Wie funktioniert ein Wasserstoffauto?

Aufgrund des Klimawandels wird stetig nach neuen Lösungen gesucht, Emissionen zu reduzieren. Das macht sich auch in der Automobilbranche bemerkbar. Herkömmliche Diesel und Benziner könnten von Elektroautos, Hybrid-Fahrzeugen und Autos mit Wasserstoff-Antrieb abgelöst werden. Während Elektro- und Hybrid-Autos einen starken Verkaufsanstieg erlebt haben, sind die Wasserstoffautos in Deutschland noch sehr rar. Die Neuzulassungen von 2021 belaufen sich gerade einmal auf 1.000 neue Fahrzeuge in ganz Europa. Dabei ist ein Wasserstoffauto mit Brennstoffzelle im Wesentlichen nur eine andere Art Elektroauto. Aber wie funktioniert ein Wasserstoffauto genau? Warum wird das Wasserstoffauto bislang so verhalten angenommen? Wie steht es im Vergleich zum Elektroauto da? Und wie sicher sind Wasserstoffautos?

Inhalt:

1. Was ist ein Wasserstoffauto?
2. Warum gibt es so wenig Wasserstoffautos?
3. Wasserstoffauto vs. Elektroauto
4. Sind Wasserstoffautos gefährlich?
5. Sind Wasserstoffautos umweltfreundlich?
6. Wasserstoffautos: Vor- und Nachteile
7. Häufig gestellte Fragen zu Wasserstoffautos (FAQ)

Ein Wasserstofffahrzeug („Fuel Cell Electric Vehicle“, kurz: FCEV) funktioniert mit einem Elektromotor und einer Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle, die sich die chemischen Gegebenheiten des Wasserstoffs zunutze macht. Doch wie funktioniert das im Wasserstoffauto genau? Wenn Wasserstoff und Sauerstoff aufeinandertreffen, reagieren sie nach dem Prinzip der umgekehrten Elektrolyse. Dabei erzeugen sie drei Produkte: Wärme, Wasser und Strom. Während Wärme und Wasser nicht benötigt werden und nur Abfallprodukte sind, wird der Strom zur Fortbewegung genutzt.

Je nach Fahrsituation wird wie bei einem Elektroauto entweder der Strom aus der Brennstoffzelle in einer Batterie gespeichert oder er treibt einen Elektromotor an, der das Fahrzeug fortbewegt. Die Funktionsweise von Wasserstoffautos mit Brennstoffzelle ermöglicht es ihnen also, Wasserstoff direkt im Auto in Strom umzuwandeln, ohne Strom tanken zu müssen. Sie müssen keinen schweren Akku transportieren, wodurch das Wasserstoffauto einen Vorteil gegenüber dem E-Auto hat und besonders bei Bussen und LKWs eine Menge Gewicht einsparen kann. Ein Fahrzeug mit Wasserstoffantrieb muss lediglich gasförmigen oder flüssigen Wasserstoff tanken.

Wie bei jeder neuen Technologie braucht es einige Zeit, bis sich Angebot und Nachfrage gegenseitig eingependelt haben. So schrecken bei Elektroautos oft noch hohe Anschaffungspreise Kaufinteressierte ab. Auf der anderen Seite ist die geringe Verfügbarkeit von Wasserstofftankstellen ein Grund für die noch geringe Zahl an Wasserstoffautos auf den Straßen. In Deutschland gibt es gerade mal um die 100 Tankstellen für Wasserstoff, was wiederum an der noch geringen Nachfrage liegt. Kunden stellen sich aktuell deshalb automatisch die Frage: Gibt es bei mir überhaupt Wasserstofftankstellen in der Nähe? Wasserstofftankstellen für zuhause wären zum jetzigen Zeitpunkt wünschenswert, sind aber noch in der Entwicklungsphase.

Künftig wird das Tanken bei Wasserstoffautos allerdings kaum ein Problem sein, da hierfür keine kompletten Tankstellen gebaut werden müssen. Zudem gibt es für die Lagerung von Wasserstoff dank der Industrie jahrelange Erfahrungswerte. Die Infrastruktur ist also generell vorhanden. Außerdem planen diverse Fahrzeughersteller bereits, in den nächsten Jahren die Produktion von Wasserstoff-Modellen hochzufahren. Es wird also ein wachsender Markt erwartet, der sich auch positiv auf die Tankstellen auswirken wird.

