10.01.2026

I. Grundlagen und Kontext der Energiespeicherung.

Bei der Energiespeicherung der Zukunft stehen Batterien, Wasserstoff und E-Fuels im Fokus. Zuvor muss jedoch die Herkunft der Energie geklärt werden, und ob es Möglichkeiten gibt, Speicherung gänzlich zu umgehen.

1. Alternativen zur Speicherung und Kernkraft.

Die Kernkraft wird oft als Methode betrachtet, die im Dauerstrich laufen sollte, um eine Basis unter das Energiesystem zu legen. Sie ist jedoch wenig flexibel im Vergleich zu beispielsweise Gaskraftwerken oder Batteriespeichern.

Ökologisch gesehen steht die Kernkraft vor Herausforderungen: Die Urangehalte in den Erzen nehmen stetig ab, was den Aufwand für die Uranförderung kontinuierlich steigert. Es wird prognostiziert, dass der CO2- oder Treibhausgas-Fussabdruck von Kernkraftwerken durch den erhöhten Förderaufwand in etwa 30 Jahren in die Nähe jenes von Gaskraftwerken kommen könnte, wodurch sie ökologisch kaum noch sinnvoll wären.

Alternativen wie Generations-4-Reaktoren (ehemals schnelle Brüter) hatten enorme Probleme und sind fast alle, abgesehen von einigen militärischen, stillgelegt. Das Konzept der Small Modular Reactors (SMR) muss sich noch als tragfähig erweisen.

2. Notwendigkeit von Speichern und Erneuerbare Energien.

Der weltweit am stärksten wachsende Bereich ist der Ausbau erneuerbarer Energien, der Netze und der Speicher. Über 92 % der Investitionen im Energiebereich fliessen mittlerweile in diese Bereiche, selbst in stark republikanischen Staaten wie Texas.

Die Nutzung von Sonne und Wind ist saisonal unterschiedlich verteilt. Während die Photovoltaikleistung im Sommer hoch ist, ist sie im Winter schwach. Im Winter gibt es dafür mehr Wind, der jedoch grosse Schwankungen aufweist. Der Windertrag kann innerhalb von ein bis zwei Tagen von einigen Gigawatt auf fast null zurückgehen. Solche Flauten, die sich über mehrere Tage bis Wochen erstrecken können, stellen eine besondere Herausforderung dar und erfordern spezielle Speicherkonzepte, die sich vom saisonalen Tag-Nacht-Wechsel unterscheiden.

3. Anwendungsbereiche für Energiespeicherung.

Die Speicherung erneuerbarer Energie wird im Wesentlichen in drei Bereichen benötigt:

• Portable Geräte (z. B. in der Hosentasche).
• Stationärspeicher, einschliesslich Haushalts- und Grossspeicher zur Stabilisierung der Netze und zum Ausgleich von Schwankungen.
• Der PKW-Bereich.

2026 Prof. Fichtner prognostiziert Akku-Rekorde bei E-Autos! 
Batterie-Vortrag | Geladen Podcast

04.01.2026 Geladen - der Batteriepodcast

Prof. Dr. Maximilian Fichtner: Wissenschaftlicher Vortrag "Energiespeicherung der Zukunft – mit Wasserstoff, E-Fuels, Batterien?".

II. Vergleich der Antriebsarten und Effizienz.

Ein zukunftsfähiger Antrieb muss mehrere Kriterien erfüllen, darunter den Beitrag zur Treibhausgasminderung, die Effizienz (wie viel erneuerbare Energie auf die Räder gelangt), die Rohstoffsituation, Kosten, Sicherheit und Nutzerfreundlichkeit wie schnelles Laden.

1. Lebenszyklusanalyse (LCA).

Die Bewertung der Treibhausgasminderung erfolgt heutzutage über die gesamte Lebensdauer (Life Cycle) eines Fahrzeugs, von der Rohstoffgewinnung über die Produktion und den Betrieb bis hin zum Recycling.

