Zur Verringerung der Treibhausgas-Emissionen (THG-Emissionen) im Lkw-Verkehr bedarf es grundsätzlich einer Diversifizierung der Antriebsstränge. Eine Möglichkeit mit großen Potenzialen stellt dazu die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie dar. Im Gegensatz zu Bussen und Pkw ist ihr Einsatz im Lkw jedoch noch in einem deutlich geringeren Umfang erforscht.

Für den Einsatz der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie gibt es im Lkw-Bereich grundsätzlich zwei Möglichkeiten: der Einsatz für die Onboard-Stromversorgung wird bereits in verschiedenen Projekten erprobt. Den Einsatz zur Elektrifizierung des Antriebs haben hingegen nur wenige Untersuchungen in den Mittelpunkt ihrer Betrachtung gestellt. Die vorliegende MKS-Teilstudie „Brennstoffzellen-Lkw: kritische Entwicklungshemmnisse, Forschungsbedarf und Marktpotential“ beginnt daher mit dem Lückenschluss und untersucht, welche Forschungs- und Entwicklungsbedarfe beim Einsatz der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie als Antrieb im Lkw konkret bestehen. Die Attraktivität von Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Lkw für den Güterfernverkehr ergibt sich aus dem hohen System-Wirkungsgrad der Brennstoffzelle, der deutlich über dem von Verbrennungsmotoren liegt. Auch die lokale Emissionsfreiheit bei Stickstoffoxiden, CO2 und Feinstaub spricht für diese Antriebsform. Die Entwicklung von Fahrzeugkonzepten und der Aufbau einer Versorgungs- und Tankstelleninfrastruktur mit Ausrichtung auf Lkw stellen derzeit wichtige Herausforderungen dar.

Die MKS-Untersuchung zeigt auf, dass die technischen Erkenntnisse aus dem Pkw-Bereich zwar Hinweise auf den Einsatz der Technologie im Lkw geben können, aber wegen der grundlegend unterschiedlichen Anfordernisse des Lkw nicht überschätzt werden sollten. Hinsichtlich einer perspektivischen Markteinführung zeigt sich, dass der Anteil der Kraftstoffkosten an den Gesamtkosten (Total Cost of Ownership) im Lkw-Bereich sehr hoch ist. Deswegen können sich innovative Antriebe mit höheren Anschaffungskosten nur dann amortisieren, wenn sie mit niedrigen Betriebskosten kombiniert sind.

Zum aktuellen Zeitpunkt ist die Entwicklung der Kosten für Wasserstoff schwer abzuschätzen. Sie ist stark von der Nachfrage sowie von der (überschüssigen) Produktion von Strom aus fluktuierenden erneuerbaren Energien abhängig. Auch die Entwicklung der auf den Kraftstoff erhobenen Steuern spielt hier eine Rolle. Ein potenzieller Nachteil der Technologie wird gemäß Studie in der reduzierten Reichweite gesehen. Während ein 40-Tonner mit konventionellem Antrieb eine Reichweite von ca. 2.500 Kilometern hat, müsste ein heutiger Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Lkw mit gleichem Tankvolumen bereits nach 300 bis 400 Kilometern nachtanken. Unter Berücksichtigung der Sonderregelung für Brennstoffzellenfahrzeuge (EU-Richtlinie 2015/719), welche ein höheres Gewicht und Länge von Lkw zulassen, wenn diese zu Reduktionen bei den Schadstoffemissionen führen, sowie einer höheren Energiedichte und einem vergrößerten Tank könnte sich die Reichweite pro Tankfüllung auf 800 bis 1.000 Kilometer erhöhen. Die Akzeptanz dieser Reichweite gilt es ebenso zu überprüfen wie die Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung von Nebenaggregaten sowie von Hybridsystemen mit Brennstoffzelle und Batterie. Die Untersuchung regt an, zur Erprobung von Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Lkw zum geeigneten Zeitpunkt Demonstrationsprojekte zu initiieren.

Um erste Ergebnisse der Untersuchung mit Experten aus Wissenschaft, Praxis und Politik zu spiegeln, fand im Rahmen der Studienerstellung ein Fachworkshop statt. Die Studie kann am Seitenende heruntergeladen werden.

Der Einsatz der Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie insbesondere im schweren Straßengüterfernverkehr war zudem Gegenstand der Initiative schwerer Straßengüterverkehr, deren Abschlussbericht hier zum Download bereit steht.