Toyota-Forscher Gill Pratt:Was wirklich beim CO2-Sparen hilft

Toyota ist bislang zurückhaltend beim Umstieg von Verbrennungsmotoren auf Batterieantrieb. Der Chefwissenschaftler des Automobilherstellers, Gill Pratt, betont Pragmatismus bei den Antrieben und sagt, das Ziel sollte darin bestehen, "den echten gemeinsamen Feind zu bekämpfen: die globalen Kohlenstoffemissionen".

Pratt prognostitziert eine Zukunft, in der Elektrofahrzeuge neben Autos, die mit E-Fuels und Wasserstoff betrieben werden, koexistieren können. Luca Ciferri, Chefredakteur von Automotive News Europe, Partner-Medium der Automobilwoche, sprach mit Pratt.

Die Lithiumpreise sind gesunken, da die weltweite Nachfrage nach Elektroautos zurückgegangen ist. Experten erwarten dennoch, dass die Nachfrage nach Lithium das Angebot bis 2026-27 übersteigen wird – mit einer krisenhaften Schieflage bis Ende des Jahrzehnts. Könnte dieses Problem vermieden werden, indem mehr Autohersteller von Lithium-Ionen-Batterien zu anderen Lithium-basierten Technologien wechseln?

Nicht wirklich. Die grundlegende Funktionsweise der Batterie bleibt beim Laden und Entladen dieselbe: Lithium-Ionen wandern von einer Seite zur anderen. Die verfügbare Menge an Lithium bestimmt, wie viel Energie gespeichert wird. Zwar gibt es einige Unterschiede bei der sogenannten Lithium-Intensität zwischen verschiedenen Chemien, doch diese geringeren Intensitäten gehen mit anderen Leistungsnachteilen einher.

Ob es sich um flüssige Nickel-Mangan-Kobalt- (NMC) oder Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien (LFP) oder sogar Festkörperbatterien handelt: Die benötigte Lithium-Menge pro kWh bleibt in etwa gleich.

Falls ein weltweiter Lithium-Engpass eintreten sollte, sprechen Sie von der 1:6:90-Regel als Lösung. Was bedeutet das?

Es ist recht einfach: Ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) benötigt etwa dieselbe Menge an Batteriematerialien wie sechs Plug-in-Hybridfahrzeuge (PHEV) oder 90 Vollhybride. Die Idee dahinter ist, dass obwohl die CO2-Reduktion durch jedes einzelne dieser sechs PHEVs nicht so hoch ist wie durch ein BEV, wir mit denselben Batteriematerialien sechs PHEVs bauen können.

Das bedeutet, dass Sie insgesamt fünfmal so viel CO2 einsparen. Wenn Batteriematerialien zum Engpass werden, könnten 90 Hybride etwa 35-mal mehr CO2 einsparen als ein einziges BEV. In einem solchen Szenario müssen die Autohersteller klug entscheiden, welche Technologie den größten Beitrag zur Reduzierung der Emissionen leisten kann.

Es wird viel über die Zweitnutzung von Batterien aus Elektrofahrzeugen gesprochen. Wie lange dauert die typische Erstnutzung einer E-Auto-Batterie?

Das hängt davon ab, wie das Elektrofahrzeug genutzt und geladen wurde. Wir sehen, dass der Großteil der Ladevorgänge zu Hause stattfindet und dabei relativ langsam erfolgt, was besser für die Batterie ist und ihre Lebensdauer verlängert. Häufiges Schnellladen setzt die Batterie hingegen stärker unter Stress und verkürzt ihre Lebensdauer.

Neben der Erforschung von Verbrennungsmotoren, die mit E-Fuels betrieben werden, untersucht Toyota auch Motoren, die Wasserstoff nutzen. Obwohl diese keine direkten CO2-Emissionen erzeugen, haben sie einen sehr trockenen Verbrennungsprozess, der eine geringe Menge an CO2 durch verbranntes Schmieröl freisetzt. Könnten solche Motoren in Europa nach Inkrafttreten der Null-Emissions-Vorschriften im Jahr 2035 eingesetzt werden?

Meiner Ansicht nach ist es noch zu früh, um eine Entscheidung über wasserstoffbetriebene Verbrennungsmotoren zu treffen. In den USA wird derzeit diskutiert, sie als Null-Emissions-Fahrzeuge zu kategorisieren. Auch die Europäische Kommission prüft diese Option.

Die CO2-Emissionen liegen bei einigen Gramm pro Kilometer. Das macht große Fahrzeuge, wie leichte Nutzfahrzeuge oder SUVs und Pickups, die mit Wasserstoff betrieben werden, im Vergleich zu Elektrofahrzeugen wettbewerbsfähig, wenn man die Emissionen bei der Herstellung und der Stromerzeugung mit einbezieht.

