Als erfahrener Automobiljournalist mit über zwei Jahrzehnten Erfahrung habe ich das Auf und Ab des technologischen Fortschritts in der Automobilindustrie miterlebt. Vom Aufkommen von Hybridfahrzeugen bis zum Aufstieg von Elektrofahrzeugen (EVs) habe ich alles gesehen.
Batterieelektrische Fahrzeuge (BEVs) sind derzeit zweifelsohne der Verkaufsschlager. Auf dem Markt finden Sie zahlreiche BEV-Modelle und immer mehr Ladestationen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass wir derzeit nicht über genügend Ladestationen verfügen.
Obwohl BEVs zum jetzigen Zeitpunkt die offensichtliche Wahl sind, gibt es immer noch viele Debatten darüber, ob dies so bleiben wird – oder ob eines Tages irgendwann Wasserstofffahrzeuge (gemeinhin als Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge oder FCEVs bekannt) die Oberhand gewinnen werden .
Online-Diskussionen über FCEV versus BEV können manchmal sehr leidenschaftlich werden. Manche Menschen halten Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge für eine vielversprechende Lösung, nicht nur wegen ihrer Bequemlichkeit, sondern auch, weil sie einige Umweltprobleme im Zusammenhang mit der Produktion batterieelektrischer Fahrzeuge angehen könnten. Andere zögern jedoch, so schnell eine andere Technologie einzuführen, und bevorzugen stattdessen die Verbesserung und Weiterentwicklung des batteriebetriebenen Modells, das im Laufe der Zeit große Popularität erlangt hat.
Für diejenigen, die mit dem Konzept noch nicht vertraut sind: Wasserstoffbetriebene Fahrzeuge funktionieren, wie der Name schon vermuten lässt, durch die Umwandlung von Wasserstoff in Elektrizität. Beim Fahren fühlt es sich an, als würde man einen Benzintank an einer Zapfsäule auffüllen, nur dass man statt Benzin komprimierten Wasserstoff in flüssiger Form verwendet. Diese brennbare Flüssigkeit wird in der Brennstoffzelle mit Luftsauerstoff vermischt, um Strom zu erzeugen. Die einzigen Ergebnisse dieses Prozesses sind Wärme und Wasser, sodass Ihr Fahrzeug gelegentlich anhalten muss, um „die Toilette zu benutzen“. Bedenken Sie, dass in diesem Szenario davon ausgegangen wird, dass alles ordnungsgemäß funktioniert. Wir werden diesen Aspekt jedoch später noch genauer beleuchten.
Bequemlichkeit ist König
Befürworter von wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen argumentieren, dass der Komfort ein entscheidender Vorteil sei, da das Laden von Elektrofahrzeugen (EVs) oft nicht optimal ist. Obwohl sich die Ladetechnologie für Elektrofahrzeuge verbessert, dauert es im Allgemeinen mindestens 20 Minuten, um ein Elektrofahrzeug vollständig aufzuladen, selbst an einer Schnellladestation. Das ist deutlich länger als das Auftanken eines Benzintanks in nur wenigen Minuten auf dem Heimweg von der Arbeit.
Es ist erwähnenswert, dass der Betankungsprozess eines Wasserstoff-Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugs (FCEV) dem eines herkömmlichen Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor ähnelt. Es ist jedoch wichtig anzuerkennen, dass das Betanken eines FCEV problematisch sein kann, wie zahlreiche Journalisten in jüngsten Diskussionen betont haben. Dies ist auf die begrenzte Anzahl verfügbarer Wasserstofftankstellen zurückzuführen – nach Angaben des Energieministeriums für das Jahr 2023 sind es derzeit landesweit nur etwa 50. Darüber hinaus treten bei diesen Tankstellen häufig Betriebsprobleme auf. Es ist wichtig zu beachten, dass Ladestationen für Elektrofahrzeuge mit ähnlichen Verfügbarkeitsproblemen konfrontiert sind, diese jedoch im Vergleich zu Wasserstofftankstellen deutlich größer sind.
