Transport
Portable Wasserstoff-Patronen unterstreichen die Attraktivität von FCEVs
Elektrofahrzeuge (EVs) sind derzeit sehr beliebt. Mit der zunehmenden Popularität und Adoption von EVs weltweit wird erwartet, dass sie ein Marktvolumen von $1,084 Milliarden vor Ende des Jahrzehnts erreichen.
2021 war ein großes Jahr für EV-Verkäufe, da sie sich von 2020 auf 6,75 Millionen verdoppelten und 2022 dann 10 Millionen übertrafen. Die Einheitenverkäufe von EVs werden voraussichtlich 18,84 Millionen Fahrzeuge im Jahr 2029 erreichen.
EV-Fahrzeuge verwenden, im Gegensatz zu herkömmlichen benzinbetriebenen Verbrennungsmotoren, Elektromotoren und wiederaufladbare Batterien, um sich zu bewegen.
Es gibt tatsächlich mehrere Arten: Batterie-EVs, die vollständig von einem wiederaufladbaren Batteriepack angetrieben werden; Plug-in-Hybrid-EVs, die sowohl herkömmliche Benzinmotoren als auch einen Elektromotor verwenden, der von einer externen Stromquelle aufgeladen werden kann; Hybrid-EVs, die einen batteriebetriebenen Motor und einen Verbrennungsmotor haben, und Brennstoffzellen-EVs, die Wasserstoff verwenden, um den Elektromotor anzutreiben.
Wie alle EVs verwenden auch Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEVs) Elektrizität, um einen Elektromotor anzutreiben, aber anstelle einer Batterie, um ihm Elektrizität zu liefern, erzeugen FCEVs Elektrizität mithilfe einer von Wasserstoff angetriebenen Brennstoffzelle.
Die Funktionsweise von FCEVs besteht darin, dass eine Brennstoffzelle zwei Elektroden hat – eine Anode, die eine negative Elektrode ist, und eine Kathode, die eine positive Elektrode ist. Beide sind um einen Elektrolyten herum angeordnet. Ein Brennstoff wie Wasserstoff wird dann an die Anode eingeführt, während Luft an die Kathode geliefert wird.
Jetzt wird an der Anode ein Katalysator verwendet, um die Wasserstoffmoleküle in Elektronen und Protonen zu spalten.
Ein Katalysator wird verwendet, um die chemische Reaktion zu beschleunigen, und Wissenschaftler suchen nach einem Katalysator, der die Herstellungskosten von Wasserstoff-Brennstoffzellen reduzieren würde. Platin ist der häufigste Katalysator, gefolgt von anderen wie Nickel, Palladium und Eisen.
In Wasserstoff-Brennstoffzellen fließen die Elektronen durch einen externen Stromkreis, um Elektrizität zu erzeugen, während Protonen durch die Kathode fließen, wo sie sich mit Sauerstoff und Elektronen vereinigen, um Wasser und Wärme zu erzeugen. Auf diese Weise wirkt eine Brennstoffzelle als Energieumwandler, im Gegensatz zu einer Batterie, die ein Speichergerät ist.
Wasserstoff-Brennstoffzellen: Eine nachhaltige Zukunft für Fahrzeuge
Eine Brennstoffzelle nutzt im Wesentlichen die chemische Energie von Brennstoffen wie Wasserstoff, um Elektrizität effizient und sauber zu erzeugen. Wasserstoff ist das leichteste Element, das bei der Reaktion mit Sauerstoff reichlich Energie freisetzt und nur Wasser erzeugt.
Das unsichtbare Gas wird als saubere Kraftstoff der Zukunft gefeiert. Der Wasserstoff-Rat, eine globale Initiative von Mitgliedern führender Energie-, Transport- und Industrieunternehmen, sieht Wasserstoff nicht nur als nachhaltigen Antrieb für Fahrzeuge in der Zukunft, sondern auch als saubere Energiequelle für Wärme und Elektrizität.
Allerdings ist nicht aller Wasserstoff sauber. Der null-emissionsfähige “grüne Wasserstoff” stammt tatsächlich aus der Elektrolyse, bei der Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff unter Verwendung von sauberer Elektrizität gespalten wird.
Mit sauberem Wasserstoff können Brennstoffzellen niedrige oder null Emissionen erzielen und dazu beitragen, die Herausforderungen des Klimawandels anzugehen. Da Wasserstoff-Brennstoffzellen keine schädlichen Emissionen erzeugen, eliminieren sie die Kosten, die mit der Handhabung und Lagerung von giftigen Materialien verbunden sind. Darüber hinaus arbeiten sie leise und setzen keine Luftschadstoffe frei, die zu Gesundheitsproblemen beitragen.
