Die Betriebskosten sind sechsmal höher als bei Elektrofahrzeugen. Ist die Entwicklung von Fahrzeugen mit Wasserstoffantrieb nur eine Spielerei oder ist sie wirklich möglich?

Im vergangenen September schlug China erstmals ein neues Ziel zur Bekämpfung des Klimawandels vor: „Streben nach dem Erreichen des CO2-Höhepunkts vor 2030 und CO2-Neutralität vor 2060.“ Gleichzeitig wurden die Ziele „Carbon Peak“ und „Carbon Neutrality“ erstmals in den Arbeitsbericht der Regierung aufgenommen.

Es besteht kein Zweifel daran, dass die Reduzierung der Kohlendioxidemissionen in Zukunft ein Schwerpunkt der Energiebranche sein wird und dass auch Veränderungen in der Automobilindustrie äußerst wichtig werden. Wasserstoffenergie als absolut saubere „perfekte grüne Energie“ könnte im Prozess meines Landes zur Erreichung des CO2-Peaks und der CO2-Neutralität eine wichtige Rolle spielen.

Wasserstoffenergie, der nächste Branchentrend?

Nach Jahren der Entwicklung werden Elektrofahrzeuge mittlerweile von den Verbrauchern akzeptiert. Dass sich Elektrofahrzeuge so schnell verbreiten konnten, ist zu einem großen Teil auf die Subventionspolitik der zuständigen staatlichen Stellen zurückzuführen.

Laut den neuesten Daten des Marktforschungsunternehmens Canalys stiegen die weltweiten Verkäufe von Elektrofahrzeugen im Jahr 2020 im Vergleich zum Vorjahr um 39 % auf 3,1 Millionen Einheiten. Canalys prognostiziert, dass der Absatz von Elektrofahrzeugen bis 2028 auf 30 Millionen steigen wird. bis 2030 wird der Markt für Elektrofahrzeuge fast die Hälfte des weltweiten Pkw-Absatzes ausmachen.

Angesichts des enormen Potenzials des Elektrofahrzeugmarkts konzentrieren sich die großen Automobilhersteller noch nicht ausschließlich auf den Elektrofahrzeugmarkt, sondern haben begonnen, die Entwicklung des Marktes für Wasserstofffahrzeuge in Betracht zu ziehen.

So brachte SAIC Motor beispielsweise den Brennstoffzellen-MPV SAIC Maxus EUNIQ 7 auf den Markt und kündigte gleichzeitig die Umsetzung seiner „Wasserstoffstrategie“ an. SAIC Motor hat klar erklärt, dass es bis 2025 die vier Hauptziele „zehn, hundert, tausend und zehntausend“ erreichen wird. Das heißt, dass seine Tochtergesellschaft Jie Hydrogen Technology einen Marktwert von mehreren zehn Milliarden erreichen, ein Forschungs- und Entwicklungsteam für Brennstoffzellen sowie ein Betriebsteam mit mehr als tausend Mitarbeitern aufbauen, eine Produktion und einen Verkauf von Brennstoffzellenfahrzeugen mit mehreren zehntausend Fahrzeugen erreichen und einen Marktanteil von mehr als 10 % erreichen wird.

Der Umfang der „Wasserstoffstrategie“ der SAIC Group zeigt, dass die SAIC Group der Entwicklung der Wasserstoffenergie große Bedeutung beimisst. Neben den Automobilherstellern, die der Entwicklung wasserstoffbetriebener Fahrzeuge Aufmerksamkeit schenken, haben auch die zuständigen Regierungsbehörden begonnen, sich mit der Entwicklung wasserstoffbetriebener Fahrzeuge zu befassen.

Am 9. Mai 2020 veröffentlichte das Finanzministerium einen Stellungnahmeentwurf zum Thema „Durchführung von Demonstrationen und Förderung von Brennstoffzellenfahrzeugen“, um mehr als 1.000 Brennstoffzellenfahrzeuge zu fördern, die die entsprechenden technischen Indikatoren erfüllen. Die Veröffentlichung dieses Stellungnahmeentwurfs hat allen neue Hoffnung für die Entwicklung von Wasserstofffahrzeugen gegeben. Es sei darauf hingewiesen, dass das Finanzministerium im Laufe des Jahres 2019 wiederholt das Signal gegeben hatte, dass „Subventionen für Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge gemäß den geltenden Richtlinien eingestellt werden“.

Der Grund, warum die zuständigen Behörden der Wasserstoffenergie so große Bedeutung beimessen und auch die großen Automobilunternehmen die Entwicklung von Wasserstofffahrzeugen beschleunigen, hängt eng mit den Vorteilen der Wasserstoffenergie zusammen.

