Wasserstoffantrieb: Bekommt das Elektroauto ernsthafte Konkurrenz?

Eine Frau fährt mit ihrem Kleinwagen über die Autobahn und hat einen gigantischen Wasserstofftank auf dem Dach

Die Bundesregierung plant eine verstärkte Förderung der Wasserstofftechnologie – für eine umweltfreundliche Mobilität im Straßenverkehr und um Deutschland bei Zukunftstechnologien führend zu machen. Vor diesem Hintergrund stellt sich unser Blogger Marc die Frage: Kann das Auto, dessen Brennstoffzelle mit Wasserstoff betrieben wird, eine echte Alternative zum Elektroauto sein?

Coronakrise, US-Wahlen, zweiter Lockdown: In diesen Monaten halten uns so viele Dinge auf Trab, da kann es schon einmal vorkommen, dass im Strom der Nachrichten einige Meldungen unter den Tisch fallen, die – meiner Meinung nach – durchaus von Bedeutung sind. Mit Blick auf die Zukunft der Mobilität hat mich dabei in letzter Zeit eine Diskussion besonders interessiert: die um den Wasserstoffantrieb.

Der Hintergrund: Bereits im Sommer haben Bundesregierung und EU eine nationale Wasserstoffstrategie sowie eine EU-Wasserstoffstrategie auf den Weg gebracht. Kern der Beschlüsse: In den nächsten Jahren sollen Wasserstofftechnologien in Deutschland und Europa mit milliardenschweren Anschubfinanzierungen stärker gefördert werden. Warum das interessant ist? Weil die Politik damit in der Klimadiskussion dem Rat vieler Experten folgt, dass wir die Wende zur CO2-Neutralität nicht nur mit der Erzeugung und direkten Nutzung von Strom aus alternativen Energiequellen wie Wind, Wasser oder Sonne hinbekommen können.

Welche Rolle kann Wasserstoff bei der Energiewende einnehmen?

Jahrelang gingen viele politische Akteure davon aus, dass wir die Abkehr von fossilen Brennstoffen allein mit alternativ erzeugter elektrischer Energie und unserem Stromnetz schultern können. Daher wurden lange Zeit fast ausschließlich solche Technologien gefördert, die direkt mit Strom funktionieren – wie E-Autos oder Wärmepumpenheizungen. Je stärker diese Technologien in der Realität ankommen, desto klarer wird jedoch: Setzen wir bei der Stromversorgung nur auf die eine Karte, bekommen wir eines Tages wahrscheinlich ein Versorgungsproblem an erneuerbarer Energie. Denn umweltfreundlich ist Strom als Energieträger nur, solange er in ausreichendem Maße CO2-neutral gewonnen und verteilt werden kann. Absehbar scheint: Wir werden in Deutschland nicht ausreichend und stets zeitlich bedarfsgerecht elektrische Energie aus Wind, Wasser und Sonne erzeugen, verteilen und speichern können, um fossile Energieträger wie Öl oder Gas komplett in unserem Energiemix ersetzen zu können. Ebenso sind elektrische Lösungen für viele Anwendungen nicht technisch sinnvoll oder alltagstauglich.

Diese Erkenntnis steht auch hinter den Wasserstoff-Initiativen der Bundesregierung und der EU. Was zu der nächsten Frage führt: Inwieweit kann Wasserstoff dabei helfen, die Energiewende zu schaffen? Der Vorteil von Wasserstoff als Energieträger liegt darin, dass er zwar eine bezogen auf sein Gewicht sehr hohe sogenannte „gravimetrische“ Energiedichte aufweist und so gut wie frei von schädlichen Emissionen genutzt werden kann. Doch auch Wasserstoff ist nur dann klimafreundlich, wenn seine Herstellung kein CO2 freisetzt. Letzteres trifft auf den sogenannten grünen Wasserstoff zu. Bei seiner Herstellung kommt bei der Umwandlung von Wasser durch Elektrolyse zu Wasserstoff und Sauerstoff ausschließlich Strom aus erneuerbaren, CO2-neutralen Quellen zum Einsatz. Als Gas und kleinstes Molekül unseres Periodensystems ist Wasserstoff nur mit besonderem Aufwand – sowohl technisch als auch energetisch – zu speichern und zu transportieren. Auch dieses ist in der Gesamtbilanz zu beachten.

Mit Wasserstoffantrieb CO2-neutral Auto fahren

Bessere Reichweite, geringeres Gewicht, keine CO2– und Schadstoffemissionen: Das sind die Argumente der Befürworter für Wasserstoffantriebe gegenüber Stromern mit großem Akku. Dabei setzen E-Autos und Autos mit Wasserstoffantrieb grundsätzlich auf die gleiche Motortechnik: Beide Fahrzeugtypen werden elektrisch angetrieben. Läuft die Brennstoffzelle über Wasserstoff, wird dieser mit einer umgekehrten Elektrolyse in Strom zurückgewandelt. Diese Energie treibt über eine kleine Batterie, die als Pufferspeicher dient, den Elektromotor an. Aber welche Technik ist letztendlich die bessere? Hier gehen die Meinungen auseinander. Während mit Wasserstoff betriebene Brennstoffzellenfahrzeuge einen schlechteren Wirkungsgrad aufweisen, schleppen batteriebetriebene Elektroautos einen im wahrsten Sinne des Wortes großen ökologischen Rucksack mit sich herum: die Batterie. Ihre Produktion schluckt sehr viel Energie und bei Kälte sinkt im Betrieb die Effizienz rapide ab.

Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb benötigen also – ähnlich wie das bei Verbrennern der Fall ist – keine große und schwere Batterie. Als Energiespeicher für die Brennstoffzellen dient Wasserstoff, gebunkert bei 700 bar in einer Hochdrucktankanlage. So ist zum Beispiel für einen Hyundai NEXO vollgetankt mit gut 6 Kilo Wasserstoff eine Reichweite von bis zu rund 750 Kilometern angegeben. Zum Vergleich: Laut Herstellerangaben wiegt die ca. 75 kWh fassende Batterie eines Tesla Model 3 ganze 478 Kilogramm bei einer maximalen Reichweite von 560 Kilometern.

Die größte Herausforderung ist das noch auszubauende Tankstellenetz. Den flächendeckenden Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur in Deutschland hat sich „H2 MOBILITY Deutschland“ auf die Fahne geschrieben. Bis Ende 2020 plant das Konsortium aus Mineralölgesellschaften, Autoherstellern und H2-Produzenten nach eigenen Angaben 100 Stationen in sieben Ballungszentren und entlang der Autobahnen aufzubauen. Dann könnten mehr als 6 Millionen Autofahrer auf Wasserstoff umsteigen, ohne größere Umwege in Kauf nehmen zu müssen. An sechs Wasserstoffstationen könnten dazu bereits heute Nutzfahrzeuge mit 350 bar auftanken. Ab 2021 werden Wasserstoffstationen vor allem dort errichtet, wo kurzfristig eine Nutzfahrzeugnachfrage zu erwarten ist und wo eine öffentliche Tankstelle für ein wachsendes Tankstellennetz auch für Pkw sinnvoll erscheint.

Wasserstofftankstelle in der Hamburger City
Bild mit Seltenheitswert: Gerade einmal 84 Wasserstofftankstellen stehen bundesweit zur Verfügung – diese hier steht in Hamburg

Wenn zwei sich streiten, wo bleibt der Dritte?

Gegenüber Verbrennern haben E-Mobile und Autos, deren Antrieb mit Wasserstoff erfolgt, einen weiteren Nachteil: die Kosten. Während bei E-Autos die Batterie der große Kostentreiber ist – allein auf dieses Bauteil entfallen etwa 6.000 bis 20.000 Euro – sind Wasserstoffautos schon aufgrund ihrer geringen Stückzahlen noch relativ teuer: Zum Beispiel kosten die derzeit auf dem deutschen Markt erhältlichen Modelle, der Hyundai Nexo oder der Toyota Mirai Brennstoffzellenantrieb jeweils zwischen 60.000 und etwa 80.000 Euro. Experten sehen daher die Zukunft der Brennstoffzelle als realistische Alternative im straßengebundenen Schwerlastverkehr über längere Strecken und im Schienenverkehr.

Aber auch die Folgeprodukte von Wasserstoff, alternative flüssige Kraftstoffe, haben in der Diskussion um einen zukünftig klimaneutralen Verkehr und Transport ihre Berechtigung. Denn solche synthetischen erneuerbaren Future Fuels haben zwei große Vorteile: Anders als beim Wasserstoff existiert für die Future Fuels bereits ein flächendeckendes Tankstellennetz – nämlich das altbekannte für flüssige Kraftstoffe. Hinzu kommt: Selbst, wenn wir bis 2030 deutschlandweit zehn Millionen batterieelektrische oder Brennstoffzellen-Fahrzeuge haben sollten, werden dann voraussichtlich noch immer mehr als 35 Millionen Pkw mit Verbrennungsmotor unterwegs sein. Darum benötigen wir auch Lösungen, wie wir den Fahrzeugbestand auf unseren Straßen mit einem klimafreundlichen, modernen Energieträger betanken können.

Kurz & knapp:
Autos mit Wasserstoffantrieb sind leichter und haben eine bessere Reichweite als reine Elektrofahrzeuge. Aufgrund der fehlenden Infrastruktur und hoher Anschaffungskosten werden sie es jedoch auf absehbare Zeit schwer haben, sich am Markt durchzusetzen. Mehr Infos über die Energien von morgen findet ihr hier:
https://www.zukunftsheizen.de

Über diesen Autor


Marc, 46, lebt in Hamburg in Hafennähe. Klimaschutz ist ihm sehr wichtig. Er wünscht sich dabei aber eine Debatte, die stärker die Gestaltungsspielräume für unsere Zukunft auslotet.

Fotos: Mediaparts – stock.adobe.com; Fokussiert – stock.adobe.com

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1 Kommentar

  1. Nun, mit 6kg Wasserstoff erreicht man keinesfalls eine Reichweite von 750 km. Der Verbrauch von 1kg/100km ist schon recht optimistisch. Der Realverbrauch liegt eher bei 1,1 bis 1,2 kg auf 100km. Und schon kommen wir nur noch etwa 500km weit. Und das bei etwa dem 5-fachen Energieeinsatz. Keine Lösung!

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