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03.11.2023Simone Ihrig

Wasserstoffautos

Um Deutschlands Klimaziele zu erreichen, muss der Verkehr in Deutschland bis spätestens 2050 treibhausgasneutral werden.[1] Das bedeutet, dass gar kein klimawirksames Gas freigesetzt oder jeder Ausstoß ausgeglichen wird.[2] Wasserstoff könnte dabei behilflich sein, den Verkehr zu dekarbonisieren – zumindest, wenn „grüner“ Wasserstoff verwendet wird.[1] Dieser wird aus erneuerbaren Energien hergestellt. Eingesetzt werden soll der Wasserstoff z.B. in Wasserstoffautos bzw. korrekterweise Brennstoffzellen-Autos genannt. Im Grunde sind Brennstoffzellen-Autos Elektrofahrzeuge.[3] Der Unterschied liegt jedoch darin, dass in den Autos ein Wasserstofftank und eine Brennstoffzelle verbaut sind.[2] Mithilfe von PEM (Polymer-Elektrolyt-Membran)-Brennstoffzellen findet eine Umkehrung der Elektrolyse statt.[2] Bei der Elektrolyse wird mithilfe von Strom Wasser zu Wasserstoff umgewandelt.[4] In der Brennstoffzelle wird dieser Vorgang umgekehrt: Wasserstoff und Sauerstoff reagieren durch eine Membran zu Wasser. Die dabei freigesetzte Energie ist der Antrieb für den Elektromotor.[3] Das Auto lädt sich also nicht mit Elektrizität auf, sondern stellt sie während der Fahrt selbst her.

Klimaverträglichkeit

Brennstoffzellen-Autos sind genau wie herkömmliche E-Autos lokal emissionsfrei. Als einziges „Abfallprodukt“ entsteht destilliertes Wasser.[2] Leider wird bisher der Großteil des Wasserstoffes (ca. 98%) mithilfe von Erdgas, Erdöl und Kohle hergestellt.[2] Lediglich 2% des Wasserstoffes stammen von regenerativen Energien.[2] Ist der Wasserstoff durch fossile Energieträger entstanden, so sind die  CO2 -Emissionen etwa halb so groß wie bei einem vergleichbaren Auto mit Benzinantrieb.[5] Wurde der Wasserstoff jedoch mithilfe von Photovoltaik und Co. hergestellt, so kann von Klimaneutralität gesprochen werden. Um den Wasserstoff jedoch in Tanks speichern zu können muss dieser entweder in gasförmigem Zustand unter Energieverbrauch und hohem Druck komprimiert werden oder durch Abkühlung verflüssigt werden.[1]

Wirkungsgrad, Reichweite und Co.

Ein herkömmliches Elektroauto kann mit einem Wirkungsgrad von durchschnittlich 64% glänzen.[6] Was den Wirkungsgrad angeht ist das Wasserstoffauto klar im Nachteil. Dieses besitzt einen Wirkungsgrad von gerade einmal 28%.[1] Jedoch liegt dieses in anderen Kategorien klar im Vorteil. So kann das Brennstoffzellen-Auto je nach Witterungsbedingungen, Modell und Fahrstil Reichweiten zwischen 500 und 650 Kilometern erreichen.[7] Die Reichweite von Elektroautos variiert derzeit von 120 km bis ca. 500 km mit einer vollen Ladung.[8] Auch bei der Tank- bzw. Ladezeit gibt es erhebliche Unterschiede. Um den Wasserstofftank zu füllen werden etwa 3-5 Minuten gebraucht.[9] Zwar kann es je nach Zapfsäule danach 7-30 Minuten dauern bis die Säule den nötigen Druck für eine erneute Betankung wieder aufgebaut hat, jedoch ist dies in den meisten Fällen schneller als die Ladezeit eines herkömmlichen E-Autos.[10] Diese benötigen nämlich je nach Säule und Batterie zwischen 30 Minuten und 14 Stunden.[11] Allerdings gibt es in Deutschland bisher nur knapp über 100 Tankstellen, die Wasserstoff anbieten und damit liegen wir noch weit über der Anzahl unserer Nachbarländer.[2]

Zukunft

Der aktuelle Forschungsstand lässt mit Blick auf den geringen Wirkungsgrad, die geringe Anzahl an Tankstellen, sowie der komplexen Lagerung vermuten, dass sich Brennstoffzellen-Autos im normalen Straßenverkehr vorerst nicht durchsetzen. Jedoch könnte die Technologie in Bereichen zum Einsatz kommen, bei denen hohe Reichweiten unumgänglich sind. So könnte etwa der Seeverkehr und der internationale Flugverkehr in Zukunft mit Wasserstoff betrieben werden.[1] Fest steht, dass es weiterer Forschung bedarf um unsere Technologien kostengünstig und klimafreundlich voranzubringen.


[1] https://www.umweltbundesamt.de/themen/verkehr/kraftstoffe-antriebe/wasserstoff-im-verkehr-haeufig-gestellte-fragen#effizienz

[2] https://www.helmholtz-klima.de/faq/co2-neutralitaet-treibhausgasneutralitaet-und-klimaneutralitaet-was-ist-was#:~:text=Der%20Begriff%20CO2%2DNeutralit%C3%A4t,der%20von%20Methan%20oder%20Lachgas

[3] https://www.adac.de/verkehr/tanken-kraftstoff-antrieb/alternative-antriebe/wasserstoffauto-so-funktioniert-es/

[4] https://www.galileo.tv/technik/wasserstoff-auto-zukunftstechnologie-brennstoffzelle-funktion-kaufen/

[5] https://www.acv.de/ratgeber/mobilitaet-der-zukunft/alternative-antriebe/wasserstoffauto-das-alltagstauglichere-e-auto#:~:text=Welche%20Reichweite%20bietet%20ein%20Wasserstoffauto,von%20bis%20zu%201.000%20Kilometern

[6] https://www.bmuv.de/themen/verkehr/elektromobilitaet/effizienz-und-kosten#:~:text=Wenn%20man%20die%20Verluste%20einbezieht,Fahrzeug%20mit%20einem%20konventionellen%20Verbrennungsmotor

[7] https://www.adac.de/rund-ums-fahrzeug/autokatalog/marken-modelle/toyota/toyota-mirai/

[8] https://www.mobilityhouse.com/de_de/knowledge-center/artikel/ladezeitenuebersicht-fuer-elektroautos

[9] https://www.nzz.ch/podium-dossiers/zukunft-der-mobilitaet/sechs-mythen-zum-wasserstoffantrieb-ld.1630847

[10] https://www.businessinsider.de/wirtschaft/mobility/wasserstoff-autos-wie-der-groesste-vorteil-zum-grossen-aergernis-wird-r3/

[11] https://www.ruv.de/kfz-versicherung/magazin/rund-ums-auto/elektromobilitaet-wie-lange-dauert-es-ein-elektroauto-zu-laden

Simone Ihrig

Projektteam PRIO1 - Das Klima-Netzwerk

Simone ist Werkstudentin im Projektteam von PRIO1. Zurzeit studiert sie in Heidelberg Prävention und Gesundheitsförderung im dritten Semester. Hierbei lernt sie die vielfältigen Arten, wie sich unsere Umgebung auf unsere Gesundheit auswirkt, kennen. In ihrer Freizeit musiziert sie gerne und arbeitet an kreativen Ideen für Bücher und Geschichten. Die Vielfalt der Lebewesen in unserer Umwelt und unser komplexes Ökosystem faszinieren sie, weshalb sie sich für Klima- und Umweltschutz einsetzt.

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