Wasserstoffautos: Alles, was du wissen musst!

Wasserstoffautos machen derzeit deutlich weniger als 1 Prozent des weltweiten Fahrzeugabsatzes aus. Rund 20 Prozent sind es im Vergleich dazu bei Elektroautos. Und trotzdem gibt es immer wieder Stimmen, die meinen, dass Wasserstoff der „Kraftstoff der Zukunft“ sei. 

Aber ist das wirklich so? Sind Wasserstoffautos wirklich massentauglich? Und sind sie tatsächlich auch umweltfreundlicher als Elektroautos? Auf diese und weitere Fragen gehen wir in diesem Artikel ein.

Ein Wasserstoffauto, das auch als Brennstoffzellenauto bezeichnet wird, ist im Grunde ein Elektroauto, das während der Fahrt seinen eigenen Strom erzeugt. Bei Elektroautos wird die Energie in der Batterie gespeichert, während sie bei Wasserstoffautos in einem Wasserstofftank als Rohmaterial gespeichert wird. 

Während der Fahrt verbindet eine Brennstoffzelle den Wasserstoff aus dem Tank mit dem Sauerstoff aus der Luft, um Strom zu erzeugen. Bei diesem Prozess wird Energie freigesetzt, die das Wasserstoffauto antreibt. Im Wesentlichen wandelt diese Art von Autos Wasserstoff durch eine chemische Reaktion mit Sauerstoff in elektrische Energie um. Wasserstoff und Luftsauerstoff verbinden sich zu Wasser, das Wärme und Strom erzeugt, ohne schädliche Emissionen zu verursachen. Dieser Strom treibt den Elektromotor an.

Um genau zu sein, haben Wasserstoffautos eine Batterie, aber eine kleine. Sie dient als Reserve, um zusätzliche Energie zu speichern, insbesondere bei Aktivitäten wie Beschleunigung und Bremsen. Außerdem gewinnt die Batterie beim Bremsen, bei der sogenannten Rekuperation, Energie und speichert sie für eine kurze Zeit.

Wasserstoff hat eine hohe Energiedichte im Verhältnis zum Gewicht. Das bedeutet, dass viel Energie in einer relativ kleinen Menge Kraftstoff gespeichert werden kann. Daher eignet er sich auch für den Schwerlastverkehr, der große Reichweiten benötigt, wie z. B. Lkw, Busse und Züge, für die die derzeitigen Batteriesysteme zu schwer oder zu sperrig sein könnten.

Derzeit laufen weltweit mehrere Pilotprojekte für elektrische Züge mit Wasserstoff-Brennstoffzellen. In Deutschland sind derzeit bereits Wasserstoffzüge im Einsatz. Darüber hinaus hat die Deutsche Bahn 60 Wasserstoffbusse für ihre Sparte DB Regio Bus im Jahr 2023 bestellt.

Für kleinere Verkehrsmittel scheint Wasserstoff keine geeignete Lösung zu sein. Wasserstofftanks müssen einem Druck von 700 bar standhalten, was diese Technologie für kleine Fahrzeuge wie E-Scooter unpraktisch macht. Doch das könnte sich in Zukunft ändern. Forscher am Fraunhofer-Institut in Dresden haben eine Wasserstoffpaste mit Magnesium entwickelt. Sie speichert Wasserstoff bei Normaldruck, ist lange haltbar und hat eine hohe Energiedichte.

Da Wasserstoffautos derzeit noch teuer sind, müssten sie doch einige gravierende Vorteile bieten, damit man ihren Kauf überhaupt in Betracht zieht. Aber tun sie das? Und wie ist das Verhältnis zwischen den Vor- und Nachteilen von Wasserstoffautos? Finde es heraus!

• Kurze Betankungszeit

• Sie haben eine ähnliche Reichweite wie Elektroautos mit großem Batteriespeicher

• Antrieb mit null lokalen Emissionen

• Die Technologie kann potenziell umweltfreundlich sein

• Wasserstoff ist ein großartiges Energiespeichermedium. Überschüssiger Strom aus erneuerbaren Quellen kann in ihm gespeichert werden.

