Wasserstoffautos: Reichweite alleine reicht nicht
Viele setzen, was die individuelle Mobilität der Zukunft angeht, auf das Wasserstoffauto, davon gibt es aber nur wenige und selbst die werden kaum gekauft
Die Idee, Wasserstoff als Treibstoff für Autos zu verwenden, ist nur ein wenig älter als die, Strom für den Antrieb von Autos zu verwenden. Die ersten E-Autos fuhren ab den 1830er-Jahren, während bereits 1807 François Isaac de Rivaz, ein französischer Offizier, ein Auto mit Wasserstoffantrieb baute. In einem Ballon führte er den Wasserstoff mit und leitete ihn so in den Hubkolbenmotor, wo er ganz einfach verbrannt wurde.
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Das Wasserstoffauto – das Fahrzeug der Zukunft?
Obwohl per Wasserstoff betriebene Fahrzeuge noch eher selten auf den Straßen unterwegs sind, bietet der alternative Antrieb Potenzial für die Zukunft. Marc Schnoor, Leiter der TÜV NORD-Station Celle, erklärt, wie diese Autos funktionieren und welche Vor- und Nachteile sie mit sich bringen.
Auch wenn wasserstoffbetriebene Fahrzeuge bisher eher selten auf den Straßen unterwegs sind, bietet der alternative Antrieb durchaus Zukunftspotenzial. An speziellen H²-Tankstellen geht die Betankung schnell und unkompliziert.
Im Grunde handelt es sich bei einem Fahrzeug mit Wasserstoffantrieb um ein Elektroauto mit einer Brennstoffzelle. Mittels Elektrolyse innerhalb der Zelle wird im Wasserstoff (H²) gespeicherte Energie freigesetzt. Diese treibt den Elektromotor an.
„Auf dem europäischen Markt gibt es bereits zwei Modelle asiatischer Automobilhersteller. Die Kosten für einen Neuwagen liegen zurzeit zwischen 64.000 und 77.000 Euro, vergleichbar mit dem Preissegment luxuriöser batteriebetriebener Elektrofahrzeuge. Gebraucht bekommt man die Wasserstoff-Modelle jedoch bereits ab 26.000 Euro“, weiß Marc Schnoor, Leiter der TÜV NORD-Station Celle. Teilweise unterstützt auch der Staat mit zusätzlichen Förderungen. So kann das Bundesministerium für Digitales und Verkehr beispielsweise im Zuge des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie H2-Pkw- Flotten mit mindestens drei Fahrzeugen fördern. Eine Liste der förderfähigen Autos ist auf der Website des Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle einsehbar.
Wie weit kommt man mit dem Auto?
Im Vergleich zu batteriebetriebenen Wagen punkten Wasserstoffautos vor allem bei der Reichweite. Je nach Tankkapazität schaffen manche Modelle eine Strecke von mehr als 600 Kilometern, vergleichbar mit Benziner- und Dieselfahrzeugen. Wie bei Verbrennern geht die Betankung schnell und unkompliziert und ist preislich vergleichbar. Zurzeit gibt es in Deutschland knapp über 100 H²-Tankstellen und mobile Stationen, Tendenz steigend. Doch was muss bei der Planung einer Reise mit dem Wasserstoff-Auto beachtet werden? Gibt es Wasserstofftankstellen auch im Ausland? Schnoor klärt auf: „Möchte man mit seinem Wagen in den Urlaub fahren, empfiehlt es sich, die Route anhand der europäischen H²-Tankstellen zu planen. Die Karte des Unternehmens H2 Mobility zeigt bereits bestehende und zukünftige
Standorte von Tankstellen für Autos mit Wasserstoffantrieb.“
Wie nachhaltig ist Wasserstoff tatsächlich als Antrieb?
