Alles Wissenswerte über das Wasserstoffauto

Was ist ein Wasserstoffauto?

Die Wasserstoff-Brennstoffzelle ist eine relativ alte Technologie, da ihre ersten Anwendungen bis ins Jahr 1804 zurückreichen. Damals baute der Schweizer François Isaac-de-Rivaz die erste Brennstoffzelle, die mit dem damals als „Kohlegas“ bezeichneten Gas betrieben wurde, das als Vorläufer des heute verwendeten Wasserstoffs angesehen werden kann.
Ein modernes Wasserstoffauto ist ein Elektroauto. Der Unterschied zu einem batteriebetriebenen Elektroauto (zum Beispielmit Lithium-Ionen-Batterie ) besteht darin, dass der Strom hier von einem Generator erzeugt wird, der Dihydrogen (H2) nutzt. Dieses als „Brennstoffzelle“ bezeichnete System nutzt die chemische Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff, um Strom zu erzeugen und an den Motor zu leiten. Das Wasserstoffauto muss daher mit einem sicheren Druckgasbehälter ausgestattet sein.

Wie funktioniert eine Brennstoffzelle?

Die Brennstoffzelle eines Wasserstoffautos ist ein recht komplexes Bauteil, das als elektrochemischer Generator fungiert.
In der Brennstoffzelle verbindet sich der aus dem Tank kommende Wasserstoff mit dem aus der Luftzufuhr stammenden Sauerstoff, wodurch Strom zur Versorgung des Motors erzeugt wird. Bei dieser chemischen Reaktion entsteht lediglich Wasserdampf. Da beim Fahren keine umweltschädlichen und gesundheitsgefährdenden Emissionen entstehen, ist das Wasserstoffauto eine ebenso interessante Lösung wie das „klassische“ Elektroauto*.

Das Auftanken des Wasserstoffautos

Das Betanken mit Wasserstoff ist genauso einfach und schnell wie das Tanken von Benzin. Man muss lediglich die Zapfpistole der Wasserstofftankstelle an das Fahrzeug anschließen, die Pumpe betätigen und einige Minuten warten. Schon wenige Kilogramm Wasserstoff reichen aus, um die Brennstoffzelle zu versorgen und mehrere hundert Kilometer zurückzulegen. Da es in Frankreich und Europa jedoch noch wenige öffentliche Tankstellen gibt, gehören die meisten Brennstoffzellenautos zu Unternehmensflotten, die über eigene Wasserstofftankstellen verfügen. Vor diesem Hintergrund bietet Renault neben den klassischen Elektroversionen auch den Kangoo Z.E. Hydrogen und den Master Z.E. Hydrogen an.

Woher stammt der Wasserstoff?

Wasserstoff kommt in der Natur in großen Mengen vor. Derzeit beschränkt sich sein Verbrauch auf einige wenige Industriezweige mit hoher Wertschöpfung (Metallindustrie, Raffinerien, Textilindustrie, Glasindustrie, Elektronikindustrie…). Als Kraftstoff wird er im Antrieb von Weltraumraketen verwendet, da seine Energiedichte sehr hoch ist (ein Kilogramm Wasserstoff enthält dreimal so viel Energie wie ein Kilogramm Benzin).
Da sein Gesamtverbrauch jedoch gering bleibt, wurden bisher nur wenige Investitionen in seine Produktion getätigt. Er wird heute durch „Dampfreformierung“ von Kohle oder Erdöl hergestellt. Eine Technologie zur Erzeugung von grünem Wasserstoff befindet sich ebenfalls in der Entwicklungsphase. Sie basiert auf erneuerbaren Energien wie der Wasserelektrolyse mit Wind- oder Solarstrom … oder auch auf Kernenergie.

Wasserstoffauto vs. Elektroauto: Was sind die Unterschiede?

Auch wenn das Wasserstoffauto in erster Linie ein Elektroauto ist, weist es doch grundlegende Unterschiede zu herkömmlichen Elektrofahrzeugen auf. Die Energiequelle für den Motor ist eine andere: Herkömmliche Elektroautos nutzen eine Batterie, die über ein Kabel aufgeladen werden muss, um den Elektromotor mit Energie zu versorgen; das Wasserstoffauto nutzt eine Brennstoffzelle, um den benötigten Strom zu erzeugen. Es ist jedoch möglich, beide Lösungen zu kombinieren. Diese Option hat Renault bei seinen Modellen Kangoo Z.E. Hydrogen und Master Z.E. Hydrogen gewählt: Sie werden weiterhin über die Batterie angetrieben, und die Wasserstoff-Brennstoffzelle ermöglicht es, die Batterie während der Fahrt aufzuladen. Dadurch wird die Reichweite vergrößert.

