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Strom

Wasserstoffautos: Hoffnungsträger für die Mobilitätswende?

26. September 2022

von Michel Vo

Autos mit Verbrennungsmotor, die fortwährend umweltschädliche Abgase ausstoßen – das soll schon bald der Vergangenheit angehören. Bei der Umsetzung der Mobilitätswende setzen immer mehr Menschen große Hoffnungen in das Wasserstoffauto, denn dieses wird vollkommen emissionsfrei betrieben. Zudem ist es möglich, Wasserstoff komplett CO2-frei zu produzieren. Nicht ohne Grund bezeichnet die Bundesregierung den Rohstoff deswegen gar als „Schlüsselelement für die Energiewende“.

Gehört dem Wasserstoffauto also die Zukunft? Wie klimaneutral sind Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb wirklich? Und wie schneiden sie im Vergleich zu Elektroautos ab? Wir geben Ihnen hier einen Überblick über alle wichtigen Fakten.

Brennstoffzelle statt Batterie: So funktioniert ein Wasserstoffauto

Wasserstoffauto oder E-Auto? Diese Frage impliziert einen Gegensatz, der in dieser Form nicht existiert, denn auch ein Wasserstoffauto wird elektrisch betrieben. Im Vergleich zum herkömmlichen Stromer, dessen Akkus vor dem Fahren aufgeladen werden, enthält ein Wasserstoffauto aber eine Brennstoffzelle. In dieser wird die nötige Energie während der Fahrt erzeugt.

Das funktioniert mittels einer umgekehrten Elektrolyse, es gibt also eine chemische Reaktion zwischen Wasserstoff und Luftsauerstoff, bei der Wärme und Energie entstehen, welche wiederum von einem Elektromotor genutzt werden können. Als Abfallprodukt entsteht lediglich Wasser – für die Umwelt ist das gänzlich unbedenklich.

Der benötigte Wasserstoff wird in einem separaten Hochdrucktank gelagert und dann in die Brennstoffzelle geleitet. Dabei handelt es sich üblicherweise um eine sogenannte Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM)-Brennstoffzelle, die aus zwei durch einen Separator getrennten Bereichen besteht. Eine Membran trennt Wasserstoff und Sauerstoff – die Wasserstoffionen wandern durch die Zelle und verbinden sich schließlich mit dem Luftsauerstoff zu Wasser.

Ökobilanz von Wasserstoffautos: Rohstoffgewinnung als Problem

Beim Betrieb einer derartigen Brennstoffzelle kommt es zu keinerlei Emissionen, als einziges Abfallprodukt entsteht Wasser. Somit kommt es zu keiner zusätzlichen CO2-Belastung, die Fahrt an sich ist folglich in der Tat klimaneutral. Positiv ist zudem, dass Wasserstoff nicht verfällt und beliebig lange gelagert werden kann.

Sind Wasserstoffautos demnach also vollkommen umweltfreundlich? In der Praxis leider nein. Problematisch ist nämlich die Gewinnung des Wasserstoffs: Hier gibt es diverse Möglichkeiten, aber nicht alle sind auch wirklich nachhaltig. Komplett emissionsfrei ist nur sogenannter grüner Wasserstoff, zur Herstellung dessen wird beispielsweise Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten.

Anders sieht es beim grauen Wasserstoff aus, hier wird Wasserstoff aus fossilen Quellen gewonnen. Normalerweise wird dabei Erdgas gespalten: Es entsteht Wasserstoff, aber auch umweltschädliches CO2. Ähnlich funktioniert die Herstellung von blauem Wasserstoff, das entstehende Kohlenstoffdioxid wird hier aber teilweise gespeichert und weiterverarbeitet.

Aktuell sind weltweit 99 Prozent des produzierten Wasserstoffs „grau“ – von Klimaneutralität kann hier also nicht die Rede sein. Auch in Deutschland liegt der Anteil an grünem Wasserstoff noch bei lediglich 5 Prozent, und dieser wird vor allem für die Defossilisierung der Stahlindustrie benötigt. Somit lässt sich festhalten: Der Betrieb eines Wasserstoffautos ist emissionsfrei, die Herstellung des benötigten Treibstoffs aber nicht.

Kritisiert wird zudem der verhältnismäßig geringe Wirkungsgrad von Wasserstoff. Ein klassisches E-Auto mit Akku bringt ungefähr 75 Prozent der elektrischen Energie auch tatsächlich auf die Straße, das ist drei Mal so viel wie beim Wasserstoffauto. Studien kommen bisher zum Schluss, dass E-Autos schlichtweg effizienter sind als ihre mit Wasserstoff betriebenen Pendants.

Wie zukunftsfähig sind Wasserstoffautos?

Angesichts der Vorzüge eines Stromers ist es also unwahrscheinlich, dass Wasserstoffautos bald zum neuen Standard auf Deutschlands Straßen werden. Da die technische Weiterentwicklung bei Akkus deutlich schneller voranschreitet als bei Brennstoffzellen, dürfte sich dieser Rückstand auch in Zukunft nicht verkleinern.

Aktuell gibt es in Deutschland nur etwas mehr als 1.000 Autos mit Wasserstoffantrieb. Im Vergleich hierzu sind hierzulande gegenwärtig fast 700.000 Elektrofahrzeuge zugelassen – ein gigantischer Unterschied. Wasserstoffautos fristen ein Nischendasein, und auch Automobilhersteller investieren kaum Ressourcen in deren Massenproduktion. Lediglich BMW hat sich dieses Jahr dazu entschlossen, zukünftig Brennstoffzellen in Serie herzustellen.

Das heißt aber nicht, dass Wasserstoffautos überhaupt keine Relevanz besitzen. Ab 2035 sollen nur noch klimaneutrale Neuwagen zugelassen werden, dafür wird ein Mix an unterschiedlichen Antriebstechnologien benötigt. Ein großer Vorteil von Wasserstoffautos ist die große Reichweite, im Vergleich zum Stromer sind hier locker 1.000 Kilometer drin. Zudem dauert das Auftanken deutlich kürzer als das Aufladen eines batteriebetriebenen E-Autos. Daher könnten sich Wasserstoffantriebe möglicherweise etwa für Lastkraftwagen (Lkw) anbieten.

Dafür ist allerdings ein engmaschiges Tankstellennetz erforderlich, aktuell gibt es in Deutschland allerdings erst knapp 100 H2-Tankstellen. Nicht nur deshalb ist die konkrete Nachfrage von Privatverbrauchern noch relativ gering. Dazu trägt auch der hohe Preis eines Wasserstofffahrzeugs bei, selbst die günstigsten Modelle kosten mindestens 60.000 Euro. Stand jetzt ist es also unrealistisch, dass Brennstoffzellen-Autos tatsächlich mit batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen konkurrieren werden.