Wasserstoff ist das am häufigsten vorkommende Element im Universum und macht 75 % der Masse des Universums aus. Auf der Erde stehen die drittgrößten Reserven an Wasserstoff. Große Reserven sichern die ausreichende Energieversorgung. Nehmen Sie die japanische Regierung als Beispiel. Um Probleme wie den übermäßigen Import fossiler Energieträger, Schwierigkeiten bei der Wiederinbetriebnahme der Kernenergie und die allgemeine Ausstattung mit erneuerbaren Energien im Inland zu lösen, legt die japanische Regierung großen Wert auf die Entwicklung der Wasserstoffenergiebranche. Im Jahr 2019 schlug das japanische Ministerium für Wirtschaft, Handel und Industrie (METI) den „Strategischen Fahrplan für Wasserstoffenergie und Brennstoffzellen“ vor.

Zusätzlich zu seinem Vorkommen hat Wasserstoff den höchsten Heizwert aller gängigen Brennstoffe (142 kJ/g), also etwa dreimal so viel wie Öl und 4,5-mal so viel wie Kohle. Mit anderen Worten: Beim Verbrauch der gleichen Menge Öl, Kohle und Wasserstoff liefert Wasserstoff die meiste Energie. Diese Eigenschaft ist ein wichtiger Faktor für die Erzielung eines geringen Gewichts in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt usw.

Generell ist die Entwicklung von Wasserstofffahrzeugen für die Automobilindustrie von großer Bedeutung und kann sogar die Reichweitenbeschränkungen für Elektrofahrzeuge aufheben.

Viele Menschen wissen vielleicht nicht, dass sich die Energiedichte von Lithiumbatterien im letzten Jahrzehnt um das 2,5-fache erhöht hat, was nahe an der Sicherheitsgrenze liegt, und dass es sehr schwierig ist, sie weiter zu erhöhen. Wenn Autohersteller die Batterielebensdauer zwangsweise verlängern, führt dies zwangsläufig zu ernsthaften Sicherheitsrisiken.

Mit Wasserstoff betriebene Fahrzeuge vermeiden die Nachteile von reinen Elektrofahrzeugen und weisen sogar Eigenschaften auf, die denen herkömmlicher Kraftstofffahrzeuge sehr ähnlich sind. Beispielsweise dauert das Tanken von Wasserstoff und Benzin nur wenige Minuten. In diesem Fall müssen sich Autobesitzer keine Gedanken über die Suche nach Ladestationen machen und sparen zudem die zum Aufladen benötigte Zeit.

Obwohl viele Elektrofahrzeuge auf dem Markt mittlerweile Schnellladen unterstützen und in 30 Minuten vollständig auf 80 % aufgeladen werden können, beeinträchtigt die langfristige Nutzung dennoch die Effizienz des Benutzers. Daher könnten wasserstoffbetriebene Fahrzeuge mit ihren eigenen Vorteilen Elektrofahrzeuge ersetzen und zum Energieträger der nächsten Automobilära werden.

Wasserstoffbetriebene Fahrzeuge sind schwer zu verbreiten

Viele Menschen fragen sich, warum die umweltfreundlicheren wasserstoffbetriebenen Fahrzeuge von Elektrofahrzeugen überrundet werden und es nicht schaffen, sich auf dem Markt für Fahrzeuge mit alternativer Antriebstechnologie durchzusetzen.

91che ist der Ansicht, dass wasserstoffbetriebene Fahrzeuge heute nicht so beliebt sein können wie Elektrofahrzeuge. Dies liegt hauptsächlich an den folgenden drei Gründen:

1. Hohe Kosten

Die technischen Prinzipien von Elektrofahrzeugen sind relativ einfach, die Forschungs- und Entwicklungskosten sind niedrig und die industrielle Kette ist sogar kürzer als bei Kraftstofffahrzeugen. Aus diesem Grund sind nach der Einführung der Subventionspolitik für Fahrzeuge mit alternativen Antrieben so viele neue Automobilhersteller auf den Automobilmarkt gekommen. Im Gegensatz dazu sind der technische Entwicklungsaufwand, die industrielle Kette und die daraus resultierenden Kosten von wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen extrem hoch. Unter anderem wird das Edelmetall Platin als Katalysator im Stromerzeugungsprozess von Wasserstoff-Brennstoffzellen benötigt, doch die Platinvorkommen sind relativ knapp und der Preis sehr hoch.

Im Jahr 2013 kostete Hyundais in Serie produziertes Wasserstoff-Brennstoffzellenauto iX35 FCV 855.000 RMB; Beim Mirai von Toyota wurde viel Aufwand betrieben, um den Platinverbrauch zu minimieren, dennoch betrug der Preis bis zu 550.000 RMB. Darüber hinaus ist der Preis für Wasserstoffenergie viel höher als der für gewöhnlichen Strom. Tests haben gezeigt, dass die Nutzungskosten mehr als sechsmal so hoch sind wie die von Strom.

2. Energieeffizienz

Wasserstoffbetriebene Fahrzeuge sind weniger effizient als Elektrofahrzeuge. Branchenexperten haben die Effizienz von Wasserstoff- und Elektrofahrzeugen berechnet. Der Verlust an Energieeffizienz bei Elektrofahrzeugen besteht hauptsächlich aus etwa 5 % Verlust bei der Stromversorgung an der Ladestation des Fahrzeugs, etwa 10 % beim Laden und Entladen der Batterie und schließlich 5 % am Motorstandort, sodass sich ein Gesamtverlust von 20 % ergibt.

