Autos mit Brennstoffzelle sind eine nachhaltige Alternative zum Verbrenner – sind sie die Zukunft?

Im Rahmen der Energiewende bringen immer mehr Automobilhersteller Elektroautos auf den Markt. Der Großteil davon läuft direkt mit Strom. Beim herkömmlichen Elektroauto ist ein Akkumulator nötig, der die getankte Energie speichert und beim Fahren Stück für Stück abgibt. Auch beim Brennstoffzellenauto handelt es sich um ein Elektroauto – der Unterschied besteht lediglich darin, dass der Fahrzeughalter dabei Wasserstoffgas statt Strom tankt.

Experten zufolge sind Brennstoffzellenautos eine praktikablere Alternative zu normalen E-Autos, dennoch sind sie bisher wenig verbreitet. Je weiter die Energiewende voranschreitet, desto mehr beschäftigen sich Hersteller und Wissenschaftler aber mit der Wasserstoffenergie. Kann man also davon ausgehen, dass sie sich durchsetzen wird? Um die Lage einschätzen zu können, sollte Hintergrundwissen vorhanden sein. Dieser Artikel befasst sich deshalb mit den wichtigsten Fakten rund um die Autos mit Wasserstoffantrieb.

Wie genau funktioniert ein Auto mit Wasserstoffantrieb?

Ein Auto mit Wasserstoffantrieb generiert die zum Fahren notwendige Energie selbst. Anstatt eines großen Stromspeichers wie normale Elektroautos hat es deshalb einen Wasserstofftank. In einem kleinen Wasserstoffkraftwerk generiert das Fahrzeug dann beim Fahren laufend Energie. Während klassische E-Autos Strom tanken und in großen Batterien speichern müssen, ist für die Betankung von Brennstoffzellenautos lediglich Wasserstoff nötig.

Um Leistungsspitzen beim Beschleunigen abzufangen, verfügen aber auch Brennstoffzellenfahrzeuge über eine kleine Batterie. Dort speichern sie überschüssige Energie, die beispielsweise auch beim Bremsen entsteht und Rekuperationsenergie genannt wird. Die Energie aus der Batterie wird dann lediglich abgegeben, wenn die aktuell gewonnene Wasserstoffenergie nicht für den Beschleunigungsvorgang ausreicht. Diese Technologie erweist sich als praktisch, hat es aber noch immer nicht geschafft, sich auf dem Markt gegen die Batterie-Autos durchzusetzen. Diese Vor- und Nachteile gibt es bei den Brennstoffzellenautos:

Vorteile von Wasserstoffantrieb

Autos mit Brennstoffzelle bieten einige Vorteile. Wäre das Netz an Tankstellen dichter und der Markt größer, könnten mehr Personen diese Vorteile für sich nutzen.

Große Reichweite

Da Brennstoffzellenautos nicht Strom tanken und speichern müssen, sondern permanent selbst Strom generieren, bieten sie eine sehr lange Laufzeit. Der Toyota Mirai, eines der beliebtesten Brennstoffzellenautos, kann bis zu 650 Kilometer zurücklegen, bevor er wieder betankt werden muss. Wasserstoff-Autos sind damit im Alltag praktischer, weil man weitere Wege zurücklegen kann, ohne eine Tankstelle aufsuchen zu müssen. Menschen lieben es, wenn Dinge praktisch und flexibel sind, weshalb viele Experten davon ausgehen, dass Wasserstoff als Antrieb für Fahrzeuge in Zukunft beliebter werden wird. Finanzexperten sehen das ähnlich. Deshalb möchten immer mehr Anleger erfolgreich in Wasserstoffaktien investieren.

Kurze Tankzeit

Betankt man ein klassisches Elektroauto, lädt man eigentlich dessen Akku auf. Auch wenn E-Zapfsäulen eine Schnellladefunktion besitzen, kann sich das Tanken ganz schön in die Länge ziehen. Beim Wasserstoff gibt es dieses Problem nicht, denn eine Betankung dauert nur rund drei Minuten. Der Wasserstofftank ist also in kürzester Zeit voll und bietet dann eine vergleichsweise sehr lange Laufzeit. Ein Brennstoffzellenfahrzeug bietet dadurch sehr viel Flexibilität.