Laut Kat Garside, Redakteurin bei Integrity Energy, können Unternehmen und Hausbesitzer nicht nur aufgrund des Verbraucherinteresses, sondern auch aufgrund einer robusten Ladeinfrastruktur in den USA von Elektrofahrzeugen (BEVs) profitieren. Tatsächlich gibt es über 61.000 öffentliche Level-2-Ladestationen oder DC-Schnellladestationen für Elektrofahrzeuge im ganzen Land. Darüber hinaus hat die Bundesregierung 50 Millionen US-Dollar bereitgestellt, um den Zugang zu diesen öffentlichen Ladestationen zu verbessern.
Stellen Sie sich für einen Moment vor, dass wir genauso viele Tankstellen für Wasserstoff-Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEV) wie Ladestationen für Elektrofahrzeuge (EV) hätten, und wenn eine entsprechende Anzahl ordnungsgemäß funktionieren würde, wäre das Auftanken eines FCEV an einer öffentlichen Station deutlich bequemer . Dies liegt daran, dass die Fahrt nur wenige Minuten dauern würde, was den Stau an diesen Bahnhöfen verringern würde, und selbst wenn jeder Bahnhof belegt wäre, müssten Sie wahrscheinlich nicht lange warten, bis einer frei wird. Dieses Szenario unterscheidet sich jedoch deutlich von der aktuellen Realität. Derzeit gibt es nur sehr wenige solcher Stationen, und wie immer bleibt die Zuverlässigkeit ein Problem.
Ich habe jedoch darauf hingewiesen, dass das Aufladen eines FCEV an einer „öffentlichen Tankstelle“ praktischer ist, da das Laden von BEV einen wesentlichen Vorteil hat: die Möglichkeit für viele Fahrer, zu Hause zu laden. Dies ist wesentlich bequemer als das tägliche Auffüllen eines FCEV, da Sie dafür nicht das Haus verlassen müssen. Stattdessen schließen Sie es einfach an, wenn Sie zu Hause ankommen.
Derzeit bieten Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEVs) im Vergleich zu den meisten Batterie-Elektrofahrzeugen (BEVs) in der Regel eine längere Fahrstrecke und erreichen etwa 400 Meilen. Dies ist zwar kein wesentlicher Unterschied zu BEVs, die normalerweise rund 300 Meilen schaffen, aber dennoch ein kleiner Reichweitenvorteil.
Laut Andrea Landi, Gründerin von Landi Technologies – einem Unternehmen für saubere Technologien, das sich auf Energielösungen spezialisiert hat, bieten FCEVs (Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge) mehrere Vorteile: Sie haben eine längere Reichweite, Betankungszeiten vergleichbar mit Benzinfahrzeugen, verbesserte Leistung und Haltbarkeit, die das können 20 Jahre oder länger haltbar; Was sie besonders für Hochleistungsanwendungen auszeichnet, ist, dass sie nicht das Gewicht haben, das mit Batterien verbunden ist.
Als Forscher habe ich herausgefunden, dass Wasserstoff im Vergleich zur aktuellen Batterietechnologie eine deutlich höhere Energiedichte bietet, was theoretisch zu größeren Reichweiten für Verbraucher führen sollte. Die Realität sieht jedoch ganz anders aus. Die größte Hürde liegt in der schweren Ausrüstung, die für die Wasserstoffspeicherung erforderlich ist, wie etwa Hochdrucktanks, die das Gewicht von Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen (FCEVs) erheblich erhöhen. Obwohl Wasserstoff allein eine höhere Energiedichte aufweist, können FCEVs diesen Vorteil derzeit nicht vollständig ausnutzen, was zu Reichweiten führt, die sich nicht wesentlich von denen anderer Fahrzeuge unterscheiden.
Als Analyst würde ich diese Aussage wie folgt umformulieren: In puncto Komfort, insbesondere bei kaltem Wetter, haben Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEVs) einen Vorteil gegenüber Batterie-Elektrofahrzeugen (BEVs). Reichweite und Ladegeschwindigkeit von BEVs nehmen in kälteren Klimazonen tendenziell ab, wohingegen FCEVs auch unter den härtesten Winterbedingungen optimal funktionieren und ihre Effizienz ohne nennenswerte Einbußen beibehalten.
