Hallo zusammen,
ich gehe in die 9 Klasse und bin 15 Jahre alt. Mitte Januar hat meine Projektarbeit zum Thema „Wasserstoffelektrische vs.Batterieelektrische Mobilität“ begonnen. Für mein Projekt habe ich zwei Modelautos die jeweils eines der Speichervarianten besitzen gebaut. Nach vielen Vergleichs Fahrten, Recherchen im Internet und Gesprächen mit Elektroauto Fahrern steht ein eindeutiges Ergebnis fest: die Batterie gewinnt.
Unser Projektbetreuer will aber nicht einsehen das Wasserstoff im vergleich wirklich so schlecht abschneidet und fordert
von uns auch Beispieledie zeigen das die Brennstoffelle in manchen Bereichen besser ist. Ich weiß das das hier ein Teslaforum
ist aber fallen euch als, Elektroauto-Fahrer dinge ein die ein Wasserstoffauto besser macht?
Mit freundlichen Grüßen,
Felix
Ein IMO guter Beitrag zu diesem Thema kam von Volkswagen: Wasserstoff: Eine Alternative zum BEV? (Teil 1) - #2185 von Kumasasa , dort ist die ganze FCEV- vs. BEV-Geschichte auf einige wenige Zahlen runtergebrochen.
Hallo Felix, eigentlich sollte eher Dein Betreuer die Beiträge lesen. Du hast es ja wohl schon verstanden. Ich schicke Dir per PN einen Link zu meinem Dropboxordner. Da findest Du rund 50 Studien zum Thema Elektromobilität und teilweise auch zu Wasserstoff. Es ist eine Sammlung der letzten Jahre, die wichtigsten sind sicher dabei.
Da Du hier neu bist kannst Du mir wahrscheinlich nicht antworten. Ich wünsch Dir viel Erfolg, manchmal sind Erwachsene tatsächlich weniger klug und vernünftig, als Ihr…siehe Greta.
LGH
Hey Felix, vielleicht meint es euer Betreuer soweit auch gut mit euch, in der Hinsicht, dass alles Vor- und Nachteile hat. In der Hinsicht, dass es keine perfekte Technologie gibt, hat er in der Hinsicht Recht.
Die große Frage ist jedoch die Balance, zwischen Vor- und Nachteilen, bzw. was mein Ziel ist, zu dem ich gelangen möchte (möglichst hoher Wirkungsgrad/geringe Verluste!?).
Aktuell kann man den FCEVs noch die kürzere Tankdauer zugute halten (ca. 5…10min.), jedoch kann ein nachfolgendes Fahrzeug nicht direkt im Anschluss nachtanken, da der Hochdruckspeicher erst wieder befüllt werden muss, bevor der nächste Tankvorgang gestartet werden kann, daher können Wartezeiten von 10min. durchaus zutreffen, bis der nächste darf.
Im Winter besteht ein Vorteil der FCEVs darin, dass die Brennstoffzelle selbst bei 60…70°C arbeitet und daher die Abwärme (=Energieverlust) zum Heizen des Innenraums verwendet werden kann, ohne dass dadurch Reichweite aufgebraucht würde, da die Abwärme unter allen Wetterbedingungen auftritt.
Allgemein physikalisch gesprochen kann man alle Antriebe in zwei Kategorien einteilen:
-
Energienutzer (z.B. eMotor, LED-Leuchte)
-
Energiewandler (z.B. Brennstoffzelle, Verbrennungsmotor)
Bei der Nutzung wird der Energieträger nicht verändert, ein Elektron bleibt ein Elektron. Bei der Energiewandlung dagegen wird ein Energieträger zugeführt aber er wird zu einem anderen Ausgangsprodukt gewandelt, also Benzin oder Diesel zu CO2 (und den weiteren Abgasprodukten) oder Wasserstoff wird am Ende zu Wasser. Das war dir sicher schon klar, auf was ich hinaus möchte ist die Einsicht, dass alle chemischen Wandlungsprozesse nie(!) so verlustarm ablaufen können, wie eine reine Nutzung.
Ich weiß noch nicht, ob ihr das behandelt habt, aber die Entropie (ein Maß der Energiezerstreuung) ist unumkehrbar (quasi wie die Zeit) und lässt sich nur verringern aber nie völlig aufheben. Je höher die Wärmeentwicklung bei einem Prozess ist, je mehr Zustandsänderungen oder Wandlungen ich habe, desto größer ist am Ende auch die Entropie und damit der Energieverlust.
Viele Vorteile sind es nicht, außer dem schnelleren Lade-/Tankvorgang (Vorsicht aber beim zweiten Tankvorgang) oder aber überall da, wo ich zusätzlich erzeugte Energie nutzen kann, ohne zusätzliche Leistung aus dem System zu ziehen.