• Verbrennungsmotoren: Der CO2-Ausstoss kommt nicht nur beim Fahren aus dem Auspuff. Ein grosser Anteil entsteht in der sogenannten Vorkette – der aufwendigen Gewinnung, Raffination und Verteilung des Kraftstoffs. Die Vorkette wächst stark an, da zunehmend nicht-konventionelle Quellen wie Teersande in der Arktis oder Tiefsee sowie Fracking genutzt werden. Die Gewinnung von Rohöl aus Teersand ist so energieaufwendig, dass etwa ein halber Liter Diesel verbrannt werden muss, um einen Liter Diesel zu gewinnen.
• Elektrofahrzeuge (BEV): Bei BEVs fallen Kohlendioxidemissionen primär bei der Batterieproduktion an (gelber Bereich). Bei 100 % Betrieb mit erneuerbarem Strom sind BEVs der Idealfall. Selbst im aktuellen Strommix liegen die Treibhausgasemissionen der Elektrofahrzeuge weit unter denen der Verbrenner, da BEVs nur einen Bruchteil der Energie zum Fahren benötigen.
• Historische Entwicklung: 2021 hatte das E-Auto über die gesamte Lebensdauer noch etwa die Hälfte des Treibhausgasausstosses eines Verbrennungsmotors. Mittlerweile ist es nur noch ein Viertel, was auf grüneren Strom und effizientere Herstellungsverfahren zurückzuführen ist.

2. Hocheffiziente Verbrenner und E-Fuels.

• Hocheffiziente Verbrenner: Der Begriff ist unklar und unscharf. Der Wirkungsgrad liegt bei Dieselfahrzeugen maximal bei 40 % (unter Volllast), kann aber im Stadtbetrieb im Winter bei nur 10 % bis 20 % liegen. Es wäre eventuell noch möglich, den Wirkungsgrad um etwa 5 % zu steigern. Der Verbrennungsmotor ist grundsätzlich eine Wärmekraftmaschine, deren Ineffizienz auf einem physikalischen Grundprinzip (dem Signaturgesetz) beruht, das nicht umgangen werden kann.
• E-Fuels: Die Behauptung, E-Fuels könnten klimaneutrales Fahren ermöglichen, wird als Euphemismus bezeichnet. Die Herstellung von E-Fuels ist extrem energieaufwendig.
• • Energiebedarf: Um 1 Liter E-Diesel zu generieren, werden je nach Prozess 23 bis 27 kWh elektrische Energie benötigt. Um 100 km mit E-Diesel zu fahren (angenommen 6–7 Liter Dieselverbrauch), sind 160 bis 170 kWh notwendig. Mit dieser Energiemenge kann ein Elektroauto hingegen 800 bis 1000 km fahren.
  • Verfügbarkeit: Die Internationale Energieagentur (IEA) stellte fest, dass bis 2035 weltweit nur etwa 45 TWh E-Fuels pro Jahr produziert werden sollen, was nur einem Tausendstel der aktuellen Erdölproduktion entspricht. Zudem sind 99 % dieser geplanten Projekte noch nicht durch Investitionen abgesichert. Selbst wenn diese gesamte globale Menge nach Deutschland käme, könnte sie nur etwa 8 % des PKW-Bedarfs decken.
  • Lokale Auswirkungen: E-Fuels basieren weiterhin auf Kohlenwasserstoffen, deren Verbrennung in Städten nach wie vor Russ, Stickoxide und Lärm verursacht.
• HVO (Hydrierte Pflanzenöle): Diese Kraftstoffe (oft aus Used Cooking Oil/gebrauchtem Frittenfett) haben ein sehr begrenztes Potenzial, grosse Mengen aus Pflanzen oder Abfällen herzustellen. Diese Fette werden bereits in der Zement- oder Chemieindustrie zur CO2-Reduktion verwendet. Wenn sie dort abgezogen und durch andere fossile Brennstoffe (wie Schweröl) ersetzt werden, führt dies insgesamt zu einer Vergrösserung des Fussabdrucks. Zudem besteht der Verdacht, dass grosse HVO-Quellen aus China umdeklariertes Palmöl aus Regenwäldern sind, was in der EU verboten ist.

