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Wasserstoffantrieb: Autos mit Brennstoffzelle als Mobilitätsform der Zukunft?

Wasserstoff gehört zu den großen Hoffnungsträgern einer neuen, nachhaltigen Mobilität. Immerhin legt man mit einem vollen Tank problemlos eine Strecke von mehreren hundert Kilometern zurück – und das auch noch ohne jeglichen CO2-Ausstoß. Doch wie alltagstauglich sind die Autos mit Brennstoffzelle abgesehen von ihrer hohen Reichweite? Und wie funktioniert die chemische Verbrennung überhaupt? Wir gehen dem Prinzip des Wasserstoffantriebs auf den Grund und beantworten die häufigsten Fragen rund um die emissionsfreie Alternative für PKW, Bus und Nutzfahrzeug.

An das Elektroauto haben sich ja mittlerweile sogar die großen Gegner der Elektromobilität gewöhnt, das Wasserstoffauto ist hingegen sogar für die Fans alternativer Antriebsformen ein absoluter Exot. So mancher Bus wird zwar damit betrieben und verkündet das meist ganz stolz mit entsprechenden Aufdrucken an allen Seiten, doch ein PKW mit Brennstoffzelle? Das sieht man nun wirklich nicht alle Tage. Verwunderlich ist das nicht, immerhin kostet der Toyota Mirai zum Beispiel rund 80.000 Euro und dann bleibt da immer noch die große Frage: Wo tanke ich mein Wasserstoff-Auto? Denn das Tankstellennetz für Wasserstoff ist in Österreich auch im Jahr 2020 noch sehr kümmerlich. Gerade mal vier öffentliche Wasserstoff-Tankstelle gibt es in ganz Österreich. Wer da nicht gleich ums Eck wohnt oder regelmäßig daran vorbeifährt, für den wird das Tanken zum großen Vorhaben. Da hilft es auch nicht viel, dass so ein Wasserstoff-Auto eine ähnliche Reichweite wie ein herkömmlicher Verbrennungsmotor hat.

 

Wie funktioniert eine Brennstoffzelle?

Na, wie gut haben wir denn im Chemieunterricht aufgepasst? Sind uns Begriffe wie Elektrolyse, Anode und Kathode noch geläufig oder runzelt der Ein oder Andere schon die Stirn? Keine Sorge, wir verraten es ohnehin nicht deiner alten Chemielehrerin und halten es an dieser Stelle auch so einfach wie möglich. 

So ein Wasserstoffauto ist eigentlich auch ein E-Auto: Es besitzt einen Elektromotor, wobei der Strom für dessen Antrieb aus Wasserstoff gewonnen wird. Genauer gesagt aus der umgekehrten Elektrolyse von Wasser- und Sauerstoff.

Info: Bei der Elektrolyse wird Wasser mithilfe von Strom in seine Bestandteile zerlegt - also Wasserstoff und Sauerstoff. Der Wasserstoff wandert zur Anode und der Sauerstoff zur Kathode.

Was sind die Vor- und Nachteile von Wasserstoffantrieb?

Die perfekte Lösung ist leider auch der Wasserstoffantrieb nicht, denn besonders für private Nutzer gibt es einige Hindernisse. Dabei könnten die Vorteile doch so überzeugend sein, wenn nur die Rahmenbedingungen stimmen würden.

 

Nachteile von Wasserstoffantrieb

 

●      Wasserstoffantrieb hat einen niedrigen Wirkungsgrad.
Das heißt, dass viel Energie gar nicht für den Antrieb des Fahrzeugs aufgewendet werden kann, sondern bei der Gewinnung, dem Transport, beim Tanken und schlussendlich auch beim Umwandeln in Elektrizität verloren geht. Mit einem Wirkungsgrad von lediglich 10 bis 30 Prozent liegt der Wasserstoffantrieb sogar noch hinter dem Verbrennungsmotor.

●      Das Tankstellennetz ist nicht flächendeckend ausgebaut.
In Österreich wurden erst vier Wasserstofftankstellen installiert. Das große Problem bei der Etablierung des Wasserstoffantriebs ist die alte Henne-Ei-Frage. Ohne ausreichend Wasserstoffautos gibt es keinen Bedarf für mehr Tankstellen und ohne genügend Tankmöglichkeiten will sich niemand ein Wasserstoffauto kaufen. Toyota wollte mit der Einführung des Mirai einen ersten Schritt in dieser Problematik machen, zum Verkaufsschlager wurde das Modell bisher aber noch nicht und die Wasserstofftankstellen sprießen auch nicht aus dem Boden wie die Pilze.

●      Sauberer Wasserstoff unterliegt hohen Preisschwankungen.
Wer mit dem Umstieg auf ein E-Auto wirklich etwas für die Umwelt tun will, wird bei der Beschaffung von sauberem Wasserstoff schnell vor einem Problem stehen. Weil nachhaltig gewonnener Wasserstoff von der Ökostrom-Produktion abhängig ist und die wiederum an Wind, Wasser und Sonne geknüpft ist, kann es zu großen Preisunterschieden kommen. Damit Wasserstoff mit Ökostrom günstig produziert werden kann, muss es nämlich einen Energieüberschuss geben und der lässt sich nun mal leider nicht planen.