Zukünftige Batteriezellgenerationen können aber auch im Hinblich auf steigende Energiedichte und höhere Ladeleistungen in diesem Feld aufholen.
Edit: Danke für den Hinweis, klar meinte ich FC(H)EVs und nicht PHEVs, kann man leicht durcheinander kommen. ; )
Adastramos, vielleicht magst du deinen Text noch mal kurz überarbeiten, um keine Verwirrung zu stiften. 
Du meinst sicher FCEV, nicht PHEV.
Mod edit: Done.
Der größte Vorteil von Wasserstoff ist, dass er in den Menschen die Hoffnung weckt, es müsste sich nichts wesentliches Ändern am geliebten Tanken.
Die Befürworter von Wasserstoff finden sich in der Mineralölbranche, die ihr Geschäft gerne auch ohne Öl weiter betreiben würde. Aus technischer Sicht und aus Sicht eines Autokäufers/Nutzers hat Wasserstoff nur Nachteile gegenüber der Batterie.
Man könnte anstatt Wasserstoff auch Bioethanol oder Methanol als Brennstoff für eine Brennstoffzelle nutzen, was auch der Nutzung der vorhandenen Tankstellen-Infrastruktur entgegen käme.
In NrW gibt es Züge die H2 betrieben werden.
(EU/Bundes/Landesfördermittel) die ausgegeben werden wollen.
Als Unternehmen was H2 produziert , sind wie Lieferanten.
Wenn sich doch H2 rechnet ,
Warum fahren dann die LKW was den H2 liefert dann mit Diesel ?
Wasserstoff-Brennstoffzellen haben ganz klare Vorteile - wenn dein Fahrzeug ansonsten auch mit Wasserstoff und Sauerstoff betrieben wird - und es auf die gravimetrische Energiedichte (kWh/kg) massiv ankommt.
Dort gibt es seit Anfang der 1960iger Jahre eine ganz klare Domäne, in der Wasserstoff-Brennstoffzellen nicht in Frage gestellt werden. Und wo massive Forschung betrieben wurde, um das Reaktionsprodukt anschliessend auch weiterverwendbar zu machen (Trinkwasser).
Klarerweise spreche ich hier von der Raumfahrt - da sind Materialkosten (Platingruppe-Metalle als Katalysatoren) und Fertigungskosten (Drei- bis Vierfachprüfung jedes einzelnen Handgriffs, um absolut sicherzustellen, dass der extrem volatile und schwer zu handhabende Wasserstoff nichts machen kann, was er nicht soll - bisher völlig untergeordnet dem Diktat, so wenig Masse wie irgend möglich auf die Reise zu schicken.
Wobei interessanterweise, Elon Musk mit richtig Wiederverwendbaren Raketen und einer Reduktion der Startpreise (Preis pro kg Masse im Orbit jetzt bereits um Faktor 10 kleiner als bis vor wenigen Jahren, und alles deutet darauf hin, das die Preise in den kommenden 10 Jahren nochmal um mindestens den gleichen Faktor fallen werden) diese Overengineering ebenfalls ad absurdum führt - d.h. wir werden kurzfristig sehen, dass in der Raumfahrt für Satelliten und Forschungssonden demnächst keine Mondpreise mehr aufgerufen werden können - wenn die Halbe Zuverlässigkeit nur 10x günstiger ist, kann man zum gleichen Preis 10 Teile bauen, von denen 5 Funktionieren -> und hat (in bestimmten Bereichen) 5 mal „mehr“ davon (zB Weltraumteleskope)… Und dann werden plötzlich exorbitant teure Technologien - wie das Beherrschen und Umgehen mit Wasserstoff sehr unattaktiv werden…
@rscheff: die Frage des TE war die nach Dingen, die ein Wasserstoffauto besser macht.
Und außer dem schnelleren Auffüllen des Energiespeichers gibt es da einfach nichts. Wobei der relative Vorteil von FCEV immer geringer wird, da die Ladeleistung bei BEV zunimmt.
Letzten Endes herrscht heute oft schon „Gleichstand“, in dem Sinne, dass man beim Betanken mit H2 (wie bei Verbrennern) während einer Autobahnpause zunächst an der Tanke neben dem Wagen wartet - und die Zeit nicht anderweitig nutzt - und dann erst die „persönliche Pause“ kommt, also Toilette / Kaffee, evtl. etwas Essen.