Als ich diesen Artikel schrieb, weckte das Konzept mein Interesse – genauer gesagt ein Elektro-Hybridfahrzeug. Eines davon ist mit einer Batterie für kurze Fahrten und einem Wasserstofftank für längere Fahrten ausgestattet. Aber lasst uns jetzt wieder auf den richtigen Weg kommen.
Was ist tatsächlich effizienter?
Wenn man Effizienz über die Einfachheit hinaus betrachtet, kann es schwierig sein, festzustellen, welches Elektrofahrzeug (EV) oder herkömmliches Fahrzeug mit Verbrennungsmotor (ICE) effizienter ist. Im Bereich des Energieverbrauchs deuten die Untersuchungen jedoch darauf hin, dass die Herstellung von Batterien für Elektrofahrzeuge zwar zunächst weniger effizient ist als Autos mit Verbrennungsmotor, es ihnen jedoch innerhalb weniger Jahre gelingt, ihre Pendants in puncto Effizienz zu übertreffen.
Bei Elektrofahrzeugen (EVs) und Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen (FCEVs) stehen jedoch nicht so viele Vergleichsdaten zur Verfügung. Da keiner dieser Fahrzeugtypen direkt Treibhausgase erzeugt, müssen wir uns auf komplexere Aspekte wie die Fahrzeugherstellung sowie die Produktion und den Transport ihrer jeweiligen Kraftstoffe konzentrieren. Diese Faktoren können in zwei Hauptbereiche eingeteilt werden: Fahrzeugproduktion und Kraftstoffproduktion (und -verteilung).
Im Allgemeinen verursacht die Herstellung von Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen (FCEVs) im Vergleich zu Elektrofahrzeugen (EVs) tendenziell weniger Emissionen. Der Hauptgrund dafür ist die in Elektrofahrzeugen verwendete Batterie, die komplexe Herstellungsprozesse erfordert und häufig seltene Metalle enthält, die abgebaut und transportiert werden müssen. FCEVs verfügen ebenfalls über eine Batterie, diese ist jedoch viel kleiner und verursacht bei der Herstellung weniger Emissionen.
Derzeit bietet das Aufladen von Elektrofahrzeugen (EVs) im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugen eine umweltfreundlichere Option. Während Elektrofahrzeuge je nach Energiequelle unterschiedlich sauber sein können, wird das US-amerikanische Stromnetz zunehmend sauberer. Darüber hinaus entscheiden sich viele Autofahrer für Solarstrom zum Laden ihrer Fahrzeuge. Im Gegensatz dazu basiert die Produktion von Wasserstoffkraftstoff in den USA hauptsächlich auf Erdgas, was zu einer weniger umweltfreundlichen Methode führt, da dieser Prozess CO2-Emissionen erzeugt, die etwa 95 % des produzierten Wasserstoffkraftstoffs ausmachen.
Wenn sich Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEVs) großer Beliebtheit erfreuen, wird erwartet, dass die Wasserstoffproduktion sauberer wird. Eine Methode zur Herstellung von Wasserstoff ist die Elektrolyse, bei der elektrischer Strom durch Wasser geleitet wird, das selbst keine Schadstoffe ausstößt. Der in diesem Prozess verwendete Strom könnte jedoch mit Treibhausgasemissionen erzeugt werden, und es scheint etwas ineffizient zu sein, Strom zur Herstellung von Wasserstoff zu verwenden und diesen Wasserstoff dann zur Stromerzeugung für ein Auto zu verwenden, anstatt das Auto einfach direkt mit Strom aufzuladen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bestimmte pflanzliche Stoffe und Abfälle Wasserstoff erzeugen können. Erste Versuche, dieses Potenzial aus Deponien und Abwässern zu nutzen, sind bereits im Gange, wenn auch noch in der Anfangsphase der Entwicklung.
Wie sieht es mit den Betriebskosten aus?
