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Wasserstoff im öffentlichen Verkehr: Das Huhn-Ei-Problem lösen

PostAuto will in einigen Jahren Brennstoffzellenbusse im Linienverkehr einsetzen. Auf dem Weg dahin gilt es aber noch einige Hürden zu nehmen. Welche das sind und warum auch der Gesetzgeber aktiv werden sollte, erklärt Dominik Saner, Leiter der strategischen Initiative Alternative Antriebe von PostAuto.

Welche Rolle spielt Wasserstoff künftig für den öffentlichen Verkehr?

Dominik Saner: Im regionalen Personenverkehr kommen Brennstoffzellenfahrzeuge in den nächsten Jahren auf jenen Strecken zum Einsatz, die sich nur schwer mit batterieelektrischen Bussen abdecken lassen. Bei PostAuto wird das etwa auf jenen Linien der Fall sein, die einen langen Betrieb ohne Pausen erfordern. Denn die Haltezeiten wären zu kurz, um einen Elektrobus zwischenzuladen. Zudem können batterieelektrische Busse in steilen Berggebieten an ihre Grenzen kommen, weil beim Abwärtsfahren die Rekuperation von Energie begrenzt ist. Auch eignen sich einige unserer Betriebshöfe nicht für die Ladestationen von Elektrobussen.

Die ökologischen Chancen von Brennstoffzellenbussen sind bekannt. Was spricht aus betrieblicher und technischer Sicht für ihren Einsatz im Linienbetrieb?

Zwischen Dezember 2011 und Januar 2017 waren als Pilotprojekt fünf Brennstoffzellen-Postautos im Linienverkehr der Region Brugg unterwegs. Das funktionierte hervorragend. Wir verzeichneten kaum Ausfälle – und wenn, dann lag das Problem nicht bei den Fahrzeugen, sondern bei der Wasserstoffproduktion. Technisch und betrieblich sind die Unterschiede gegenüber batterieelektrischen Fahrzeugen grundsätzlich gering. Brennstoffzellenfahrzeuge haben aber zwei wichtige Vorteile: Erstens entsteht in der Brennstoffzelle Abwärme, weshalb die Heizenergie nicht aus der Batterie bezogen werden muss. Zweitens kann man die Fahrzeuge schneller auftanken. Der Wasserstoff wird im Zwischenspeicher der Tankstelle so verdichtet, dass sich drei bis vier Fahrzeuge hintereinander betanken lassen. Anschliessend wird der Speicher wieder aufgefüllt. Wir sprechen deshalb vom «batchweisen» Betanken. Hinzu kommt, dass Brennstoffzellenbusse meist nur alle zwei Tage betankt werden müssen statt täglich wie die Elektrobusse.

Sind heute überhaupt schon passende Brennstoffzellenfahrzeuge für Ihren Bedarf erhältlich?

Das Angebot passt bisher noch nicht ganz zu unseren Anforderungen. Denn die Hersteller konzentrieren sich auf Niederflur-Stadtbusse. Wir setzen in touristischen Gebieten jedoch oft Hochbodenbusse ein, damit genügend Stauraum fürs Gepäck besteht und die Fahrgäste in Fahrtrichtung sitzen können. In diesem Segment muss sich der Markt für alternative Antriebe erst noch entwickeln.

Dominik Saner, PostAuto
Dominik Saner, PostAuto
«Brennstoffzellen-Postautos haben zwei wichtige Vorteile gegenüber batterieelektrischen Fahrzeugen: die Abwärme und das schnellere Auftanken.»

Welche Rahmenbedingungen müssen für einen Einsatz im Linienverkehr gegeben sein?

Wir benötigen ein eigenes Netz von Wasserstofftankstellen. Es kommt uns günstiger, wenn wir diese selbst betreiben, statt dass wir öffentliche Tankstellen nutzen. Allerdings rechnet sich ein Tankstellennetz erst ab einer gewissen Anzahl Busse. Ein weiterer wichtiger Punkt sind die finanziellen Rahmenbedingungen. Bei Diesel wird uns die Mineralölsteuer zurückerstattet. Deshalb sind die Unternehmen des öffentlichen Verkehrs damit sehr günstig unterwegs. Eine solche Vergünstigung gibt es bei Strom oder Wasserstoff noch nicht. Diese Ungleichbehandlung benachteiligt die klimaschonenden Antriebe bisher.

Was halten Sie davon, für ÖV-Flotten einen bestimmten Anteil von Fahrzeugen mit alternativem Antrieb vorzuschreiben?

Solche Vorgaben geben den Transportunternehmen Planungssicherheit. Die EU zum Beispiel schreibt mit ihrer Clean Vehicles Directive vor: Bei einer Beschaffung von Linienbussen müssen 22,5% der Fahrzeuge emissionsfrei sein, wobei der Anteil sukzessive steigt. Wichtig ist, dass solche Vorgaben vom Besteller des öffentlichen Verkehrs kommen. In der Schweiz sind das beim regionalen Personenverkehr die Kantone zusammen mit dem Bund. Doch jeder Kanton verfolgt eine andere Strategie. Einen Dominoeffekt, bei dem die Vorreiter die übrigen Kantone anstossen, beobachten wir noch nicht. Das hat sicher auch mit den Mehrkosten zu tun. Batterieelektrische Busse sind heute etwa doppelt so teuer wie Dieselbusse, bei Brennstoffzellenbussen beträgt der Faktor sogar 2,2. Inzwischen setzen jedoch immer mehr Bushersteller auf die Batterie- und Wasserstoffmobilität – mit positiven Folgen für die Preise.