3. Wasserstoff-Fahrzeuge (FCEV).

• Effizienzverluste: Wasserstofffahrzeuge erzeugen den Strom mittels einer Brennstoffzelle an Bord. Die gesamte Technologiekette vom Grünstrom bis zum Rad ist hoch ineffizient.
• • Bei der Elektrolyse (Herstellung) gehen etwa 30 % verloren.
  • Bei der Aufreinigung, Komprimierung und Transport gehen weitere 15 % verloren.
  • An der Tankstelle (Hochkomprimierung auf 1050 bar und Abkühlung auf -40 °C) gehen ca. 20 % verloren.
  • In der Brennstoffzelle selbst gehen noch einmal 50 % verloren.
  • Ergebnis: Am Ende kommen nur 18 % bis 20 % der ursprünglich eingesetzten Energie am Rad an, im Vergleich zu 75 % bis 80 % bei batterieelektrischen Fahrzeugen.
• Infrastrukturkosten: Die Wasserstofftanks im Fahrzeug sind dickwandige Kohlenstofffaser-Komposittanks, die aufwendig in der Herstellung und nicht recycelbar sind, was zu einem grossen CO2-Beitrag führt.
• Benötigte Kapazitäten: Um die gleiche Kilometerleistung zu erzielen, werden drei- bis viermal so viele Windräder benötigt wie für ein BEV. Der Verein der deutschen Elektroingenieure hat berechnet, dass ein Windrad 1600 PKW mit reinem Strom, 600 PKW mit Wasserstoff oder 250 PKW mit E-Fuels (im Verbrenner) betreiben kann.
• Grauer Wasserstoff: Im Augenblick wird der grösste Anteil des Wasserstoffs noch immer aus Erdgas gewonnen (Methan-Dampfreformierung), wobei Kohlendioxid entsteht. Nur bei Herstellung aus Überschuss-Grünstrom (grüner Wasserstoff) ist der Treibhausgas-Fussabdruck mit dem von BEVs vergleichbar.
  
  

Mehr zum Thema Antriebsarten im Vergleich:
Artikel in stromzeit.ch, 28.12.2025:

E-Autos fahren 100 km, Verbrenner nur 20 km.

E-Autos fahren 100 km, Verbrenner nur 20 km bei gleicher Energiemenge: «Hocheffiziente Verbrenner» die grösste Lüge. Die «Technologieoffenheit» von Merz und Söder entlarvt die Schwächen des Verbrenners und ist ein Schuss nach hinten.

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III. Aktuelle Entwicklungen und Marktveränderungen.

Die Entscheidung zwischen den Technologien wird stark durch die Marktentwicklung und die Kosten beeinflusst.

1. Marktentwicklungen und das "Tal der Monster".

• China als Leitmarkt: Auf dem grössten Fahrzeugmarkt der Welt, in China, wachsen die Neuzulassungen sogenannter New Energy Vehicles (BEV, PHEV, FCEV) stetig. Mittlerweile sind dort mehr elektrifizierte Neuzulassungen als Verbrenner zu verzeichnen. Bleibt die aktuelle Entwicklung konstant, wird prognostiziert, dass im Jahr 2028 bis zu 90 % der Neuzulassungen elektrifiziert sein könnten.
• Dramatischer Wandel: Die Welt gibt die Verbrennertechnik auf. Fahrzeughersteller, die sich nicht an den Kunden in ihren Zielländern orientieren, erleiden massive Verluste. Dieses Dilemma wird in der Literatur als "Tal der Monster" oder "Grumsky Gap" beschrieben. Die alte Welt (Verbrenner) stirbt, während die neue Welt (Elektromobilität) darum kämpft, geboren zu werden.

2. Kostenreduktion bei Batterien und Fahrzeugen.

Die Lithium-Ionen-Batterie hat eine unvergleichliche Entwicklung durchlaufen. Seit 1991 hat sich die Speicherkapazität vervierfacht, während der Preis pro gespeicherter Energiemenge um den Faktor 40 gesunken ist. Allein in den letzten zehn Jahren gab es eine Kostenreduktion von 90 %.

• BEV-Kosten: Die Kostenkurve verläuft dramatisch nach unten. Während ein Tesla Model S 2014 sehr teuer war, kostete das Model 3 fünf Jahre später nur noch 35.000 US-Dollar. Chinesische Hersteller bieten BEVs mittlerweile deutlich günstiger an (z. B. BYD mit Eisenphosphatbatterie für 14.000 € oder Modelle ab 6.000 € mit Mietakku). In China sind die meisten batterieelektrischen Fahrzeuge bereits günstiger als die entsprechenden Verbrenner.
• Wasserstoff-Kostenvergleich: Ein Wasserstoff-PKW wie der Hyundai Nexo kostet etwa 80.000 € im Verkauf. Die Preisdifferenz zu sehr günstigen BEVs liegt mittlerweile bei einem Faktor 10, was schwer zu überbrücken sein wird.

IV. Innovationen in der Batterietechnologie.

Die Weiterentwicklung findet auf drei Ebenen statt: Rohstoffe, Zellebene und Packdesign.