Im Vergleich zu Batterien und Verbrennungsmotoren sparen Brennstoffzellen auch Geld, indem sie die Notwendigkeit, Batterien zu wechseln, aufzuladen und zu verwalten, eliminieren. Einfache Wartung und weniger Besuche vor Ort senken die Betriebskosten weiter.
Im Vergleich zu herkömmlichen Verbrennungstechnologien arbeiten Brennstoffzellen auch mit höherer Effizienz. Durch die direkte Umwandlung der chemischen Energie des Brennstoffs in elektrische Energie können Brennstoffzellen hohe Effizienzen erzielen.
Laut dem US-Energieministerium liegt die Energieeffizienz von Wasserstoff-Brennstoffzellen zwischen 40% und 60% im Vergleich zu 25% eines typischen Verbrennungsmotors in einem Auto.
Darüber hinaus bieten Wasserstoff-Autos ein Fahrerlebnis, das dem von Elektroautos ähnlich ist, und sie benötigen nur eine kurze Zeit, um ihre Wasserstofftanks aufzufüllen. Sie haben auch eine Reichweite, die der von Elektrofahrzeugen mit großen Batteriespeichern ähnlich ist. Dies bringt die Verfügbarkeit und Flexibilität von FCEVs mit denen von herkömmlichen Autos in Einklang.
Die von Wasserstoff-Brennstoffzellen erzeugte Energie kann tatsächlich verwendet werden, um alles von Drohnen und Nutzfahrzeugen bis hin zu industriellen, gewerblichen und Wohngebäuden zu betreiben. Als zuverlässige und saubere Alternative zu herkömmlichen Energiequellen hat diese Technologie eine wachsende Anzahl von Anwendungen.
Wenn wir uns die Statistiken über Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEVs) ansehen, verzeichneten sie 2022 einen Anstieg von 40% im Vergleich zum Vorjahr, mit über 72.000 FCEVs, die laut dem neuen Global EV Outlook 2023-Bericht der Internationalen Energieagentur (IEA) auf den Straßen der Welt unterwegs sind.
Allerdings gingen die globalen Verkäufe 2023 um mehr als 30% zurück, mit nur 14.451 verkauften Brennstoffzellenfahrzeugen weltweit im Jahr 2023 im Vergleich zu 20.704 im Jahr 2022. Dieser Rückgang wurde von Südkorea getrieben, wo die FCEV-Verkäufe um 55,2% zurückgingen.
Währenddessen verzeichnete China ein bescheidenes Wachstum und wurde zum größten FCEV-Markt der Welt, wie von der koreanischen Beratungsfirma SNE Research berichtet.
Die chinesische Regierung plant tatsächlich, mindestens 1.200 Wasserstoff-Tankstellen im ganzen Land bis zum nächsten Jahr zu bauen, was ihr helfen würde, ihre Führung zu behaupten, ähnlich wie China den EV-Sektor dominiert. China produziert fast zwei Drittel aller Elektrofahrzeuge und über drei Viertel aller EV-Batterien.
Die European Hydrogen Observatory berichtete, dass Deutschland 2023 die größte Anzahl von FCEV-Registrierungen und -Flotten hatte, gefolgt von Frankreich.
Was die Fahrzeugtypen betrifft, sind Personenkraftwagen die am häufigsten registrierten FCEVs und haben in den letzten Jahren die höchste Aktivität gesehen. FCEV-Busse und -Lkw werden auch immer häufiger, mit 464 Bussen und 215 Lkw im Jahr 2023.
Die Herausforderungen, denen sich Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge gegenübersehen
Die Internationale Energieagentur geht davon aus, dass Wasserstoff 16% des Straßenverkehrs im Jahr 2050 ausmachen wird.
Die Infrastruktur stellt jedoch ein Problem dar, da Wasserstoff durch spezielle Pumpen aufgetankt wird. Zum Beispiel gibt es nur 178 Wasserstoff-Tankstellen in Europa, und die Hälfte davon befindet sich allein in Deutschland. Im Vereinigten Königreich gibt es etwa neun Wasserstoff-Tankstellen im Vergleich zu 31.000 öffentlichen Ladeorten.
