Markus Emmert vom BEM hält nicht viel von der Brennstoffzelle im Pkw. Warum? Das erläutert er in einem Interview.
Derzeit ist der Einsatz der Brennstoffzelle in Verbindung mit Wasserstoff als Kraftstoff wieder ein Thema. Vor allem Toyota möchte das Modell Mirai zum ernsthaften Konkurrenten der batterieelektrischen Pkw aufbauen, die im kommenden Jahr auf den Markt strömen. Kann das gelingen? Wir haben Markus Emmert, Wissenschaftlicher Beirat des Bundesverbandes E-Mobilität (BEM), zum Thema Brennstoffzelle interviewt.
DMT: Wie schätzen Sie das Potenzial der Brennstoffzelle
in Pkw ein?
Emmert: Die Wasserstofftechnologie mit Brennstoffzelle ist nur eine Brückentechnologie wie die der Plug-in-Hybride. Diese werden früher oder später wieder verschwinden. Aber wie der Name Brückentechnologie schon sagt: Es ist aktuell eine vielleicht sogar notwendig Brücke. Nicht nur im technischen Sinne, sondern eher oder gar vor allem die gedankliche Brücke in den Köpfen der Menschen, was die Umstellung auf rein batterieelektrische Antriebe angeht.
Markus Emmert, BEM. Foto: BEM
„Das Brennstoffzellen-Fahrzeug vereint zwei Technologien…“
Viele wissen ja gar nicht, dass ein Brennstoffzellen-Fahrzeug ohne ausreichend große Batterie gar nicht in der Lage wäre zu fahren. Und wir reden hier nicht von einem kleinen Akku, sondern einer Akkugröße, mit der man rein elektrisch auch schon an die 200 Kilometer weit käme. Letztlich bleibt es ein Hybrid und vereint zwei Technologien. Da kann ich auf kurz oder lang gleich auf eine der beiden verzichten – und das ist nicht der Akku! Außerdem ist es aus Effizienzgründen und aus energetischer Sicht nicht lange tragbar, da die Wasserstoffproduktion Verluste von rund 70 Prozent aufweist, und das ist nur für eine bestimmte Menge vielleicht leistbar.
Was müsste passieren, damit die Brennstoffzelle im Pkw
wirtschaftlicher wäre?
Geht nicht. Diese Technologie ist im mobilen Bereich
wirtschaftlich nicht besser als batterieelektrische Lösungen.
„…da kann ich mir eine gleich sparen!“
Wo wäre der Einsatz sinnvoller?
Wasserstoff mit Brennstoffzelle soll dort in Einsatz kommen, wo diese Technologie die besten Effizienzen aufweisen kann ohne weitere Technologien zu benötigen, wie etwa in einem Akku. Das ist ganz klar der stationäre Einsatz etwa in Blockheizkraftwerken mit Brennstoffzelle. Dort wird dann auf Basis von Wasserstoff Wärme und Strom erzeugt. Ideal für den Haushalt, Gewerbe und die Industrie. Das sind auch die Anforderungen, die wir zu erfüllen haben im Bereich der Energie-/Wärmewende.
Was halten Sie von Oberleitungen für Elektro-Lkw?
Da gibt es bessere und sinnvollere Lösungen. Ich denke, dass
hier auch die Implementierung von induktiven Straßenabnehmern im Straßenbelag
eher kommen wird. Es wird sich zeigen; aber die Oberleitung macht außerhalb des
urbanen Bereichs keinen Sinn. Weder wirtschaftlich noch energetisch.
Oberleitung für Lkw? Es gibt Sinnvolleres“
Im übrigen gibt es für den Gütertransport bereits eine
flächendeckende Oberleitung, welche nur nicht so genutzt wird, wie es sinnvoll
wäre. Allerdings schienengebunden – die Bahn. Da muss in Zukunft auch der
Güterverkehr, vor allem der Fernverkehr, wieder hin! Dann macht auch eine
Oberleitung Sinn.
Wie wird das E-Auto in 30 Jahren aussehen?
