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„Die Verkehrswende wird vorrangig von der Energiewende bestimmt“

Matthias Kratzsch, Geschäftsführer Technik bei IAV, spricht im automotion-Interview über die Frage des zukünftigen Energiesystems, regenerative Energieträger im Verkehr und die Notwendigkeit schneller Entscheidungen seitens der Politik.

Herr Kratzsch, bislang hinkt der Verkehrssektor deutlich hinter den Klimaschutzzielen hinterher. Ist das Elektroauto die Lösung?

Matthias Kratzsch: Bisher gelten hierzulande wie nahezu überall auf der Welt Flottenemissionsziele, die auf einer Tank-to-Wheel-Betrachtung beruhen. Das ist zu kurz gesprungen. Um den Weg in Richtung Klimaneutralität zu gehen, müssen wir die Primärenergie von fossilen Rohstoffen auf erneuerbare Quellen umstellen. Das bedeutet: Um im Verkehrssektor die Emissionsziele umzusetzen, muss man einen Umweg über die Energiewende gehen. Das hat Vorrang vor der Frage, welcher Energieträger und welche Antriebsart im Verkehr eingesetzt werden.

Es geht Ihnen also gar nicht darum, wie viel CO2 die Fahrzeuge ausstoßen?

Kratzsch: In der Tat ist das wichtigste Ziel nicht, die Tank-to-Wheel-CO2-Emissionen zu vermindern, sondern den CO2-Gehalt in der Atmosphäre möglichst wenig ansteigen zu lassen. Dafür ist nicht der Emissionswert im Jahr 2050 relevant, sondern die Gesamtmenge, die bis dahin in die Atmosphäre gelangt – anders formuliert: Das Integral zählt. Wenn wir den CO2-Gehalt zum Maßstab machen, kann es zum Beispiel im Sinne des Klimaschutzes interessant sein, CO2 aus der Luft zu entnehmen, um damit Wasserstoff zu karbonisieren.

Matthias Kratzsch, Geschäftsführer Technik

Welche Richtung muss die Energiewende nehmen, damit der Verkehrssektor einbezogen werden kann?

Kratzsch: Es geht darum, den im Verkehr entstehenden Energiebedarf durch entsprechende Kapazitäten an regenerativer Erzeugung zu decken. Dabei sollten wir ehrlich rechnen.

Was bedeutet „ehrlich“ in diesem Kontext?

Kratzsch: Ehrlich heißt, die Kapazitäten für Erzeugung und Speicherung so auszulegen, dass wir Dunkelflauten überstehen, in denen sehr wenig Solar- und Windenergie zur Verfügung steht. Es kann nicht sein, dass wir bilanziell vollständig auf Grünstrom umstellen, zeitweise jedoch Atom- oder Kohlestrom aus dem Ausland zukaufen. Wenn wir diesen ehrlichen Schritt gehen wollen, brauchen wir Speicherkapazitäten, die in Deutschland weder über Batterien noch über Pumpspeicherwerke im notwendigen Maßstab gedeckt werden können. Wir müssen also an andere Speichermedien denken, die langfristig funktionieren und es erlauben, Überschüsse aus dem Sommer in den Winter zu ziehen. Diese Speicherkapazitäten sind übrigens auch aus Gründen einer Netzstabilisierung notwendig.

Welche Wege sehen Sie dafür?

Kratzsch: Die nächstliegende Lösung besteht darin, überschüssigen Strom per Elektrolyse für die Wasserstoffherstellung zu nutzen. Der Wasserstoff kann auf zwei Wegen gespeichert werden: Entweder in großindustriellen Speichern, um ihn in Zeiten der Dunkelflaute über Gaskraftwerke oder Brennstoffzellen zurück zu verstromen. Oder man karbonisiert den Wasserstoff zu Methan und nutzt dafür das CO2 aus der Atmosphäre oder von großindustriellen CO2-Emittenten. Für die Methanspeicherung kann man die Erdgasinfrastruktur in Deutschland sofort einsetzen. Ergänzend zu diesen sofort umsetzbaren Pfaden besteht auch die Möglichkeit, Flüssigkraftstoffe mithilfe des Wasserstoffs und des CO2 herzustellen. All diese Pfade können dazu dienen, das batterieelektrische Fahrzeug zu ergänzen.

Wie schnell können wir die dafür notwendige Energie-Infrastruktur schaffen?

Kratzsch: Bis die gesamte Energieversorgung eines Landes umgebaut ist, vergehen Jahrzehnte. Wichtig ist deshalb, dass wir schnell Entscheidungen darüber treffen, wie das Energiesystem langfristig aussehen soll. Denn erst auf dieser Basis können wir Entscheidungen darüber treffen, wie wir Investitionen in regenerative Energieträger im Verkehr anstoßen.

Wir wissen aber doch noch gar nicht, für welche Antriebe sich Kunden zukünftig entscheiden.

Kratzsch: Antriebskonzepte werden sich dann durchsetzen, wenn sie die Mobilitätsbedürfnisse der Kunden befriedigen. Dazu gehören die Verfügbarkeit sowie niedrige spezifische Kosten über den gesamten Lebenszyklus. Unsere Untersuchungen zeigen, dass sich die Lebenszykluskosten für batterieelektrische, Brennstoffzellen- und Plug-in-Hybrid-Fahrzeuge künftig vermutlich nicht deutlich unterscheiden, wenn man alle Steuern und Abgaben herausrechnet.

