Wasserstoffauto: Eine sinnvolle Alternative?
Wasserstoffauto: Eine sinnvolle Alternative?
Sind Wasserstoffautos die Zukunft?
Rund 20 % der CO2-Emissionen werden hierzulande durch den Verkehr verursacht. Wollen wir die Zahl reduzieren und einen Beitrag zum Klimaschutz leisten, müssen mehr alternative und klimaneutrale Antriebe für Autos auf die Straße.
Wasserstoffautos bzw. Brennstoffzellenautos könnten dabei eine wichtige Rolle spielen. Sind sie eine saubere Alternative zu Verbrennern?
Wir erklären Ihnen, welche Vorteile sie mit sich bringen und wie sie genau funktionieren.
Inhaltsverzeichnis
Wie verbreitet sind Wasserstoffautos?
Die Technik von Wasserstoffautos bzw. Brennstoffzellenautos soll in Deutschland zukünftig stärker gefördert werden – auch wenn die staatlichen Förderungen bislang vor allem für Elektroautos zur Verfügung stehen.
Doch langsam, aber sicher entwickelt sich das Wasserstoffauto zu einer sinnvollen Alternative, die dem Elektroauto sogar in zwei wichtigen Punkten überlegen ist: Die Reichweite ist höher und die Tankzeiten sind deutlich kürzer als die Ladezeiten bei E-Autos.
Wasserstoffautos erzeugen elektrischen Strom aus Wasserstoff und Sauerstoff – und zwar direkt „an Bord“. Mit dem generierten Strom wird das Fahrzeug angetrieben.
Zweifellos ist Wasserstoff ein ausgezeichneter Energieträger. Doch damit Autokäufer sich tatsächlich für ein solches Fahrzeug entscheiden, müssen noch einige Herausforderungen gemeistert werden.
Zwar gibt es auf dem Markt bereits verschiedene wasserstoffbetriebene Modelle zu kaufen, wie z. B. von Hyundai, Toyota oder BMW, allerdings sind diese noch teuer und verfügbare Wasserstofftankstellen sind selten.
Ein weiterer Knackpunkt: Damit ein Brennstoffzellenfahrzeug tatsächlich klimafreundlich ist, muss der Wasserstoff auch aus grünem Strom, also aus erneuerbaren Energien, generiert werden.
Wie funktionieren Wasserstoffautos?
Der Unterschied zwischen Wasserstoffautos und Elektroautos bzw. Solarautos ist der Antrieb. Letztere speichern den getankten Strom in Lithium-Akkus.
Im Wasserstoffauto hingegen ist eine Brennstoffzelle mit Wasserstofftank verbaut. Diese Zelle erzeugt während der Fahrt den Strom, der für den Antrieb benötigt wird.
Eine kleine Batterie fungiert hierbei als zusätzlicher Zwischenspeicher. Auf diese Weise können Lastspitzen abgedeckt werden und die sogenannte Rekuperationsenergie, also die Bewegungsenergie, die beim Bremsen erzeugt wird, kann aufgenommen und gespeichert werden.
Der Strom wird also in der Brennstoffzelle aus Wasserstoff (H2) gewonnen. H2 ist das am häufigsten vorkommende Element im Universum und tritt in der Natur lediglich in gebundener Form, also beispielsweise in Wasser (H2O), auf.
Aber wie genau wird der Strom erzeugt?
Das Stichwort lautet: Umkehrung der Elektrolyse:
- Dabei reagieren Luftsauerstoff und Wasserstoff zu Wasser.
- Es entstehen Wärme und elektrische Energie.
- Letztere wird benötigt, um den Elektromotor anzutreiben.
Gut zu wissen: Man sollte den Antrieb von Wasserstoffautos nicht mit einem Wasserstoffmotor verwechseln. Letzterer ist vielmehr ein Verbrennungsmotor, der Wasserstoff direkt als Kraftstoff nutzt und ihn nicht vorab erst in Strom umwandelt.
Wasserstoffautos mit Brennzelle verfügen nicht über einen Wasserstoffmotor, sondern über einen Elektromotor.
Welche Wasserstoffauto-Modelle gibt es?
Derzeit ist die Auswahl an Wasserstoffautos auf dem Markt noch begrenzt.
Führend in der Brennstoffzellentechnik ist der japanische Autohersteller Toyota mit seiner Baureihe Mirai.
- Der Tank des Mirai umfasst 5,6 kg Wasserstoff. Damit soll er eine Reichweite von 650 km am Stück haben.
- Der Preis für das Modell mit der Basisausstattung liegt aktuell bei 63.900 € (Stand: Januar 2023).
Auch Hyundai verkauft schon ein brennstoffzellenbetriebenes Modell auf dem Markt.