Oh, eine tolle und auch spannende Frage. Die berühmte Glaskugel. Ich bin weder Hellseher noch Vorhersager, aber möchte die Frage gerne an den Fakten festmachen und daraus ein zukünftiges Szenario ableiten, so wie ich es sehe. Die Fahrzeuge werden sich massiv verändern, so wie auch unser generelles Mobilitätsverhalten. Die Fahrzeuge werden voll sein mit digitaler Technik, On-Demand-Lösungen, Enter- und Infotainment. Die Fahrzeuge werden auf Energieverbrauch optimiert sein und in einigen Punkten nicht mit heutigen Fahrzeugen auch nur annähernd optisch und technisch vergleichbar sein. Die Devise ist hier mit Sicherheit kleiner, flexibler und intelligenter. Autonom und teilautonom. Der Fokus liegt in der maximal flexiblen, effizienten und intelligenten Mobilität/Mobilitätsketten. Klein und fein wird die neue Größe der Fahrzeuge sein.
Die Brennstoffzelle ist immer noch ein Außenseiter bei den Antrieben, der Durchbruch gelingt ihr einfach nicht. Das hat Gründe.
Bei den Möglichkeiten einer zukünftigen Mobilität spielt auch die Brennstoffzelle seit vielen Jahren eine wichtige Rolle. Angetrieben mit Wasserstoff könnte sie eine Alternative zu schweren Akkus und geringe Reichweite sein. So richtig will die Technologie im Auto nicht vorankommen, denn die Hürden sind hoch. Von einigen Fachleuten wird der Brennstoffzelle sogar gar keine Zukunft beschieden, es gibt aber Unternehmen und Wissenschaftler, die ihr einiges zutrauen.
Bei Toyota beispielsweise gibt es mit dem Mirai bereits seit 2015 ein frei käufliches Modell, das aus Sicht des Herstellers technisch ausgereift, zuverlässig, sicher und in Hinblick auf die Kosten mit konventionell angetriebenen Autos sogar beinahe konkurrenzfähig ist. Objektiv betrachtet betreibt Toyota beim Kostenkapitel jedoch Schönfärberei, denn der fast 80.000 Euro teure Mirai bietet trotz seines Preises und seiner 4,89 Meter Länge keineswegs Oberklasse-Niveau.
Hoher Preis, teurer Wasserstoff
Selbst mit der Brennstoffzellen-Bundesförderungen NIP von über 20.000 Euro für gewerbliche Nutzer erscheint sein Preis nur mäßig attraktiv. Zumal sich mit einem Mirai auch über die Energiekosten derzeit kein Sparpotenzial generieren lässt, denn für 100 Kilometer wird rund ein Kilogramm Wasserstoff benötigt. Der kostet an einer der 75 Tankstellen in Deutschland pro Kilo fast 10 Euro. Mit einem Diesel oder Erdgasfahrzeug fährt man jedenfalls günstiger.
Schon auf dem Markt, wird bald modernisiert und günstiger: Toyota Mirai. Foto: Toyota.
Doch selbst wenn die Kosten nicht abschrecken und die Begeisterung für das
Wasserstoffauto groß ist, wie Mirai-Produkt-Manager Widger Falk von seinen
wenigen Kunden zu berichten weiß: Der Mirai wird in nur sehr kleinen
Stückzahlen produziert. In den vergangenen vier Jahren sind unter
Manufakturbedingungen lediglich etwas über 10.000 Exemplare in Japan
entstanden, von denen nur wenige hundert nach Deutschland gelangten. Im
Vergleich zu den in immer größerer Zahl produzierten batterieelektrischen
Fahrzeugen (BEV) ist das verschwindend wenig.
Visionen von einst: 1,2 Millionen Fahrzeuge bis 2025
Dabei hatte die Organisation H2 Mobility, ein Zusammenschluss mehrerer marktrelevanter Konzerne wie Daimler und General Motors, einst die Vision von 1,2 Millionen Brennstoffzellenautos auf deutschen Straßen für das Jahr 2025 ausgegeben. Wie der Leiter der Berliner Konzernrepräsentanz von Toyota Europe, Ferry Franz, einräumt, sei man bei H2 Mobility mittlerweile davon abgerückt, konkrete Zahlen zu verkünden. Vielmehr treibe man das Thema an mehreren Fronten beharrlich voran, was auch der Verbreitung von Wasserstoffautos mit Brennstoffzelle helfen wird. Kursänderungen bei der Konzernstrategie, wie sie etwa der Brennstoffzellen-Pionier Daimler vor einigen Jahren mit dem Verzicht auf eine Massenproduktion getroffen hat, haben die zunächst erhoffte Verbreitung der Technik ausgebremst.