Es ist jedoch zu beachten, dass die Infrastruktur langsam ausgebaut wird. Außerdem ist eine Infrastruktur mit elektrischen Lade- und Wasserstoff-Tankstellen günstiger als eine reine elektrische Ladeinfrastruktur.
Die Kosten sind ein weiterer Faktor, der die Adoption von Wasserstoff-Autos behindert. Die wenigen auf dem Markt verfügbaren Brennstoffzellen-Modelle sind teurer als EVs mit Batterien oder Verbrennungsmotoren.
Einer der Gründe, warum Wasserstoff-Autos teurer sind, ist der Preis von Platin, das als Katalysator dient. Es ist jedoch zu beachten, dass die Menge an Edelmetall, die für automotive Brennstoffzellen benötigt wird, erheblich reduziert wurde, und Wissenschaftler suchen auch nach kostengünstigen Alternativen.
Was die Kraftstoffkosten betrifft, sind sie etwa so hoch wie die von Verbrennungsfahrzeugen und werden voraussichtlich sinken, wenn die Wasserstoffproduktion weltweit zunimmt, was derzeit vorhergesagt wird.
Derzeit hoffen viele führende Automobilhersteller, dass Wasserstoff die Batterie als Technologie der Wahl zur Erreichung null Emissionen ersetzen wird.
Dazu gehört Oliver Zipse, der CEO von BMW, der Wasserstoff als “fehlendes Puzzlestück bei der emissionsfreien Mobilität” bezeichnet hat. Während der deutsche Hersteller stark in Batterietechnologie investiert, testet er auch den BMW iX5 Hydrogen-Brennstoffzellenwagen, der Toyota-Brennstoffzellen verwendet.
Der Autohersteller sieht FCEVs nicht als Konkurrenten zu batteriebetriebenen E-Autos, sondern als ergänzend.
“Eine Technologie allein wird nicht ausreichen, um weltweit klimaneutrale Mobilität zu ermöglichen.”
– Zipse sagte letztes Jahr
Laut dem Unternehmen werden Wasserstoff-Fahrzeuge eine geeignete Lösung für diejenigen sein, die hohe Flexibilität benötigen und viel reisen. BMW untersucht auch die Verwendung von Wasserstoff-Technologie in der Produktion und Logistik.
Japan’s Toyota’s (TM ) Akio Toyoda ist ein weiterer großer Befürworter von Wasserstoff-Brennstoffzellen, der letztes Monat sagte, er glaube, dass der Anteil von Batterie-Autos bei 30% gipfeln würde, während Wasserstoff zusammen mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren den Rest ausmachen würde.
Der führende Automobilhersteller hat den Mirai als sein wasserstoffbetriebenes Auto, das öffentlich verfügbar ist.
Trotz all des Interesses und der Entwicklung ist ein weiteres Problem von FCEVs der einfache Zugang zu sauberem Wasserstoff. Toyota hat auch anerkannt, dass Wasserstoff in Autos bisher “nicht erfolgreich” war, weil es an einer Brennstoffversorgung fehlt, laut seinem technischen Leiter, Hiroki Nakajima.
Es ist jedoch möglich, dass sich dies bald ändern wird, da Toyota seine bahnbrechenden wasserstoffbetriebenen Brennstoffzellen-Batterien vorstellt, die ausgetauscht werden können.
Toyotas Durchbruch: Portable Wasserstoff-Patronen
Auf der Japan Mobility Show Bizweek 2024 präsentierte Toyota Motor Corp (TM ) seine portablen Wasserstoff-Patronen der Welt und zielt darauf ab, die Welt von FCEVs zu verändern, indem sie austauschbare Leistung für diese Fahrzeuge bieten.
Quelle: Toyota
Die Veranstaltung, die vom 15. bis 18. Oktober im Makuhari Messe in der Präfektur Chiba stattfindet, wird von Mobilitäts-Start-ups besucht, die an einer nachhaltigen Zukunft arbeiten. Auf der Veranstaltung präsentierte Toyota seine Technologie im Zusammenhang mit CO2-Neutralität.
Das Unternehmen verfolgt CO2-Neutralität durch einen mehrstufigen Ansatz, der die Schaffung einer Wasserstoff-Gesellschaft und das Management erneuerbarer Energien umfasst. Beide Bemühungen helfen, die Energieversorgung zu stabilisieren und den Umweltauswirkungen zu reduzieren.