Da der alternative Kraftstoff nicht einfach in der Natur zu finden ist, muss er mittels verschiedener Verfahren hergestellt werden. Diese benötigen einen hohen Energieaufwand und es werden oft fossile Brennstoffe verwendet. „Zurzeit wird der sogenannte graue Wasserstoff in Deutschland vorwiegend durch den Einsatz von Erdöl oder Kohle produziert. Dabei entweichen bis zu zehn Tonnen CO² pro einer
Tonne Wasserstoff in die Atmosphäre. Das langfristige Ziel baut jedoch auf grünen Wasserstoff, der mithilfe von erneuerbaren Energien CO²-neutral hergestellt wird“, weiß der TÜV-Experte. Bereits zwei Prozent des Bedarfs werden mit der grünen Alternative abgedeckt.
Die Vor- und Nachteile zusammengefasst
Wie beim batteriebetriebenen Elektroauto gilt es auch bei Fahrzeugen mit Wasserstoffantrieb, das Für und Wider abzuwägen. Wesentliche Vorteile sind unter anderem die hohe Reichweite, das schnelle Betanken und die Widerstandsfähigkeit gegen Kälte. „Hinzu kommt, dass Brennstoffzellen-Fahrzeuge keine Stickoxide, CO² oder Feinstaub in die Umwelt ausstoßen und damit lokal emissionsfrei sind“, betont der Stationsleiter. Für eine Massennutzung als echte, nachhaltige Alternative muss jedoch noch das Problem der umweltbelastenden Herstellung gelöst werden. Auch die Weiterentwicklung neuer Fahrzeugmodelle sowie der Ausbau des
Tankstellennetzwerkes werden in der Zukunft eine wichtige Rolle spielen.
PR
Fotos: TÜV NORD / AdobeStock
Wasserstoffautos - Antrieb, Umrüstung, Wasserstofftankstellen
Wasserstoffautos - Antrieb, Umrüstung, Wasserstofftankstellen
Japanische Automarke Toyota
Premiumhersteller Mercedes
Südkoreanischer Autohersteller Hyundai
Japanischer Fahrzeughersteller Honda
Ingolstädter Automobilhersteller Audi
Münchner Automarke BMW
Französischer Fahrzeughersteller Peugeot
Umweltfreundlich (keine Abgase, nur Wasserdampf) Wasserstoff ist selbst herstellbar (per Elektrolyse) Wasserstoff ist unbegrenzt vorhanden (fossile Brennstoffe nicht) Gut für Promotionszwecke Leicht zu Tanken (ähnlich schnell wie LPG Autogas, Sprit oder Erdgas) In einigen Autos kann auch Benzin getankt werden (BMW Hydrogen 7) Gesundheitsfreundlicher (das leichte Gas verfliegt eher, Benzindämpfe sammeln sich am Boden) Alternative Kraftstoffe können nicht nur für Verbrennungsmotoren genutzt werden
(mit dem erzeugten Strom kann ein z. B. Elektromotor beliefert werden) Wasserstoff bleibt im Land und wird nicht exportiert Wasserstoff ist kostengünstig
Der Automobilhersteller BMW will 2022 den BMW iX5 Hydrogen Next als Kleinserie auf den Markt bringen. Frühestens ab 2025 und abhängig von Marktanforderungen und Rahmenbedingungen plant der Münchener Autobauer dann Fahrzeuge mit Brennstoffzelle für seine Kunden anbieten zu können. Ab 2025 könnte der erste BMW mit Brennstoffzelle in den Verkauf gehen.
Der neue Wasserstoff-Transporter Opel Vivaro-e Hydrogen erleichtert seit Jahresende 2021 den Arbeitsalltag. Das Auftanken mit Wasserstoff soll nur rund drei Minuten dauern.
Das Wasserstoffnutzfahrzeug e-Expert Hydrogen der Marke Peugeot basiert auf dem batteriebetriebenen e-Expert. Es wird in Deutschland in Rüsselsheim in den Produktionsstätten des Kompetenzzentrums Stellantis für Wasserstofftechnologie gebaut.