Immerhin hat das Projekt H2 Mobility wieder an Fahrt gewonnen, denn unter anderem sind mit Hyundai und Great Wall zwei Autohersteller in den vergangenen beiden Jahren dem Interessenverband beigetreten. Darüber hinaus hat BMW überraschend auf der IAA angekündigt, 2022 zunächst in Klein- und ab 2025 in Großserie ein Brennstoffzellenmodell produzieren zu wollen.
Der weltweit erste Zug mit Wasserstoffantrieb, der im Linienbetrieb unterwegs ist. Foto: pixabay
Toyota: Die Ziele fest im Blick
Auch bei Toyota hat man die nächsten Schritte hin zu einer
Großserienproduktion fest im Blick. Laut Franz Ferry soll 2020 die zweite
Mirai-Generation starten, deren Produktionskapazitäten sich gegenüber der
aktuellen Version verzehnfachen und über die damit einhergehenden Skaleneffekte
der Preis um 10 bis 15 Prozent sinken soll. Gegenüber dem aktuellen Mirai fast
schon halbieren könnte sich der Kaufpreis in Generation drei, die allerdings
nicht vor 2025 kommen wird.
Die Frage, ob nun BEV oder Brennstoffzellenautos das Rennen machen werden,
stellen sich die Japaner gar nicht. Für sie wird es in Zukunft ein
Nebeneinander von teil- und vollelektrisierten Autos geben. Wobei Toyota den
Anwendungsbereich vollelektrischer Fahrzeuge mit Akkuspeicher vor allem in
urbanen Einsatz und für kurze Strecken sieht. Die Reichweitenproblematik der
BEVs können Brennstoffzellenautos elegant umgehen, weshalb sich diese als
Langsteckenstromer eignen. So lassen sich hohe Reichweiten bei Mirai oder etwa
dem ebenfalls verfügbaren Hyundai Nexo ohne teure und schwere Batterien
realisieren.
Gegen Kälte resistent
Darüber hinaus bleibt die Brennstoffzelle auch bei Kälte reichweitenstark und erlaubt schnelles Betanken, ohne den Energiespeicher dabei exponentiell altern zu lassen, vorausgesetzt, die etwas diffizilen Säulen arbeiten störungsfrei, was bei großer Hitze und ebensolcher Kälte nicht immer gegeben ist. Genau in diesen für eine Alltagsnutzung so wichtigen Punkten ist ein BEV eindeutig im Nachteil. Ebenfalls deutlich im Nachteil sind reine Batterielösungen aufgrund absurder Größen für Lastwagen, bei denen Toyota besonders großes Potenzial für die Brennstoffzelle sieht.
Doch nicht nur beim Fahrzeugangebot ist vieles noch Zukunftsmusik. Ebenfalls einer größeren Verbreitung harrt klimaneutral produzierter Wasserstoff. Der von Linde und Siemens zunächst als Forschungsanlage für 17 Millionen Euro errichtete Energiepark Mainz ist eigentlich darauf ausgelegt, regenerativen Wasserstoff zu erzeugen. Unter anderem wurden dafür direkt neben der Anlage vier Windkrafträder aufgestellt, die theoretisch den Strom für das energieintensive Elektrolyseverfahren liefern sollen. Mit Hilfe von Strom wird dabei Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Wie der Linde-Betriebsingenieur Martin Neuberger einräumt, wird für dieses „Power-to-Gas“-Verfahren aus Kostengründen jedoch möglichst günstiger Strom aus dem Netz eingesetzt.
Wie wird der Wasserstoff gewonnen?
Die Windkrafträder indes speisen ihren Strom ins Netz ein, da dieser dank EEG-Gesetz besonders hoch vergütet wird. Der für die Elektrolyse praktisch genutzte Strom ist in der Regel also nicht klimaneutral. Einer positiven Energiebilanz ebenfalls abträglich sind hohe Wirkungsgradverluste von mindestens 30 Prozent sowie der Transport von Wasserstoff. Rund 200 Tonnen lassen sich hier jährlich gewinnen, was immerhin genug wäre, etwa 2.000 Toyota Mirai jährlich mit Energie für jeweils 10.000 Kilometer zu versorgen.
