Alstom hat kürzlich seinen Regiolis H2 Wasserstoffzug zur Zertifizierung eingereicht. Als drittes wasserstoffbetriebenes Modell seiner Produktreihe soll der Zug noch vor Ende dieses Jahres in Frankreich in Betrieb genommen werden. Mit einer Reichweite von 600 km ist der neue Regiolis H2 etwas kürzer als der Coradia Stream H (660 km) und deutlich kürzer als der Coradia iLint (800 km). Allerdings bietet sein Hybrid-System einen zusätzlichen Vorteil: Er kann bei Verfügbarkeit auch mit Oberleitungsstrom fahren. Damit ist das Projekt als vielseitige Lösung für Hybrid-Infrastrukturstrecken positioniert.
Dennoch ist Alstoms Wasserstoffzug-Versuch erneut ins Stocken geraten. Betreiber in Deutschland setzen wieder Dieselzüge ein, da Ersatz-Brennstoffzellen nicht beschafft werden konnten. Von den 14 Coradia iLint-Zügen, die von Niedersachsen gekauft wurden, sind nur vier im Einsatz. Obwohl dies wie ein einfaches Problem der Lieferkette wirken mag, liegen die Ursachen tiefer – es zeigt nicht nur die Schwächen der Wasserstoffenergie im Verkehrssektor auf, sondern enthüllt auch strukturelle Materialengpässe, wodurch die Machbarkeit zunehmend fraglich wird.
Der Coradia iLint, einst ein Vorzeigeprojekt für Wasserstoffmobilität, verwendet Brennstoffzellen von Cummins und nutzt dabei die Hydrogenics-Technologie des Unternehmens in Kanada und Europa. Jeder Zug ist mit zwei Modulen ausgestattet, von jeweils rund 200 kW Leistung. Für Brennstoffzellen dieser Leistungsgröße werden 0,4 bis 0,6 Gramm Platin pro Kilowatt benötigt, um die Langlebigkeitsanforderungen im Schienenverkehr zu erfüllen. Das bedeutet, dass jeder Zug etwa 0,2 kg Platin benötigt. Bei aktuellen Preisen entspricht dies ungefähr 8.700 US-Dollar und macht rund 5 % der Brennstoffzellkosten aus. Obwohl der Prozentsatz gering erscheint, wird das Problem deutlich, wenn man die globale Platinproduktion betrachtet.
Platin ist in Protonenaustauschmembran-(PEM-)Brennstoffzellen unersetzlich. Das Herzstück einer PEM-Brennstoffzelle ist eine mit Platin beschichtete Membran. Platin wirkt als Katalysator: Es spaltet Wasserstoffmoleküle in Protonen und Elektronen, lässt die Protonen durch die Membran hindurchtreten und zwingt die Elektronen, durch einen externen Stromkreis zu fließen, um Strom zu erzeugen. Anschließend beschleunigt es die langsame Reaktion, bei der Sauerstoff, Protonen und Elektronen auf der anderen Seite der Membran zu Wasser vereinigt werden. Diese beiden Reaktionen sind grundlegend für die Funktionsweise von Brennstoffzellen, und die einzigartige Oberflächenchemie des Platins ermöglicht, dass sie mit praktisch relevanten Geschwindigkeiten und notwendiger Langlebigkeit ablaufen. Ohne Platin funktionieren Brennstoffzellen entweder nicht effizient oder verschleißen rasch, sodass Wasserstoff-Brennstoffzellen stark von diesem seltenen und preisvolatilen Metall abhängig sind.
Die weltweite jährliche Platinproduktion beträgt etwa 250-280 Tonnen. Etwa ein Drittel davon wird in Automobilkatalysatoren (hauptsächlich für Diesel-Fahrzeuge) verwendet, ein Viertel in Schmuck, fast ein Fünftel in industriellen Katalysatoren für Raffinerien und chemische Industrie sowie kleine Mengen in der Glas- und Elektronikindustrie. Im Vergleich dazu verbrauchen Brennstoffzellen und Elektrolyseure nur 1-2 Tonnen pro Jahr, was weniger als 1 % der Gesamtnachfrage ausmacht.
Das Angebot an Platin bleibt knapp. Südafrika trägt etwa 70 % des geförderten Platins bei, doch die einheimische Bergbautätigkeit leidet unter Stromausfällen, Überschwemmungen, Streiks und politischen Engpässen. Die Mengen beim Recycling sind minimal – so niedrig wie seit über einem Jahrzehnt nicht mehr – was zu einem jährlichen Versorgungsdefizit von rund 31 Tonnen führt. Die Platinkurse sind auf ein 11-Jahres-Hoch gestiegen, und die Leasingraten haben sich stark erhöht. Recycling mildert den Druck kaum: Der größte Teil des recycelten Platins stammt aus Katalysatoren von Fahrzeugen am Ende ihrer Lebensdauer, während Platin in Anwendungen wie Brennstoffzellen aufgrund seiner feinen Verteilung, Kontamination oder unwirtschaftlichen Gewinnung geringere Rückgewinnungsraten aufweist.
Im Wettbewerb um das Platin haben Wasserstoff-Brennstoffzellen den größten Nachteil. Automobilhersteller zahlen hohe Kosten, um Platin zu erwerben und Emissionsvorschriften zu erfüllen; Raffinerien kommen nicht ohne Platin-Katalysatoren aus und stehen vor äußerst hohen Stilllegungskosten; Hersteller von Spezialglas und Elektronik verfügen über keine alternativen Materialien für Hochtemperatur-Platin-Werkzeuge. Lediglich der Schmuckverbrauch könnte mit steigenden Preisen zurückgehen und so ein kleines Angebot freisetzen. Im Gegensatz dazu weisen Wasserstoff-Brennstoffzellen eine begrenzte Nachfrage sowie preisempfindliche Kunden auf.
Die Wasserstoffenergie leidet bereits unter geringer Energiewirksamkeit, hohen Betriebs- und Infrastrukturkosten sowie schwacher Marktanziehungskraft im Vergleich zu Batterien im Transportsektor. Die Begrenzung der Platinversorgung hat ihre Probleme verstärkt. Jedes zusätzliche Megawatt an Brennstoffzellenkapazität verbraucht mehr knappes Platin, und andere Industrien überbieten den Wasserstoffsektor für diese Ressource ständig. Die großflächige Entwicklung der Wasserstoffmobilität wird lediglich ihre Abhängigkeit von diesem unersetzlichen, lieferbeschränkten und langfristig knappen Rohstoff verstärken, mit einer düsteren Aussicht in die Zukunft.
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