Obwohl Wasserstoff als einer der wichtigsten Energieträger der Zukunft gilt, findet er als Antriebstechnologie in Fahrzeugen derzeit noch wenig Zuspruch. Aufgrund des starken E-Auto-Boom in Europa haben Wasserstofffahrzeugen nur eine kleine Plattform. Auf anderen Kontinenten sieht die Situation anders aus. Länder wie Japan setzen auf den alternativen Antrieb.

Wie funktioniert ein Wasserstoffantrieb?

Im Herzen eines Wasserstoffautos sitzt eine Brennstoffzelle. Deswegen werden die Fahrzeuge auch als Brennstoffzellenautos bezeichnet. Sie sind im eigentlichen Sinne E-Autos. Die Brennstoffzelle erzeugt mit Hilfe von Wasserstoff elektrischen Strom. Dies passiert durch die Umkehrung der Elektrolyse, bei der Wasserstoff und Sauerstoff miteinander reagieren. Dadurch entsteht Wärme und elektrische Energie, die den E-Motor antreibt. Bei der Reaktion entsteht Wasserdampf als Abfallprodukt, welcher über den Auspuff ausgestoßen wird.

Welche Wasserstoffautos gibt es?

Gegenwärtig gibt es lediglich zwei serienmäßig angebotene Wasserstoffautos in Deutschland. Hyundai bietet den kleinen SUV Nexo an und Toyota hat die eigenwillig gestaltete Limousine Mirai im Programm. Mercedes erklärte im April 2020, den GLC F-Cell aus dem Portfolio zu nehmen. Der Stellantis-Konzern stellte Hydrogen-Versionen seiner Transporter Jumpy, Vivaro und Expert für den Nutzfahrzeugmarkt vor. Sie werden im Herbst 2021 erstmals an Flottenkunden übergeben. Honda verkauft die Limousine Clarity, jedoch nur in den USA und in Japan.

Wie wird Wasserstoff hergestellt?

Wasserstoff kann aus Erdgas, Kohlenwasserstoffe wie Erdöl oder Biomasse hergestellt werden. Die umweltfreundlichste Methode ist aber die Erzeugung durch Elektrolyse gemeinsam mit CO2-neutralen Strom. Bislang wird Wasserstoff aber fast ausschließlich aus Erdgas hergestellt, einem fossilen Rohstoff. Bei der Produktion wird klimaschädliches Kohlendioxid ausgestoßen. Eine saubere Lösung ist der Brennstoffzellenantrieb also erst, wenn der Wasserstoff aus erneuerbarer Energie (Wind, Fotovoltaik) entsteht. Laut ADAC-Angaben werden derzeit lediglich zwei Prozent des weltweiten Bedarfs an Wasserstoff aus 'grünem Strom' hergestellt.

Für den Prozess der Elektrolyse wird ein Wasserbecken unter Spannung gesetzt. Durch die chemische Reaktion entsteht in der Kathode Wasserstoff und in der Anode Sauerstoff. Der Wasserstoff wird abgezweigt und in Tanks gelagert. Im Wasserstoffauto wird die Reaktion umgekehrt. Die Elemente Sauerstoff und der getankte Wasserstoff werden in der Brennstoffzelle zusammengeführt. So entsteht Strom für den E-Antrieb sowie Wasser als Abfallprodukt.

Fahren Wasserstoffautos emissionsfrei?

Hier muss man zwei wie beim Elektroauto zwischen zwei Aspekten unterscheiden. Die Fahrzeuge fahren lokal emissionsfrei. Der chemische Prozess, bei dem die für den Fahrbetrieb erforderliche elektrische Energie gewonnen wird, verursacht keine CO2-Emissionen. Deshalb dürfen auch Brennstoffzellenautos als Zero Emission Vehicles (ZEV) geführt werden. Betrachtet man aber die Erzeugung des Wasserstoffs, so wird die Bilanz getrübt. Abhängig davon, ob dieser aus Erdgas, anderen Brennstoffen oder mit erneuerbaren Energien hergestellt wurde, ergeben sich unterschiedliche CO2-Bilanzen. Die Herstellung mit Öko-Strom ist am klimafreundlichsten.

Sind Wasserstoffautos gefährlich?

Autos mit Brennstoffzellen und getanktem Wasserstoff stellen kein größeres Sicherheitsrisiko dar als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor oder E-Antrieb. Die Anforderungen an die Sicherheit liegen beim Wasserstoffauto allerdings in anderen Bereichen. Da dieser Treibstoff eine größere Bandbreite an Zündfähigkeit hat als zum Beispiel Benzin, muss in diesem Bereich beispielsweise bei der Dichtigkeit oder Feuersicherheit gewisser Bauteile vorgesorgt werden. Hier gibt es genaue gesetzliche Anforderungen und Typengenehmigungen. Auch gelten dieselben europäischen Sicherheitsnormen bei Crashtests wie für andere Fahrzeuge.