- Der SUV Hyundai Nexo ist der Nachfolger des iX35 und verspricht eine Reichweite von bis zu 756 km sowie eine Tankdauer von nur fünf Minuten.
- In der Basis-Version kostet das Auto 79.200 €. Doch der Erfolg ist überschaubar: Im Jahr 2020 wurden in ganz Europa lediglich 1.000 Exemplare des Nexo verkauft.
BMW hat Ende des Jahres 2022 die Produktion seines Wasserstoff-X5 gestartet, wenn auch zunächst nur in kleiner Serie.
Mercedes hat sich ebenfalls an der Technik versucht und produzierte zuvor den Wasserstoff-Akku-Hybrid GLC F-Cell. Allerdings wurde das Modell mittlerweile vom Markt genommen und stand dem Endkunden nie für den Kauf zur Verfügung.
Selbst im Lkw-Segment tut sich etwas: Derzeit ist der Mercedes GenH2 Truck von Daimler im Test, mit dem Ziel 1.000 km am Stück fahren zu können.
Auch MAN baut einen Prototyp, der 800 km Reichweite haben soll. Andere Hersteller, wie z. B. Opel oder Citroën, sind ebenfalls an der Thematik interessiert und planen in Zukunft Wasserstoff-Modelle auf den Markt zu bringen.
Opel möchte zum Beispiel einen Transporter mit Brennstoffzelle für den Stellantis-Konzern entwickeln.
Was kostet ein Wasserstoffauto?
Wer ein mit Wasserstoff betriebenes Brennstoffzellenauto kaufen möchte, zahlt für einen Neuwagen mindestens 60.000 €.
Hinzu kommen laufende Kosten, wie z. B. für das Tanken. Die Preise sind hier vergleichbar mit den Tankpreisen für Verbrenner: 1 kg Wasserstoff kostet an der Tankstelle ca. 13,85 € (Stand: Februar 2023).
Mit den meisten Autos hat man dann eine Reichweite von 100 km. Der Tank eines Wasserstoffautos fasst etwa 4 bis 5 kg. Der Bezahlvorgang findet hierzulande nicht am Tankstellenshop statt, stattdessen verwendet man die H2-Live-Tankkarte.
Der Staat möchte die Finanzierung von wasserstoffbetriebenen Neuwagen fördern und somit erleichtern.
- Die Fahrzeuge sollen dafür eine Zeit lang – abhängig vom Zulassungsdatum – von der Kfz-Steuer befreit werden.
- Auch danach soll die anfallende Steuer noch geringer ausfallen als bei Fahrzeugen mit CO2-Emissionen.
Vor- und Nachteile von Wasserstoffautos
Vorteile von Wasserstoffautos
- Große Reichweite: 400-500 km mit einer Tankfüllung möglich.
- Schnelles Betanken: Der Tankvorgang ist innerhalb weniger Minuten beendet.
- Umweltfreundlichkeit: Autos mit Brennstoffzellentechnik stoßen weder Feinstaub noch Stickoxide oder CO2-Emissionen aus.
- Brennwert: Wasserstoff gilt als ausgezeichneter Energieträger. Der Brennwert von 1 kg Wasserstoff liegt bei 33 kWh. Damit ist er dreimal so hoch wie der Brennwert von 1 L Benzin.
- Lagerung: Wasserstoff kann über einen beliebigen Zeitraum gelagert werden.
Nachteile von Wasserstoffautos
- Nachhaltigkeit: Wirklich umweltfreundlich sind die Fahrzeuge nur, wenn der benötigte Wasserstoff aus regenerativer Energie erzeugt wird. Zurzeit werden allerdings gerade mal 2 % des weltweit produzierten Wasserstoffs aus erneuerbarer Energie gewonnen.
- Fehlende Langzeiterfahrung: Brennstoffzellen-Wasserstoffantrieb im Verkehr entwickelt sich nur langsam, es mangelt an langfristigen Erfahrungen.
- Effizienz: Ein Wasserstoffauto verbraucht viel Energie für die Gewinnung, die Kompression für den Transport sowie für die Stromerzeugung in der Brennstoffzelle. Wasserstoff zu speichern ist sehr aufwändig: Die Speicherung funktioniert gasförmig ausschließlich unter sehr hohem Druck, nämlich 350 oder 700 bar, oder aber in flüssigem Zustand bei sehr tiefen Temperaturen von -253 °C. Der Wirkungsgrad ist darum mit 25 bis 30 % eher niedrig.
