Akku- und Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie im Straßengüterverkehr : Ein Vergleich in Bezug auf deren Umweltfreundlichkeit und Praxistauglichkeit

Abstract

Die Auswirkungen des Klimawandels wie auch die Energie- und Rohstoffkrise führen dazu, dass der Straßengüterverkehr so rasch wie möglich von herkömmlichen Diesel-Lkw auf Fahrzeuge mit alternativem Antrieb umgestellt werden muss. Die vorliegende Diplomarbeit widmet sich dem Vergleich jener beiden Technologien, die derzeit bei der Transformation des Straßengüterverkehrs am vielversprechendsten sind: der Akku-Technologie sowie der Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie. Die Gegenüberstellung dieser beiden Antriebsarten erfolgt einerseits in Bezug auf deren Umweltfreundlichkeit, andererseits in Bezug auf ihre Praktikabilität in der Anwendung. Jene Lkw der unterschiedlichen Fahrzeugklassen, die in Zukunft in der EU über die Straßen rollen werden, müssen nämlich nicht nur die Bemühungen der EU und deren Mitgliedstaaten in Bezug auf Maßnahmen zum Klimaschutz unterstützen, sondern auch die Akzeptanz jener finden, die sie künftig einsetzen werden: Unternehmen des Transport- und Güterbeförderungsgewerbes sowie andere Unternehmen mit eigenem Lkw-Fuhrpark. Fest steht, dass derzeit die Akku-Technologie bei Lkw einen Vorsprung auf dem Markt hat und sich wegen ihres höheren Wirkungsgrades vor allem im Nah- und in großen Bereichen des Regionalverkehrs durchsetzen wird. Im Fernverkehr und bei Sonder-/Schwertransporten wird es zumindest aus heutiger Sicht auch der Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie bedürfen, damit die Transformation des Straßengüterverkehrs bis 2040 gelingen kann. Technologieoffenheit sollte daher nicht nur ein Schlagwort sein, sondern auch umgesetzt werden. Besondere Herausforderungen stellen sich beim Ausbau der Infrastruktur, auf dem Rohstoffsektor und bei der Bereitstellung ausreichender Mengen an grüner Energie. Um die in den kommenden Jahren rasch steigende Anzahl von Lkw mit Akku- bzw. Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antrieb mit grünem Strom und Wasserstoff versorgen zu können, muss einerseits die Tank-/Ladeinfrastruktur möglichst rasch auf- und ausgebaut werden. Andererseits muss dafür gesorgt werden, dass mit Hilfe erneuerbarer Energieträger in der EU ausreichend grüner Strom erzeugt wird, um neben dem Verkehrssektor auch Haushalte und Betriebe versorgen zu können. Bei grünem Wasserstoff werden aus heutiger Sicht Importe erforderlich sein. Strategische Partner müssen schon jetzt gesucht werden. Ähnliches gilt für den Rohstoffsektor. Derzeit wird daran geforscht, Akku-Typen zu entwickeln, die ohne kritische Rohstoffe auskommen. Die Herausforderungen sind also groß, dennoch sind sich die Wissenschaft und die für diese Studie befragten Praktiker darin einig, dass sie bewältigt werden (müssen).

The effects of climate change as well as the energy and raw materials crisis mean that road freight transport must be switched from conventional diesel trucks to vehicles with alternative drives as quickly as possible. This diploma thesis is dedicated to the comparison of the two technologies that are currently the most promising in the transformation of road transport: battery technology and hydrogen fuel cell technology. The comparison of these two types is based on the one hand on their environmental friendliness and on the other hand on their practicality in use. The trucks of the various vehicle classes that will be driving along the roads of the EU in the future not only have to support the efforts of the EU and its member states with regard to climate protection measures, but also find the acceptance of those who will use them in the future: companies in the transport and freight industry as well as other companies with their own truck fleets. It is certain that battery technology currently has a lead on the market for trucks and, due to its higher efficiency, will prevail primarily in the local transport and in major fields of regional transport. In long-distance transport and in special/heavy transport, hydrogen fuel cell technology will also be required, at least from today's perspective, in order that the transformation of road freight transport can be succeed by 2040. Openness to technology should therefore not just be a phrase but should also be implemented. Particular challenges arise in the expansion of infrastructure, in the raw materials sector and in the provision of sufficient quantities of green energy. In order to be able to supply the rapidly increasing number of trucks with battery or hydrogen fuel cell drives with green electricity and hydrogen in the coming years, the refueling and charging infrastructure must be set up and expanded as quickly as possible. On the other hand, it must be ensured that sufficient green electricity is generated in the EU with the help of renewable energy sources to be able to supply households and businesses in addition to the transport sector. From today's perspective, imports will be required for green hydrogen. Strategic partners must be sought now. The same applies to the raw materials sector. Research is currently being done to develop battery types that do not require critical raw materials. All in all, the challenges are enormous, yet the scientific community and practicioners interviewed for this study agree that they (must) be overcome.