• Geringe Anzahl von Tankstellen

• Nur wenige Fahrzeugmodelle sind auf dem Markt verfügbar

• Teuer

• Der meiste Wasserstoff für Autos wird derzeit aus fossilen Brennstoffen hergestellt, die CO2 freisetzen.

Wasserstoff kann nicht direkt zum Betanken von Autos verwendet werden. Elektrofahrzeuge hingegen können eine praktischere Speicherlösung mit bidirektionaler Aufladung bieten, so dass die Energie bei Bedarf wieder in das Netz eingespeist werden kann.

Im zweiten Quartal 2024 gab es in der EU 5.045 zugelassene Wasserstoffautos. Im Vergleich dazu betrug die Gesamtzahl der Elektroautos zu diesem Zeitpunkt 5.466.484. Daraus ergibt sich ein Verhältnis von etwa 1 Wasserstoffauto zu 1.083 Elektroautos. 

Der Wasserstoff-Chefentwickler von Opel, Dr. Lars Peter Thiesen, betont, dass viele immer noch glauben, Wasserstoffautos befänden sich in einer Demophase, aber das sei nicht mehr der Fall. Über Opel sagt er: „Wir meinen es ernst und haben jetzt ein Massenprodukt auf dem Markt“.

Der Preis von Wasserstoffautos liegt aktuell bei circa 45.000 bis 80.000 Euro, je nach Hersteller und Modell.

Der Hyundai NEXO ist das erste serienmäßig hergestellte Wasserstoffauto. Er bietet eine beeindruckende Reichweite von bis zu 540 km. Zu den Preisen macht das Unternehmen keine Angaben. Im Jahr 2018 war das Wasserstofffahrzeug ab 77.490 € erhältlich. Zurzeit kannst du auf Anfrage ein persönliches Leasingangebot erhalten.

Die zweite Wasserstoffauto-Option, die du hast, ist der Toyota Mirai. Sein Preis beginnt bei 65.990 €. Nach Angaben des Herstellers kann das Auto bis zu 555 km weit fahren, je nach Fahrgeschwindigkeit, Fahrstil und anderen Faktoren.

Der Opel Vivaro Van ist ab 47.000 Euro erhältlich. Er bietet eine Reichweite von etwa 350 km.

Honda holt auf. Das Unternehmen verkauft seine Wasserstoffautos, die eine Reichweite von 430 km (WLTP) haben, derzeit ausschließlich in Kalifornien.

Was das Design und die Technik angeht, so ähneln Wasserstofffahrzeuge anderen modernen Autos. Sie verfügen über ein elegantes Design, fortschrittliche Einparksysteme, einen adaptiven Geschwindigkeitsregler, Spurhalteassistenten und intelligente Konnektivitätsoptionen. Wenn du also nicht weißt, dass es sich um ein Wasserstoffauto handelt, wirst du es erst merken, wenn du das Armaturenbrett genau prüfst oder tanken musst.

Nein, Wasserstoffautos werden derzeit nicht subventioniert. In Deutschland wurden sie bis Ende 2023 mit einem Umweltbonus subventioniert. Da die Regierung diese Förderung sowohl für Elektro- als auch für Wasserstoffautos eingestellt hat, gibt es jetzt keinen Bonus mehr für die Wahl eines Wasserstoffmodells. 

Heute kann man in Deutschland Unterstützung in Form eines Investitionskredits mit niedrigeren Zinssätzen erhalten. Es gibt auch Programme zur Förderung der Wasserstoffproduktion und von Umweltprojekten, einschließlich Wasserstoffautos. Österreich beispielsweise wird ab Dezember 2024 bis zu 820 Millionen Euro an Bundesmitteln für Projekte zur Wasserstoffproduktion bereitstellen.

Die Reichweite von Wasserstoffautos liegt bei etwa 500 Kilometer (WLTP). Während man mit dem Mercedes GLC F-Cell bis zu 300 km weit fahren kann, kommt man mit einer einzigen Wasserstoffbetankung im BMW iX5 Hydrogen (der in der zweiten Hälfte dieses Jahrzehnts erwartet wird) bis zu 504 Kilometer weit (WLTP). Im Gegensatz dazu brauchten Elektrofahrzeuge eine gewisse Zeit, um sich von kurzen, zu langen Reichweiten zu entwickeln. Der Renault Twingo Electric zum Beispiel hat eine Reichweite von nur 190 km (WLTP). In dieser Hinsicht hatten Wasserstoffautos zu Beginn einen deutlichen Vorteil.

