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Brennstoffzellen- oder Wasserstoffautos: Lohnt sich die alternative Antriebsart?

9. Februar 2024

Lesedauer: Minuten

Brennstoffzellen- oder Wasserstoffautos: Lohnt sich die alternative Antriebsart?

Fiona Bösiger

Fiona Bösiger

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Ist von umweltschonenden Fahrzeugen die Rede, denken die meisten wohl zuerst an ein Elektroauto. Doch es gibt weitere Alternativen zu den herkömmlichen Verbrennern, unter anderem das Wasserstoffauto. Wie diese Fahrzeuge funktionieren und ob sie bald häufiger auf unseren Strassen zu sehen sein werden, erfährst du hier.

Autos, die mit Strom, Erd- oder Biogas angetrieben werden, sind in der Schweiz mittlerweile verbreitet. Doch die Chance, dass du jemanden kennst, der sein Fahrzeug mit Wasserstoff antreibt, ist sehr klein. Das liegt daran, dass die Anschaffungskosten von Wasserstoff- oder sogenannten Brennstoffzellenfahrzeugen momentan noch sehr hoch sind. Und mit nur 12 Tankstellen für diese Antriebsart gibt es in der Schweiz entsprechend wenig Infrastruktur. Ob Wasserstoffautos dennoch Zukunftspotenzial haben, beantworten wir dir in diesem Artikel.

Wasserstoffauto oder Brennstoffzellenfahrzeug: Wie funktioniert dieser Antrieb?

Emissionsfreier Antrieb klingt gut. Doch wie soll das Ganze funktionieren, fragst du dich? AutoScout24 liefert dir die Erklärung: Im Innern eines Wasserstoffautos sitzt ein Elektromotor. Um diesen anzutreiben, wird Strom benötigt, welcher aus Wasserstoff gewonnen wird. Dieser Wasserstoff wird direkt im Auto, in der sogenannten Brennstoffzelle, produziert.

Wasserstoff ist ein chemisches Element, welches ein Bestandteil von Wasser ist. Ein weitverbreitetes Verfahren, um Wasserstoff aus Wasser zu gewinnen, ist die Wasser-Elektrolyse: Dabei wird Wasser mithilfe von Strom in die Bestandteile Wasserstoff (H₂), auch Hydrogen genannt, und Sauerstoff (O₂) zerlegt. So wird die elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt und im Wasserstoff gespeichert. In der Brennstoffzelle läuft der Vorgang schliesslich umgekehrt ab, was Redoxreaktion genannt wird: Die im Wasserstoff gespeicherte chemische Energie wird wieder in elektrische Energie umgewandelt und treibt somit das Fahrzeug an. Als Beiprodukt der Redoxreaktion entsteht nur Wasserdampf. Da keine weiteren Abgase ausgestossen werden, sind Wasserstoffautos lokal emissionsfrei.

Wenn du wissen möchtest, wie dieser komplexe chemische Vorgang genau funktioniert, findest du in diesem Video die Erklärung zu Brennstoffzellen und Elektrolyse:

Was sind die Vor- und Nachteile von Wasserstoffautos?

Wer umweltfreundlich unterwegs sein möchte, hat meist nur die Wahl zwischen Elektroautos und hybriden Autos. Wenn du dich aber für ein Wasserstoffauto interessierst, haben wir dir hier die Vor- und Nachteile auf einen Blick zusammengefasst:

Vorteile
Nachteile
Lokal emissionsfrei
Technologie noch in den Startlöchern
Im Vergleich zu Elektroautos schnell getankt (etwa drei bis fünf Minuten)
Momentan noch sehr hohe Anschaffungskosten
Hohe Reichweite
Bisher wenig Infrastruktur
Höherer Wirkungsgrad als bei Verbrennern
Elektrolyse weniger effizient als Elektromotor

Welche Wasserstoffautos können bereits gekauft werden?

Aktuell sind rund 300 Wasserstoff-Personenwagen auf Schweizer Strassen unterwegs. Die Brennstoffzellenfahrzeuge sind bei uns also erst wenig verbreitet. Es handelt sich hierbei um ein klassisches Huhn-Ei-Problem: Die Nachfrage nach Wasserstoffautos ist nicht sehr gross, weil es in der Schweiz keine ausgebaute Infrastruktur für Wasserstoffautos gibt. Und das Netz wurde bisher nicht ausgebaut, da kaum Nachfrage nach Wasserstofftankstellen vorhanden ist.

 

Zurzeit sind in der Schweiz zwei Personenwagenmodelle mit Wasserstoffantrieb erhältlich: der Hyundai Nexo Fuell Cell und der Toyota Mirai.

Warum sind Wasserstoffautos so teuer?

In der Brennstoffzelle eines Wasserstoffautos befindet sich eine Platinbeschichtung. Das Edelmetall Platin kommt auf der Erde selten vor und ist nur noch begrenzt verfügbar. Dadurch ist es sehr teuer und eine der ausschlaggebendsten Komponenten für den hohen Preis eines Wasserstoffautos. Bereits heute forschen Wissenschaftler:innen und Autohersteller an Alternativen für Platin.

Hinzu kommt, dass Hersteller, wie beispielsweise Toyota, Wasserstoffautos lange von Hand bauten und somit keine grossen Mengen an Brennstoffzellenautos produzieren konnten. Auch hier taucht das klassische Huhn-Ei-Problem wieder auf. Das soll sich jedoch ändern: Toyota kündigte Ende 2018 an, in die Massenproduktion überzugehen und den Einsatz teurer Materialien wie Platin zu reduzieren. Auch weitere Hersteller planen die Serienproduktion von Wasserstoffautos. So zum Beispiel BMW, welcher ab 2025 mit der Produktion starten möchten.