- Tankstellennetz: Das Netzwerk an Wasserstofftankstellen ist bislang nicht gut ausgebaut. In ganz Deutschland gibt es aktuell 93 Wasserstofftankstellen (Stand: Februar 2023). Im Vergleich: Für E-Autos stehen hierzulande rund 77.000 Ladepunkte zur Verfügung. Nichtsdestotrotz gilt Deutschland im europaweiten Vergleich als Spitzenreiter, was die Zahl der Wasserstofftankstellen betrifft.
Sind Wasserstoffautos gefährlich?
Die Angst vor einer Explosion des Wasserstoffautos ist weit verbreitet. Dabei sind Brennstoffzellenfahrzeuge nicht gefährlicher als andere Autos.
Wasserstoff ist unsichtbar, ungiftig und flüchtig. Somit ist er in der Tat zündfähiger als z. B. Benzin. Zusammen mit Sauerstoff bildet Wasserstoff ein Gemisch, das grundsätzlich explosiv ist.
Allerdings muss der Wasserstoffanteil dafür mindestens 18 % betragen. Ein so hoher Anteil ist aber extrem selten, denn Wasserstoff ist 14-mal leichter als Luft und verflüchtigt sich schnell.
Hinzu kommt, dass Wasserstofffahrzeuge genau wie jedes andere Auto auch strengen Sicherheitsanforderungen unterliegen. Darum werden die Autos u. a. diversen Prüfungen, wie z. B. der Dichtigkeits-, Druck-, Feuersicherheits- und Berstprüfungen, unterzogen.
Und natürlich gelten die europäischen Sicherheitsnormen für Crashtests auch für Brennstoffzellenautos.
Elektroauto oder Wasserstoffauto?
Wofür sollten Sie sich also beim Kauf entscheiden: Ein Wasserstoffauto oder ein Elektroauto?
Um beide Modelle zu vergleichen, sollten Sie sich folgende Punkte genauer anschauen:
Nachhaltigkeit
Sowohl Wasserstoff- als auch E-Autos funktionieren mit einem Elektromotor. Das E-Auto speichert den getankten Strom in einem Akku.
- Das Brennstoffzellenauto erzeugt den Strom selbst und speichert ihn anschließend in der eingebauten Batterie.
- Beide sind somit nur dann zu 100 % emissionsfrei, wenn der für den Antrieb genutzte Strom aus erneuerbaren Energien erzeugt wurde.
Der größte Kritikpunkt von Wasserstoffautos liegt allerdings im Wirkungsgrad: Sie haben nämlich einen hohen Energieverlust durch die Erzeugung, die Speicherung sowie die Rückwandlung zu Strom, sodass am Ende ein Wirkungsgrad von nur 25 bis 30 % bleibt.
Der Wirkungsgrad von Elektroautos liegt hingegen bei 70 %.
Alltagstauglichkeit
Im Prinzip ist das Wasserstoffauto wunderbar für den Alltag geeignet. In nur wenigen Minuten kann es vollständig betankt werden, während E-Autos meist über mehrere Stunden laden müssen.
Hinzu kommt, dass die Infrastruktur für das Tanken von Brennstoffzellenautos im Prinzip schon gegeben ist. Würden wir im aktuellen Tankstellensystem Wasserstofftanks verbauen, könnte wie gewohnt an der Zapfsäule der nächsten Tankstelle getankt werden.
Die Praxis hinkt hier allerdings ein wenig hinterher, denn bislang konnten sich Wasserstofftankstellen nicht durchsetzen.
E-Auto-Besitzer hingegen haben deutlich mehr Möglichkeiten, ihr Elektroauto aufzuladen – und zwar nicht nur an einer der 77.000 Ladepunkte deutschlandweit, sondern auch ganz bequem zu Hause.
Reichweite
In puncto Reichweite liegen durchschnittlich die Wasserstoffautos vorne. Mit einer Tankfüllung Ihres Fahrzeugs kommen Sie zwischen 500 und 800 km weit.
Elektroautos haben – bis auf wenige Ausnahmen – zurzeit Reichweiten zwischen 400 und 500 km.
Mehr dazu in unserem Ratgeber zur Reichweite von Elektroautos.
Kosten
Für den Kauf eines neuen Elektromodells können Sie bis zu einem gewissen Listenpreis eine Förderung erhalten. Diese Förderung schließt auch Wasserstoffautos mit ein.
Bei den laufenden Kosten gibt es Unterschiede: Während Sie für ein Wasserstoffauto mit ca. 14 € pro 100 km rechnen müssen, zahlen E-Autobesitzer nur ca. 9,50 € (Bsp. öffentliches Laden ID.3, Stand Februar 2023).
Der Anschaffungspreis von Brennstoffzellenautos ist ebenfalls höher. Das liegt vor allem an der weniger intensiven Förderung der Technik.
Generell kann man also sagen, dass Sie für ein Wasserstoffauto mehr zahlen als für ein E-Auto.
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