1. Materialien und Zellebene.

Aus Nachhaltigkeits- und Kostengründen sowie zur Erlangung geostrategischer Unabhängigkeit werden kritische Rohstoffe zunehmend vermieden. Der Gehalt an Kobalt im Pluspol wurde konsequent durch andere Elemente wie Nickel und Mangan ersetzt; mittlerweile sind kobaltfreie Materialien im Einsatz.

Auf Zellebene wird daran geforscht, Grafit im Minuspol wegzulassen (sogenannte Zero-Excess-Batterien), was Gewichts- und Platzvorteile bringt. Würde man diese Forschungsergebnisse in aktuelle Batteriekonzepte integrieren, könnten Reichweiten von bis zu 1900 km pro Ladung oder Batterien mit halber Grösse und Gewicht erzielt werden.

2. Packdesign und Reichweite.

Die höchste Aggregationsebene ist das Batterie-Pack. In China wurde das Konzept der Cell-to-Pack-Technologie entwickelt. Dabei werden grosse, flache Zellen direkt in den Rahmen geklickt, wodurch Fertigungsaufwand gespart und Platz für Speichermaterial gewonnen wird. Dieses Design ermöglicht es, billigere, aber weniger energiedichte Materialien wie Lithium-Eisenphosphat gewinnbringend einzusetzen.

Führende Firmen wie CATL und BYD erreichen bereits mit der optimierten Cell-to-Pack-Technologie mehr als 1000 km WLTP Reichweite.

3. Schnellladen und Sicherheit.

• Schnellladen: Die Ladegeschwindigkeiten steigen rasant. Ende 2023 waren Laderaten von 4C (400 km in 10 Minuten) in Fahrzeugen verfügbar. Aktuelle Entwicklungen (BYD, CATL) zeigen, dass bis zu 470 km Reichweite in 5 Minuten geladen werden können.
• Lebensdauer und Sicherheit: Auf Basis des sicheren Lithium-Eisenphosphats wurden Batterien vorgestellt (z. B. Gili), die 3.500 Ladezyklen und eine Lebensdauer von einer Million Kilometern ohne Leistungsverluste garantieren.

Neue Sicherheitsstandards (z. B. die chinesischen "Six Torchers" oder sechs Folterungen) verlangen, dass eine Batterie nicht mehr brennen darf. Der sogenannte Nagelpenetrationstest, der normalerweise zu Kurzschluss und Feuer führt, führt bei diesen neuen Batterien lediglich zu einer Erwärmung der Einstichstelle auf etwa 60 °C.

V. Schwerlastverkehr (LKW und Busse).

Obwohl Wasserstoff lange als eine Option für LKWs mit langer Reichweite galt, verschiebt sich der Fokus. Batterien werden immer haltbarer, mit Garantien von bis zu 1,5 Millionen Kilometern und 15 Jahren Betriebsdauer bei Bussen.

1. Kosten und Lenkzeiten.

Im Transportbereich sind die Kosten pro Kilometer das entscheidende Kriterium.

• Wasserstoff wäre nur konkurrenzfähig, wenn er weniger als 4 bis 5 € pro Kilo kosten würde. Real kostet grauer Wasserstoff in Deutschland jedoch 16 bis 18 € pro Kilo.
• Die Kilometerkosten für einen Diesel-LKW (30 l/100 km) liegen bei etwa 45 Cent/km. Für einen Wasserstoff-LKW (8 kg/100 km) liegen sie bei etwa 1,40 €/km (dem Vierfachen).
• Ein batterieelektrischer 40-Tonner (90 kWh/100 km) liegt bei 35 bis 40 Cent/km, ist also billiger als der Diesel.
• Batterieelektrische Trucks können die gesetzlich vorgeschriebene Lenkpause von einer knappen Stunde (nach 4,5 Stunden Fahrt) nutzen, um mit Schnellladern (z. B. 360 kW) so viel Energie nachzuladen, dass es für die nächste Etappe mehr als ausreicht. Die Transportzeit bleibt identisch, da der Fahrer ohnehin pausieren muss.
• Die Zulassungszahlen spiegeln dies wider: Im Jahr 2024 wurden pro Wasserstoff-Truck 500 Batterie-elektrische Trucks zugelassen. Auch im Bereich der Stadtbusse dominieren in den meisten Ländern batterieelektrische Neuzulassungen.

Mehr Informationen zum Thema Batterietechnik:

Batterietechnik, Zellchemien, Cell-to-Pack.

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