wird. Bestehende EC79-Bescheinigungen bleiben jedoch gültig. Um auf dem Laufenden zu bleiben, finden Sie in unserem Blog ab Juli weitere Informationen über regulatorische Anforderungen und Zulassungen. Besuchen Sie außerdem unsere Webseite, um WIKAs Angebot an Druckgeräten für Wasserstoffanwendungen und Wasserstoffmobilität zu sehen. Weitere Informationen zum Thema Wasserstoff finden Sie ebenfalls auf der WIKA-Webseite.
Bei Fragen steht Ihnen Ihr Ansprechpartner gerne zur Verfügung.