Nach dem Hyundai ix35 ist der Nexo als Nachfolgemodell zu den Händlern gerollt. Trotz gleichem Tankinhalt soll das Hyundai-Modell dank seiner optimierten Brennstoffzellentechnik knapp 100 Kilometer weiter kommen.
Die Automarke Toyota präsentiert die zweite Generation des Mirai. Ein optimiertes Brennstoffzellensystem und drei Wasserstofftanks mit einem insgesamt größeren Volumen sollen eine bis zu 30 Prozent höhere Reichweite gegenüber dem Vorgängermodell ermöglichen.
Genesis, die Luxus-Tochter der Fahrzeugmarke Hyundai, brachte 2020 das SUV GV80 auf den Markt. Der Verkauf startete nach Angaben der Hyundai-Premiummarke zunächst im Heimatland Südkorea. Nach dem Start werden Märkte wie Russland, Australien, der Mittlere Osten und Nordamerika zeitnah folgen.
Autohersteller Daimler ging 2017 an den Start. Kostenziel ist es, ein Wasserstoffauto, welches sich an den Kosten der Hybridisierung eines vergleichbaren PKWs orientiert.
Die wasserstoffbetriebene Limousine Toyota Mirai steht seit September 2015 in Deutschland, Großbritannien, Dänemark und in den USA zum Kauf. Das Brennstoffzellenauto hat laut dem japanischen Hersteller Toyota eine Reichweite von ca. 600 Kilometern.
Das Brennstoffzellenauto Hyundai ix35 Fuel Cell können Sie seit Mitte 2014 in Deutschland leasen oder kaufen. Allerdings benötigen Sie hierfür das passende Kleingeld.
Toyota Prototyp Raumfahrzeug mit Brennstoffzellenantrieb 2029 - Die Fahrzeugmarke Toyota und die japanische Weltraumagentur JAXA arbeiten bei der Entwicklung eines bemannten Mondfahrzeugs mit Brennstoffzellenantrieb zusammen. Der Brennstoffzellenantrieb soll Reichweiten von mehr als 10.000 Kilometer ermöglichen. 2020 soll ein erster Prototyp gebaut werden. 2029 könnte nach der Entwicklung von serienreifen Modellen vielleicht schon eine bemannte Raumfahrtmission starten.
Brennstoffzellenautos 2025 – Das BMW-SUV iX5 Hydrogen soll frühestens 2025 auf den Markt kommen.
Wasserstoffautos Modelle 2023 – Berichten zufolge, könnte die Wasserstoff-Version des Hyundai Staria 2023 auf den Markt kommen.
Wasserstoffautos 2022 - Die zweite Generation des BMW X5 Hydrogen mit Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antrieb soll ab Ende 2022 in Kleinserie starten. Ein Prototyp fungierte bereits als Messe-Shuttle, ab Ende 2022 soll der Neuzugang dann in einer kleinen Serie für Demonstrations- und Erprobungszwecke eingesetzt werden.
Wasserstoffautos 2021 - Der neue Toyota Mirai II wuchs in der Länge um 80 Millimeter auf nun knapp fünf Meter (Radstand plus 140 Millimeter), in der Breite um 70 Millimeter auf heutzutage fast moderate 1.885 Millimeter. Das Tanken funktioniert so simpel wie bei einem Gasauto. Rund 90 in Deutschland verfügbaren Wasserstoff-Zapfsäulen sind strategisch gut an den Hauptverkehrswegen platziert. Mit dem Peugeot e-Expert Hydrogen ist das Wasserstofffahrzeug der französischen Marke Peugeot in Produktion gegangen. Mit dem Fahrzeug hat man die Möglichkeit, in circa 3 Minuten Wasserstoff zu tanken für eine Reichweite von über 400 Kilometern im WLTP-Prüfzyklus.
Wasserstoff-LKW 2021 - Das amerikanisches Hybrid-Truck-Entwicklungsunternehmen Nikola Motors aus Salt Lake City plant, bis 2021 zwei Brennstoffzellen-LKW auf den Markt zu bringen.