Hyundai liefert 1.600 Brennstoffzellen-Lkw in die Schweiz. Foto: Hyundai.
Allerdings muss dafür das Gas per Lkw an Tankstellen geliefert werden. Doch ein 20 Tonnen schwerer Transporter kann lediglich 350 Kilogramm Wasserstoff in seinen Tank aufnehmen. Von Dieselmotoren angetrieben, sind diese Schwergewichte alles andere als klimaneutral unterwegs. Darüber hinaus lässt sich der Energiepark Mainz unter freien Wettbewerbsbedingungen nicht wirtschaftlich betreiben. Neuberger will keinen realistischen Preis für die Kilowattstunde Wasserstoff aus der ohne Personal betriebenen Anlage nennen, doch wird klar, dass dieser nicht konkurrenzfähig sein kann, was vor allem den hohen Investitionen geschuldet ist. Die Anlage zeigt jedoch, dass die Technik funktioniert und beherrschbar ist. Siemens will sein dort genutztes PEM-Elektrolyseverfahren in Zukunft für die Vermarktung optimieren.
Wasserstoff lokal mit Solarzellen erzeugen
Grundsätzlich ließen sich laut Neuberger smartere und deutlich günstigere
Anlagen realisieren. Eines Tages könnten sogar auf Tankstellen mit Solarstrom
betriebene Mini-PEM-Anlagen klimaneutral Wasserstoff generieren, der sich ohne
Transportaufwand direkt am Produktionsort tanken lässt. Wenn Neuberger vom
technisch Machbaren redet, benutzt er oft den Konjunktiv, denn solche Systeme
werden zwar angedacht, zeitnah werden sie jedoch nicht verfügbar sein. Doch
welcher wäre denn der beste Weg hin zu einer klimaneutralen
Wasserstoffversorgung? „Keiner hat das Konzept für die Zukunft“, sagt der
Ingenieur, der neben viel Euphorie für das Thema Wasserstoff auch ein wenig
Skepsis mitschwingen lässt.
Auch die Verbreitung bereits verfügbarer Wasserstofftechniken ist schleppend, was sich beim Besuch des Hotels Radisson Blu in Frankfurt, zeigt. Hier wurde vom Energieversorger EON 2018 eine 1,4-MW-Brennstoffzelle als Blockheizkraftwerk in Betrieb genommen, die in Hinblick auf die Ökobilanz durchaus Vorteile bringt, obwohl der Wasserstoff zur Stromerzeugung aus Erdgas und damit keineswegs klimaneutral erzeugt wird. Laut Hotel-Chef Michael Götz rechnet sich die gewaltig dimensionierte Anlage für das Radisson Blu, was allerdings auch einer Bezuschussung durch den Nationalen Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie NOW in Höhe von 800.000 Euro sowie einem günstigen Erdgaspreis geschuldet ist.
„Es ist alles kompliziert“
Doch wie Tilman Wilhelm von NOW einräumt, ist die Förderung einer weiteren
derartigen Anlage derzeit nicht in Sicht, was wohl auch mit den sich immer mal
wieder ändernden politischen Verhältnissen in Berlin zu tun hat. Ein ähnliches
Prioritäten-Problem zeigt sich seiner Meinung nach ebenfalls bei der Förderung
der E-Mobilität, bei der regional wie auch auf Bundesebene in den letzten
Jahren vor allem die batterieelektrische Mobilität bezuschusst wurde, was
wiederum Wasserstoff-Initiativen ausgebremst hat. „Es ist alles kompliziert“,
lautet Wilhelms Resümee zur Frage, was warum gefördert wird.
Und so ist es eine Gemengelage aus sich ändernden Konzernstrategien, einer
nicht kohärenten Förderungspolitik und vielen Henne-Ei-Problemen, welche einen
Siegeszug der Wasserstofftechnologie in der Mobilität bislang verhindern. Man
kann nur darauf hoffen, dass diese Probleme in absehbarer Zeit gelöst werden –
von wem auch immer. HM/Mario Hommen
…und Toyota ihnen mal wieder einen Schritt voraus ist.