Klimaneutralität

Wie auch beim klassischen Elektroauto entstehen beim Betrieb des Wasserstoffautos keine Emissionen. Das macht es zur klimafreundlichen Alternative zum Verbrennungsmotor. Wasserstofffahrzeuge unterliegen deshalb den gleichen Förderungen wie herkömmliche E-Auto – beispielsweise dem E-Mobilitätsbonus.

Dabei gibt es aber etwas zu beachten: Klimaneutral ist das Fahrzeug nur dann, wenn der Wasserstoff klimaneutral gewonnen wurde.

Breites Anwendungsgebiet im öffentlichen Verkehr

Fahrzeuge, die fast durchgehend fahren, setzen mit Verbrennungsmotor eine Masse an Emissionen frei. Gerade für diese Art von Fahrzeugen eignet sich ein Brennstoffzellenantrieb sehr gut. Da während der Fahrt ständig neue Energie gebildet wird, könnte der öffentliche Verkehr durch Wasserstoff viel klimaneutraler werden.

 

Nachteile von Wasserstoffantrieb

Jede Medaille hat zwei Seiten, und so ist es leider auch bei der Brennstoffzelle. Die nachfolgenden Nachteile werden gerne als Argumente von Skeptikern verwendet.

Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle liegt bei zehn bis 30 Prozent und damit noch unter dem des Verbrennungsmotors – so viel zur Theorie. In der Praxis bedeutet dass, dass ein Großteil der gewonnenen Energie gar nicht zum Fahren genutzt werden kann. Stattdessen geht diese beim Tanken, beim Verbrennen, beim Umwandeln und beim Fahren verloren. Diesem Nachteil steht jedoch die dennoch sehr lange Laufzeit entgegen.

Schlechtes Tankstellennetz

Man kann darüber diskutieren, ob Brennstoffzellenautos sich nicht durchsetzen, weil das Tankstellennetz zu schlecht ausgebaut ist oder ob das Tankstellennetz schlecht ausgebaut ist, weil sich Brennstoffzellenfahrzeuge nicht gut durchsetzen. Für Fahrzeughalter ist das Ergebnis dasselbe: Das Betanken eines Wasserstoffautos kann sich vor allem in ländlichen Regionen zu einer Herausforderung entwickeln. Die Rahmenbedingungen reichen für eine höhere Marktdurchdringung also einfach noch nicht aus.

Preisschwankungen

Wasserstoff gilt als klimaneutral – jedoch nur dann, wenn er auch nachhaltig gewonnen wurde. Das ist nur kosteneffizient möglich, wenn es bei den erneuerbaren Energien einen Energieüberschuss gibt. Da solch ein Überschuss nicht planbar ist, unterliegt nachhaltiger Wasserstoff teils spürbaren Preisschwankungen.

Woher kommt die Brennstoffzelle?

Die Brennstoffzelle ist keine neumodische Erfindung, sondern eine Technologie, an der seit nunmehr fast zweihundert Jahren geforscht wird. Ihr Ursprung war die galvanische Gasbatterie, mit der man durch die sogenannte kalte Verbrennung Strom aus Wasserstoff und Sauerstoff erzeugen konnte.

Im Rahmen der E-Mobilitäts-Debatte wurde viel Kritik an der tatsächlichen Nachhaltigkeit von klassischen Elektromotoren geübt: Der Abbau des für die Batterien notwendigen Kobalts gleiche einer Ausbeutung von Land und Leuten, die diesen zu Tage befördern. Dies stehe dem Nachhaltigkeitsgedanken entgegen. Die Annahme der Wissenschaftler war es also, dass nachhaltige Mobilität nur dann funktioniert, wenn auch die Bauteile der Fahrzeuge nachhaltig sind. Die Brennstoffzelle war die Folge aus diesen Überlegungen, denn Autos mit Wasserstoffantrieb kommen ohne große Akkus aus.