Wie viele Wasserstofftankstellen gibt es?

Man glaubt es kaum, aber Deutschland ist europaweit Spitzenreiter, wenn es um die Anzahl von Wasserstofftankstellen geht. H2 MOBILITY ist der größte Tankstellenbetreiber in der Bundesrepublik. Mit knapp 100 verfügbaren Stationen in sieben deutschen Ballungszentren sowie entlang von Autobahnen und an Knotenpunkten in allen Bundesländern, können Wasserstoff-Pkw sowie Nutzfahrzeuge aufgetankt werden. Des Weiteren gibt es sieben zusätzliche Stationen mit 350-Bar-Betankung speziell für Busse. Jenseits der Landesgrenzen zeichnet sich ein eher ernüchterndes Bild ab. Österreich besitzt fünf Wasserstofftankstellen, die Schweiz neun. Auf der digitalen Europakarte von H2 MOBILITY sind alle Tankstellen aufgelistet.

Wie teuer ist Wasserstoff?

Wasserstoff wird in Kilogramm abgerechnet. An jeder H2 MOBILITY Tankstelle kostet bundesweit ein Kilogramm aktuell 9,50 Euro. 2011 lag der Preis bei rund acht Euro. Es ist also ein Aufwärtstrend erkennbar.

Wie teuer sind Wasserstoffautos für Privatkunden?

Wasserstofffahrzeuge sind nicht gerade billig. Das günstigste Modell, ein Toyota Mirai, ist in Deutschland für 64.000 Euro erhältlich. Die hohen Kosten sind unter anderem auf die geringe Anzahl produzierter Fahrzeuge zurückzuführen. Auch die Lagerung des Wasserstoffs sowie die ökologische Gewinnung sind kostenintensive Prozesse. Bei einem Wasserstoffpreis von 9,50 Euro pro Kilogramm und einem durchschnittlichen Verbrauch von rund 0,75 Kilogramm pro 100 Kilometer fallen auf dieser Distanz beim Toyota Mirai Kosten von gut sieben Euro an. Die Höhe der Kosten ist mit größeren Verbrenner-Fahrzeugen vergleichbar. Ein Elektroauto tankt hingegen um rund drei Euro für 100 Kilometer Reichweite.

Werden sich Wasserstofffahrzeuge etablieren können?

Die meisten globalen Autohersteller sind derzeit eher zurückhaltend, wenn es um diesen alternativen Antrieb geht. Lediglich japanische Produtenten haben vereinzelte Modelle in ihren Angeboten. Toyota schaffte bisher einen weltweiten Absatz von rund 10.000 Autos in diesem Segment. Experten sehen den Durchbruch eher bei Nutz- als bei Privatfahrzeugen. Der Wasserstoffantrieb würde Transporter, Lkw und Busse umweltfreundlicher machen.

Bis dato befindet sich die Wasserstofftechnologie aber eher in einem kleinen Teufelskreis. Die Infrastruktur ist noch nicht weit genug ausgebaut und Brennstoffzellenautos sind zu teuer. Umgekehrt entsteht daher auch keine Nachfrage, wodurch die Anschaffung dieser Fahrzeuge möglicherweise günstiger würde. Daher existieren für Tankstellen keine Anreize auf Wasserstofftechnologie aufzurüsten. Die Förderprämie ist mit 65.000 Euro gedeckelt. Der Toyota Mirai kostet mindestens 63.900 Euro. Für den Hyundai Nexo müssen Käufer mehr als 77.000 Euro einplanen.

Welche Vor- und Nachteile hat ein Wasserstoffantrieb?

Zusammenfassend kann man sagen, dass diese Art von Antrieb einer der umweltfreundlichsten ist, wenn man ihn richtig einsetzt und vor allem auf die ökologische Herstellung des Wasserstoffs achtet. Auch lässt sich Wasserstoff in einer ähnlichen Zeit volltanken wie Diesel und Benzin. Hier können E-Autos mit langen Ladezeiten noch nicht mithalten. Der klare Nachteil äußert sich in den Kosten der Brennstoffzellentechnologie. Herstellung, Lagerung, eine mager ausgebaute Infrastruktur sowie sehr wenig angebotene Fahrzeuge treiben die Preise in die Höhe.