Welche Aufgaben kommen für die Wasserstoffmobilität im ÖV aus Ihrer Sicht den Energieversorgern und speziell den Stadtwerken zu?

Zurzeit gibt es ein Huhn-Ei-Problem: Die Energieunternehmen möchten Wasserstoff produzieren. Bevor sie in die Produktion investieren, benötigen sie aber die Zusage von Abnehmern, die einen kostendeckenden Preis bezahlen. Doch wir Transportunternehmen können keine solche Abnahmegarantie geben. Denn wir müssen uns immer mit den Kantonen absprechen und brauchen möglichst günstigen Treibstoff, um im grossen Stil in die Wasserstoffmobilität einzusteigen. Auf beiden Seiten besteht also ein Bedürfnis nach Planungssicherheit. Hier sehen wir den Gesetzgeber in der Pflicht. Er sollte den Energieversorgern sagen: «Beginnt mit der Produktion von Wasserstoff. Wir sorgen dafür, dass er zum Einsatz kommt.» Zudem wünschen wir uns bei diesem Thema mehr unternehmerischen Mut von der Energiebranche. Die Swisspower-Stadtwerke gehen hier mit gutem Beispiel voran.

Klimaschonende Produktion von Wasserstoff

Wer von «grünem» Wasserstoff spricht, denkt meist automatisch an die Elektrolyse von Wasser. Aus gutem Grund: Wenn der verwendete Strom zu 100 Prozent aus erneuerbaren Quellen stammt, ist die Produktion des Wasserstoffs klimaneutral. Es gibt aber noch weitere, weniger bekannte Verfahren, um klimaschonend Wasserstoff herzustellen:

Methanpyrolyse

Bei der Methanpyrolyse entsteht der Wasserstoff durch die thermische Spaltung von Methan. Zwar wird mit Erdgas ein fossiler Energieträger eingesetzt. Statt CO2 entsteht jedoch ein gebundener Kohlenstoff, der sich dauerhaft im Boden speichern lässt. Deshalb spricht man von einer Dekarbonisierung des Erdgases. Der für die Methanpyrolyse eingesetzte Hochtemperaturreaktor benötigt viel Wärme. Diese sollte aus erneuerbaren Energien stammen, damit das Verfahren eine gute Klimabilanz erreicht. Die Methanpyrolyse ermöglicht die Produktion von vergleichsweise grossen Mengen Wasserstoff und gilt daher als Übergangstechnologie zum Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft.

Dampfreformierung mit Biogas

Die Dampfreformierung ist ein bewährtes chemisches Verfahren, mit dem bereits heute grosse Mengen Wasserstoff gewonnen wird. Ein kohlenstoffhaltiger Brennstoff reagiert dabei unter Hitze mit Wasserdampf. Dessen Sauerstoffgehalt führt zu einer teilweisen Oxidation des Brennstoffs. So entstehen Wasserstoff und CO2, das in die Atmosphäre entlassen wird. Als Brennstoff wird heute meist Erdgas eingesetzt. Damit funktioniert das Verfahren allerdings klimaschädlich. Für eine klimaschonende Dampfreformierung muss das Erdgas durch Biogas ersetzt werden. Denn die Pflanzen, aus deren Abfälle das Biogas später entsteht, haben der Luft bei ihrem Wachstum gleich viel CO2 entzogen, wie bei der Dampfreformierung wieder in die Atmosphäre gelangt.

Vergasung von Biomasse

Bei diesem thermochemischen Prozess wird Biomasse wie Holz in ein Synthesegas umgewandelt. Je nach Art der Biomasse besteht das Synthesegas aus einem unterschiedlich hohen Anteil Wasserstoff. In einem weiteren Schritt lässt sich das Gas aufbereiten, wodurch der Wasserstoff nutzbar wird. Bei der Erzeugung von Wasserstoff durch Vergasung kann der Prozess so gesteuert werden, dass ein Teil des Kohlenstoffs nicht als CO2 freigesetzt wird, sondern für eine noch bessere Klimabilanz als Pflanzenkohle zurückbleibt.

Vergärung von Biomasse durch Mikroorganismen

Bestimmte Mikroorganismen können bei der Vergärung von Biomasse Wasserstoff bilden. Das geschieht unter anaeroben Bedingungen, also bei Sauerstoffmangel. Denn weil der Sauerstoff als Oxidationsmittel fehlt, können die Mikroorganismen nur einen Teil der in der Biomasse enthaltenen Energie erschliessen. Die restliche Energie bleibt als Wasserstoff zurück. Dennoch fällt die Ausbeute vergleichsweise gering aus. Ein wirtschaftliches Verfahren für die industrielle Produktion fehlt bisher noch.