Die IAA ist vorbei, und sie hinterlässt zwei Erkenntnisse. Erstens: Monumentalmessen ist keine rosige Zukunft beschieden. Das kann man nicht nur am sinkenden Interesse der Autohersteller festmachen. Viele Marken kamen gar nicht nach Frankfurt, andere – darunter auch so wichtige einheimische Marken wie BMW und Mercedes – haben ihr Engagement stark reduziert. So gab BMW nach unbestätigten Quellen statt 36 nur noch sechs Millionen Euro aus. Auch dem Daimler-Stand sah man die Fastenkur deutlich an.
Und auch aus Gesprächen mit Verantwortlichen der Marken ließ
sich nicht selten heraushören, dass dieses Format nicht zukunftstauglich sei.
Man wolle den Kunden nicht nur Blech zeigen, sondern auch erläutern, worin der
Vorsprung der Marke gegenüber anderen bestehe und wie sie mit der
Zukunftstechnik zurechtkommen können.
Die Botschaft immer noch nicht verstanden
Viel dürfte, so die Gesprächspartner, davon abhängen, wie viele Besucher bis zum Messeende kommen würden. Schließlich geht es darum, die künftigen Kunden zu erreichen. Und diese Zahl enttäuschte auf ganzer Linie: Der Veranstalter VDA benannte sie mit rund 560.000, was nach 810.000 in 2017 und 932.000 in 2015 einen deutlichen Rückgang darstellt. Der Kunde hat also mit den Füßen abgestimmt. Umso spannender ist die Frage, wie das Format in zwei Jahren aussehen wird.
Zweitens haben die deutschen Hersteller, zumindest aber ihr
Verband, die zentrale Botschaft der Zeit immer noch nicht verstanden. Nicht
nur, dass die Tage der IAA von hausgemachten Querelen begleitet wurden, wie
etwa die Ausladung von Frankfurts Oberbürgermeister Peter Feldmann, als sein
kritisches Redemanuskript zur Eröffnung durchgesickert war. Vielmehr scheint es,
als ob die deutsche Autoindustrie den Kopf in den Sand steckt. Zwar wurden auf
jedem Stand die elektrifizierten Autos ins Rampenlicht geschoben, doch deren
Entwicklung zur Serienreife dürfte mehr den drohenden Strafzahlungen für nicht
erreichte CO2-Grenzwerte geschuldet sein als der Einsicht, aus
Umweltschutzgründen emissionsarme oder -freie Autos zu bauen. Ein letzter deutlicher
Hinweis darauf, dass in den Reihen der Verbandsmitglieder nicht alles zum
Besten steht, war der Rücktritt von VDA-Chef Bernhard Mattes zum Jahresende,
den er just zur Eröffnung verkündete. Wenn das keine Botschaft war…
Andere Unternehmen sind weitsichtiger
So arbeiten sich die deutschen Hersteller an den Problemen der Gegenwart ab, während anderswo viel weiter voraus gedacht wird: bei Toyota. Wir erinnern uns: Als der Hybrid Prius vor mehr als 20 Jahren auf den Markt kam, wurde er nur nachsichtig belächelt, zumal er der Marke Verluste bescherte. Toyota aber ließ sich nicht beirren und verbesserte ihn von Generation zu Generation – bis man vor etwa 10 Jahren die Ernte einfahren konnte und weltweit an Renommee gewann und dann auch Gewinne erwirtschaftete. Ein echter Vorsprung durch Technik.
Der Toyota Mirai zeigt schon heute, was möglich ist. Foto: Toyota.
Und nun bereitet Toyota den nächsten Schritt nach bewährtem Muster vor. In wenigen Jahren wollen die Japaner mit Wasserstoff und Brennstoffzelle getriebene Pkw massenmarkttauglich machen. Die Brennstoffzellentechnik ist wichtiger Bestandteil des von Toyota selbstauferlegtem Nachhaltigkeitsprogramms „Environmental Challenge 2050“. Gibt es sowas bei deutschen Herstellern?
