Wasserstoffautos: Zukunft oder chancenlos?

Es klingt vielversprechend, was dem Wasserstoff zugeschrieben wird: In Zukunft sollen dank modernster Brennstoffzellen Null-Emissionen-Fahrzeuge auf unseren Straßen unterwegs sein. Besonderes Augenmerk legt man derzeit auf Lkws und den öffentlichen Verkehr, im Privatbereich spielen wasserstoffbetriebene Fahrzeuge noch keine Rolle und es ist offen, ob sie das in Zukunft tun werden. Wir haben uns angesehen, wie sinnvoll Wasserstoffautos sind und was gegen die Wasserstoffmobilität spricht.

Spricht man von mit Wasserstoff betriebenen Autos, meint man nichts anderes als eine Variante des Elektroautos, denn angetrieben werden "Fuel Cell Electric Vehicles" (FCEV) von einem Elektromotor. Der Unterschied liegt in der Energiespeicherung. Beim Wasserstoffauto wird der Wasserstoff aus speziellen Hochdrucktanks im Fahrzeug in Brennstoffzellen geleitet, wo er mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft reagiert. Heraus kommt Wasser und elektrischer Strom. Der Strom wird in einer Hochvolt-Batterie gepuffert oder direkt an den Elektromotor übertragen. Das Wasser verdampft oder tröpfelt aus dem Auspuff. Bei der Nutzung des Wasserstoffs entsteht als Abfallprodukt also wieder Wasser.

Eines ist unbestreitbar: Wasserstoff ist ein 1A-Energieträger, der Benzin, Diesel und Kerosin in Zukunft ersetzen und somit die Emissionen im Mobilitätssektor deutlich reduzieren könnte. Der Brennwert eines Kilogramms Wasserstoff liegt bei mehr als dem Dreifachen des Energiegehalts eines Liters Benzin oder Diesel. Im Vergleich zur E-Mobilität punktet die Wasserstoffmobilität jahreszeitunabhängig mit höheren Reichweiten und einer deutlich höheren Betriebsdauer, allerdings ist der Well-to-Wheel-Wirkungsgrad von Wasserstoff schlechter als bei batterieelektrischen Fahrzeugen. Das bedeutete, dass Brennstoffzellenfahrzeuge für die gleiche Fahrleistung mehr Strom aus Wasserstoff erzeugen müssen, als batterieelektrische Fahrzeuge dafür speichern müssen. Das Nachtanken hingegen dauert nur drei bis vier Minuten und damit wesentlich kürzer als beim E-Auto.

Wasserstoffbetriebene Fahrzeuge sind noch eine Seltenheit auf Österreichs Straßen. Zunächst einmal scheitert es an den Kosten. Die Brennstoffzellentechnik ist noch sehr teuer, unter anderem deshalb, weil für die Brennstoffzellen für Autos teure Edelmetalle wie etwa Platin notwendig sind. Die Anschaffungskosten für die derzeit am Markt erhältlichen Serienmodelle (Hyundai Nexo, Toyota Mirai) liegen bei rund 65.000 Euro. Zudem ist der Betrieb ein teurer Spaß: 1 Kilogramm Wasserstoff (ca. 100 km Reichweite) kostet Stand Juli 2024 satte 24 Euro.

Weitere Hauptprobleme sind die fehlende Infrastruktur und die Speicherung. Weder der Transport und die Verteilung noch die Wasserstoffproduktion ist in Österreich so weit, als dass Wasserstoffmobilität wirtschaftlich genutzt werden könnte. Wasserstoff kann z. B. nicht durch existierende Gaspipelines gepumpt werden, da das Gas an jedem Ventil entweichen und der Stahl beschädigt werden würde. Deshalb muss er auf der Straße zu den Tankstellen transportiert werden, wobei der benötigte Druck (700 bar für Pkws) für die großen Tank-Auflieger zu groß ist. Man kann Wasserstoff stattdessen flüssig zu den Tankstellen liefern, allerdings hat man hierbei den Nachteil, dass die LKW-Tanks stark isoliert werden müssen - dadurch verliert man viel Tank-Volumen und der Wasserstoff muss schnell geliefert werden. Zwar kühlt die Verdunstungskälte des siedenden Wasserstoffs den Tank, der verdunstete Wasserstoff entweicht aber. Heißt: Ein Flüssigwasserstoff-LKW kommt nie mit vollem Tank an. Das Verflüssigen des Wasserstoffs bedeutet im Übrigen einen enormen Energieaufwand, da Wasserstoff erst bei minus 253°C den Aggregatzustand wechselt.

Wasserstoff (chemisches Symbol: H) ist auf der Erde in praktisch unbegrenzter Menge vorhanden, allerdings selten in elementarer Form. Stattdessen liegt er in gebundener Form vor, zum Beispiel in Wasser oder Kohlenwasserstoffen. Grundsätzlich kann Wasserstoff auf zwei Arten hergestellt werden kann: aus (fossilen) Energieträgern oder aus Elektrolyse. Bei der Elektrolyse spaltet elektrischer Strom Wasser in seine beiden Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff auf. Das Problem bei dieser Herstellungsmöglichkeit ist der hohe Energieaufwand. Nachhaltig und ressourcenschonend ist die Wasserstoffproduktion nur, wenn für die Elektrolyse Strom aus Solar-, Wind- oder Wasserkraft eingesetzt wird. Momentan wird Wasserstoff aber meist durch Umwandlung von Methan und anderen fossilen Quellen gewonnen, wobei CO₂ entsteht. Man spricht dann von "grauem Wasserstoff".

Wasserstoff ist eigentlich ein farbloses Gas. "Blau", "grau" oder "grün" ist er nur im übertragenen Sinne, und zwar wenn es um die Art der Produktion geht:

• Grüner Wasserstoff z. B. wird durch Elektrolyse von Wasser hergestellt, wobei für die Elektrolyse ausschließlich Strom aus erneuerbaren Energien zum Einsatz kommt.
• Grauer Wasserstoff wird aus fossilen Brennstoffen gewonnen. Erdöl und Erdgas enthalten Kohlenwasserstoffverbindungen, von denen sich der Wasserstoff in sogenannten Dampfreformern abspalten lässt, wobei allerdings Kohlendioxid freigesetzt wird. Bei der Produktion einer Tonne Wasserstoff entstehen so rund 10 Tonnen CO₂.
• Blauer Wasserstoff ist eigentlich grauer Wasserstoff, dessen CO₂ bei der Entstehung jedoch abgeschieden und gespeichert wird. Das CO₂ gelangt so nicht in die Atmosphäre und die Wasserstoffproduktion kann als CO₂-neutral betrachtet werden.
• Türkiser Wasserstoff ist Wasserstoff, der über die thermische Spaltung von Methan (Methanpyrolyse) hergestellt wird. Statt CO₂ entsteht dabei fester Kohlenstoff. Voraussetzungen für die CO₂-Neutralität des Verfahrens sind die Wärmeversorgung des Hochtemperaturreaktors aus erneuerbaren Energiequellen sowie die dauerhafte Bindung des Kohlenstoffs.​