 

Vorteile von Wasserstoffantrieb

 

●      Kurze Tankzeit, große Reichweite.
Was batteriebetriebene Elektroautos erst langsam schaffen, ist beim Wasserstoffauto längst kein Problem mehr. In nur drei Minuten lässt sich der Tank füllen und im Fall des Toyota Mirai damit sogar rund 650 Kilometer zurücklegen. Angst vor Verdunstung des Wasserstoffs müssen Fahrzeughalter auch nicht mehr haben, denn moderne Tanks stehen unter einem so hohen Druck, dass der Wasserstoff nicht entweichen kann.

●      Keine CO2-Emissionen beim Betrieb.
Weil auch ein Brennstoffzellen-Auto ein vollelektrisches Fahrzeug ist, stößt es beim Betrieb kein CO2 aus. Deshalb gelten für Wasserstoffautos dieselben Förderbedingungen wie zum Beispiel der Wegfall der NoVA und des Sachbezugs sowie der E-Mobilitätsbonus. Ob der Antrieb aber tatsächlich klimafreundlich ist, hängt davon ab, wie der getankte Wasserstoff gewonnen wurde. Im Prinzip verhält es sich hier also nicht anders als beim E-Auto, das direkten Strom tankt.

●      Wasserstoffantrieb ist perfekt für den öffentlichen Verkehr und Nutzfahrzeuge.
Mit den oben genannten Kriterien wie der großen Reichweite und dem schnellen Tankvorgang eignet sich der Antrieb mittels Brennstoffzelle ideal für Busse des öffentlichen Verkehrs und Nutzfahrzeuge, die beinahe durchgehend in Betrieb sind. Die Verkehrsbetriebe verfügen über eigene Tankstellen, an denen die Busse abends aufgetankt werden können. Für den flächendeckenden Einsatz von Wasserstoff-LKWs müsste es allerdings mehr Tankstellen geben, damit diese zum Tanken nicht von ihrer geplanten Route abweichen müssen.

 

Stimmt's? 
Wir haben Antworten auf die großen Mythen rund um die Brennstoffzelle

Rund um die Brennstoffzelle gibt es einige Mythen, die sich hartnäckig halten. Sie trafen eventuell in den ersten Stufen der Entwicklung noch voll zu, dank neuer Technik und verbesserter Verfahren gehören sie aber der Vergangenheit an. Wir wollen mit den gängigsten Irrtümern rund um den Wasserstoffantrieb aufräumen.

 

Brennstoffzellen benötigen Unmengen an Platin!

Es stimmt tatsächlich, dass man für die Herstellung von Brennstoffzellen Platin benötigt. Das Edelmetall ist auch einer der Gründe, warum so ein Wasserstoffauto so teuer ist. Allerdings ist auch im Katalysator eines Verbrennungsmotors Platin enthalten - und das nicht zu knapp. Dank der ständigen Weiterentwicklung benötigen moderne Wasserstoffautos allerdings nur mehr unwesentlich mehr Platin als Verbrenner und auch die Recyclingquote des Metalls ist mit beinahe 100% besonders hoch. An einem geeigneten Ersatz wird natürlich geforscht, ein Durchbruch gelang bisher allerdings noch nicht.

 

Die Gewinnung von Wasserstoff ist alles andere als klimafreundlich!

Obwohl Wasserstoff das häufigste chemische Element ist, kommt es in der Natur leider nur in Verbindung mit anderen vor. Reinen Wasserstoff muss man also irgendwie gewinnen und das kostet natürlich wieder Energie. Derzeit wird ein Großteil des Wasserstoffs aus fossilen Energieträgern gewonnen und da ist wiederum sehr viel CO2 im Spiel. Durch das Zuführen von Wärme wird der Wasserstoff aus Kohlenwasserstoffverbindungen gelöst und kann dann weiterverwendet werden - so richtig sauber ist das allerdings wirklich nicht, denn dabei entsteht jede Menge CO2. Eine alternative und klimafreundliche Möglichkeit zur Gewinnung ist die Elektrolyse von Wasser mit überschüssigem Ökostrom. Die ist allerdings abhängig von einem Energieüberschuss aus Wind- und Wasserkraft sowie Sonnenenergie und das Wetter können wir leider noch nicht beeinflussen. Dieser Mythos stimmt daher zum Teil leider.

 

Wasserdampf fördert die Klimaerwärmung genauso wie CO2!

Wasserdampf und CO2 spielen eine wesentliche Rolle bei der Erderwärmung. Überraschenderweise ist der Effekt natürlichen Wasserdampfs auf die Temperatur unserer Erde nämlich noch viel größer als der von CO2. Der vom Menschen produzierte Wasserdampf hat hingegen keine allzu großen Auswirkungen, immerhin ist er auch extrem kurzlebig. Es gibt jedoch einen wichtigen Zusammenhang zwischen Wasserdampf und CO2: Je mehr CO2 in der Atmosphäre ist, desto wärmer wird es. Und je wärmer es wird, umso mehr Wasserdampf kann die Atmosphäre aufnehmen, was zu einer weiteren Erwärmung führt. Daher ist in erster Linie die Reduktion der CO2-Emission wichtig - der Wasserdampf aus Brennstoffzellen-Autos ist in diesem Zusammenhang also eher vernachlässigbar.

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