Als Analyst finde ich dieses spezielle Thema ziemlich kompliziert. Die mit Wasserstoffkraftstoff verbundenen hohen Kosten sind hauptsächlich auf die Knappheit von Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen (FCEVs) auf dem Markt zurückzuführen, was zu einer minimalen Produktion von Wasserstoffkraftstoff für Verbraucher führt. Derzeit kostet das Tanken ein paar Hundert Dollar, deutlich mehr als das Aufladen eines Elektrofahrzeugs. Sollten FCEVs jedoch eine breitere Akzeptanz erlangen, könnte sich dieses Szenario dramatisch ändern.
Als Forscher, der sich mit der Welt der Elektrofahrzeuge beschäftigt, kann ich bestätigen, dass diese Fahrzeuge hinsichtlich der Wartungskosten wirtschaftlich sind. Im Gegensatz zu herkömmlichen benzinbetriebenen Fahrzeugen haben Elektrofahrzeuge keinen Motor und verfügen über nur wenige bewegliche Komponenten, vor allem die Achsen und Räder, die von Elektromotoren angetrieben werden. Daher erfordern sie keinen Ölwechsel oder keine Motorwartung, was sie langfristig kosteneffektiv macht. Nach etwa einem Jahrzehnt oder länger kann es jedoch sein, dass die Batterie ausgetauscht werden muss, was kostspielig sein kann. Dennoch ist dies wohl die einzige nennenswerte Form der Wartung, die die meisten Besitzer von Elektrofahrzeugen während der gesamten Lebensdauer ihres Fahrzeugs erleben werden, und selbst dann erst nach vielen Jahren im Besitz.
Als FCEV-Fahrer kann ich Ihnen sagen, dass mein Auto im Gegensatz zu herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor (ICE) oder batterieelektrischen Fahrzeugen (BEV) anders funktioniert. Anstatt auf Benzin oder Diesel zu setzen, speichert es Wasserstoff in einem speziellen Tank. Dieser Wasserstoff verbindet sich dann mit Sauerstoff, um eine elektrische Reaktion hervorzurufen, die den Motor antreibt, was ihn einfacher macht und weniger bewegliche Teile erfordert als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor.
Generell sind Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEVs) im Hinblick auf den Besitz tendenziell teurer, da Wasserstoff im Vergleich zu Strom hohe Kosten verursacht. Es ist unwahrscheinlich, dass dieser Aufwand in naher Zukunft wesentlich sinken wird. Darüber hinaus enthalten FCEVs komplexere Komponenten, die regelmäßig gewartet werden müssen, während batterieelektrische Fahrzeuge (BEVs) möglicherweise irgendwann eine neue Batterie benötigen. Allerdings kompensieren BEVs dies durch geringere Betankungskosten.
Troy Fox, Mitbegründer und Geschäftsführer von Evergreen Electrical – einem Unternehmen, das Heimladestationen in Australien anbietet – erklärte: „Wasserstoff ist teuer in der Erzeugung, schwierig zu speichern und wir verfügen kaum über die notwendigen Anlagen.“ Er fügte weiter hinzu: „Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEVs) könnten ihren Platz in Branchen wie dem Lkw-Verkehr finden, die Langstreckenfahrten und schnelles Auftanken erfordern, aber für die Mehrheit scheinen Elektrofahrzeuge (BEVs) eine praktischere Wahl zu sein.“
Vorhersagen
Trotz der erheblichen Investitionen von Toyota in Wasserstofffahrzeuge entschieden sich andere bedeutende Automobilhersteller für eine andere Strategie – Elektrofahrzeuge (BEVs). Selbst wenn Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEVs) überlegen wären, stünde ihnen daher ein harter Aufstieg bevor. Toyota dient im Wesentlichen als Fallbeispiel für dieses Dilemma. Nachdem das Unternehmen stark auf Wasserstoff gesetzt hatte, zögerte es, in die Entwicklung von Elektrofahrzeugen zu investieren, was dazu führte, dass ein Unternehmen, das Mitte der 2000er Jahre einst als äußerst innovativ galt, heute in der Elektrofahrzeugtechnologie deutlich hinterherhinkt.
