Weg zum Fahrzeug mit neuer Antriebsenergie: Schwanken oder dranbleiben?

Die reinen Elektrofahrzeuge meines Landes nehmen sowohl markt- als auch technologisch eine weltweit führende Position ein. Aus der Perspektive der Energiestrategieumgestaltung und der Verkehrsrationalität ist es im Einklang mit den nationalen Bedingungen die richtige Entscheidung, den Schwerpunkt auf die Entwicklung rein elektrischer Energie zu legen.

Laut der Nachrichtenagentur Xinhua reiste Ministerpräsident Li Keqiang kürzlich während seines Japanbesuchs nach Hokkaido und besichtigte dort Toyotas Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeug „Mirai“. Li Keqiang erkundigte sich nach der Reichweite von Mirai und anderen Aspekten. Aus dieser Nachricht können wir ersehen, dass der Premierminister große Bedenken hinsichtlich der Entwicklung von Fahrzeugen mit alternativer Antriebstechnologie hat.

Dies hat außerdem eine Welle hitziger Diskussionen über die Entwicklung von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen sowohl innerhalb als auch außerhalb der Branche ausgelöst. Manche Leute äußerten auf Weibo sogar Zweifel daran, dass mein Land bei Elektrofahrzeugen auf reine Elektrotechnologie setzt. Ouyang Minggao, Mitglied der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, Leiter der Gesamtexpertengruppe des nationalen wissenschaftlichen und technologischen Schlüsselprojekts „Fahrzeuge mit neuem Antrieb“ und Professor an der Universität Tsinghua, sagte diesbezüglich in einem Interview mit einem Reporter der China Science Daily: „Chinas technologischer Weg bei Fahrzeugen mit neuem Antrieb unterscheidet sich von dem von Toyota in Japan. Auch die Nutzfahrzeuge meines Landes mit Wasserstoff-Brennstoffzellen sind im Bereich der Wasserstoff-Brennstoffzellen weltweit führend. Bei Personenkraftwagen besteht tatsächlich eine Lücke, aber das hängt auch mit der strategischen Ausrichtung meines Landes auf Elektrofahrzeuge zusammen.“

„Die reinen Elektrofahrzeuge meines Landes nehmen sowohl markt- als auch technologisch eine weltweit führende Position ein. Aus der Perspektive der Energiewende und der Verkehrsrationalität ist es im Einklang mit den nationalen Bedingungen die richtige Entscheidung, den reinen Elektroantrieb als Entwicklungsschwerpunkt beizubehalten.“ Ouyang Minggao sagte, wir müssten unsere industriellen Vorteile nicht aufgeben oder unsere Routen ändern und könnten uns nicht selbst verleugnen, nur weil andere über eine führende Technologie verfügten.

Die allgemeine Industrialisierung von Brennstoffzellen hinkt der von reinen Elektrofahrzeugen um mehr als 5 Jahre hinterher?

Nachdem über Jahre hinweg die technische Entwicklung von Chinas Fahrzeugen mit alternativen Antrieben geplant wurde, wurde 2012 die Strategie für reinen Elektroantrieb festgelegt. Wichtige strategische Leitlinien wie die „Nationale innovationsgetriebene Entwicklungsstrategie“, „Made in China 2025“ und der „Mittel- und langfristige Entwicklungsplan für die Automobilindustrie“ bestätigen, dass Fahrzeuge mit Wasserstoff-Brennstoffzellen als einer der wichtigsten technischen Wege für Fahrzeuge mit alternativen Antrieben energisch weiterentwickelt werden.

„Aus der Perspektive der technischen Roadmap für Fahrzeuge mit neuer Energie hinken der Anwendungszeitplan und die Roadmap für Fahrzeuge mit Wasserstoff-Brennstoffzellen denen für reine Elektrofahrzeuge um mindestens fünf Jahre hinterher.“ Qiu Kaijun, Chefredakteur des „Electric Vehicle Observer“, erklärte Reportern, dass im Gegensatz zu den derzeit hohen Verkaufszahlen bei reinen Elektrofahrzeugen damit zu rechnen sei, dass die Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge meines Landes etwa im Jahr 2020 in großem Maßstab kommerziell eingesetzt werden.

Ouyang Minggao ist der Ansicht, dass Toyotas Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeug deshalb dem Premierminister präsentiert werden durfte, weil Japan als Automobil-Großmacht 20 Jahre lang in dieses Fahrzeug investiert hat und es daher ganz natürlich ist, dass es Ergebnisse erzielt.

„Die Energiedichte des modernsten Wasserstoff-Brennstoffzellenstapels hat 3 Kilowatt pro Liter erreicht; die Lebensdauer des Batteriestapels eines herkömmlichen Brennstoffzellenbusses kann 10.000 bis 20.000 Stunden erreichen, die eines Personenkraftwagens 4.000 bis 5.000 Stunden; der im Katalysator verwendete Platinanteil ist ebenfalls von 1 Gramm pro Kilowatt auf weniger als 0,2 Gramm gesunken, was die Kosten der Brennstoffzellen erheblich reduziert“, sagte Qiu Kaijun in seiner Zusammenfassung der Fortschritte der Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie.

