Wasserstoff ist ein chemisches Element mit der Formel H2. Er dient Fahrzeugen mit Brennstoffzelle als Treibstoff. Da er wie Strom kein Primärenergieträger ist, muss er zunächst erzeugt werden. Das kostet Energie, sodass Wasserstoff nur zu einem ökologischen Kraftstoff wird, wenn er vorher durch regenerative Energien wie Wind- oder Wasserkraft per Elektrolyse erzeugt wird.
Gasförmiger Wasserstoff enthält aufgrund seiner geringen Dichte mehr Energie pro Gewichtseinheit als andere Brennstoffe. Um ihn als Treibstoff speichern zu können, muss Wasserstoff stark komprimiert (mit bis zu 700 bar) oder verflüssigt werden (bei bis zu – 253 Grad Celsius).
Was sind Wasserstoff-Fahrzeuge?
Autos mit Brennstoffzelle sind Elektrofahrzeuge, die mit der Energie aus Wasserstoff fahren. Die Brennstoffzelle findet in einem konventionellen Pkw Platz: Im Motorraum sitzt ein Brennstoffzellen-Stapel, der Strom aus Wasserstoff generiert. Daneben sitzt ein Elektromotor. Im Heck befinden sich meist die Tanks, in denen gasförmiger Wasserstoff gespeichert wird. Durch Leitungen wird der Wasserstoff aus den Tanks zum Brennstoffzellen-Stapel transportiert.
Wie arbeitet eine Brennstoffzelle?
In der Brennstoffzelle treffen Wasserstoff und Sauerstoff an einer Elektrolytmembran aufeinander und reagieren in einem chemischen Prozess zu Wasser. Der Wasserstoff wird in Protonen und Elektronen gespalten. Bei dieser Reaktion wird die Energie, die im Wasserstoff gespeichert ist, freigegeben. Diese lässt sich entweder in einer Batterie speichern oder treibt direkt einen Elektromotor an.
Der Gesamtwirkungsgrad eines Brennstoffzellen-Fahrzeugs liegt mit bis zu 65 Prozent höher als bei den meisten konventionellen Benzinern (bis zu 40 Prozent) und Dieseln (bis zu 45 Prozent). Der Elektromotor mit etwa 90 Prozent Wirkungsgrad ist nicht zu schlagen. Wirkungsgrad bedeutet, dass von 100 Prozent Energie (Kraftstoff oder Strom) X Prozent fürs eigentliche Fahren verwendet werden können – der Rest verpufft als Hitze.
Welche Fahrzeuge gibt es zu kaufen?
Laut Kraftfahrt-Bundesamt (KBA) sind in Deutschland derzeit (Stand Januar 2018) 344 Fahrzeuge mit Brennstoffzelle angemeldet, davon 325 Pkw – bei einem Gesamtbestand von 46,4 Millionen Autos. Im Vergleich zu Hybridmodellen und Elektroautos ist das Angebot an Fahrzeugen mit Brennstoffzellen noch dünn. Aktuell bietet Hyundai den ix35 Fuel Cell (136 PS, 65.450 Euro brutto) und Toyota den Mirai (155 PS, ab 78.600 Euro brutto) an. Mercedes hat vor Kurzem den GLC F-Cell mit Brennstoffzelle vorgestellt. Verkauft werden soll das Auto aber nicht, lediglich rund 1.000 Fahrzeuge werden an ausgewählte Kunden verliehen. Die Bundesregierung fördert reine Elektrofahrzeuge mit bis zu 4.000 Euro, solange sie weniger als 60.000 Euro netto kosten.
Wie fahren Autos mit Brennstoffzelle?
Brennstoffzellen-Autos fahren geräuscharm und emissionsfrei wie Elektrofahrzeuge. Die Fahrer müssen im Vergleich zu konventionell betriebenen Pkw auf nichts weiter achten. Der einzige Unterschied ist ein leises Zischen, das der Fahrer im Innenraum hört, wenn der Kompressor beim Beschleunigen viel Luft durch die Brennstoffzelle presst. Statt Abgasen kommt aus dem Auspuff Wasser.
Wie weit kommen Brennstoffzellen-Fahrzeuge mit einer Tankfüllung?
Der Toyota Mirai schafft etwa 450 Kilometer, der Hyundai Nexo (ab 69.000 Euro brutto), der im Herbst 2018 auf den ix35 Fuel Cell folgt, soll 600 Kilometer weit fahren können. Das Problem ist aber nicht die Reichweite, sondern die nächste Tankstelle.
Wo gibt es Tankstellen?
Der große Haken bei Brennstoffzellen-Fahrzeugen, die Wasserstoff tanken, ist die Infrastruktur. In Deutschland gibt es derzeit nur rund 45 Wasserstoff-Tankstellen, die wenigsten davon sind öffentlich. Bis Ende 2023 sollen 400 Tankstellen entstehen. Zum Vergleich: An den derzeit rund 14.000 Tankstellen mit Benzin und Diesel in Deutschland bieten etwa 6.500 Tankstellen Autogas und 870 Erdgas an.
Das branchenübergreifende Unternehmen H2Mobility plant den weiteren Ausbau auf 400 Stationen bis zum Jahr 2023 und will dafür rund 350 Millionen Euro investieren. Für ein flächendeckendes Netz in Deutschland sind allerdings rund 1.000 Wasserstofftankstellen erforderlich.
Hat die Brennstoffzelle Zukunft?
Bis die Brennstoffzelle im Auto als gängige Alternative angeboten wird, werden noch einige Jahre vergehen. Bei vielen Herstellern liegt der Fokus von Forschung und Entwicklung derzeit auf reiner Elektromobilität. Bisher gibt es nur wenige Tankstellen und noch weniger Fahrzeuge. Der Kauf ist nur Technikbegeisterten zu empfehlen, die eine Wasserstoff-Tankstelle in der Nähe haben – und das nötige Kleingeld für den Kauf.