Wasserstoffautos sind deutlich weniger effizient als Elektroautos. Brennstoffzellen haben nämlich einen elektrischen Wirkungsgrad von etwa 35 Prozent. Im Vergleich dazu werden bei herkömmlichen Fahrzeugen nur etwa 25 Prozent der Energie aus Kraftstoff genutzt, um das Auto in Bewegung zu setzen. Der Rest geht als Wärme verloren. Bei Elektroautos werden etwa 85 Prozent des Stroms für die Fortbewegung des Fahrzeugs genutzt.

Nein, derzeit gibt es nicht genügend Wasserstofftankstellen, um so einfach und sorglos zu reisen wie mit einem Elektroauto. Werfen wir einen Blick auf die Zahlen. In Deutschland gibt es etwa 100 Wasserstofftankstellen, in Europa sind es über 260 und weltweit mehr als 900.

Wie sieht es mit Ladestationen für Elektroautos aus - gibt es da deutlich mehr? JA. Mit dem 1. September 2024 gab es in Deutschland 145.857 öffentliche Ladepunkte für Elektrofahrzeuge. Europa hat mit über 900.000 öffentlichen Ladestationen für Elektroautos einen großen Schritt in Richtung nachhaltiger Verkehr gemacht. Bis Ende 2023 werden weltweit 3,9 Millionen öffentliche Ladepunkte zur Verfügung stehen.

Interessanterweise war dies einer der Hauptgründe, warum Mercedes die Produktion seiner Wasserstoffmodelle eingestellt hat. Der Mercedes GLC F-Cell, der Ende 2018 auf den Markt kam, nachdem Toyota und Hyundai ihre Brennstoffzellenautos eingeführt hatten, war nur in einer begrenzten Serie über Leasing für eine kleine Gruppe von prominenten Kunden erhältlich. Die Reichweite von 300 km war auch nicht sehr beeindruckend, aber die Produktion wurde hauptsächlich aufgrund der begrenzten Anzahl von Wasserstofftankstellen und der hohen Technologiekosten eingestellt.

Mit den Wasserstofftankstellen verhält es sich wie mit dem Henne-Ei-Problem.

Die Autohersteller wollen keine Fahrzeuge herstellen, die nur an wenigen Orten betankt werden können.

Auf der anderen Seite wissen die Tankstellenbetreiber nicht, woher die Kunden kommen sollen, wenn es nur wenige Fahrzeugmodelle gibt.

Eine der einfachsten Möglichkeiten, Wasserstofftankstellen zu finden, ist die Nutzung von H2 Mobility. Das System zeigt Tankstellen von großen Anbietern wie Air Liquide, Daimler und Shell an. Du kannst auf eine digitale Karte zugreifen, die alle europäischen Wasserstofftankstellen mit Adressen, Betreibern und Öffnungszeiten anzeigt. Die App H2.LIVE, die kostenlos im App Store und bei Google Play erhältlich ist, bietet Live-Informationen zu diesen Stationen, einschließlich Wartungsplänen und Tankkartenanwendungen.

Das Tanken von Wasserstoffautos an öffentlichen Ladestationen dauert etwa fünf Minuten und bietet eine ähnliche Reichweite wie moderne Dieselfahrzeuge. Dies zu Hause mit mehr Komfort und zu einem niedrigeren Preis zu tun, wie es Besitzer von Elektroautos derzeit und in absehbarer Zukunft tun, ist nicht möglich.

Zum Vergleich: Das Aufladen eines Elektroautos an einer öffentlichen DC- oder HPC-Ladestation dauert je nach Fahrzeug und Batteriestatus etwa 20-40 Minuten. Wenn du eine Wallbox wie den go-e Charger Gemini 2.0 oder Gemini flex 2.0 zu Hause hast , kann das Aufladen 4-6 Stunden dauern. Dieser Faktor spielt jedoch keine große Rolle, da du immer dann laden kannst, wenn das Auto geparkt ist - zum Beispiel in der Nacht.