Vorteile der Wasserstoffzelle gegenüber einem Elektroauto

Der größte Vorteil eines Elektroautos mit Brennstoffzelle gegenüber einem batteriebetriebenen Elektrofahrzeug liegt in der Reichweite und der Ladezeit an einer Wasserstofftankstelle. Die wenigen Wasserstoffautos auf dem Markt bieten eine bis zu dreimal so große Reichweite wie Elektrofahrzeuge, mit 350 bis 600 Kilometern Reichweite pro „Tankfüllung“, während ein vergleichbares Elektroauto mit voll aufgeladener Batterie 120 bis 400 Kilometer schafft.
Sein zweiter Vorteil ist die Ladegeschwindigkeit. Das Wasserstoffauto eignet sich besonders gut, um auf langen Strecken Ladezeit zu sparen, dank der schnellen Wasserstoffbetankung: 5 bis 10 Minuten reichen aus, um an einer Tankstelle vollzutanken, während eine 80-prozentige Batterieladung einen Stopp von mindestens einer halben Stunde erfordert.

Nachteile der Wasserstoffzelle im Vergleich zu einem Elektroauto

Während sich die Zahl der Ladestationen für Elektrofahrzeuge, insbesondere der Hochleistungsstationen, in Europa verdichtet, sind Wasserstofftankstellen nach wie vor eher selten. Auch wenn das Netz jedes Jahr wächst, gibt es derzeit weniger als 200 Wasserstofftankstellen in Europa. In Frankreich sind nur etwa vierzig Tankstellen registriert, und es gibt rund hundert Bauvorhaben, während Deutschland 87 Tankstellen und das Vereinigte Königreich weniger als 20 zählt. Als weltweiter Marktführer verzeichnete Japan Ende 2019 114 Wasserstofftankstellen.
Zudem macht die komplexe Technologie der Wasserstoff-Brennstoffzelle ein Wasserstoffauto etwa 50 % teurer als ein vergleichbares Elektroauto.

Welche Zukunft hat das Wasserstoffauto?

Das Wasserstoffauto weckt aufgrund seiner offensichtlichen Vorteile das Interesse der meisten Automobilhersteller. Da sie zuverlässig, im Betrieb sauber* und mit einer großen Reichweite ausgestattet sind, wird die Zahl der Wasserstofffahrzeuge im Laufe des nächsten Jahrzehnts voraussichtlich stark zunehmen. Ähnlich wie beim „klassischen“ Elektroauto und der sich entwickelnden Ladeinfrastruktur wird die Verdichtung des Netzes an Wasserstofftankstellen einer der Schlüssel für den großflächigen Einsatz dieser Technologie sein: eine unverzichtbare Voraussetzung, um sie erschwinglicher zu machen, als sie es derzeit ist.

Wie viel kostet ein Wasserstoffauto in der Anschaffung?

Da Wasserstoffautos nach wie vor nur in Kleinserien hergestellt werden, sind sie derzeit noch recht teuer in der Anschaffung. Die auf dem Markt erhältlichen Pkw kosten rund 70.000 Euro und mehr. Der Renault Kangoo Z.E. Hydrogen, der einzige kompakte Transporter mit Brennstoffzelle, der derzeit auf dem Markt ist, ist in Frankreich jedoch bereits ab 48.300 Euro (vor Steuern) erhältlich.

Welche Förderungen gibt es beim Kauf eines Wasserstofffahrzeugs?

In Frankreich kommen mit Wasserstoff betriebene Pkw und leichte Nutzfahrzeuge in den Genuss derselben staatlichen Prämien wie batteriebetriebene Elektroautos. Der Umweltbonus für Privatpersonen kann somit bis zu 7.000 Euro und für Gewerbetreibende bis zu 5.000 Euro betragen. Zusätzlich wird ein Betrag von 3.000 Euro gewährt, der über die für andere Elektrofahrzeuge geltende Obergrenze von 60.000 Euro hinausgeht.
Zu diesem Umweltbonus kommt die Umtauschprämie für die Verschrottung eines alten, umweltschädlichen Fahrzeugs hinzu, die unter bestimmten Voraussetzungen bis zu 10.000 Euro betragen kann. Mehrere regionale und lokale Initiativen bieten zusätzliche Prämien an, deren Höhe bis zu 12.000 Euro erreichen kann!
In Deutschland können Käufer eines Elektroautos im Jahr 2020 von einer 50-prozentigen Mehrwertsteuerermäßigung und einer Abwrackprämie von maximal 6.000 Euro profitieren. Im Vereinigten Königreich beträgt die Prämie bis zu 6.720 Euro. Italien, Spanien und andere europäische Länder dürften diesem Beispiel im Sommer ebenfalls folgen.

Weitere Informationen finden Sie in der Vortragsreihe zum Thema Wasserstofffahrzeuge im Rahmen der Renault eWays 2020.

* Weder CO₂-Emissionen noch regulierte Luftschadstoffe während der Fahrt, gemäß dem WLTP-Zulassungszyklus, ausgenommen Verschleißteile.

Urheberrechte: Anthony Bernier