Das Brennstoffzellenauto – die bessere Alternative?

Brennstoffzellenauto Hyundai Nexo

Die Tage des Verbrennungsmotors sind gezählt und Elektrofahrzeuge gerade in aller Munde. Deutlich weniger liest man vom Brennstoffzellenauto. Wo steht die Technik? Was sind die Vor- und Nachteile des Wasserstoffantriebs? Welche Modelle sind in Deutschland erhältlich? Wir wagen eine Bestandsaufnahme.

Das Brennstoffzellenauto, auch Wasserstoffauto oder kurz FCEV (Fuell Cell Electric Vehicle) genannt, findet in den deutschen Medien aktuell kaum Beachtung. Zu groß ist der momentane Hype ums E-Auto, welches unsere Mobilität revolutionieren und die Umwelt retten soll. Während die Auswahl an vollelektrischen Neuwagen immer größer wird, sind derzeit nur zwei (!) Brennstoffzellenautos in Deutschland verfügbar: Hyundai löst mit dem Nexo den bisher erhältlichen ix35 Fuell Cell ab. Das etwa 70.000 Euro teure SUV ist mit einer maximalen Reichweite von 756 Kilometern (Herstellerangabe) ein absolut alltags- und langstreckentaugliches Fahrzeug. Zweiter Vertreter im deutschen Markt der Brennstoffzellenautos ist Toyota. Mit der Limousine Mirai bieten auch die Japaner ein FCEV in Serie an, welches in der Basisversion mit satten 78.600 Euro zu Buche schlägt und bis zu 500 Kilometer mit einer Wasserstofftankfüllung packen soll (Herstellerangabe).

Brennstoffzellenauto Hyundai Nexo
Hightech-Maschine: Der Hyundai Nexo hat jede Menge Assistenzsysteme an Bord. Foto: © Hyundai
Brennstoffzellenauto Toyota Mirai
Limousine statt SUV: Toyotas Brennstoffzellenauto ist etwas kompakter als der Hyundai. Foto: © Toyota

Die hohen Anschaffungspreise liegen in der komplexen Technik begründet, die in den beiden Fahrzeugen verbaut sind. Brennstoffzellenautos werden wie E-Fahrzeuge durch einen Elektromotor angetrieben. Allerdings kommt der Strom für diesen Motor nicht aus der Steckdose, sondern aus der namensgebenden Brennstoffzelle.  Der Strom entsteht durch die chemische Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff. Während der Sauerstoff einfach aus der Umgebungsluft entnommen wird, kommt der Wasserstoff aus im Fahrzeug verbauten Hochdruckbehältern (ca. 700 Bar). Darüber hinaus braucht auch das Brennstoffzellenauto eine (Lithium-Ionen-)Batterie. Diese speichert nicht nur den Strom aus der Brennstoffzelle, sondern auch die durch Rekuperation erzeugte Bremsenergie. Zudem überbrückt sie das Hochfahren der Brennstoffzelle.

Null-Emissionen-Fahrzeug

Im Betrieb stößt ein Brennstoffzellenauto keinerlei Schadstoffe, sondern nur Wasserdampf aus. Hat es damit eine perfekte Ökobilanz? Leider nein, denn hierfür fällt neben weiteren Aspekten auch die Herstellung des Wasserstoffes ins Gewicht. Wasserstoff wird unter anderem durch Elektrolyse aus Wasser hergestellt, wofür wiederum elektrischer Strom gebraucht wird. Kommt der Strom für die Elektrolyse nicht aus regenerativen, sondern fossilen Energiequellen, ist die tadellose Umweltbilanz des Wasserstoffautos passé. Des Weiteren wird Wasserstoff auch aus Erdgas oder Biomasse gewonnen.

Schauen wir kurz auf das Angebot deutscher Autobauer. Daimler will mit dem GLC F-Cell auf dem Markt für Brennstoffzellenautos mitmischen. Es handelt sich hierbei um ein SUV, welches 2017 vorgestellt wurde und eigentlich in diesem Jahr in die Massenproduktion gehen soll. Die Vorserienmodelle lassen bereits auf ein alltagstaugliches Vehikel schließen, wie es auch der Toyota Mirai und der Hyundai Nexo sind. Ein Problem haben aber alle drei Modelle gemein: Während immer mehr Ladesäulen für E-Autos aus dem Boden schießen, ist die Infrastruktur für Wasserstofftankstellen ist in Deutschland noch überaus löchrig. Immerhin: Die Bundesregierung wie auch Industrie und Wissenschaft wollen die Brennstoffzellentechnologie bis 2026 mit Milliardenbeträgen fördern. (Quelle)

Mercedes GLC Fuel-Cell
Plug-in-Hybrid: Neben Wasserstoff kann der Mercedes GLC F-Cell auch Strom „tanken“. Foto: © Daimler AG
Brennstoffzellenauto: Pro und Contra

Wie bereits erwähnt, entstehen beim Betrieb eines Brennstoffzellenautos keine Emissionen, sondern lediglich Wasserdampf. Wurde für die Herstellung des getankten Wasserstoffs „grüner“ Strom verwendet, so ergibt sich zunächst eine vorbildliche CO2-Bilanz. Durch den Einsatz mehrerer großer Karbon-Tanks, die allerdings eine Menge Platz brauchen, erzielen FCEVs eine höhere Reichweite als Elektroautos. Die Tankzeiten liegen je nach Modell bei drei bis fünf Minuten für eine Vollbetankung. Als Besitzer eines Stromers muss man selbst an Schnellladestationen deutlich länger Pause machen. Die Brennstoffzelle selbst konnte über die Jahre immer weiter geschrumpft werden, sodass diese bei aktuellen Modellen komplett unter die Motorhaube passt.

