Neue Mobilität

Von Katharina Moser, Windhoek

Wenn der Klimawandel aufgehalten werden soll, bedeutet dies auch die Notwendigkeit einer Verkehrswende. Anders als E-Autos noch in den Kinderschuhen, aber womöglich deutlich nachhaltiger sind Wasserstoffautos, auch genannt Brennstoffzellen-Autos. In ihnen ist eine Brennstoffzelle samt Wasserstofftank verbaut, die den Strom für den Antrieb während der Fahrt erzeugt.

Wie der ADAC erklärt, wird in der Brennstoffzelle elektrischer Strom aus Wasserstoff gewonnen. Durch eine Umkehrung der Elektrolyse reagieren Wasserstoff und Luftsauerstoff zu Wasser, sodass Wärme und elektrische Energie entstehen. „In den Fahrzeugen kommen sogenannte PEM (Polymer-Elektrolyt-Membrane)-Brennstoffzellen zum Einsatz. Ihre Wirkungsweise: Die Membran trennt den Wasserstoff und den Luftsauerstoff, die jeweils Anode bzw. Kathode umspülen, voneinander“, beschreibt der ADAC. „Die Membrane ist nur für Wasserstoffionen durchlässig. An der Anode trennen sich die Wasserstoffmoleküle in Ionen und Elektronen. Die Wasserstoffionen wandern durch die PEM zur Kathode und verbinden sich dort mit dem Luftsauerstoff zu Wasser. Die Wasserstoffelektronen aber müssen – weil die PEM für sie eine undurchdringbare Barriere darstellt – den Umweg über eine Leitung von der Anode zur Kathode nehmen: Der so entstehende elektrische Stromfluss lädt die Traktionsbatterie oder treibt den Elektromotor des Fahrzeugs an.“

Das Wasserstoffauto gilt als sehr energieeffizient. „Die Brennstoffzelle ist ein sehr effizienter Antrieb“, berichtet das baden-württembergische Energieunternehmen EnBW. Ihr elektrischer Wirkungsgrad liegt bei über 60 Prozent. Dieser gibt an, wie effizient die verbrauchte Energie genutzt werden kann. Zum Vergleich: Ein Benzinmotor erreicht nur einen Wirkungsgrad von 25 bis 35 Prozent. Insgesamt liegt der Gesamtwirkungsgrad eines Brennstoffzellenfahrzeugs heute schon über dem eines herkömmlichen Pkw, trotz des Energieaufwands für die Produktion des Wasserstoffs.“

Wasserstoffautos gelten technisch gesehen als emissionsfreie Fahrzeuge, weil der Prozess der Energieherstellung nur Wärme und Wasserdampf freigesetzt werden. In der Realität haben Wasserstoffautos aber nur dann keine negative Emissionsbilanz, wenn sie mit Grünem Wasserstoff betrieben werden, wie er bald in Namibia hergestellt werden soll. „Wird Wasserstoff mit Erdgas hergestellt, ist die Bilanz miserabel – kommt der Strom dafür aus Erneuerbaren Energien, sieht es viel besser aus“, so der ADAC.

„Es gibt bereits leistungsfähige Brennstoffzellenfahrzeuge, die Reichweiten von bis zu 700 Kilometern ermöglichen. Zum Vergleich: Die reichweitenstärksten E-Autos schaffen zwischen 420 und 650 Kilometer“, sagt EnBW. Auf dem Markt sind bereits Modelle wie z.B. der SUV Hyundai Nexo und der Toyotoa Mirai. Auch Opel hat einen Transporter mit Brennstoffzelle im Angebot. Toyota zeigte Ende 2023 einen Prototyp ihres Hilux als Brennstoffzellen-Version. Dennoch ist die Marktfähigkeit des Wasserstoff-Autos noch begrenzt. Das liegt auch an der Verbreitung von Wasserstofftankstellen. In Deutschland gibt es momentan rund 100 von ihnen, an denen öffentlich getankt werden kann. Wie der ADAC berichtet, sollen finanzielle Mittel der Nationalen Wasserstoffstrategie der Bundesregierung, die im Juni 2020 verabschiedet wurde, helfen, das Netzwerk auszubauen.

Forscher weisen auch daraufhin, dass die Wasserstoffmobilität Perspektive für die Speicherung von grünem Strom biete. „Wenn viel Wind- oder Solarenergie zur Verfügung steht, kann mit der Wasserelektrolyse, also der Zerlegung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff, die dazu erforderliche Energie aus dem Stromnetz entnommen und in Form von Wasserstoff gespeichert werden. Diese Art, Wasserstoff als Treibstoff zu nutzen, ist ökologisch sinnvoll und sehr effektiv“, so EnBW. „Die Elektrolyse erreicht in Pilotprojekten unter Laborbedingungen bereits Wirkungsgrade von 70 bis 80 Prozent. Bisher ist dafür jedoch hoher Druck oder sind sehr niedrige Temperaturen notwendig, um Wasserstoff möglichst kompakt zu speichern. Auch an dieser Hürde arbeiten Wissenschaftler derzeit.“ Nach aktuellen Berechnungen könnten in den kommenden Jahren Wirkungsgrade von rund 70 Prozent erreicht werden. Daneben gebe es auch erste Elektroautos, die das bidirektionale Laden ermöglichen.