Die Experten sind sich einig, die Autoindustrie hat die Weichen großteils schon gestellt: Elektroautos werden die Zukunft unseres Straßenverkehrs bestimmen. Nebenher wird auch noch Wasserstoff als Kraftstoff der Zukunft genannt. Viele Deutsche sehen in der Wasserstoff-Brennstoffzellentechnik eine wünschenswerte Alternative zum batterielektrischen Auto. Bei einer kürzlich veröffentlichten Umfrage, welcher Antrieb dringend gefördert werden sollte, sprachen sich 39 Prozent der Befragten für die Brennstoffzellentechnik aus. Nur 14 Prozent votierten für das batteriebetriebene E-Auto. Selbst für eine Förderung von Fährrädern, E-Bikes und Lastenrädern votierten in der Civey-Umfrage für das Magazin "Spiegel" mit 15 Prozent mehr Teilnehmer als fürs E-Auto mit Batterie.
Wie aber steht es um die Entwicklung wasserstoffbetriebener Autos? In Fall der Brennstoffzellentechnik geht es wohlgemerkt nicht um den direkt mit Wasserstoff betriebenen Verbrennungsmotor, sondern um die Umwandlung von Wasserstoff und Sauerstoff in elektrische Energie – am Ende werden über die Brennstoffzelle also auch Elektromotoren angetrieben. Das System arbeitet im Betrieb CO2-neutral; außerdem können solche Fahrzeuge in deutlich kürzerer Zeit mit Wasserstoff betankt werden, als batterieelektrische E-Autos fürs Nachladen brauchen. Ein großes Problem bei der Nutzung der Wasserstoff-Brennstoffzelle als Antriebsquelle ist jedoch die schlechtere Energieeffizienz sowie die herausfordernde Infrastruktur fürs Lagern und Transportieren bis hin zum Tanken des Brennstoffs. Deswegen sehen viele Experten Wasserstoff als untauglichen Rohstoff für private Pkw an. Aus ihrer Sicht kommt der Wasserstoff-Brennstoffzellenantrieb eher als Alternative im Güterverkehr infrage, später auch bei Landmaschinen, Schiffen oder sogar in Flugzeugen. Und zwar aus mehreren Gründen: Zum einen wären Lkw mit einem langstreckentauglichen Batteriepack viel zu schwer. Zum anderen sind lange Ladepausen für Spediteure pure Geldverschwendung. Und auf lange Sicht könnten sich Brennstoffzellen-Lkw dank staatlicher Zuschüsse für die Umrüstung finanziell lohnen.
Vattenfall-Wallbox
Vattenfall-Wallbox

Vattenfall-Wallbox + Ökostrom

Das exklusive Ladepaket in der AUTO BILD-Edition: Charge Amps Halo™ für 499 Euro statt 1189 Euro UVP.

In Kooperation mit

Vattenfall-Logo

Wie sieht es nun aus im Verkehrssektor? Welche Vorteile, welche Nachteile haben Wasserstoff und Brennstoffzelle? Wie funktioniert die Antriebstechnik? Hier gibt es Antworten auf die wichtigsten Fragen rund ums Wasserstoffauto!

Alle Infos zum Wasserstoffantrieb für Autos

Was sind die Vorteile von Wasserstoff?

Pfeil

Die entscheidenden Vorteile von Wasserstoff im Verkehrssektor sind die mögliche große Reichweite, das schnelle Betanken und (unter bestimmten Umständen) seine Umweltfreundlichkeit. Anders als Diesel oder Benziner stoßen Fahrzeuge mit Brennstoffzellentechnik im Betrieb weder Feinstaub, Stickoxide noch CO2 aus, als Abfallprodukt entsteht lediglich Wasser(dampf). Wasserstoff ist ein guter Energieträger, der Brennwert von einem Kilogramm ist mit 33 Kilowattstunden dreimal so hoch wie der Energiegehalt eines Liters Diesel oder Benzin. Zudem kann Wasserstoff beliebig lange gelagert werden, seine Ressourcen sind im Grunde unendlich.

Wo liegen die Nachteile des Wasserstoffantriebs?