Brennstoffzellenautos 2021 - Fahrzeughersteller BMW plant 2021 eine Kleinserie auf den Markt zu bringen und ab 2025 grundsätzlich Brennstoffzellenautos für seine Kunden anzubieten.
Wasserstofffahrzeuge 2020 - Die südkoreanische Automobilmarke Hyundai will das Angebot an so genannten Green Vehicles erhöhen und plant weitere Modelle.
Brennstoffzellenautos 2019/ 2018 - Das Genesis SUV GV80 soll 2019 starten, zunächst mit normalen Verbrennungsmotor, später sollen die Varianten mit Wasserstoffantrieb und Plug-in-Hybrid folgen.
Der südkoreanische Autohersteller Hyundai will Mitte 2018 die nächste Generation des wasserstoffbetriebenen Fahrzeugs zum Verkauf anbieten. Das neue Brennstoffzellen-SUV stellt die Nachfolgegeneration des Hyundai ix35 Fuel Cell dar. Das Wasserstoffauto Hyundai FE Fuel Cell Concept soll als neues Serienmodell mit einer Reichweite von etwa 800 Kilometern auf den Markt kommen. Der Hyundai Nexo soll eines der ersten autonom fahrenden Brennstoffzellenfahrzeuge sein. Ab Sommer 2018 soll in Deutschland der Verkauf des Brennstoffzellen-CUV starten und gleichermaßen für Gewerbe- und Privatkunden bestellbar sein.
Der südkoreanische Autohersteller Hyundai will Mitte 2018 die nächste Generation des wasserstoffbetriebenen Fahrzeugs zum Verkauf anbieten. Das neue Brennstoffzellen-SUV stellt die Nachfolgegeneration des Hyundai ix35 Fuel Cell dar. Das Wasserstoffauto Hyundai FE Fuel Cell Concept soll als neues Serienmodell mit einer Reichweite von etwa 800 Kilometern auf den Markt kommen. Der Hyundai Nexo soll eines der ersten autonom fahrenden Brennstoffzellenfahrzeuge sein. Ab Sommer 2018 soll in Deutschland der Verkauf des Brennstoffzellen-CUV starten und gleichermaßen für Gewerbe- und Privatkunden bestellbar sein. Wasserstoffauto 2017 - Hyundai ix35 Fuel Cell ist ein Brennstoffzellenfahrzeug der 4. Generation und hat eine Reichweite von circa 590 km mit einer einzigen Tankfüllung.
Chrysler ecoVoyager
Giugiaro Vad.HO
GM HydroGen4
Honda FCX Concept
Hyundai Santa Fe FCEV
Mazda RX-8 Hydrogen RE
Mercedes-Benz F600 Hygenius
Mercedes F-Cell B-Klasse
Mercedes-Benz F-Cell A-Klasse
Honda FCX Clarity - Das FCV-Serienmodell ist seit Ende März 2016 in Japan auf den Markt und anschließend in Europa und den USA eingeführt worden.
Audi A7 Sportback h-tron Quattro - Das Concept Car h-tron wird, sobald es die Infrastruktur und der Markt rechtfertigen, auch als Serienmodell geben.
Geländewagen Mercedes GLC - Die nächste Generation des GLC soll mit Brennstoffzellen-Antrieb und einer Reichweite von circa 500 Kilometern Anfang 2017 auf den Markt kommen.
Brennstoffzellenauto Toyota Mirai
Wasserstoff-SUV Hyundai Nexo
Toyota Mirai
Hyundai ix35 Fuel Cell - Das Öko-SUV fährt Langstreckenfahrten (bis zu 600 Kilometer Reichweite) emissionsfrei und ist in wenigen Minuten wieder aufgetankt. Als Antriebsaggregat dient ein E-Motor, den eine Brennstoffzelle (in dieser wird aus Sauer- und Wasserstoff Strom erzeugt) mit Strom versorgt.