Beim BEV dagegen passiert beides zeitgleich, die gesamte Pause dauert - insbesondere mit Familie - oft nicht länger als mit einem Verbrenner oder H2-FCEV.
hier sieht man es auf den ersten Blick.
bei normalen PKWs ist der einzige Vorteil die höhere Ladegeschwindigkeit. Batterie ist besser hinsichtlich Effizienz der Energienutzung, Kosten zum Aufbau eines Ladenetzes etc.
Geht man über PKWs hinaus ändert sich das: Müssen schwere Lasten über grosse Distanzen transportiert werden (grosse LKWs oder Busse, Züge wo es keine Oberleitungen gibt, Schiffe, etc.) dann braucht man zu grosse und schwere Batterien. Für solche Anwendungen ist ein dichtes Tankstellennetz auch weniger wichtig.
… aber ich vermute, diese Basics kennst Du schon 
In Niedersachsen auch: die Regionalbahn von Cuxhaven nach Buxtehude (evb) setzt auf dieser Strecke zwei Züge mit Brennstoffzellenantrieb ein, Typ Alstom Coradia iLINT. Das scheint sich zu lohnen. Das liegt aber sicher auch daran, daß dieses Fahrzeug stets die gleiche Strecke fährt und über Nacht wieder mit genug Wasserstoff befüllt wird, der für einen Tag reicht.
Wäre es nicht besser, dass in den bestehenden Wasserstoff - eine Alternative zum BEV Thread zu integrieren und dort fortzuführen?
Dort könnte man dann auch für Felix die Antworten aufgeben bzw. auf die entsprechenden Posts verlinken, die die Fragen betreffen, ohne alles nochmal wieder aufkochen zu lassen.
Ansonsten sehe ich die Gefahr, dass wir hier wieder völlig bei null anfangen. Und das meine ich nicht wegen oder für Felix sondern dass das Thema sich dann wieder im Kreis drehen und ausufern wird.
Jm2C
Vorteile Wasserstoff-Brennstoffzelle wären:
- gravimetrische Energiedichte ist etwa x10mal besser als bei derzeitigen Batterietechnolgien. Also dort wo Gewicht und hohe Nutzlast im Vordergrund steht sehr interessant (Flugzeuge, Schiffe etc.)
- die Degradation von Brennstoffzellen wirkt sich lediglich auf die max. abrufbare Leistungs des Stacks aus und führt somit nicht zu Reichweitenverlusten wie bei den Alterungsprozessen von Batterien (Kapazitäts- und damit einhergehender Reichweitenverlust).
- Tankvorgänge bzw. das Befüllen von Wasserstoff/Energie eines Vehikels geht deutlich schneller als bei Batterien.
- Die „Verlustwärme“ der Brennstoffzelle erhöht oftmals die Wintertauglichkeit des Fahrzeugs. Busse verlieren gegenüber batteriebetriebenen Bussen bei kalten Temperaturen keine allzu große Reichweite.
- Der Ressourcenbedarf/Energiebedarf ist bei der Herstellung eines Brennstoffzellenfahrzeugs geringer. (Jedoch stark von Fahrzeugtyp und technischen Daten der Vergleichsfahrzeuge abhängig.
- Wird ein Reformer davorgeschaltet, kann eine Brennstoffzelle auch mit Erdgas oder anderen Kohlenwasserstoffen arbeiten. Greta-fans werden jetzt denken…"was ist das denn für ein Vorteil und was bringt das dem Klima ? Ganz einfach… die Leute hören endlich auf sich irgend ne billige Ölheitzung ins Haus zu legen, die nachweislich wesentlich mehr CO2 raushaut wie die Erdgas/Brennstoffzellen Lösung.
Es gibt mit Sicherheit noch ein paar andere praktische bzw. technische Vorteile, jedoch möchte ich eher darauf hinaus, dass diese Versus-Vergleiche im Grunde genommen falsch sind, da Brennstoffzellen und Batterien herrvoragend miteinander Synergieeffekte bilden um den CO2- Austoß wesentlich stärker zu senken, als wenn mann nur auf eine der beiden Techniken setzt. Diese „wer hat den Längsten“ Vergleiche sind daher alles andere als zielführend. 
Schau Dir mal den Semi an. Der reicht für die USA, für Deutschland allemal. Ansonsten sollte man vielleicht sowieso den Zug nehmen. Wo es keine Oberleitungen gibt, wären Batteriezüge glatt noch besser. Da spielt Gewicht keine Rolle.
