Batterie- oder Brennstoffzellenbus?

Die „Clean Vehicles Directive“ und das daraus abgeleitete Saubere-Fahrzeuge-Beschaffungs-Gesetz geben den rechtlichen Rahmen vor: Bei Busneubeschaffungen (der Klasse M3 I) müssen bis Ende 2025 22,5 Prozent und ab 2026 32,5 Prozent aller Neufahrzeuge emissionsfrei sein. Ohne einen Verbrennungsmotor zu verwenden, stehen dafür in der Praxis nur zwei Möglichkeiten zur Verfügung: der Batterie- und der Brennstoffzellenbus. Beiden Systemen ist gemein, dass die zuvor gewandelte elektrische Energie für den Antrieb und die Rekuperation aus der Batterie entnommen wird. Unterschiedlich ist, dass beim Brennstoffzellenbus die elektrische Energie aus der Brennstoffzelle kommt, die den dafür benötigten Wasserstoff aus einem Tank entnimmt. Zuvor muss die Spannung auf ein Niveau gebracht werden, das für das Hochvoltsystem passend ist. Zu begutachten sind dabei die Wirkungsgrade in der Well-to-Wheel-Betrachtung. Während der Batteriebus 66 Prozent Leistung erreichen kann, liegt der Brennstoffzellenbus bei nur 22 Prozent.

Verkehrsunternehmen müssen selbst entscheiden

Doch welcher Antrieb ist nun der passende für ein Verkehrsunternehmen? Es gibt eine Vielzahl an Faktoren, die bei einer Entscheidung zu berücksichtigen sind. Hervorzuheben sind dabei die täglich zu fahrenden Umlauflängen und der Bezug der benötigten Primärenergie sowie die Integration der Versorgungssysteme in ein bestehendes oder neues System aus Betriebshöfe und Bedienungsgebiet. Deshalb sind die Unterschiede zwischen den beiden Primärenergieträgern – elektrische Energie und Wasserstoff – sowie deren möglicher Bezug vor Ort für eine Systementscheidung relevant. Es gibt also keine „One size fits all“-Lösung für die Verkehrsunternehmen.

Speicherung nicht vergessen

Bezüglich der Speicherung von Energie weist Wasserstoff mit 33,3 kWh/kg eine sehr hohe Energiedichte auf und liegt damit weit um ein Hundertfaches über der von Batterien. Jedoch ist dieser Wert so in der Praxis nicht anzuwenden, da man das Gesamtsystem betrachten muss. Eine weitere Reduktion um mindestens 50 Prozent der Energiedichte erfolgt bei der Bereitstellung aus dem Speicherbehältnis durch die Brennstoffzelle selbst, auf Grund von thermischen Verlusten bei der Umwandlung von Wasserstoff in elektrische Energie. Da Wasserstoff eine sehr hohe Diffusionsneigung hat, gilt es entsprechende Speicherungen zu wählen, wofür ebenfalls Energie aufgewendet wird. Mögliche Speicherformen sind: chemische Bindungen, Drucktanks, Einbindung in Metallstrukturen oder Verflüssigung.

Eigene Energieerzeugung kann sich lohnen

Zur Erzeugung von elektrischer Energie aus regenerativer Energie stehen mit Biogas, Photovoltaik, Wind- und Wasserkraft vier Varianten zur Verfügung. Deren Anteil lag deutschlandweit bei knapp 40 Prozent an der Netzeinspeisung im Jahre 2021. Die derzeitige Bundesregierung hat es sich zur Aufgabe gemacht, diesen Wert bis 2030 auf 80 Prozent zu erhöhen. Dabei soll die Hauptlast auf Photovoltaik und Windkraft liegen. Biomasse und Wasserkraft spielen in den Betrachtungen eine sehr untergeordnete Rolle. Neben der notwendigen Infrastruktur zur Erzeugung bedingt es auch eine Infrastruktur zur Verteilung der elektrischen Energie. All diese Vorhaben lassen einen tendenziell steigenden Strompreis erwarten. Damit würden eigene Energieerzeugungsanlagen, gegebenenfalls in Kombination mit einer Bundes- oder Landesförderung, wirtschaftlich lukrativer werden.

Den kompletten Artikel lesen Sie in der Nahverkehrs-praxis 1-2023.