Wasserstoffauto

• Keine lokalen Emissionen
• Wenig bis keine Motorengeräusche
• Je nach Modell bis zu 700 km Reichweite
• Bis zu 5 Minuten Tankzeit (Wasserstoff)
• Nur an die 100 Tankstellen in Deutschland
• Noch keine Möglichkeit zuhause zu tanken
• 20-30 % Effizienz (Energieverwertung)
• Ungefähre Verbrauchskosten pro 100 km: 9,50€
• Sehr hohe Anschaffungskosten
• Keine staatliche Förderung
• Weniger Gewicht (Brennstoffzelle)

Elektroauto

• Keine lokalen Emissionen
• Wenig bis keine Motorengeräusche
• Je nach Modell bis zu 550 km Reichweite
• Bis zu mehreren Stunden Ladezeit (Strom)
• Um die 30.000 Ladestationen in Deutschland
• Möglichkeit zuhause zu laden
• 70-80 % Effizienz (Energieverwertung)
• Ungefähre Verbrauchskosten pro 100 km: 4,50€
• Hohe Anschaffungskosten
• Staatliche Förderung von bis zu 9.000€ (bis Ende 2022)
• Mehr Gewicht (Akku)

Neben der Frage „Wie funktioniert ein Wasserstoffauto?“ wird häufig auch die Sicherheit dieser Fahrzeuge hinterfragt – zu Recht? Weil Wasserstoff leicht brennbar ist und auch gerne im Chemieunterricht für Experimente verwendet wird, wird Wasserstoffautos ein erhöhtes Explosionsrisiko nachgesagt. Jedoch gibt es fünf Gründe, die gegen ein erhöhtes Risiko sprechen:

1. Erfahrungen aus der Industrie

Da Wasserstoff in der Industrie schon lange als Energie- bzw. Brennstoff verwendet wird und er auch dort strengen Regeln unterliegt, kommt diese jahrelange Erfahrung auch den Wasserstoffautos in der Privatnutzung zugute.

2. Sichere Speicherung

Wasserstoff wird entweder gasförmig unter hohem Druck oder flüssig gespeichert. Die Speicherung von Wasserstoff im Auto erfolgt in superisolierten, doppelwandigen Tanks, die selbst einem schweren Verkehrsunfall standhalten.

3. Wasserstoff verflüchtigt sich schnell

Während die Akkus von E-Autos fast unlöschbar sind und Benzin oder Diesel bei einem Austritt im schlimmsten Fall unters Auto laufen kann, verflüchtigt sich Wasserstoff sehr schnell. Denn gasförmiger Wasserstoff ist 14-mal leichter als Luft, sodass er bei einem Austritt immer nach oben entweicht.

4. Strenge Auflagen

Damit ein Wasserstofffahrzeug zugelassen wird, muss es strenge Auflagen erfüllen. Diese Vorschriften für Autos mit Wasserstoff gelten als Sicherheitsvorkehrungen und sind so strikt, dass Wasserstofffahrzeuge sogar als sicherer als Benziner und Diesel gelten.

5. Regelmäßige Tests

Da es noch keine Langzeitstudien oder -erfahrungswerte zu Wasserstoffautos gibt, werden regelmäßig Tests zur Kontrolle und Optimierung durchgeführt.

Fazit: Wasserstoffautos werden zwar als gefährlicher wahrgenommen, sind es aber im Vergleich zu Autos mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren nicht. Ohnehin gilt: Im gesamten Individualverkehr sind die Beteiligten einem gewissen Risiko ausgesetzt. Sollte es Ihnen um den Sicherheitsaspekt gehen, empfehlen wir deshalb öffentliche Alternativen wie umweltfreundliches Bahnfahren.

Für Wasserstoffautos gilt dasselbe wie für E-Autos: Sie sind nur so umweltfreundlich wie der Kraftstoff, den sie tanken. Die Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle ist zwar emissionsfrei, allerdings nur lokal. Das heißt, dass die Wasserstoffherstellung die CO₂-Bilanz der Wasserstofffahrzeuge am meisten beeinflusst. Denn um Wasserstoff zu tanken, muss dieser aufbereitet werden. Zur Aufbereitung wird ebenfalls Energie benötigt, in diesem Fall Strom. Wenn dieser nicht aus erneuerbaren Energiequellen stammt, dann verschlechtert sich im Umkehrschluss die CO₂-Bilanz des Endproduktes – die des Wasserstoffs. Wasserstoff wird in der Regel in grünen, blauen, türkisen und grauen Wasserstoff unterteilt:

• Blauer Wasserstoff bedeutet, dass das entstandene CO₂ eingelagert wird.
• Grüner Wasserstoff wird aus erneuerbaren Energien gewonnen.
• Grauer Wasserstoff wird aus Erdgas oder Erdöl erzeugt.
• Türkiser Wasserstoff wird aus Erdgas gewonnen, welches aber in Wasserstoff und festen Kohlenstoff zerlegt wird.

Übrigens: Falls Sie mehr zu den verschiedenen Wasserstoffen und Wasserstoff als Energiequelle erfahren möchten, können wir Ihnen unseren Artikel Wie funktioniert Wasserstoff-Energie empfehlen.

Wasserstoffauto Vorteile:

• Lokal emissionsfrei
• Kurze Tankzeiten
• Hohe Reichweite
• Bei Unfällen sicherer als Benziner oder Diesel
• Leises Fahren (keine Motorengeräusche)

Wasserstoffauto Nachteile:

• Sehr wenig Wasserstofftankstellen
• Hohe Anschaffungskosten und keine staatliche Förderung
• Nur ca. 25% Treibstoff-Effizienz
• Keine Langzeitstudien/-erfahrungen