Portable Wasserstoff-Patronen waren eine der Hauptentwicklungen von Toyota, das einen Marktwert von 267,8 Milliarden Dollar hat, während seine Aktien bei 169,55 Dollar gehandelt werden, was einem Rückgang von 7,54% im Vergleich zum Vorjahr entspricht. Der Automobilhersteller stellte sein funktionierendes Prototyp im Jahr 2022 über seine mobilitäts- und technologieorientierte Tochtergesellschaft Woven vor.
(TM )
Diese großen Wasserstoff-Patronen sehen wie große AA-Batterien aus, die Sie einfach in Ihr Auto einstecken, um es mit Energie zu versorgen. Wenn alle ihre Energie verbraucht ist, können Sie sie gegen eine neue Patrone austauschen, um Ihr Auto und Ihre Geräte in Betrieb zu halten.
Wichtig ist, dass Toyota die Größe und das Gewicht dieser Tanks reduziert hat, was es ermöglicht, sie von Hand zu tragen. Zuvor waren diese Wasserstoff-Tanks zu groß und schwierig zu handhaben. Das Unternehmen sagte:
“Sie sind so konzipiert, dass Wasserstoff eine vertraute und sichere Energiequelle ist, die in einer Vielzahl von alltäglichen Situationen verwendet werden kann.”
Während die Herstellung und Nutzung von Wasserstoff-Autos extrem niedrig sind, ist es möglich, dass Wasserstoff-Autos jetzt, da Toyota ein großes Problem dieser Fahrzeuge gelöst hat, ihre Chance bekommen und im Laufe der Zeit sogar batteriebetriebene Elektrofahrzeuge überholen könnten.
Aber das ist noch nicht alles. Auf der Veranstaltung präsentierte Toyota auch ein nicht serienmäßiges Rennauto, das von Wasserstoff angetrieben wird. Das Unternehmen begann vor drei Jahren, sein GR Corolla zu rennen, das mit gasförmigem Wasserstoff läuft, und seit dem letzten Jahr nimmt es an Langstreckenrennen in Japan und im Ausland teil.
Darüber hinaus plant Toyota, seine portablen Wasserstoff-Patronen für viele andere Zwecke zu verwenden.
Dieser interessante Aspekt der neuen Entwicklung besteht darin, dass diese Zellen auch verwendet werden können, um Ihr Zuhause zu betreiben. Sie können sogar Wasserstoff zum Kochen bereitstellen, wofür Toyota mit der Rinnai Corporation zusammenarbeitet und einen Konzept-Kocher vorstellte, der genau das tut.
Tatsächlich plant Toyota, mit Unternehmen zusammenzuarbeiten, um seine Patronen auf den Markt zu bringen und ihre verschiedenen Anwendungen zu finden. In seiner offiziellen Pressemitteilung sagte das Unternehmen:
“(Es) zielt darauf ab, Übereinstimmungen mit den Technologien und Ideen verschiedener Unternehmen und Start-ups aus verschiedenen Perspektiven zu finden, einschließlich der Bereitstellung von Dienstleistungen und der Entwicklung und des Verkaufs von Geräten, die portable Wasserstoff-Patronen verwenden.”
Mit diesem Schritt wird der Automobilhersteller, der auch in der Finanz- und anderen Branchen tätig ist, “seine Bemühungen um portable Wasserstoff-Patronen weiter verstärken und dazu beitragen, eine Wasserstoff-Gesellschaft zu schaffen.”
Führende Spieler auf dem Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug-Markt
Wenn wir uns einige der prominentesten Namen im Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug-Sektor (FCEV) ansehen, ist Plug Power (PLUG ) einer der führenden. Das Unternehmen hat Brennstoffzellen-angetriebene Gabelstapler hergestellt und expandiert in die Produktion und Verteilung von grünem Wasserstoff, jedoch sind seine Aktien derzeit um 54,22% im Vergleich zum Vorjahr gesunken, während sie bei 2,08 Dollar gehandelt werden. Klicken Sie hier, um alles über die Investition in Plug Power zu erfahren.
(PLUG )
Dann gibt es Ballard Power Systems (BLDP ), das sich auf Brennstoffzellen-Lösungen für Busse, Lkw und andere schwere Fahrzeuge konzentriert. Seine Aktien sind ebenfalls um 55,95% gesunken, während sie bei 1,66 Dollar gehandelt werden, ähnlich wie Nikola Corporation (NKLA ), deren Aktien um 83,81% gesunken sind. Sein Truck-Geschäftsbereich verwendet sowohl FCEV- als auch BEV-Technologie.
(BLDP )
Lassen Sie uns nun einen tieferen Blick auf das Unternehmen werfen, dessen Aktien in diesem Jahr gut performt haben.