Wie dem auch sei: Derzeit gibt es bereits den Mirai mit
Brennstoffzelle. Der fährt zwar Verluste auf fünfstelligem Euro-Niveau ein. In
der Konzernführung nimmt man diesen Umstand aber gelassen, ist er doch Teil
einer langfristigen Strategie, wie sie auch einst bei der Hybridtechnik
angewendet wurde.
Skaleneffekte nutzen und langfristig planen
Wie beim Hybridantrieb sollen auch beim
Brennstoffzellenantrieb Skaleneffekte für eine signifikante Kostenreduktion
sorgen. Bereits der erste Mirai war um 95 Prozent günstiger als ein
Brennstoffzellen-Prototyp aus dem Jahr 2008. Mit einer dann
massenmarkttauglichen dritten Generation des Mirai könnte Toyota in die
Gewinnzone vordringen. Der aktuelle Mirai befindet sich bereits auf der
Lebenszyklus-Zielgraden, denn seine Fertigung wird im Frühjahr 2020
eingestellt. Einige Monate vorher, im Oktober 2019, wird auf der Tokio Motor
Show sein Nachfolger gezeigt, der dann auf neuen Produktionsanlagen in deutlich
größerer Stückzahl ab Sommer 2020 vom Band rollen soll. Noch im gleichen Jahr
werden erste Fahrzeuge auf den Markt kommen. Für Deutschland dürfte sich der
Start bis Anfang 2021 hinziehen.
Noch verraten die Japaner nur wenige Details. Unter anderem
sollen sich die Produktionsstückzahlen von derzeit 3.000 auf 30.0000 Fahrzeuge
pro Jahr verzehnfachen und der Preis gegenüber dem aktuellen Mirai um 10 bis 15
Prozent sinken. Damit könnte der nächste Mirai in Deutschland weniger als
70.000 Euro kosten. Die derzeitige Reichweite von über 500 Kilometer soll in
der Neuauflage hingegen deutlich steigen. Mit der frühestes 2025 startenden
dritten Mirai-Generation will Toyota dann ein endgültig massenmarkttaugliches
H2-Modell anbieten. Diese Version könnte im Camry-Format zu Preisen von 40.000
bis 45.000 Euro dann auch mit konventionell angetriebenen Vertretern der oberen
Mittelklasse preislich konkurrieren.
Die Brennstoffzelle nicht nur im Pkw
Aber Toyota konzentriert sich nicht nur auf den Einsatz im
Pkw. Man plant außerdem den verstärkten Einsatz von Brennstoffzellen in
Nutzfahrzeugen. Dazu gehören unter anderem mit Wasserstoff getriebene
Gabelstapler, die Toyota verstärkt in seinen Werken einsetzt. Bis 2020 soll
ihre Zahl auf 180 steigen. Sie werden über hauseigene Tankstellen mit aus
Sonnenenergie gewonnenem Wasserstoff betrieben. Zudem werden
Brennstoffzellen-Busse gebaut, die kommendes Jahr wie der neue Mirai bei den
Olympischen Spielen in Tokyo zum Einsatz kommen sollen. Darüber hinaus betreibt
Toyota speziell in den USA außerdem noch Brennstoffzellen-Lkw-Projekte.
Während die Japaner also loslegen, ihre Ziele klar
definieren und den Geldbeutel erstmal hintanstellen, wird hierzulande kräftig
diskutiert, ob diese Technik denn überhaupt für Pkw geeignet sei. Da dauert es
nicht lange, bis sich das Deja-vu einstellt, denn diese Situation ist mit der
vor 20 Jahren identisch. Dass eine langfristige Planung bei deutschen
Herstellern nicht funktioniert, bewies zuletzt BMW mit dem i-Projekt.
Seinerzeit mit viel Tamtam und großen Versprechen gestartet, findet es nun ein
jähes Ende – nach nur einer Generation i3 und i8.
Darin liegt nun die zentrale Botschaft: Man sollte nicht alles totdiskutieren, sondern machen! Das benötigen wir derzeit mehr als alles andere. Die nächsten Quartalszahlen dürfen da keine Rolle spielen. Die retten das Klima nicht. HM/SP-X/Titelfoto: IAA
In Diskussionen geht es nicht selten um die Frage, ob der Verbrenner oder das E-Auto die umweltfreundlichere Variante ist. Eine Studie gibt Antwort.
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