BMW Hydrogen 7
Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid
Peugeot e-Expert Hydrogen - Nutzfahrzeug mit Brennstoffzelle
Der Preis für Wasserstoff variiert je nach Herstellungsverfahren.
Die Wasserstoff-Umrüstung ist aufwendig.
Die Umrüstung (Umbau des Motors, Umrüstsatz) ist derzeit noch teuer und kostet je nach Modell und Werkstatt unterschiedlich viel.
Durch den Umbau kann Kraftstoff gespart werden.
Wasserstoff kann aus verschiedenen Quellen gewonnen werden.
Der Wasserstoffmotor kann so ausgelegt werden, dass er sowohl mit Wasserstoff als auch Benzin oder Diesel betrieben werden kann.
Durch den höheren Wirkungsgrad der Brennstoffzelle wird ein kleineres Tankvolumen als beim Verbrennungsmotor benötigt.
Wasserstoffautos sind innerhalb weniger Minuten betankt.
Nach einem Umbau eines Diesel- oder Benzinmotors auf Wasserstoff kommt aus dem Auspuff nur noch Wasserdampf.
Der Kraftstoffverbrauch, die durchschnittliche Reichweite sowie die Leistung eines Wasserstoffmotors soll in den kommenden Jahren optimiert werden.
Bis 2022 könnte das Tankstellennetz in Deutschland auf etwa 150 öffentliche Wasserstofftankstellen wachsen.
Bis 2024 könnte das Tankstellennetz auf circa 400 Wasserstofftankstellen ausgebaut werden.
Bis 2027 sollen 17 neue Wasserstoffmodelle auf den Markt kommen und die jährliche Produktion von Wasserstoffautos auf etwa 70.000 wachsen.
Bis Ende 2022 sollen bis zu 200 Wasserstofftankstellen eine flächendeckende Wasserstoffinfrastruktur in Deutschland möglich machen.
Ende 2021 waren weltweit circa 685 Wasserstofftankstellen in Betrieb.
Ende 2021 standen in Deutschland etwa 100 öffentliche Wasserstoff-Stationen für Pkw zur Verfügung.
Ende 2021 verfügte Europa über rund 225 Tankstellen.
Das Netz an Wasserstofftankstellen ist sehr dünn. Mitte 2019 waren knapp 60 Stationen in Deutschland in Betrieb.
Mitte 2019 existierten weltweit ungefähr 370 Wasserstofftankstellen.
Eröffnung einer Wasserstofftankstelle am 18.10.2018 in Leipzig, nach Erfurt und Dresden und vor Halle und Magdeburg.
In Deutschland gab es Mitte 2018 etwa 50 Tankstellen, davon waren einige nicht öffentlich zugänglich.
Um durchgängige Verbindungen auf der Nord-Süd und der Ost-West Achse zu gewährleisten, bauten Linde AG in Zusammenarbeit mit dem Daimler Konzern 20 weitere Wasserstofftankstellen.
Mitte 2017 war Dänemark der Staat in Europa mit der größten Dichte an Wasserstoff-Tankstellen. Dort wurde die 16. Wasserstofftankstelle eröffnet, das bedeutet dass kein Däne mehr als 100 Kilometer bis zur nächsten Wasserstoffzapfsäule fahren muss.
Im Juni 2017 eröffneten zwei neue Wasserstofftankstellen in Wiesbaden und Frankfurt. Die neuen Standorte liegen unmittelbar an den Autobahnen A66 und A661 und bilden wichtige Knotenpunkte für Autofahrten zwischen Süd- und Norddeutschland. Die drei japanischen Autokonzerne Toyota, Honda und Nissan planten für 2017 den Aufbau eines flächendeckenden Netzes von Wasserstofftankstellen. 2017 waren 24 öffentliche Wasserstoff-Stationen in Deutschland in Betrieb. Der koreanische Autohersteller Hyundai hat im November 2016 selbst eine Tankstelle für die Öffentlichkeit auf dem Gelände der Zentrale in Offenbach eröffnet. Die bislang erste öffentliche Wasserstofftankstelle Belgiens entstand Mitte 2016 auf dem Gelände der europäischen Toyota-Zentrale in Zaventem. Spitzenreiter beim Tankstellen-Ausbau 2016 war Japan mit 45 neuen Tankstellen. In Nordamerika wurden 25 Wasserstofftankstellen eröffnet, 20 davon in Kalifornien.
