Wie die Salzburg AG mit einer neuen Crowdinvesting-Plattform die Energiewende vorantreibt

05.08.2019

3 Mythen über Wasserstoff im Mobility-Bereich

Welf Wiemer und Alexander Hotowy von der ua. auf Mobilität spezialisierten Unternehmensberatung accilium legen im Gastkommentar die tatsächlichen Einsatzmöglichkeiten von (grünem) Wasserstoff im Mobility-Bereich dar.

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✨ AI Kontextualisierung

Vorweg: Es ist sehr erfreulich zu beobachten, dass sich die Diskussion rund um Antriebsarten von Fahrzeugen – Benzin oder Strom – weiterentwickelt hat. Die Verbrennung fossiler Energieträger scheint endgültig in den Hintergrund zu wandern und wir führen eine viel spannendere Diskussion. Nämlich ob für unsere Elektrofahrzeuge die Batterie oder die Brennstoffzelle die geeignetere Technologie sein wird. Beide Technologien führen zu elektrischem Antrieb und sind zur Klimazielerreichung, für die Umwelt und damit für uns alle besser. Klammern wir daher auch gleich das Thema Wasserstoff-Verbrennung aus und konzentrieren wir uns auf die Frage Batterie versus Brennstoffzelle.

+++ Fokus-Channel: Mobility +++

Elektroauto gegen Elektroauto?

Für die zukünftige Elektromobilität sind Vorteile – aber auch Nachteile – des Energieträgers Wasserstoff nicht abzustreiten. „Battery Electric Vehicle (BEV)“, umgangssprachlich E-Autos, speichern Strom elektrochemisch in einer Batterie. „Fuel Cell (electric) Vehicle (FCeV)“, umgangssprachlich Wasserstoffautos, werden mit Wasserstoff betankt und erzeugen während der Fahrt chemisch Strom.

Nur das Speicherkonzept ist unterschiedlich: Batterie als Stromspeicher versus Betankung mit dem Energieträger Wasserstoff und Brennstoffzelle als (dezentrales) Kraftwerk. Das Speichermedium Wasserstoff hat eine um den Faktor 100 günstigere Energiedichte (massebezogen) als Lithium-Ionen-Batterien, sodass den hohen Umwandlungsverlusten (siehe Grafik 1) Vorteile in Gewicht, Speicherkapazität und ein Schnellladevorgang gegenüberstehen (siehe Grafik 2).

Wasserstoff im Mobility-Bereich — Grafik 1: Effizienz Strom zu Rad bzw. Fortbewegung

Die Zukunft ist elektrisch!

Der Zukunftstrend Elektrifizierung im Verkehr scheint gesetzt. Eine pauschale Darstellung sämtlicher Vor- bzw. Nachteile der Technologie Wasserstoff ist allerdings nur bedingt sinnvoll, müsste man doch die unterschiedlichen Anwendungsfälle differenziert voneinander betrachten. Vielmehr erscheint es uns als dringend notwendig, mit gängigen Mythen ein für alle Mal aufzuräumen.

Mythos 1: Wasserstoffproduktion ist ohne Klimavorteil und ineffizient

Dieser Mythos trifft für die chemische Produktion aus Rohöl und damit für 99 Prozent des heute produzierten Wasserstoffs zu. Für die restlichen 1 Prozent, sogenannten grünen Wasserstoff, der durch Elektrolyse gewonnen wird, ist auch geringe Effizienz unbestreitbar, spätestens wenn das Endziel doch wieder Strom ist. Dabei außer Acht gelassen wird jedoch der Wunsch nach 100 Prozent erneuerbarer Energien (siehe Grafik 2).

Denn durch Wind und Photovoltaik werden Stromüberdeckungen an Sommertagen, Unterdeckungen im Winter gegenüberstehen. Die Folge sind Preisvolatilitäten inklusive negativer Strompreise (bereits heute mehrfach im Jahr und zukünftig mit deutlichem Anstieg). Dies könnte grünem Wasserstoff den Einzug in viele neue Sektoren erlauben. Im Stromsektor ist dies ein Sommer-Winter-Ausgleich durch Speicherung. Und auch ein Transport von grünem Wasserstoff aus fernen PV-Großanlagen hat Zukunftspotential. Heute bringen Tankschiffe und Pipelines fossile Brennstoffe aus dem fernen Osten, morgen könnten sie grünen Wasserstoff aus dem Süden liefern.

Wasserstoffauto — Grafik 2: Vor- und Nachteile Brennstoffzelle

Mythos 2: Erforderliche Investitionen in (Tank-)Infrastruktur verhindern Wasserstoff

Auch dieser Mythos ist bei der heutigen Anzahl von nur fünf Wasserstofftankstellen in ganz Österreich nicht von der Hand zu weisen – das bekannte „Henne-Ei-Problem“. Andererseits benötigen ÖPNV, Speditionen oder gar Flugverkehr kein öffentliches Massennetz. Sie sind selbst in der Lage, punktuell (Tank-)Infrastruktur aufzubauen. Und gerade kommerzielle Nutzer profitieren am Meisten von erhöhter Auslastung durch Reichweite und kurze Tankstillstände.