Pfeil

Da Wasserstoff nicht ungebunden vorkommt, muss er erst unter Energieaufwand gewonnen werden. Daher ist er teuer und problematisch in der Herstellung und im Transport; richtig umweltfreundlich ist er nur bei einer Produktion mit regenerativer Energie. Der Brennstoffzellen-Wasserstoffantrieb im Verkehr entwickelt sich, ist aber noch lange nicht so weit. Wasserstoff ist nur an sehr wenigen Tankstellen erhältlich, entsprechend sind kaum Modelle mit Brennstoffzelle auf dem Markt. Es ist ein wenig wie mit der Henne und dem Ei: Die Volumenhersteller zieren sich, weil die Infrastruktur fehlt – und umgekehrt.

Wie viele Wasserstoff-Tankstellen gibt es?

Pfeil

Laut der Info-Seite H2live gab es Ende August 2021 in Deutschland gerade mal 92 H2-Tankstellen. Neun weitere waren in der Planungs-, Genehmigungs- oder Ausführungsphase. Zum Vergleich: Das Tankstellennetz für Benzin und Diesel hat rund 14.000 Stationen. Nichtsdestotrotz ist Deutschland damit bei den Wasserstoff-Tankstellen mit Abstand Spitzenreiter in Europa.

Wie funktioniert die Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technik?

Pfeil

Ein Brennstoffzellen-Fahrzeug ist ein E-Auto, bei dem die elektrische Energie nicht in großen, schweren Batterien gespeichert, sondern während der Fahrt erzeugt wird. Dafür sind ein Wasserstofftank und eine Brennstoffzelle an Bord. Vereinfacht gesagt, reagieren der Wasserstoff (chemisches Symbol H) und Luftsauerstoff (O) wie bei einer umgekehrten Elektrolyse miteinander. Es entstehen Wärme und vor allem Energie, mit der der Elektromotor betrieben wird, sowie Wasser (H2O) als unschädliches Abfallprodukt. Man nennt dies auch "kalte Verbrennung".

Wozu braucht man eine Brennstoffzelle?

Pfeil

Die Brennstoffzelle in Fahrzeugen ist meist eine Polymer-Elektrolyth-Membran-Brennstoffzelleneinheit (PEM), in die der in Hochdrucktanks gasförmig gespeicherte Wasserstoff geleitet wird. Eine einzelne Zelle besteht aus zwei Bereichen, die durch einen Separator voneinander getrennt sind. An der Anode teilt sich der Wasserstoff, vereinfacht gesagt, in Ionen und Elektronen auf. Die Ionen wandern durch den Separator auf die Seite der Kathode, wo sie sich mit dem Sauerstoff zu Wasser verbinden. Die Elektronen möchten ebenfalls auf die andere Seite zur Kathode, können aber nicht durch den Separator. Daher müssen sie den Umweg über die Stromleitung zum E-Motor nehmen. Auf der anderen Seite angekommen, ist der Stromkreis geschlossen.

Wie sauber ist Wasserstoff?

Pfeil

Wasserstoff gilt vielen als Hoffnungsträger für eine klimaneutrale Energieerzeugung. Doch so einfach ist es nicht. Denn er ist immer nur so sauber wie seine Produktion. Die Arten der Gewinnung werden nach Farben unterteilt. Derzeit wird für die weltweite industrielle Nutzung zu 99 Prozent grauer Wasserstoff produziert. Dabei wird Erdgas unter Hitze – meist aus Gas oder Kohle – aufgespalten, es entstehen Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid (CO2). Umstritten ist auch blauer Wasserstoff, bei dem das entstandene CO2 aufgefangen und in geologischen Lagerstätten gespeichert wird (Carbon Capture and Storage, CCS). Auch türkiser Wasserstoff, bei dem statt CO2 fester Kohlenstoff als Nebenprodukt entsteht, weist viele Nachteile auf.
Einzig komplett treibhausgasfrei ist grüner Wasserstoff, bei dessen Herstellung vom Elektrolyseur Strom aus erneuerbaren Energien (Wind, Wasser, Sonne) verwendet wird. Schon jetzt ist klar, dass grüner Wasserstoff nur zu einem kleinen Teil in Deutschland hergestellt werden kann und der Rest aus Regionen wie Australien, Chile oder Nordafrika importiert werden muss.