In erster Näherung sind bei terrestischen Fahrzeugen die gravimetrischen Energiedichten irrelevant - und selbst in Flugzeugen, wo Masse bereits eine signifikante Rolle spielt, ist die katastrophale volumetrische Energiedichte der Dealbreaker für Wasserstoff…
- Wasserstoff Normaldruck, Raumtemperatur: 3 kWh/Nm
- 40 kg/m3 bei 700bar (aber +20% Primärenergiekosten für Verdichtung): 1330 kWh/m3
- 70 kg/m3 bei 20 Kelvin (aber +50% Primärenergiekosten für Kühlung / Verdampfung): 2330 kWh/m3
und als Vergleich - Kerosin: Dichte 0,79 g/cm3, 11,9 kWh/kg: 9400 kWh/m3
- Methan (flüssig): 5830 kWh/m3
Mit anderen Worten: ein mit Cryo-Erdgas betriebenes Flugzeug braucht zum Beispiel „nur“ doppelt so große Tanks (also keine Luftfracht mehr unter dem Passagierraum, sonst praktisch gewohntes Flugzeugdesign).
Für ein mit Wasserstoff betriebenes Flugzeug mußt man wohl einen Nurflügel „A380“, der knapp 5x mehr Cryo-Tankvolumen als ein herkömmliches Flugzeug hat, komplett von Grund auf designen… Oder eine Super-Guppy / Beluga (die drastisch höheren Energiebedarf haben, wegen deren problematischem Querschnitt, etc).
Inzwischen gibt es ja bereits einige Passier-Cruise-Schiffe,die mit LNG (Flüssigmethan) betrieben werden - aber von Wasserstoff in dem Kontext hört an nur was, wenn man eine Förderung einstreichen kann 
An Fehlstellen oder Delaminierungen / Punktationen kann durchaus ein nicht unerheblicher Teil des H2 intern (ohne externen Stromkreis) abreagieren können. Daher hat ja eine PEM Membran eine limitierte Lebensdauer, nach der die zwingen getauscht werden muss - gut für das Traditionelle „Ölwechsel und Verschleißteil“ Geschäftsmodell… Ansonsten stimmt es aber, dass der Wirkungsgrad - bei gut gewartetem Stack und immer gut gefilterter Luft, „nur“ Leistung einbüßt…
Bei massiv teurerer Infrastruktur… Alleine die einzuhaltenden Sicherheitsauflagen und die dafür geschulten Facharbeiter treiben da schon den Gestehungspreis in die Höhe.
Sofern du nicht einen Großteil dieser Wärme zum Aufheizen (Cryospeicherung) des Wasserstoffs brauchst…
Eine gewagte These; nachdem ein FCHV deutlich mehr Komponenten hat, und ein Großteil des Periodensystems zur Anwendung kommt, inkl. Platin- und Sondermetallen, zusätzlich zum Aufwand den du für den BEV Anteil (Motore, Elektronik, „kleine“ Pufferbatterie mit hoher Leistungsdichte), sowie deutlich erhöhte Sicherheitsanforderungen erfüllen musst, glaube ich das nicht, wenn man die notwendige Bürokratie in die Resourcen mit aufnimmt (und wenn man nur „Bergbau/Recycling“ Ressourcenförderung nimmt - da die Brennstoffzelle ein offenes System ist, dissipiert dort viel vom aktiven Material und wird extremst feinverteilt in der Umwelt verstreut. Ähnlich dem Molybdän, Titan, Nickel, Iridium, Palladium und Platin bei aktuellen Verbrennungsmotoren (Ruß mit PAK, Eisen, Chrom, … geschenkt).
Ja, eine Technologie wird weiterhin einige kritische Nischen bedienen können, während die andere großflächig mit geringem Aufwand ausgerollt werden kann. Diese Bereiche sind bereits ziemlich gut abgesteckt und an der Grenzfläche kann man ordentlich Forschungsförderung abgreifen 
Das mit dem Semi sehe ich genauso.
Seit ich mir mal die Zeit genommen habe und alle Formeln über Luftwiderstand, Rollreibung, Höhenveränderung etc. in eine Tabellenkalkulation gesteckt habe, habe ich (falls meine Basisdaten stimmen) keinerlei Zweifel mehr an den Muskschen Ankündigungen zum Semi.
Technisch ist das schon heute mit den aktuellen 250 Wh/kg Zellen (auf Zellenniveau) machbar. Und mit den m.M.n. am Battery Day im März (?) verkündeten 300 Wh/kg Zellen erst recht. Und ein Gewichtsproblem bzw. einen massiven Rückgang der Nutzlast kann ich auch nicht erkennen.
Nur beim Verkaufspreis bin ich mir nicht so sicher ob das klappen kann. Aber um die Herstellkosten auf Zellebene zu senken wurde m.M.n. Maxwell gekauft, nicht wegen der Supercaps mit der lächerlich geringen gravimetrischen Speicherdichte.