Der Massenmarkt wird in der Stadt zunehmend mit „Mobility as a Service“-Lösungen versorgt werden (vernetzt und langfristig autonom). Eine massenzugängliche (Tank-)Infrastruktur scheint demnach künftig gar nicht notwendig. Konsumenten wollen Fortbewegung – weder Tanken noch Parkplatzsuche. Unser Sport erfolgt im Fitness-Studio, warum dann nicht Motorsport auf der Konsole? Im Umkehrschluss wird das heutige flächendeckende Tankstellennetz zunehmend zum 24/7-Shop, der Bedarf an (Tank-)Infrastruktur für die zukünftigen Serviceanbieter (sofern nicht Batterie und dezentrale Ladeboxen) wird viel weitmaschiger.

Mythos 3: Wasserstoff als Exklusivlösung für sämtliche Mobilitätsbedarfe

Physikalische Vor- und Nachteile können wir weder fortdiskutieren noch (gänzlich) wegentwickeln. Die Lösung heißt: anwendungsspezifische Nutzung (siehe Grafik 3). Im kommerziellen Güterverkehr bedeutet Auslastung Geld. Und im Flugverkehr sind die spezifischen Vorteile von Wasserstoff unbestreitbar (Masse, Masse, Masse) – sobald eine Substitution des Kerosins politisch gefordert wird.

Andererseits: Ländliche Pendler haben weder große Entfernungen noch Zeitdruck. Warum dann für zusätzliche Wasserstoff-Umwandlung einen Aufpreis bezahlen? Schon bald könnte es heißen: PV-Anlage aufs Dach, eigene Wallbox installieren und das gesparte Geld in (Fern-)Reisen verfliegen. Das Resultat sind mehrschichtige Verkehrswege bzw. ein Gesamtmix. Batterie und Brennstoffzelle werden parallele Technologien im Mobilitätsökosystem der Zukunft.

Elektroauto vs. Wasserstoffauto — Grafik 3: Beispiele zukünftiger spezifischer Anwendungen

Ein nüchterner Zukunftsblick – ganz ohne Mythen

Der Siegeszug von batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen im Massenmarkt für kurze bis mittlere Strecken beginnt gerade. Vorreiter ist etwa Norwegen mit 60 Prozent Neuzulassungsanteil im ersten Quartal 2019 bei Steuerförderung. Auch Brennstoffzellenfahrzeuge sind erhältlich aber noch weit vom Massenmarkt entfernt. Doch Batteriespeicher brauchen für Wirtschaftlichkeit häufiges Be- und Entladen bzw. wiederholte Nutzung. Grüner Wasserstoff erlaubt auch Einwegtransporte und saisonale Energiespeicherung von gratis PV-Überschussstrom.

Als grüner Energiespeicher (und CO2-freies Substitut für Erdgas in der Industrie) gewinnt Wasserstoff damit eine Sonderstellung, die sein Zukunftspotential in diversen Energie- und Industrieanwendungen garantieren wird. Die Verbreitung in anderen Sektoren wiederum wird auch die wirtschaftliche Nutzung seiner spezifischen Einsatzgebiete in der Mobilität fördern. Stellen wir uns also darauf ein, dass nicht nur eine Technologie die Zukunft bestimmen wird. Die Welt wird ist komplexer, vielfältiger und bunter.

Welf Wiemer ist Energie Lead und Alexander Hotowy Managing Partner der accilium GmbH, einer auf Digitalisierung und Mobilitätsfragen spezialisierten Unternehmensberatung mit Fokus auf den Automobil-, Energie- und öffentlichen Sektor. Standorte sind Wien, Berlin und München.

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Es ist eines dieser Themen, mit denen sich Normalverbraucher:innen im Alltag zwar nicht beschäftigen, die aber letztlich indirekt alle betreffen: Korrosionsprüfung. Oder sehr vereinfacht gesagt: Rohre müssen leckagefrei sein und bleiben, vor allem dort, wo nicht nur sinnbildlich mit Hochdruck gearbeitet wird.

Doch die Überprüfung der Korrosionsbeständigkeit kritischer Komponenten bei bestehenden Anlagen ist mit dem derzeitigen Standard-Prozedere schwierig bis schlicht unmöglich. „Die regelmäßige Korrosionsprüfung ist in manchen Märkten und Anwendungen verpflichtend, kann jedoch verlässlich nur im Labor durchgeführt werden. Dazu müssen Bauteile ausgebaut werden, was teilweise einfach nicht möglich ist. Daher behilft man sich oft mit separaten ‚Qualifizierungsstücken‘, vor allem während der Fertigung der Komponenten. Und dann dauert die Überprüfung im Labor mindestens eine, oftmals bis zu sechs Wochen“, sagt Manuel Prohaska, Gründer des steirischen Startups MPC².

