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Batterie oder Brennstoffzelle: Welche Technologie die Autos der Zukunft antreibt

Das Rennen um die Ablösung des Verbrennungsmotors führen derzeit die batterie- und wasserstoffbetriebenen Elektrofahrzeuge an. Beide verbrauchen während der Fahrt keine fossilen Brennstoffe, stoßen keine schädlichen Abgase aus, sind leise und profitieren im Vergleich zu Verbrennern vom nahezu unmittelbar vorhandenen Drehmoment beim Beschleunigen.

Für Investoren ist es wichtig, sich mit diesen beiden Technologien zu beschäftigen: Denn es winken riesige Gewinne, wenn wir die richtigen Aktien für diese Revolution der Mobilität frühzeitig kaufen! Schauen wir uns also an, welche der beiden Technologien die besseren Karten hat.

Wie sieht es aktuell aus?

Batteriebetriebene Elektroautos sind im Moment relativ hoch im Kurs: Nachdem der kalifornische Hersteller Tesla (WKN: A1CX3T) und chinesische Hersteller wie BYD (WKN: A0M4W9) vorgemacht haben, wie es geht, ziehen die etablierten Hersteller nun nach und bringen ihre ersten eigenen Modelle auf den Markt. Auch die Ladeinfrastruktur kommt langsam in die Gänge, an immer mehr öffentlichen Plätzen kann man sein Elektroauto laden.

Das Portal EV-volumes.com rechnet damit, dass 2018 über 1,3 Millionen batteriebetriebene Elektroautos verkauft werden. Das sind zwar nur 1,4 % der gesamten Fahrzeugverkäufe, die für 2018 prognostiziert werden, aber immerhin ein messbarer Prozentsatz. Das sieht bei den Wasserstoffautos ganz anders aus:

Die kaum vorhandene Ladeinfrastruktur und ein ausgesprochen überschaubares Modellangebot (es gibt kein Wasserstoffauto eines deutschen Herstellers) sorgen dafür, dass die Gesamtzahl der weltweit verkauften Brennstoffzellenfahrzeuge laut Statista in diesem Jahr bei knapp 16.750 liegen wird. Ja, das ist so gut wie nichts.

Und weiter?

Ein Hauptgrund für die Winzigkeit des Marktes für Wasserstoffautos dürfte sein sein, dass der Preis pro gefahrenem Kilometer beim Wasserstoff aktuell wesentlich höher ist als beim Strom aus der Steckdose. Das hat mehrere Ursachen:

Einerseits ist die Wasserstoffwirtschaft so klein, dass bisher kaum Skaleneffekte eingesetzt haben, die die Produktions- und Lieferketten günstiger machen. Die Elektromobilität profitiert dagegen von Stromnetzen, die bereits auf der ganzen Welt vorhanden sind, an die man die Ladestationen nur noch anbinden muss.

Andererseits macht auch die Physik den Wasserstoffautos einen Strich durch die Rechnung, wie wir gleich sehen werden – keine Angst, es wird nicht besonders schwierig:

Auf die Energieeffizienz kommt es an

Wasserstoffbetriebene und batteriebetriebene Fahrzeuge unterscheiden sich in ihrer Energieeffizienz voneinander. Energieeffizienz ist im Prinzip das Verhältnis der eingesetzten Energie zum tatsächlich erzielten Energieertrag. Maximal möglich sind 100 %; alles, was zu 100 % fehlt, geht in irgendeinem Schritt verloren.

Beim Elektroauto ist die Rechnung relativ einfach: Auf dem Weg über das Stromnetz und beim Laden des Autos geht nahezu nichts von dem in den Kraftwerken produzierten Strom verloren, die Effizienz liegt bei etwa 94 %.

Im Elektroauto selbst sorgen Vorgänge im Elektromotor sowie Ineffizienzen bei der Übertragung auf die Räder dafür, dass die Gesamteffizienz auf etwa 67 % fällt. Zwei Drittel der im Kraftwerk produzierten Energie finden also ihren Weg auf die Straße.

Bei Brennstoffzellenautos fällt die Rechnung leider etwas länger aus: Bei der Herstellung des Wasserstoffs mittels Elektrolyse (der Aufspaltung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff mithilfe von Strom) gehen bereits etwa 20 % Energie verloren, weitere 13 % verschenken wir durch Kompression und Transport.

Doch auch die Brennstoffzelle im Auto und der Elektromotor sind lange nicht zu 100 % effizient. Insgesamt liegt die Energieeffizienz nur etwa halb so hoch wie beim Elektroauto, nämlich bei ungefähr 33 %.

Auf gut Deutsch: Rein physikalisch machen Wasserstoffautos derzeit wenig Sinn! Denn warum sollte man erst elektrischen Strom für Wasserstoffproduktion aufwenden, den Wasserstoff im Auto wieder zu Elektrizität machen und dabei einen Haufen Energie verschenken, den man nicht verschenkt hätte, wenn man sein Auto einfach direkt an der Steckdose aufgetankt hätte?

Also keine Chance für Wasserstoff?

Bei Pkws sehe ich tatsächlich wenig Möglichkeiten für Wasserstoff, die batterieelektrische Variante zu verdrängen. Nur große Durchbrüche in der Wasserstoffproduktion und in der Brennstoffzellen- und Antriebstechnologie könnten die Energieeffizienz auf das Level der batteriebetriebenen Autos anheben und so die Kosten pro Kilometer drücken.

Potenzial für Wasserstoff sehe ich jedoch bei Lkws, Schiffen oder auch Flugzeugen. Der Grund dafür ist, dass es hier eher auf ein möglichst niedriges Leergewicht ankommt, um mehr Passagiere und Fracht laden zu können, ohne dass das entsprechende Vehikel liegen bleibt, sinkt oder abstürzt.

Hier kann der Wasserstoff seine Stärke ausspielen: Komprimierter Wasserstoff weist mit 40.000 Wattstunden pro Kilogramm eine erheblich höhere Energiedichte auf als Lithium-Ionen-Batterien, die derzeit auf gerade einmal 250 Wattstunden pro Kilogramm kommen. Man muss also 160 Kilo Batterien mit sich herumschleppen, um die Energie in den Händen zu halten, die einem ein Kilo Wasserstoff bietet.

Zusammengefasst

Sowohl batterieelektrische als auch wasserstoffbetriebene Fahrzeuge haben ihre Daseinsberechtigung. Der Vorteil für die Batterievariante liegt eindeutig in der höheren Energieeffizienz, wodurch der Preis pro Kilometer dauerhaft niedriger bleiben sollte.

Doch was nutzt einem ein niedriger Preis pro Kilometer, wenn man auf Lkws, Schiffen und Flugzeugen kaum Fracht laden kann, weil die Batterien so viel wiegen? Genau, nichts! Hier kommt die hohe Energiedichte des Wasserstoffs zum Tragen und macht die Brennstoffzelle interessant.

Hersteller von Elektrofahrzeugen wie Tesla, BYD und Geely (WKN: A0CACX) könnten also gute Investitionsmöglichkeiten darstellen, ebenso wie Hersteller von Brennstoffzellen wie Ballard Power Systems (WKN: A0RENB) oder Produzenten von Hydrolyseanlagen und Wasserstofftankstellen wie Nel ASA (WKN: A0B733). Auch ein möglicher Börsengang des amerikanischen Start-ups für Wasserstoff-Trucks Nikola Motor könnte für Investoren interessant sein.

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Christoph Gössel besitzt Aktien von Ballard Power Systems, BYD, Nel ASA und Tesla. The Motley Fool besitzt und empfiehlt Aktien von Tesla.