Für die Akzeptanz des Kunden ist also entscheidend, welche Energieträger ihm zu welchen Preisen zur Verfügung stehen und wie der Staat diese Energieformen künftig besteuert. Hierzu brauchen wir rasch Richtungsentscheidungen, damit es nicht zu Fehlinvestitionen kommt.

Indirekt spiegeln sich in den Lebenszykluskosten für den Kunden auch die CO2-Vermeidungskosten. Diese sind aber doch aktuell durch die reine Tank-to-Wheel-Betrachtung verzerrt.

Kratzsch: Auch hier spielt die Regulierung eine entscheidende Rolle. Wir brauchen dringend den Schwenk von einer Betrachtung der Flottenemissionen hin zu einer Well-to-Wheel-Analyse oder gar einem Life Cycle Assessment, das die durch die Produktion entstehenden Emissionen berücksichtigt. Das Thema wird in der Europäischen Union bereits für die Zeit ab 2030 diskutiert. Mit dem Zeitpunkt an sich können wir gut leben, wichtig ist aber, dass wir frühzeitig Sicherheit darüber haben, um in entsprechende Entwicklungen investieren zu können.

Welche Entwicklungsschwerpunkte sehen Sie vor diesem Hintergrund für batterieelektrische Fahrzeuge?

Kratzsch: Für reine Elektrofahrzeuge steht ganz klar die Reduktion der Batteriekosten im Fokus. Auch die volumetrische Energiedichte ist weiterhin ein Thema. Deshalb engagiert sich IAV im Verbundforschungsprojekt EMBATT. Und nicht zu vergessen: die Festkörperbatterie, die derzeit bei einigen Herstellern intensiv erforscht wird. Für Plug-in-Hybride müssen zudem die C-Raten erhöht werden, also die maximalen Entladeleistungen in Relation zur Nennkapazität des Akkus. Ansonsten bleiben kleinere Batterien dauerhaft verhältnismäßig teuer.

Ist es aus Ihrer Sicht sinnvoll, den Verbrennungsmotor parallel weiterzuentwickeln?

Kratzsch: Im ländlichen Raum und im interurbanen Verkehr sehen wir im Wesentlichen zwei Alternativen für klimaneutralen Individualverkehr: die Brennstoffzelle, was den Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur voraussetzt, oder einen mit synthetischen Kraftstoffen betriebenen Plugin-Hybrid. Analog gilt das übrigens für den Straßengüterverkehr. Deshalb verfolgen wir das Ziel, den mittleren Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors so weit zu erhöhen, dass der Primärenergiebedarf um rund ein Viertel sinkt. An entsprechenden Technologien arbeitet IAV aktuell.

Während insgesamt die F&E-Mittel für Verbrennungsmotoren in der Branche zurückgefahren werden…

Kratzsch: Das gilt nur für Deutschland! In Japan arbeitet man an Hightech-Motoren mit einem Spitzenwirkungsgrad von 50 Prozent. Von chinesischen Kunden hören wir mittlerweile: Wir wollen einen Motor, der so sparsam wie ein japanischer ist. Meiner Meinung nach müssen wir sehr aufpassen, den Anschluss an die Weltspitze nicht zu verpassen. Das gilt auch für die universitäre Ausbildung, in der es weiterhin wichtig bleibt, Lehrstühle für Verbrennungsmotoren zu besetzen.

Welche Anteile erwarten Sie für welche Antriebsformen im Jahr 2050?

Kratzsch: Das hängt von politischen Entscheidungen, technischen Weiterentwicklungen und vom Kaufverhalten der Kunden ab. In der Realität erwarten wir Mischszenarien. Um die Gesamtwirkung auf den Energiebedarf und die CO2-Emissionen aus dem Verkehr abschätzen zu können, haben wir ein Softwarewerkzeug entwickelt: die Mobilitätssynthese. Sie ist sozusagen eine konsequente Weiterentwicklung der Antriebsstrangsynthese auf einem höheren Systemniveau.

Im Dezember 2019 veranstalten Sie wieder das Berliner Antriebsstrangsymposium. Was erhoffen Sie sich davon?

Kratzsch: Unser Ziel besteht darin, mit dem Antriebsstrangsymposium ein Dialogforum zwischen Politik und Wirtschaft zu schaffen – deshalb veranstalten wir das Symposium 2019 erstmals gemeinsam mit dem Verband der Automobilindustrie (VDA). Wichtig ist uns, den Dialog nicht nur zwischen Ministern und Vorständen zu führen, sondern auf den Ebenen, auf denen Gesetze und Investitionsentscheidungen vorbereitet werden. Denn mein Motto lautet: Man kann Menschen zu fast allem bewegen, wenn sie genau verstanden haben, warum etwas wichtig ist.

Herr Kratzsch, vielen Dank für das Gespräch!

Das Interview führte Johannes Winterhagen.


Das Interview erschien in der automotion 02/2019, dem Automotive Engineering-Fachmagazin von IAV. Hier können Sie die autmotion kostenfrei bestellen.