Was man über Wasserstoff wissen sollte

Wasserstoff ist das chemische Element, das auf unserem Planeten am häufigsten vorkommt. In der Natur ist das Element H2 lediglich in chemischen Verbindungen – meist in H2O, also Wasser oder in der Luft – zu finden.

Gewinnung

Um isolierten Wasserstoff zu gewinnen, ist Erdgas nötig. Fügt man diesem Erdgas Wasserdampf bei, kommt es zu einer chemischen Reaktion, deren Endprodukte Wasserstoff und Kohlendioxid sind. Für die nachhaltige Wasserstoffgewinnung nutzt man meist die Vergärung von Biomasse.

Anwendung

Wasserstoff ist ein Element, dass vor allem in der Industrie Anwendung findet. Neben der Brennstoffzelle nutzt man ihn beispielsweise für die Herstellung von Schweißgasen, als Reduktionsmittel zur Metallgewinnung oder für die Herstellung anderer Produkte. Beispiele dafür sind Ammoniak, Methanol, Salzsäure und Anilin.

Warum gibt es noch so wenige Wasserstoffautos?

Die oben genannten Nachteile wie die Preisschwankungen von nachhaltigem Wasserstoff sowie der geringe Wirkungsgrad sind die Hauptgründe dafür, warum Skeptiker nicht von der Brennstoffzelle überzeugt sind. Durch ihre hohe Praktikabilität erweisen sich Wasserstoffautos aber als ideale Alternative zum Verbrenner – stünde dem nicht die dünne Besiedelung mit Tankstellen entgegen, könnte sich der Wasserstofftank besser durchsetzen.

Mythen über die Brennstoffzelle

Immer wieder heißt es, Wasserstoffautos enthielten sehr viel Platin und seien deshalb sehr teuer. Tatsächlich ist Platin aber auch in Autos mit Verbrennungsmotor in ähnlicher Menge enthalten.

Ein weiterer Mythos ist der um die Emissionen, die durch Wasserstoffautos entstehen sollen. Zwar können Emissionen bei der Herstellung von Wasserstoff entstehen, doch ist das nur der Fall, wenn dieser nicht nachhaltig gewonnen wird.

Skeptiker argumentieren außerdem gerne damit, dass auch Wasserstoff schwere Auswirkungen auf das Klima hat. Da Wasserstoff in der Natur vorhanden ist, kann der Mensch dessen Verdampfen nicht verhindern – die Mengen, die durch Wasserstoffautos entstehen könnte, sind diesen natürlichen Massen gegenüber vernachlässigbar. Dazu kommt die Tatsache, dass Wasserdampf nur dann Schaden anrichten kann, wenn viel CO2 in der Atmosphäre ist – reduzieren wir also CO2-Emissionen, nimmt der Wasserdampf keinerlei Einfluss auf die Erderwärmung.

Die mobile Zukunft ist Wasserstoff

Future Mobility, die Branche, die sich mit der Weiterentwicklung der nachhaltigen Mobilität befasst, beschäftigt sich weiter intensiv mit Wasserstoff. Die Stimmen gegen die Gewinnung von Kobalt für den Bau von E-Auto-Akkumulatoren werden immer lauter. Gleichzeitig stellen sich die klassischen Elektroautos als wenig praktisch im Alltag dar. Verschiedene Faktoren könnten also dazu führen, dass Automobilhersteller einen alternativen Weg einschlagen müssen.

Ob die Brennstoffzelle zukünftig weiterhin die kleine Schwester des Akkus bleibt oder ob sie sich durchsetzen wird, vermag heute niemand zu beantworten. Doch Experten sind sich einig darüber, dass Brennstoffzellenautos noch viel Potenzial hat. Da der Bedarf an Elektroautos steigt, wird im Verhältnis dazu aber auch die Nachfrage nach Autos mit Brennstoffzelle ansteigen.

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