Korrosionsprüfung direkt vor Ort in Stunden statt Wochen

Mit dem patentierten System „Corrosion Ray“ arbeiten er und sein Team an einer Lösung. „Wir versuchen, die Korrosionsprüfung zu revolutionieren, indem wir sie zum Kunden bringen, anstatt der Kunde die Proben zu uns ins Labor“, sagt Prohaska. Mit dem mobilen Gerät lassen sich Rohre und insbesondere deren Schweißnähte ohne Beschädigung direkt vor Ort prüfen. „Wir nutzen dazu elektrochemische Methoden und liefern Ergebnisse, die qualitativ und vor allem quantitativ Laborergebnissen entsprechen“, so der Gründer.

Nicht nur die Überprüfungszeit lasse sich damit von Wochen auf Stunden reduzieren. „Auch der Umweltaspekt ist nicht zu vernachlässigen. Wir sparen mit der Methode im Vergleich zur konventionellen Auslagerungsprüfung 99 Prozent der Energie, brauchen kaum Chemikalien und deutlich weniger Wasser“, sagt Prohaska. Für Kunden sei aber der finanzielle Aspekt am entscheidendsten. „Bei großen Anlagen bedeutet ein Tag Ausfall sechs- bis siebenstellige Einbußen“.

„Wir sind mit unserer Prüfmethodik einfach näher an der Wahrheit“

Prohaska weiß sehr genau, wovon er spricht. In seinen früheren beruflichen Stationen baute der studierte Werkstoff- und Korrosionswissenschaftler nicht nur genau die fachliche Expertise auf, die er jetzt mit MPC² umsetzt. Als Geschäftsführer von Betrieben mit mehreren Hundert Mitarbeiter:innen lernte er auch die betriebswirtschaftliche Seite genau kennen.

Aktuell befindet sich „Corrosion Ray“ aber noch im fortgeschrittenen Prototypen-Stadium. Die Technologie dahinter nicht: Schon jetzt setzen mehrere Stahlkonzerne, Komponenten-Hersteller und Chemie-Riesen, die auch die Zielgruppe für das neue System sind, auf die bestehenden Korrosionsprüfungs-Angebote von MPC² – teilweise mit sechsstelligen Auftragseingängen. „Wir haben einen speziellen Prüfstand, mit dem wir unsere Methode auch mit konventionellen Korrosionsprüfungen vergleichen. Wir sind mit unserer Prüfmethodik einfach näher an der Wahrheit, als mit den alten Methoden, die lange dauern und gleichzeitig relativ ungenau sind“, so Prohaska.

Mit Predictive Maintenance auf den Weltmarkt

Momentan ist das Angebot mit diesem Prüfstand noch der lukrativste Geschäftsbereich des Unternehmens. In den kommenden Jahren soll sich das ändern. Bis 2035 will MPC² auf 60 Millionen Euro Jahresumsatz anwachsen. Davon soll „Corrosion Ray“ laut Plan 65 bis 70 Prozent bringen. Technologisch soll dann der Bereich Predictive Maintenance im Zentrum stehen. „Wir können Kunden schon jetzt sehr genau sagen, wo es in ein paar Jahren Probleme beim Material geben wird. Mit den Daten, die wir jetzt dazu sammeln, wollen wir diese Lebensdauer-Vorhersage mit Hilfe von KI künftig noch deutlich präziser machen“, erklärt Prohaska.

Um diese Ziele umzusetzen, will das vierköpfige Team in einem ersten Schritt 600.000 Euro Investment-Kapital aufnehmen, mit dem die Kleinserienfertigung von „Corrosion Ray“ aufgebaut werden soll. „Wir halten schon jetzt Ausschau nach strategischen Investoren. Noch wichtiger werden die, wenn es in einigen Jahren an die große Produktion geht“, sagt der Gründer. Dann sei auch eine größere Kapitalrunde geplant.

aws als größter Fördergeber – „sonst wären wir nicht so weit gekommen“

Bislang finanziert sich das Unternehmen aus den eigenen Umsätzen und aus Förderungen. Dank der hohen Auftragseingänge werden kommendes Jahr die Unternehmenseinnahmen erstmals den Förderbetrag übersteigen. Dennoch sei man noch auf die Fördergelder angewiesen. „Den mit Abstand größten Anteil beim Fördervolumen hatten die Programme aws Preseed und aws Seedfinancing – Deep Tech“, erzählt Prohaska. „Das war extrem wichtig, sonst wären wir nicht so weit gekommen.“ Dabei betont der Gründer auch das Service: „Wenn man etwas gebraucht hat, waren sie immer da.“

Disclaimer: Dieser Artikel ist im Rahmen einer Medienbeauftragung mit der Austria Wirtschaftsservice (aws) entstanden.

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