#1. Cummins Inc. (CMI )
Die Aktien von Cummins werden zum Zeitpunkt des Schreibens bei 332,68 Dollar gehandelt und haben in diesem Jahr einen Anstieg von 38,87% verzeichnet. Das Unternehmen hat einen Marktwert von 45,59 Milliarden Dollar, während es ein EPS (TTM) von 3,79, ein P/E (TTM) von 24,13, ein ROE (TTM) von 19,55% und eine Dividendenrendite von 2,19% hat.
Traditionell bekannt für seine Dieselmotoren, hat Cummins auch erhebliche Investitionen in die Wasserstoff-Technologie getätigt, einschließlich Brennstoffzellen für Nutzfahrzeuge. Im zweiten Quartal 2024 berichtete das Unternehmen Rekordumsätze von 8,8 Milliarden Dollar und ein Nettoeinkommen von 726 Millionen Dollar. Der EBITDA im Quartal betrug 15,3% der Verkäufe, während der verdünnte EPS 5,26 Dollar betrug.
(CMI )
Durch den Erwerb von Hydrogenics im Jahr 2019 für 290 Millionen Dollar hat Cummins die Entwicklung von Wasserstoff-Brennstoffzellen-Lösungen für Busse, Lkw und andere schwere Fahrzeuge vorangetrieben. Im Jahr 2023 kündigte das Unternehmen den Kauf von Air Liquides 19-prozentiger Beteiligung an Hydrogenics an, was Cummins sagte, “unterstreicht unser Engagement für diese Technologien und die zunehmende Bedeutung, die sie bei der Schaffung von Wert für alle Beteiligten und der Dekarbonisierung unserer Welt spielen werden”.
Im Jahr 2022 begann Cummins, protonenaustauschmembran-(PEM)-Brennstoffzellen-Systeme an Scania, einen weltweit führenden Anbieter von Lkw und Bussen für schwere Transportanwendungen, zu liefern, die in 20 FCEV verwendet werden. Diese Zusammenarbeit bei der Wasserstoff-Technologie begann im Jahr 2020, als Scanias vier Elektro-Lkw, die von Cummins’ Brennstoffzellen angetrieben wurden, im Rahmen eines Pilotprojekts mit Norwegens größtem Großhändler für Lebensmittel, ASKO, in Betrieb genommen wurden.
Anfang dieses Jahres kündigte das Unternehmen die Integration von fortschrittlicher Software und Elektronik in BEVs und FCEVs an, um die Leistung zu optimieren, die Sicherheit zu verbessern und die Transportindustrie nachhaltiger zu machen. Cummins’ Zero-Emissions-Geschäftsbereich Accelera startete neue Versionen seiner Wasserstoff-Brennstoffzellen-Motoren. Die FCE300- und FCE150-Brennstoffzellen-Motoren bieten fortschrittliche Haltbarkeit, verbesserte Systemeffizienz und erhöhte Leichtdichte für größere Systeme.
“Durch kontinuierliche Innovation, realweltliche Tests auf dem Feld und Zusammenarbeit mit Kunden und Partnern, um Lösungen anzupassen, verbessern wir kontinuierlich unsere Next-Generation-Technologien, um die Adoption zu beschleunigen und den Übergang zu Null zu unterstützen.”
– Amy Davis, Präsidentin von Accelera
Zusammenfassung
Das farblose, geschmacklose, geruchlose und brennbare Gas, Wasserstoff, zeigt großes Potenzial als Energieüberträger der Zukunft. Seine Speicher- und Transportfähigkeit macht Wasserstoff insbesondere für den Einsatz in einer Vielzahl von Anwendungen geeignet.
In der Automobilindustrie bietet die Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie mit ihrer hohen Effizienz und sauberen Energiebilanz eine überzeugende Alternative zu batteriebetriebenen EVs. Wichtig ist, dass diese ultimative saubere Energie nicht nur während der Nutzung keine CO2-Emissionen verursacht, sondern ihre CO2-Emissionen auch während der Produktion minimiert werden können, indem erneuerbare Energiequellen wie Solarenergie und Windenergie verwendet werden.
Obwohl die Adoption von FCEVs Herausforderungen birgt, könnten Innovationen wie Toyotas portable Wasserstoff-Patronen den Weg für eine breitere Nutzung ebnen. Mit dieser Entwicklung kann Wasserstoff einen immer wichtigeren Beitrag zur nachhaltigen Mobilität leisten.