Als Forscher, der sich mit diesem Thema beschäftigt, muss ich mich mit den potenziellen Komplexitäten des Übergangs von Elektrofahrzeugen (EVs) zu Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen (FCEVs) auseinandersetzen. Angesichts der erheblichen Ressourcen, die bereits in die Produktion und Entwicklung von Elektrofahrzeugen investiert wurden, der wachsenden Infrastruktur für Ladestationen für Elektrofahrzeuge und den mit diesen Initiativen verbundenen Marketingbemühungen erscheint ein solcher Wechsel entmutigend.
Es scheint unwahrscheinlich, dass Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEVs) in naher Zukunft weit verbreitet sein werden, da ein Catch-22-Szenario besteht: Automobilhersteller zögern bei der Produktion neuer Wasserstofffahrzeuge ohne ausreichende Betankungsinfrastruktur, während das Fehlen einer solchen Infrastruktur dies erschwert ihre Produktion rechtfertigen. Vor diesem Dilemma standen auch Elektrofahrzeuge (EVs), doch mit dem Ausbau von Ladestationen und der Einführung neuer Modelle gibt es Fortschritte, die dieses Problem sukzessive angehen. Auch ohne Schnellladestationen ist das Laden zu Hause für Kunden weiterhin eine Option. Darüber hinaus werden die Ladezeiten von Elektrofahrzeugen immer schneller, während die Reichweite der Elektrofahrzeuge zunimmt.
Obwohl es unwahrscheinlich erscheint, dass wir in naher Zukunft einen breiten Einsatz von Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen (FCEVs) erleben werden, könnte es in anderen Sektoren ein größeres Potenzial für Wasserstoffantrieb geben. Aufgrund seiner hohen Energiedichte ist Wasserstoff beispielsweise für schwere Nutzfahrzeuge wie Sattelschlepper eine attraktive Wahl.
Landi wies darauf hin, dass bei Nutzfahrzeugen, insbesondere bei mittelschweren und schweren Nutzfahrzeugen, die Größe und das Gewicht der Batterien manchmal eine Herausforderung darstellen können.
Die Vorfreude wächst, wenn wir über das Potenzial von Wasserstoff als Treibstoff für Fortschritte in Sektoren wie der Luftfahrt nachdenken. Unternehmen wie Airbus wollen bis 2035 ein wasserstoffbetriebenes Flugzeug bauen und gestalten aktiv die Infrastruktur, die für die Produktion, den Transport und die Verteilung von Wasserstoff erforderlich ist Kraftstoff.
Die Regierung plant ebenfalls Maßnahmen, um möglicherweise den Fortschritt von FCEVs (Fuel Cell Electric Vehicles) anzukurbeln. Garside fügte hinzu, dass Wasserstofffahrzeuge im Nachhaltigkeitswettbewerb hinterherhinken. Im Jahr 2023 stellte die Bundesregierung im Rahmen ihrer Initiative „Investing in America“ Zuschüsse in Höhe von 7 Milliarden US-Dollar bereit, um die Wasserstoffproduktion und -forschung anzukurbeln. Ziel ist die Einrichtung von sieben regionalen Clean Hydrogen Hubs im ganzen Land.
Die aktuelle Situation könnte sich ändern. Insbesondere haben BMW und Toyota eine Partnerschaft geschlossen, die sich auf die Produktion von Wasserstoffautos konzentriert. BMW plant die Einführung seines ersten FCEV im Jahr 2028. Es bleibt jedoch ungewiss, ob sich dieses Fahrzeug als praktisch erweisen wird. Ich vermute, dass einzelne Wasserstoffautos möglicherweise nicht viele Käufer finden. Stattdessen glaube ich, dass BMW mit Toyota zusammenarbeitet, um die Sicherheit zu gewährleisten und möglicherweise schwere Brennstoffzellenfahrzeuge effektiver zu entwickeln.
Um es klarzustellen: Wenn meine Aussagen kritisch gegenüber Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen (FCEV) erscheinen, ist das nicht meine Absicht. Stattdessen bevorzuge ich eine realistische Perspektive. Angesichts der bereits massiven finanziellen Investitionen in Elektrofahrzeuge (EVs) erwarte ich nicht, dass in absehbarer Zeit eine weitere wesentliche Änderung eintreten wird.
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2024-09-12 00:27