Das Betanken eines Wasserstofffahrzeugs funktioniert ähnlich wie bei einem normalen Auto. Du schließt die Zapfpistole an den Anschluss deines Fahrzeugs an und drückst dann einen Knopf, um zu starten. Das System prüft, ob Lecks vorhanden sind, und hält automatisch an, wenn es ein Problem gibt.

Ein Wasserstoffauto verbraucht durchschnittlich 0,8 kg pro 100 km. Auf 100 km verbraucht es also weniger als 1 kg Wasserstoff.

Die Kraftstoffpreise für Wasserstoff schwanken, aber an den meisten Tankstellen kostet er zwischen 15 und 16 € pro Kilogramm.

Das bedeutet, dass eine Fahrt von 100 km mit einem Wasserstoffauto etwa 12 bis 13 € kosten würde.

Ein Elektroauto verbraucht etwa 15 kWh Strom pro 100 km, wobei die Kosten für das Aufladen zu Hause im Durchschnitt bei 0,37 € pro kWh liegen. Daraus ergeben sich Kosten von etwa 5,55 € pro 100 km.

Im Vergleich dazu verbraucht ein ähnliches Fahrzeug mit Verbrennungsmotor 7,4 Liter pro 100 km, wobei der durchschnittliche Benzinpreis in der Schweiz derzeit bei etwa 1,84 € pro Liter liegt. 

Wasserstofffahrzeuge sind genauso sicher wie Benzin-, Erdgas-, Diesel- und Elektroautos. Da Wasserstoff unsichtbar und entflammbar ist, sind einfach andere Sicherheitsmaßnahmen erforderlich. Er explodiert nur dann, wenn es einen bestimmten Auslöser und eine Zündquelle gibt.

Hier erfährst du, wie die Sicherheit gewährleistet wird:

• Gesetzliche Sicherheitsvorschriften: Die Verordnung (EG) Nr. 79/2009 legt hohe Sicherheitsstandards für Wasserstoffautos fest. Gemäß den Vorschriften müssen die Fahrzeuge auf Druck, Dichtheit und Brandsicherheit geprüft werden.

• Kontrollierte Lagerung:

• Wasserstoff wird in sicheren Tanks gelagert, die gefährliche Reaktionen mit Sauerstoff verhindern.

• Crash-Tests: Wie andere Autos erfüllen auch Wasserstofffahrzeuge die europäischen Standards für Crashsicherheit.

• Nur bei einem Totalschaden ist es wahrscheinlich, dass der Tank beschädigt wird.

Die Wasserstofftechnologie hat das Potenzial für eine nachhaltige Entwicklung. Vor allem, weil Brennstoffzellenfahrzeuge in den Brennstoffzellen nur Wasserdampf erzeugen. Das macht Wasserstoff zu einer sauberen Energiequelle. Obwohl der Kraftstoff gelagert und transportiert werden kann, muss er aus erneuerbaren Energiequellen hergestellt werden, um wirklich umweltfreundlich zu sein.

Es gibt verschiedene Arten von Wasserstoff, die wie Farben benannt werden. Wasserstoff selbst hat jedoch keine Farbe.

Grauer Wasserstoff wird aus Erdgas durch ein Verfahren namens Dampfreformierung gewonnen. Dieses Verfahren ist sehr energieintensiv und, wie du bereits ahnst, umweltschädlich, da das abgespaltene CO2 in die Atmosphäre freigegeben wird.

Blauer Wasserstoff ist etwas weniger umweltschädlich als grauer Wasserstoff. Er entsteht im Grunde wie der Graue Wasserstoff, allerdings wird bis zu 90 Prozent des gasförmigen CO2 nach der Dampfrefomierung unterirdisch gelagert und gelangt somit nicht oder eben nur in geringem Ausmaß in die Atmosphäre. Ändert aber natürlich nichts daran, dass Wasserstoff auch hier aus fossilen Ressourcen gewonnen wird.