Brennstoffzelle Toyota
Hydrogen-Herz: Ein Blick unter die Haube auf die Brennstoffzelle beim Toyota Mirai. Foto: © Toyota

Ein Verkaufsrenner sind die Wasserstoffautos dennoch nicht, denn die Technologie ist nach wie vor teuer. Ein Kernelement: Platin, welches als Katalysator in der Brennstoffzelle verbaut wird. Beim Nexo sind es beispielsweise 60 Gramm. Steigt die Nachfrage nach der Technologie, kann die Massenfertigung der Fahrzeuge zwar Kosten einsparen, gleichzeitig könnte aber auch der Platinpreis in die Höhe schnellen. Größtes Hemmnis ist aber immer noch die geringe Anzahl an Wasserstofftankstellen in Deutschland. 52 Stück gibt es aktuell, bis 2019 sollen es 100 öffentliche Stationen für PKW sein. (Quelle) Von einer flächendeckenden Versorgung ist man also noch meilenweit entfernt.

Die Sache mit dem Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad beschreibt das Verhältnis von der zugeführten Energie zur Nutzenergie. Beim Elektroauto liegt dieser unter Idealbedingungen bei über 90 Prozent. Brennstoffzellen hingegen erreichen um die 50 Prozent, je nach Herstellungsverfahren des Wasserstoffs noch deutlich weniger. Das Problem ist die lange Wandlungskette. Hinzu kommt, dass die Kosten für den Treibstoffverbrauch in etwa auf Verbrenner-Niveau liegen. 9,50 Euro kostet das Kilo Wasserstoff. Das reicht für etwa 100 Kilometer. Wasserstoffautos fahren derzeit also nicht günstiger als Benziner oder Diesel. Elektroautos, die vielleicht auch noch an der heimischen Steckdose geladen werden, hingegen schon.

Wasserstofftankstelle
Tankstopp: Einmal Vollmachen dauert je nach Fahrzeugmodell drei bis fünf Minuten. Foto: © Hyundai

Die Wasserstofftechnologie bietet aber auch Chancen. Sie könnte hervorragend dazu benutzt werden, um an wind- und sonnenreichen Tagen das Überangebot an Ökostrom aufzufangen und in Wasserstoff umzuwandeln. Der produzierte Wasserstoff dient als Energiespeicher und kann wiederum Engpässe im Stromnetz ausgleichen und Brennstoffzellenautos antreiben. Eine Win-Win-Situation? Das wird die Zukunft zeigen. Aktuell scheiden sich beim Brennstoffzellenauto die Geister. Für die einen ist es eine deutlich bessere Alternative zum Verbrenner als das reine Elektroauto, andere kritisieren die Komplexität der Brennstoffzellentechnik sowie die aufwändige Produktion, Lagerung und den Transport von Wasserstoff. Es bleibt spannend.

Was sagst du dazu? Hast du vielleicht schon Erfahrungen mit Wasserstoffautos? Wir freuen uns auf deinen Kommentar.

Titelbild: Tankvorgang beim Hyundai Nexo. Foto: © Hyundai

  • Joachim Astel
    26. Oktober 2018 - 21:53

    160 km/h als abgeriegelte Maximalgeschwindigkeit beim GLC F-Cell ist zu wenig, ansonsten wäre es eine interessante Option für Mittelstrecken NUE-MUC oder NUE-FFM

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  • Jiri Hofman
    27. Oktober 2018 - 14:57

    Weder Hydrogenmobilität, noch die Elektromobilität in heutiger Ausführung.
    Eine wirkliche Elektromobilität heißt ComplexTrans und ist auf der gegenseitigen Anpassung von Strassen- und Schienenfahrzeugen und deren tiefen Zusammenarbeit gegründet.
    ComplexTrans bringt eine ganz neue Form und Funktionen von einem Elektroauto (als Kupeemobil genannt). So ein Auto
    – ist im Innen grösser als Standartauto mit Verbrennungsmotor
    – ist gleich teuer oder sogar billiger als ein Standartauto mit Verbrennungsmotor (15000€)
    – braucht keine große Batterie, trotzdem ist die Reichweite fast beliebig groß
    – beseitigt voll die Range Anxiety
    – braucht keine erstreckte Stadtladungsinfrastruktur, trotzdem ist man immer zur Fahrt bereit
    – als Bonus verfügen diese Autos über eine pseudoautonome Lenkung (ohne irgendwelche HighTech)
    – beseitigt Parkplatzmangel und wesentlich reduziert die Verkehrsdichte.
    Und bringt noch viel, viel anderes.

    Scheint es Ihnen unmöglich?
    Wären Sie daran interessiert, dafür mehr zu machen?
    Dann schauen Sie sich http://www.complextrans.eu und schreiben Sie mir, bitte (jhofman@volny.cz).
    Die wirkliche Mobilitätslösung ist nicht weit entfernt – nur muss man eine andere Richtung sehen.

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