Wie und wo tanke ich ein Wasserstoffauto?

Das Tanken von Wasserstoffautos unterscheidet sich nicht wesentlich vom Tanken herkömmlicher Autos mit Benzin oder Diesel. Wasserstoff wird jedoch an den Tankstellen nicht nur flüssig, sondern zum Teil auch gasförmig gespeichert. Das Tanken selbst dauert ungefähr gleich lang wie bei Benzin oder Diesel.


Eine weitere Hürde für die breite Nutzung von Brennstoffzellenfahrzeugen: Es gibt erst wenige Tankstellen. Bisher existieren in der Schweiz 16 Wasserstofftankstellen für Personenwagen. Eine davon steht in Dübendorf ZH bei der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa. Wer in Dübendorf tanken will, muss sich zuvor bei der Empa registrieren. Dies soll sich in Zukunft ändern: Agrola AG, AVIA Vereinigung, Coop, Coop Mineraloel AG, fenaco Genossenschaft, Migrol AG und der Migros-Genossenschafts-Bund gründeten im Mai 2018 den Verein H2energy als gemeinsame Plattform, um den Aufbau der Wasserstoffmobilität in der Schweiz konkret zu fördern und zu beschleunigen. Seither haben sich SOCAR Energy Switzerland GmbH, die Emil Frey Group, Shell und Galliker Transport & Logistics dem Verein angeschlossen.


Leider ist es heute noch nicht möglich, Wasserstoff-Zapfsäulen in bestehende Tankstellen zu integrieren. Aus Sicherheitsgründen muss rund um Wasserstoff-Tanksäulen ein Abstand eingehalten werden, in dem sich keine Zündquelle und auch keine weitere Zapfsäule (z. B. für Benzin) befinden darf. Empa-Forscher:innen arbeiten in Zusammenarbeit mit der Schweizerischen Unfallversicherungsanstalt (SUVA) an einem alternativen Sicherheitskonzept.

Wie viel kostet eine Tankfüllung Wasserstoff?

Aktuell kostet ein Kilogramm Wasserstoff rund 20 Franken (Stand Februar 2024). Der Verbrauch eines Wasserstoffautos liegt ungefähr bei 0.75 kg pro 100 km. Rechnen wir also mit einer Reichweite von 500 km, kostet ein voller Tank rund 75 Franken.

Wasserstoff als Ergänzung zum E-Auto

Wasserstoff kann nicht nur dazu genutzt werden, ein Wasserstoffauto direkt anzutreiben: Dank der neuen Technologie von kvyreen wird Wasserstoff auch für die Schnellladung von Elektroautos eingesetzt. Die Technik funktioniert wie das Innere eines Wasserstoffautos, wird jedoch als Ladestation genutzt. Bei einem Überschuss an Strom wird Wasserstoff produziert, dieser fungiert als Energiespeicher. Anschliessend können Elektroautos wie gewöhnlich mittels Schnellladung beim kvyreen aufgeladen werden. So wird dazu beigetragen, die Stabilität des Stromnetzes aufrechtzuerhalten sowie abgelegenen Orten den Zugang zu Schnellladestationen zu ermöglichen. Auf diese Weise kann Wasserstoff auf vielfältige Art zur Förderung der nachhaltigen Mobilität beitragen.

Wie nachhaltig sind Wasserstoffautos?

Im Gegensatz zu einem Elektrofahrzeug, welches an der Steckdose geladen werden muss, wird ein Brennstoffzellen- oder Wasserstofffahrzeug an einer Tankstelle mit Wasserstoff befüllt. Um diesen Wasserstoff zu gewinnen, wird viel Energie benötigt. Wird für die Elektrolyse nachhaltig produzierter Strom genutzt (zum Beispiel aus Wasser-, Wind- oder Solarkraft), ist Wasserstoff völlig CO₂-neutral und besonders umweltfreundlich. Das Einzige, was aus dem Auspuff des Autos entweicht, ist Wasserdampf. Wasserstoffautos weisen also während ihrer Lebensdauer sehr niedrige CO₂-Emissionen auf. Momentan wird ein Grossteil des Wasserstoffs aber noch mit fossilen Brennstoffen hergestellt.

Wie gefährlich sind Wasserstoffautos?

Die üblichen Sicherheitsnormen für Crashtests gelten auch für Wasserstoffautos. Diese Fahrzeuge sind daher für die Autofahrer:innen nicht gefährlicher als andere Autos. Da Wasserstoff jedoch eine grössere Bandbreite an Zündfähigkeit hat, sind die Sicherheitsanforderungen für die Genehmigung von Wasserstoffautos äusserst hoch.

Haben Wasserstoffautos Zukunftspotenzial?

Aktuell ist der Antrieb mit Wasserstoff für Pkws noch zu teuer. Zudem lohnt es sich schlichtweg nicht, da die Reichweite von Elektroautos für die meisten Privatpersonen ausreicht.

 

Wegen der hohen Energiedichte eignen sich Brennstoffzellen jedoch für grössere Fahrzeuge, die mit einer Batterie keine hohe Reichweite erreichen. Besonders bei Lkws wird die Verwendung von Brennstoffzellen derzeit geprüft. So sind in einem Pilotprojekt von Coop bereits erste Wasserstoff-Lastwagen im Einsatz.

Fiona Bösiger

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