BMW produziert sie als neue Kleinserie, in Asien werden sie bereits zu Tausenden verkauft, China will bis 2030 eine Million von ihnen auf seinen Straßen sehen. Die Rede ist von Wasserstoffautos, die angesichts des Klimawandels ins Interesse von Autoherstellern und Forschungsinstituten rücken. Denn der Untergang der Benzinverbrenner ist eingeleitet - es braucht zukunftsfähige Alternativen.
Auf Platz Eins der Nachfolger steht zurzeit das Elektroauto mit Batterie, die Verkaufszahlen gehen steil nach oben. Allein in Deutschland wurden 2021 rund 336.000 reine Elektroautos neu zugelassen – im Vergleich zu 2013 eine Steigerung um mehr als 8800 Prozent.
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Auch das Wasserstoffauto – oder treffender: das Elektroauto mit Brennstoffzelle – findet Käufer, aber wirklich mithalten kann es nicht. 2021 wurden weltweit nur 15.500 Wasserstofffahrzeuge verkauft.
Wohl auch, weil man für sie tief in die Tasche greifen muss. Mindestens 65.000 Euro kostet zurzeit der Kauf eines Wasserstoffautos. Die kleinen Batteriefahrzeuge beginnen bei 20.000 Euro.
Wie funktioniert das eigentlich?
Die Brennstoffzelle unter der Haube der Wasserstoffautos gewinnt Strom nach dem Prinzip der umgekehrten Elektrolyse. In der Zelle trifft Wasserstoff auf Luftsauerstoff, die in einer chemischen Reaktion zu Wasser werden.
Dabei entstehen zwei „Abfall-Produkte“: Wärme und Strom. Letzterer treibt den E-Motor an.
30 Prozent der Energie werden verwertet
Dass der Wasserstoff von einigen Forschern in erster Linie als Speicher erneuerbarer Energien in großen Tanks gesehen wird, statt als Alternative zum Diesel, hat verschiedene Gründe.
„Die Verwendung von Wasserstoff als Antriebsmittel ist mit großem Energieverlust verbunden. Von der ursprünglichen Energiemenge kann das Wasserstoffauto nur rund 30 Prozent nutzen, das lohnt sich nicht“, sagt Jürgen Karl, Leiter des Lehrstuhls für Energieverfahrenstechnik an der Universität Erlangen-Nürnberg. „Das Batterieauto verwertet 70 Prozent der Energie.“.
Damit ist das Batterieauto der Spitzenreiter der Modelle, denn auch der Benzinmotor verwertet nur rund 20 Prozent der Energie, der Rest geht als Wärme verloren.
Auch das E-Auto hat Nachteile
Allerdings hat die Batterie – nach dem aktuellen Stand der Technik – zwei Nachteile gegenüber der Brennstoffzelle. Zum einen ist die Reichweite deutlich geringer, rund 350 Kilometer sind das Maximum. Das Wasserstoffauto schafft mit rund 600 Kilometern ähnliche Strecken wie der Verbrenner.
Zum anderen wird der Tank des Wasserstoffautos in wenigen Minuten aufgefüllt. Das Batterieauto steht teils zwölf Stunden an der Ladesäule, bis es weitergehen kann.
Für beide Techniken gilt: Erst mit grünem Strom werden sowohl Batterie- als auch Wasserstoffauto tatsächlich klimaneutral. Bisher sind 0,1 Prozent des Wasserstoffs in Deutschland grün, der Großteil wird aus Erdgas hergestellt, was Tonnen an CO2 freisetzt.
Grünen Wasserstoff gibt es genug
Peter Wasserscheid, Inhaber des Lehrstuhls für Chemische Reaktionstechnik an der FAU ist ein Befürworter des Brennstoffzellenautos. Er selbst fährt seit zwei Jahren einen Hyundai Nexo und ist mit diesem zufrieden.
Die überschaubare Infrastruktur – in ganz Deutschland gibt es aktuell 97 Wasserstofftankstellen – sei kein Hindernis. „Alle 40 bis 60 Kilometer findet man eine Tankstelle, ich stand noch nie mit leerem Tank da.“
Das Argument der unrentablen Wasserstoffautos, die Energie verschwenden, überzeugt Wasserscheid nicht. „Wasserstoff ist leicht zu transportieren und wir haben die Möglichkeit, soviel erneuerbare Energien wie wir benötigen, aus Ländern wie Kanada und Australien zu importieren.“
Dagegen sei Strom in Deutschland jetzt schon Mangelware und werde auch für E-Autos stetig teuer. Am Ende könnte sich das Wasserstoffauto also doch rechnen. „Noch ist die Brennstoffzelle etwas für Langstreckenfahrzeuge wie Züge und Lkws. Aber mit dem Fortschritt der Technik und dem Import von grünem Wasserstoff hat auch das Wasserstoffauto eine Zukunft.“
Das erste Auto der Welt fährt mit Wasserstoff
Um eines deutlich zu machen: Die Diskussion um den Wasserstoff als Antriebsmittel der Zukunft ist nicht neu. 1766 entdeckte der Brite Henry Cavendish den Wasserstoff.
1806 baute der Franzose Francois Isaac de Rivaz einen kutschenartigen Wagen, dessen Verbrennungsmotor mit einer Mischung aus Steinkohlengas, Wasserstoff und Luft angetrieben wurde.
Das Auto fuhr nur einige hundert Meter weit, dann versagte der Motor. Aber es war das erste Treibstofffahrzeug mit Verbrennungsmotor in der Geschichte der Technik – genau 80 Jahre vor dem ersten Benzinauto von Carl Benz.
Der Electrovan verschwindet im Lager
Doch als serientauglich erwies sich der Wasserstoff erst mal nicht. 1966 präsentierte General Motors mit seinem Electrovan das erste mit Wasserstoff betriebene Brennstoffzellenfahrzeug. Anschließend wurde der Electrovan in ein Lager in Michigan gestellt, dort nach 31 Jahren wiederentdeckt und an Museen verliehen.
Erst der japanische Hersteller Toyota brachte ab 1992 neuen Schwung in die Entwicklung wasserstoffgetriebener Fahrzeuge. Der Prototyp des Toyota Mirai wurde 2001 vorgestellt, ab 2014 war die Limousine in Japan käuflich zu erwerben. Hyundai und Honda zogen nach.
Die asiatischen Hersteller sind der europäischen Industrie in diesem Bereich weit voraus.
BMW wagt erneut den Versuch
In Deutschland versucht sich nur BMW seit mehreren Jahren am Wasserstoff. Laut der Firma wolle man nicht alles auf die Karte Batterie setzen. Modelle wie der Hydrogen 750 hL aus dem Jahr 2000 verschwanden schnell in der Versenkung.
Nun versucht es BMW erneut. Ende des Jahres wird eine Kleinserie des SUV iX5 Hydrogen an ausgewählte Kunden zum Test übergeben. Die Brennstoffzellen des Autos bauen auf die Technik von Toyota auf.
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