Da wasserstoffbetriebene Fahrzeuge über im Fahrzeug integrierte Ladegeräte verfügen, ist die letztendliche Antriebsart die gleiche wie bei reinen Elektrofahrzeugen, die über Elektromotoren angetrieben werden. Tests der zuständigen Prüfstellen zufolge beträgt die Nutzungsrate des Stroms lediglich 38 %, wenn 100 kWh Strom zur Herstellung von Wasserstoff verwendet, dann gespeichert, transportiert, einem Auto zugeführt und anschließend in Strom zum Antrieb eines Motors umgewandelt werden. Rechnet man ab dem Zeitpunkt der Wasserstoffeinspeisung in das Auto, beträgt die Auslastung nur 57 Prozent.

Mit anderen Worten: Egal, wie man es berechnet, der Energienutzungsgrad von wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen ist weitaus geringer als der von Elektrofahrzeugen.

3. Unterstützende Einrichtungen

Im Januar 2021 belief sich die Gesamtzahl der Ladeinfrastruktur in meinem Land auf 1,716 Millionen Einheiten und die Zahl der öffentlichen Ladestationen auf 810.903 Einheiten. Was Wasserstofftankstellen betrifft, hatte China bis Ende 2020 insgesamt 104 Wasserstofftankstellen gebaut. Laut dem „Weißbuch zur chinesischen Wasserstoffenergie- und Brennstoffzellenindustrie“ wird China bis 2025 200 Wasserstofftankstellen bauen, was einen großen Einfluss auf die Verbreitungsgeschwindigkeit von Wasserstofffahrzeugen haben wird.

Nach Informationen von 91che hängt die geringe Verbreitung von Wasserstofftankstellen eng mit ihren Bau- und Betriebskosten zusammen. Derzeit kostet der Bau einer gewöhnlichen Ladestation nur etwa 1 Million Yuan, und selbst Teslas Super-Ladestation kostet nur etwa 2 Millionen Yuan. Die Investitionskosten für den Bau einer stationären Wasserstofftankstelle mit 35 MPa und 500 kg/d betragen etwa 15 bis 20 Millionen Yuan. Im Vergleich dazu sind die Baukosten für Ladestationen geringer und die Verbreitung wird natürlich schneller erfolgen.

Um die Entwicklung wasserstoffbetriebener Fahrzeuge zu unterstützen, wird China gemäß dem Entwicklungsplan im „China Hydrogen Energy Industry Infrastructure Development Blue Book“ bis 2030 1.000 Wasserstofftankstellen bauen. Da China ein großes Land mit einer Fläche von 9,6 Millionen Quadratkilometern ist, ist der Bau von 1.000 Wasserstofftankstellen in zehn Jahren für die Entwicklung wasserstoffbetriebener Fahrzeuge in China nur ein Tropfen auf den heißen Stein.

Elektrofahrzeuge werden weiterhin Mainstream sein

Wie lange wird es dauern, bis das Zeitalter der wasserstoffbetriebenen Autos anbricht?

91che ist der Ansicht, dass dies eine Frage ist, über die jeder nachdenken sollte. Great Wall Motors hat drei Entwicklungsphasen als Referenz vorgeschlagen: Die erste Phase dauert von 2021 bis 2025 und wird das Wasserstoffzeitalter einläuten und sich auf die Wasserstoffdemonstration konzentrieren. Die zweite Phase dauert von 2025 bis 2035 und dient der Entwicklung der Wasserstoffwirtschaft und der Erschließung der Wasserstoffökologie. Die dritte Phase dauert von 2035 bis 2050 und soll den Aufbau einer Wasserstoffgesellschaft und einen Beitrag zur CO2-Neutralität ermöglichen.

In der Automobilindustrie gibt es ein Sprichwort, dass Toyota 85 % der Technologie für Wasserstofffahrzeuge kontrolliert. Der aktuellen Situation nach zu urteilen, bleibt bei den Technologien, die einheimische Marken durch unabhängige Forschung und Entwicklung beherrschen, noch viel zu tun.

Der Weg zur Wasserstoffenergie ist lang.

Als Gewinner des Qingyun-Plans von Toutiao und des Bai+-Plans von Baijiahao, des Baidu-Digitalautors des Jahres 2019, des beliebtesten Autors von Baijiahao im Technologiebereich, des Sogou-Autors für Technologie und Kultur 2019 und des einflussreichsten Schöpfers des Baijiahao-Vierteljahrs 2021 hat er viele Auszeichnungen gewonnen, darunter den Sohu Best Industry Media Person 2013, den dritten Platz beim China New Media Entrepreneurship Competition Beijing 2015, den Guangmang Experience Award 2015, den dritten Platz im Finale des China New Media Entrepreneurship Competition 2015 und den Baidu Dynamic Annual Powerful Celebrity 2018.