Eine Wasserstofftankstelle kostet ca. 1 bis 1,5 Mio. Euro.
Mit einem neuen mobilen Abnahmesystem soll die Qualität des Treibstoffs an Wasserstofftankstellen in Deutschland überprüft werden. Konventionelle Diesel- und Benzin-Tankstellen werden von Eichämtern auf die einwandfreie Mengenabgabe hin kontrolliert. Die Treibstoff-Qualität wird durch bewährte Analysemethoden ermittelt. Beim künftigen Kraftstoff Wasserstoff (H2) fehlen diese Hilfsmittel noch. Dies soll sich in Zukunft jedoch ändern.
Wissenswertes zu Wasserstofffahrzeuge, vom Antrieb bis zur Umrüstung. Infos zu Wasserstofftankstellen, Standorte, Reichweiten von Wasserstoffautos, neue Wasserstoff-Fahrzeugmodelle und Prototypen.Ein Wasserstoffantrieb nutzt Wasserstoff als Kraft- oder Treibstoff. Wasser wird mittels Strom in seine Bestandteile Wasser- und Sauerstoff zerlegt. Eine häufige Verbindung, die Wasserstoff enthält, ist H2o. Die chemische Formel für Wasser lautet H2o. Im Wassermolekül sind je 2 Wasserstoffatome (H2) über eine Elektronenpaarbindung an 1 Sauerstoffatom (O) gebunden.Für den Antrieb der Fahrzeuge wollen verschiedene Autohersteller den gasförmigen Energieträger in Verbrennungsmotoren statt in Brennstoffzellen nutzen, denn Wasserstoff im Auto muss nicht unbedingt Brennstoffzellentechnologie bedeuten. So ist es den Automobilherstellern möglich, auf die über hundertjährige Praxis im Bau von Kolbenmotoren zurückzugreifen. Bei den Brennstoffstellenentwicklung fehlt diese jedoch noch. Bei der Entwicklung der neuen Brennstoffzellenfahrzeuge sollen die Effizienz des Brennstoffzellensystems, die Leistung, die Haltbarkeit und das Tankvolumen gesteigert werden. Die Reichweite der aktuell angebotenen Wasserstoffautos liegt bei 350 bis 600 Kilometern. Das bedeutet, ein Fahrzeug kommt mit einer Wasserstofftankfüllung durchschnittlich rund 475 km weit, mit einem Benzintank (40 bis 80 Liter) rund 850 km, wobei Benzin an jeder Ecke erhältlich ist.Zum deutschen Klimaschutzprogramm 2030 gehört der Ausbau der Elektromobilität. Eine Studie zur Elektromobilität in Deutschland zeigt, dass das Ziel der Bundesregierung, bis 2030 10 Millionen Fahrzeuge mit alternativen Antrieben auf die Straße zu bringen, wahrscheinlich nicht erreicht werden kann. Stärker ins Spiel könnte die Brennstoffzellentechnologie kommen. Ihr Anteil wird den Ergebnissen von Studien zufolge ab 2026 kontinuierlich zunehmen und die Technologie könnte sich langfristig etablieren. Fahrzeuge mit Hybridmotoren könnten hingegen an Bedeutung verlieren.Bis mindestens 2030 wird laut Experten für Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge kein nennenswerter Pkw-Volumenmarkt als realistisch angesehen. Das Angebot an Wasserstofffahrzeuge ist noch recht klein, gerade einmal eine Handvoll wasserstoffbetriebener PKW ist derzeit auf Deutschlands großem Automarkt verfügbar.