Als Ouyang Minggao über die Anwendung von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen sprach, erklärte er Reportern, dass sich der Technologie- und Industrialisierungsstand der Brennstoffzellen-Nutzfahrzeuge meines Landes nicht wesentlich von denen von Toyota unterscheide. Im Gegenteil: Ob in puncto Reichweite, Wasserstoffverbrauch pro 100 Kilometer oder Preis – die Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge meines Landes haben mehr Vorteile als die Fahrzeuge von Toyota.

Tatsächlich wurden im April letzten Jahres fünf Brennstoffzellenbusse von Foton Auman im Gebiet Shangzhuang des Pekinger Bezirks Haidian in Betrieb genommen. Anschließend wurden im Jahr 2017 über 300 Brennstoffzellenbusse zweier Modelle ausgeliefert und in Betrieb genommen. Einige Medien berichteten, dass der Liefervertrag über über 300 Brennstoffzellenbusse zweier Modelle von BAIC Foton im Vergleich zum sogenannten „kommerziellen Betrieb“ von Brennstoffzellenbussen Dutzender anderer Marken als das weltweit erste kommerziell betriebene Brennstoffzellenbusprojekt angesehen werden könne.

Entsprechend den entsprechenden Plänen wird die Demonstrationsmenge an Brennstoffzellenfahrzeugen in meinem Land bis 2020 5.000 bis 10.000 Fahrzeuge erreichen, wobei Nutzfahrzeuge den Großteil ausmachen werden, und es wird mehr als 100 Wasserstofftankstellen geben. Bis 2030 sollen insgesamt 1 Million Brennstoffzellenfahrzeuge gefördert werden und es soll über 1.000 Wasserstofftankstellen geben.

Für Pkw mit einer Reichweite von weniger als 500 Kilometern haben Wasserstoff-Brennstoffzellen keinen Vorteil gegenüber Lithium-Ionen-Batterien

„Im Pkw-Bereich hat die Brennstoffzellentechnologie zwar große Durchbrüche erzielt, doch die Wasserstoff-Kraftstofftechnologie im vorgelagerten Bereich der entsprechenden Industriekette ist noch nicht optimal.“ Ouyang Minggao räumte ein, dass die fortschrittliche Brennstoffzellentechnologie für Personenkraftwagen immer noch mit den Engpässen der Wasserstoffenergietechnologie konfrontiert sei. Beispielsweise sind die Kosten für Wasserstoffflaschen zur Wasserstoffspeicherung an Bord immer noch sehr hoch. Eine Wasserstoffflasche für ein Pkw, die ein Kilogramm Wasserstoff speichert, kostet etwa 1.000 Dollar. Zum Komprimieren von Wasserstoff ist ein hoher Druck erforderlich. Der Druck in einer Wasserstoffflasche kann im Allgemeinen 700 Atmosphären erreichen. Daher muss die Flasche sowohl leicht als auch robust sein. Durch die Kombination von Aluminiumlegierungen und hochfesten Kohlefasermaterialien entstehen hohe Kosten für Wasserstoffflaschen.

Neben den Wasserstoffflaschen sind auch die Kosten und die Effizienz der Wasserstoffproduktion, des Transports, der Lagerung und der Wasserstofftankstellen Gründe dafür, dass Wasserstoffbrennstoffzellen nicht schnell gefördert und eingesetzt werden können.

Wasserstoff hat eine geringe Dichte und die Lagerung von ausreichend Wasserstoff als Kraftstoff erfordert modernere Behälter und Medien. Die Mitteldruck-Tiefkühl-Druckwasserstofftechnologie mit einem Wasserstoffflaschendruck von 35 MPa und einer kritischen Temperatur von 40 K gilt als ideale Möglichkeit zur Speicherung von Wasserstoff. Es kann eine hohe Wasserstoffspeicherdichte ohne zu große Energieverluste gewährleisten. „Es wird erwartet, dass der Idealzustand der Wasserstoffspeicherung bis 2025 erreicht werden kann, wenn die Kosten für Wasserstoff voraussichtlich auf 40 Yuan pro Kilogramm sinken werden“, sagte Ouyang Minggao.

