Wasserstoff und Brennstoffzelle
 

Wasserstoff: immer noch Zukunftsmusik

Eine von acht Wasserstofftankstellen in Deutschland (Foto: BMW).

Fast alle Autohersteller kündigen seit Jahren Brennstoffzellenfahrzeuge an, die mit Wasserstoff einen Elektromotor antreiben. Mittels Elektrolyse wird dem Wasserstoff die benötigte Energie entzogen. Aus dem Auspuff käme dann nur harmloser Wasserdampf. Allerdings kommt Wasserstoff in der Natur nicht in Reinform vor. Nur unter hohem Energieeinsatz lässt sich der Stoff aus Wasser, Biomasse, Erdöl oder Erdgas gewinnen. Aus Wasser kann per Elektrolyse Wasserstoff erzeugt werden: Elektrische Energie löst die chemische Bindung des Wassers und zerlegt es in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff. Allerdings werden gegenwärtig 98 Prozent der Weltjahresproduktion von Wasserstoff aus den Kohlenwasserstoffen Erdgas, Erdöl und Kohle gewonnen.

Nachdem die Einführung von Serienfahrzeugen immer wieder verschoben worden ist, versprechen verschiedene Hersteller bald die ersten Serienmodelle. Gleichzeitig räumen sie ein, dass bis dahin noch viel Forschungsarbeit nötig ist. Neben der eigentlichen Fahrzeugtechnik ist vor allem die Schaffung eines bundesweiten Tankstellennetzes schwierig. Wasserstoff kann auch in Verbrennungsmotoren eingesetzt werden. Genauso wie bivalente Gasfahrzeuge haben diese Autos zwei Tanks, das heißt, die Motoren laufen sowohl mit Wasserstoff als auch mit Benzin. BMW und Daimler haben vor Jahren  jeweils eine Wasserstofflimousine in Miniserie auf den Markt gebracht. Jedoch konnten nur ausgewählte Kunden diese Fahrzeuge leasen.

Ein wesentlicher Vorteil von Wasserstoffautos wird in der höheren Reichweite gegenüber Elektrofahrzeugen gesehen. Allerdings ist der Wirkungsgrad des Gesamtsystems Brennstoffzelle gegenüber einem reinen batteriebetriebenen Elektrofahrzeug deutlich geringer.

Tanken und Kosten

Ob Brennstoffzelle oder Verbrennungsmotor: Das größte Hindernis für den Einstieg in eine Wasserstoffwirtschaft ist die Kraftstoffproduktion. Reiner Wasserstoff muss energieaufwändig hergestellt werden – zurzeit überwiegend aus fossilem Erdgas oder indem Wasser per Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. Probleme bereitet auch die Speicherung: Um Wasserstoff zu lagern, ist ein sehr hoher Druck von 700 Bar nötig. Alternativ kann der Wasserstoff auch bei minus 253 Grad Celsius verflüssigt werden. Während die Speicherung von Wasserstoff in Fahrzeugen mit Hilfe von Hochdrucktanks mittlerweile als relativ problemlos gilt, hat die Flüssiglagerung bei niedrigen Temperaturen, zumindest für Pkws, keine Zukunft. Grund hierfür ist, dass sich ein eingebauter Wasserstofftank für Flüssiggas langsam erwärmen würde, so dass eine Autotankfüllung spätestens nach zwei Wochen verdunstet wäre.

Gerade einmal 16 öffentliche Wasserstoff-Tankstellen gibt es derzeit in Deutschland, die allerdings nicht alle in Betrieb sind. Pläne des Bundsverkerhsministeriums sehen den Aufbau von 400 Wasserstofftankstelen bis 2023 vor. Der Aufbau einer flächendeckenden Tankstelleninfrastruktur wird schätzungsweise zwölf bis 20 Milliarden Euro kosten. Wasserstoff wird zurzeit subventioniert, er ist aber immer noch deutlich teurer als Benzin und Diesel.

Umwelt

Solange Wasserstoff aus fossilen Kraftstoffen oder mit Atom- bzw. Kohlestrom hergestellt wird, ist er aus Klimasicht keine Alternative. Ökologisch sinnvoll ist Wasserstoff nur dann, wenn er mit erneuerbaren Energien erzeugt wird. Für Umwelt und Klima ist es allerdings noch besser, regenerative Energien nicht zum Spalten von Wasseratomen für den Autotank zu verwenden, sondern zur Stromerzeugung und zum Heizen.

ABSEHBAR KEINE ALTERNATIVE

Herstellung sehr energieaufwändig, Kraftstoff und Fahrzeuge nicht am Markt verfügbar, geringerer Wirkungsgrad gegenüber reinem Elektroantrieb