E-Fuels könnten die Abgasemissionen neuer Fahrzeuge sowie bereits im Einsatz befindlicher Autos reduzieren. Allerdings hat die massenhafte Produktion von E-Fuels noch nicht begonnen. Außerdem prognostizieren einige Analysten, dass der Großteil der E-Fuels für den Luft- und Seeverkehr verwendet wird, was für Autohersteller wenig übriglässt. Stimmen Sie dem zu?

Ich denke, dass die Nachfrage höher sein könnte als derzeit prognostiziert. Wenn man davon ausgeht, dass die 1,25 Milliarden Fahrzeuge weltweit schnell auf Elektro umgestellt werden, dann könnte man sagen: "Lassen wir die E-Fuels erst den anderen Sektoren." Aber die Realität ist, dass der Übergang nicht schnell erfolgen wird.

Viele dieser Fahrzeuge werden noch Jahrzehnte im Einsatz sein und von Industrieländern in Schwellenländer wandern. Hinzu kommt, dass es Regionen gibt, die auf absehbare Zeit keinen Zugang zu anderen Energiequellen als flüssigen Brennstoffen haben werden, weil es dort keine zuverlässige Stromversorgung gibt.

In diesen Gebieten werden flüssige Brennstoffe die bevorzugte Wahl bleiben. Wir müssen akzeptieren, dass wir uns an diese Gegebenheiten anpassen müssen, um die CO2-Emissionen zu senken. Eine deutliche Steigerung der Produktion kohlenstoffarmer flüssiger Kraftstoffe könnte dabei helfen, den wahren Feind zu bekämpfen: die globalen CO2-Emissionen.

Selbst wenn die massenhafte Produktion erreicht wird, sagen Experten, dass E-Fuels aufgrund hoher Kosten unerschwinglich bleiben könnten, mit einem prognostizierten Preis von über 20 Euro pro Liter. Ist das realistisch?

Ich vertraue langfristigen Kostenprognosen nicht allzu sehr. Dennoch denke ich, dass die prognostizierten Kosten für erneuerbare Energien zu hoch angesetzt sind. Ich glaube, wir haben das Potenzial, die Kosten für die Produktion erneuerbarer Energien drastisch zu senken. Diese Kostensenkung allein könnte E-Fuels wesentlich wettbewerbsfähiger machen. Wenn die Energiepreise jedoch auf dem aktuellen Niveau bleiben, werden E-Fuels teuer bleiben.

Kritiker sagen, die Produktion von E-Fuels sei eine sehr ineffiziente Nutzung erneuerbarer Energie. Wie stehen Sie dazu?

Ja und nein. Wenn die Infrastruktur für die Verteilung und das Laden von Strom vorhanden ist, dann ist die effizienteste Nutzung erneuerbarer Energien die direkte Bereitstellung als Strom für batteriebetriebene Fahrzeuge. Es stimmt, dass die Umwandlung von Energie in E-Fuels ineffizient ist.

Aber wenn keine geeignete Infrastruktur vorhanden ist, dafür aber ein Überschuss an erneuerbarer Energie, dann kann es sinnvoll sein, diese überschüssige Energie zu nutzen, um E-Fuels zu produzieren. Diese können dann auch über große Entfernungen transportiert werden. Im Gegensatz zu Elektrizität lassen sich flüssige Brennstoffe leicht speichern und transportieren.

Sehen Sie eine Zukunft für wasserstoffbetriebene Lastwagen und leichte Nutzfahrzeuge?

Ich denke, das größte Hindernis für Wasserstoff ist heute das Ungleichgewicht zwischen Infrastruktur und Fahrzeugen. Wir glauben, dass Wasserstofffahrzeuge im Transportbereich funktionieren können, wenn man die richtige Menge Wasserstoff für die passende Anzahl an Fahrzeugen bereitstellt. Dann könnte das aus geschäftlicher Sicht Sinn ergeben. Wenn wir das schaffen, könnten wir die Wasserstoffnutzung ausweiten.

Was halten Sie von batteriebetriebenen Lastwagen?

Sie scheinen nicht besonders effizient zu sein, weil man mehrere Tonnen Batterien transportieren muss, was die tatsächliche Nutzlast verringert. Das größte Problem sind die Ladezeiten und die hohen Investitionskosten für die Ladeinfrastruktur sowie das Stromnetz, das benötigt würde.

Stellen Sie sich einen Lkw mit einer 1-Megawattstunden-Batterie vor. Um ihn von null auf 100 Prozent aufzuladen, benötigt man mit einem 1-Megawatt-Ladegerät eine Stunde. Möchte man ihn in sechs Minuten aufladen, würde das eine Ladeleistung von 10 Megawatt erfordern. Die dafür notwendige Infrastruktur wäre unglaublich teuer und hätte hohe Betriebskosten.

Dieser Artikel ist zuerst bei der Automobilwoche-Schwester Automotive News Europe erschienen. Er wurde von KI übersetzt und von einem Redakteur der Automobilwoche bearbeitet.