Wie viel Wasserstoff wird in Deutschland verbraucht?

Pfeil

Derzeit verbraucht Deutschland jährlich rund 1,65 Millionen Tonnen Wasserstoff pro Jahr, allerdings überwiegend in der chemischen und der Stahl-Industrie oder als Kühlmittel. Der Bedarf wird sich bis zur fürs Jahr 2045 angepeilten Klimaneutralität noch steigern.

Was kostet Wasserstoff?

Pfeil

Wasserstoff ist unbesteuert, ein Kilo kostet etwa 9,50 Euro. Damit ist der Preis in etwa vergleichbar mit dem für Benzin und Diesel, denn ein Kilo reicht für ca. 100 Kilometer. Angesichts der Preisentwicklung für fossile Treibstoffe könnte sich das Verhältnis noch zugunsten von Wasserstoff verschieben.

Welche Automodelle mit Wasserstoff-Antrieb gibt es?

Pfeil

Vorreiter bei der Wasserstofftechnik ist Toyota – der japanische Hersteller hat gerade die Baureihe Mirai neu aufgelegt. Der Tank der fünftürigen Oberklasse-Limousine hat ein Volumen von 5,6 Kilogramm, das soll für 650 Kilometer am Stück reichen. Der Basis-Mirai kostet 63.900 Euro. Außerdem gibt es den Hyundai Nexo (zum Alltagstest), Nachfolger des iX35. Hyundai verspricht offiziell bis zu 756 Kilometer Reichweite und fünf Minuten Tankdauer. Der Basispreis beträgt stattliche 79.200 Euro – kein Wunder, dass sich das Interesse in Grenzen hält. 2020 wurden ganze 1000 Exemplare in ganz Europa verkauft. BMW hat für 2022 einen Wasserstoff-X5 in Kleinserie angekündigt. Der ebenfalls in niedriger Stückzahl produzierte Mercedes GLC F-Cell ist inzwischen wieder vom Markt verschwunden.
Im Lkw-Bereich testet Daimler derzeit seinen 2020 vorgestellten Truck Mercedes GenH2. Ziel: 1000 Kilometer am Stück. An Kunden geliefert werden soll er spätestens 2027. MAN baut ebenfalls einen Prototyp, mit 800 Kilometer Reichweite. Auch Wasserstoff-Verbrennungsmotoren werden von der VW-Tochter getestet.

Sind Wasserstoffautos gefährlich?

Pfeil

Das ist ein Mythos. Zwar ist Wasserstoff mit Sauerstoff bei einem H2-Anteil von 4 bis 75 Prozent zündfähig. Explosiv ist das Gemisch jedoch erst ab einem Anteil von 18 Prozent als Knallgas. Und da Wasserstoff 14-mal leichter ist als Luft, verflüchtigt er sich extrem schnell. Daher ist ein Fahrzeug mit Wasserstofftank und Brennstoffzelle keinesfalls explosionsgefährdeter als eines mit Flüssigtank.

Was ist ein Wasserstoffmotor?

Pfeil

In einem Wasserstoffmotor wird H2 nicht per Brennstoffzelle in Energie umgewandelt, sondern direkt als Kraftstoff verwendet. BMW baute bereits 1979 den ersten Wasserstoff-Vierzylinder, stellte die Entwicklung jedoch 2012 mit dem Hydrogen 7 (E68) ein.
Der Motorenhersteller Deutz stellte im August 2021 einen Wasserstoff-Sechszylinder für den sogenannten Off-Highway-Bereich vor, der nach eigenen Angaben sehr leise und emissionsarm ist und mit 200 kW Leistung aufwartet. Allerdings soll er vorerst bei Generatoren und im Schienenverkehr eingesetzt werden; später ist eine Verwendung in Nutzfahrzeugen, Landwirtschafts- und Baumaschinen geplant.