Türkiser Wasserstoff wird aus aus einem Gas gewonnen, nämlich aus Methan, welches in Wasserstoff und festen Kohlenstoff aufgespalten wird. Statt gasförmigem CO2 entsteht also, wie du richtig gehört hast, festes CO2, das unterirdisch gelagert oder im Boden gebunden werden kann. Dadurch gelangt kein CO2 in die Atmosphäre. Das Verfahren ist aktuell jedoch nicht auf die Produktion des Wasserstoffs ausgerichtet, weshalb es bisher nur ein Nebenprodukt dieses Prozesses ist.

Grüner Wasserstoff wird aus reinem Wasser gewonnen, und der Strom, der für die Elektrolyse gebraucht wird, also für das Verfahren, in dem das Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird, aus erneuerbaren Energiequellen stammt. Aktuell wird jedoch lediglich rund 5 Prozent grüner Wasserstoff hergestellt, der hauptsächlich aus Afrika und dem Nahen Osten importiert wird, da die europäischen Länder nicht über die Möglichkeiten verfügen, ihn in großem Maßstab zu produzieren. Das bedeutet, dass der Transport von Wasserstoff, selbst wenn er umweltfreundlich hergestellt wird, trotzdem CO2-Emissionen verursachen würde.

Die Speicherung beim Transport erfordert je nach Verfahren ebenso hohen Aufwand.

Wie du siehst, ist Wasserstoff also in über 90% der Fälle nicht emissionsfrei. Und dazu kommt eben noch, dass all diese Verfahren sehr teuer und energieintensiv sind, also ggf. viel Strom benötigen, um den Wasserstoff erst mal herzustellen. Um eine Wasserstoffwirtschaft aufzubauen, sollten wir uns auf die lokale Produktion von grünem Wasserstoff konzentrieren. Blaue, orangefarbene und türkisfarbene Typen können uns helfen, in die richtige Richtung zu gehen.

Wasserstoffautos werden manchmal als der „Kraftstoff der Zukunft“ bezeichnet. Allerdings machen sie derzeit weniger als 1 % des weltweiten Fahrzeugabsatzes aus, verglichen mit rund 14 Millionen (18 % des weltweiten Fahrzeugabsatzes) Elektroautos, die allein im Jahr 2023 weltweit verkauft wurden. Ein ziemlicher Unterschied, oder? Vergleichen wir weitere wichtige Fakten, um uns ein klares Bild zu machen.

Deutschland, ein wichtiger Akteur in der Automobilindustrie, ist dieser Meinung. Die Bundesregierung plant, bis 2030 eine Elektrolysekapazität von zehn Gigawatt aufzubauen und damit 30-50 % des Wasserstoffbedarfs des Landes zu decken. Es werden Projekte zur Massenproduktion von Elektrolyseuren und zur Offshore-Wasserstoffproduktion finanziert.

Gill Pratt, CEO des Toyota-Forschungsinstituts, sagt, dass die Kunden und nicht die Regierungspolitik über die Zukunft der Fahrzeuge entscheiden werden. Toyota möchte den Menschen die Wahl lassen und respektiert die Rolle jedes Einzelnen bei der Erreichung der Kohlenstoffneutralität.

Im Moment sind Elektrofahrzeuge die praktischere Wahl. Du kannst keine Wasserstofftankstelle in deinem Auto mitführen oder diese zu Hause installieren. Bei einer Ladestation für Elektroautos ist es jedoch möglich. Wenn du eine mobile Wallbox hast, kannst du sie ausstecken und unterwegs an einer roten CEE-Steckdose oder einer anderen Steckdose betreiben.

Die Kosten für Elektroautos sind niedriger, sowohl für die Fahrzeuge selbst als auch für das Laden. Zum Vergleich: Der Hyundai IONIQ 6 (Elektroauto mit einer Reichweite von bis zu 550 km) kostet rund 52.000 €, während der Hyundai NEXO (Wasserstoffauto mit einer Reichweite von bis zu 540 km) rund 77.500 € kostet.

Heute wird Wasserstoff meist aus Erdgas hergestellt, was zu CO2-Emissionen führt. Im Gegensatz dazu können Elektrofahrzeuge mit erneuerbaren Energiequellen aufgeladen werden.