„Auch wenn das Ziel erreicht wird, werden Brennstoffzellen-Pkw im Bereich von 500 Kilometern Reichweite gegenüber reinen Elektro-Pkw keinen Vorteil haben.“ Ouyang Minggao hat für den Reporter nachgerechnet. Ein reines Elektroauto verbraucht auf 100 Kilometern 20 kWh Strom. Basierend auf dem Tiefstpreis für Strom aus erneuerbaren Energien berechnen Ladestationen an Autobahnen 2 Yuan pro kWh, und der Verbrauch pro 100 Kilometer beträgt 40 Yuan, was dem Preis für Wasserstoffkraftstoff entspricht. Bei reinen Elektrofahrzeugen sind Kraftstoffkosten von 40 Yuan pro 100 Kilometer jedoch ein relativ hoher Verbrauch, während die 40 Yuan für Wasserstoffkraftstoff den Fernverkehr nicht berücksichtigen und eine relativ niedrige Schätzung darstellen. Daher „müssen die Kosten für Strom niedriger sein als die Kosten für Wasserstoffkraftstoff. Und je kleiner das Auto ist, je seltener es gefahren wird und je kürzer die einzelne Fahrt ist, desto geringer ist der Vorteil von Personenkraftwagen mit Wasserstoff-Brennstoffzellen.“ Damit Wasserstoffbrennstoffzellen Vorteile bieten, müssen sie in großen Nutzfahrzeugen, die lange Strecken zurücklegen, und anderen großen mobilen und stationären Stromerzeugungsgeräten eingesetzt werden. Das bedeutet, dass Brennstoffzellen eher zum Ersetzen von Dieselmotoren als von Benzinmotoren geeignet sind.

Als Reaktion auf die aktuelle Situation, in der Wasserstofftankstellen nicht mit der Entwicklung der Fahrzeuge Schritt halten können, schlug Li Jin, Leiter der Abteilung für neue Energien bei Yutong Bus, die Einrichtung einer „Vier-in-Eins-Station zum Tanken, Hydrieren, Vergasen und Laden“ vor. „Der gemeinsame Bau stellt technisch kein Problem dar, erfordert aber ein größeres Gelände, um die Sicherheitsabstandsanforderungen der Wasserstofftankstellenverordnung einzuhalten. Ein Demonstrationsprojekt soll vor 2020 verfügbar sein.“

Mikronetze kommen ohne reine Elektrofahrzeuge nicht aus

In meinem Land ist reiner Elektroantrieb die gängige Lösung für Personenkraftwagen mit neuer Antriebsart, und Brennstoffzellenfahrzeuge werden reine Elektrofahrzeuge wahrscheinlich nicht ersetzen. Ouyang Minggao sagte, dass wir über eine große Menge an reiner Elektrotechnologie und deren Vorteile verfügen, angefangen von Personenkraftwagen für kurze Strecken zwischen Städten über Hochgeschwindigkeitszüge für den Ferntransport von Passagieren bis hin zu Zwei- und Dreirädern in ländlichen Gebieten. Aus Sicht der Transportrationalität sollte der reine Elektroantrieb auch als Mainstream-Lösung zum Einsatz kommen.

Als Ouyang Minggao über die Beziehung zwischen den beiden sprach, sagte er, dass das wahrscheinlichste Szenario eine Koexistenz der beiden sei. „Zumindest bis 2030 dürften reine Elektrofahrzeuge den Pkw-Bereich dominieren, und im Nutzfahrzeugbereich wird es mehr Brennstoffzellenfahrzeuge geben.“

„In den letzten Jahren ist unsere jährliche Stromerzeugung aus Photovoltaik sehr schnell gestiegen. Ob in Technologie, Branche oder Anwendung – wir haben eine weltweit vorteilhafte Position. Darin zeigen sich auch die Vorteile Chinas ganz konkret. Insbesondere kann die Photovoltaikbranche mit der Branche der Fahrzeuge mit alternativen Antrieben zu einer größeren Branche zusammengeführt werden.“ Ouyang Minggao sagte:

„Der Strom, den unsere Fahrzeuge mit neuer Energie verbrauchen, wird möglicherweise noch immer durch Kohle erzeugt. Aus Sicht der Energiewende wird die Stromerzeugung durch Photovoltaik künftig einen größeren Anteil haben oder sogar vollständig aus Photovoltaik bestehen.“ Ouyang Minggao erklärte Reportern, dass mit neuer Energie betriebene Fahrzeuge Photovoltaik zur Energiespeicherung benötigen und dass mit neuer Energie betriebene Fahrzeuge zudem saubere, erneuerbare Energie benötigen.

Verteilte Photovoltaik, Energiespeicherbatterien, Wasserstoffbrennstoff, reine Elektrofahrzeuge, Fahrzeuge mit Wasserstoffbrennstoffzellen und andere Verbindungen werden unabhängige Mikronetz-Wasserstoff-Elektroenergiesysteme bilden, die über das Energie-Internet verbunden sind. Bei Anschluss an ein großes Stromnetz ist ein Batterie-Energiespeicher ausreichend. Wenn kein Anschluss an ein großes Stromnetz besteht, wird eine Brennstoffzelle als Notstromquelle benötigt.

„Das zukünftige Transportsystem, intelligente Systeme und erneuerbare Energien kommen ohne reine Elektrofahrzeuge nicht aus. Durch das Energie-Internet sind Elektrofahrzeuge sowohl Energieverbraucher als auch Rückspeiser in das Energiesystem. Dieses Konzept wird im Wesentlichen zwischen 2030 und 2035 Gestalt annehmen“, sagte Ouyang Minggao.

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