Wasserstoffauto vs. Elektroauto: ein Vergleich

Die Zukunft der Mobilität ist elektrisch – da sind sich die Experten einig. Die Frage ist, ob der Strom „getankt“ oder – wie beim Wasserstoffauto – im Auto mittels einer sogenannten Brennstoffzelle selbst erzeugt wird. Betrachtet man die aktuellen Zahlen, dann hat derzeit das Elektroauto die Nase vorn: Die Akkus werden immer leistungsfähiger, was mit einer Erhöhung der Reichweite einher geht. Zudem gibt es immer mehr öffentliche Ladepunkte. Die gute Infrastruktur und die technische Weiterentwicklung machen die E-Autos zunehmend interessanter für Privatpersonen. Mehr als eine halbe Million Stromer sind bereits auf deutschen Straßen unterwegs. 

Beim Wasserstoffauto sieht die Sache etwas anders aus: 2021 waren hierzulande nicht einmal 1.000 Fahrzeuge zugelassen. Und auch die deutschen Autohersteller zeigen wenig Bestrebungen zur Weiterentwicklung des Konzepts. Doch woran liegt das? Ist eine Batterie wirklich besser als eine Brennstoffzelle?

Bei Wasserstoffautos oder – technisch korrekt ausgedrückt – Brennstoffzellen-Autos handelt es sich im Prinzip um Elektroautos. In einem Wasserstoffauto sind alle Komponenten verbaut, die auch in einem E-Auto zu finden sind. Zusätzlich besitzen sie eine Brennstoffzelle mit Wasserstofftank, die während der Fahrt Strom erzeugt. Ein kleiner Akku fungiert als Puffer- bzw. Zwischenspeicher: Er deckt Lastspitzen, etwa beim Beschleunigen, ab und nimmt zudem die Rekuperationsenergie auf, also die Energie, die beim Abbremsen zurückgewonnen wird.

In der Brennstoffzelle findet eine umgekehrte Elektrolyse statt: Wasserstoff und Luftsauerstoff reagieren zu Wasser, dabei entstehen Wärme und elektrische Energie. Letztere treibt den Elektromotor an. Die Abwärme kann dazu genutzt werden, das Fahrzeug zu beheizen.

Bei einem reinen Elektroauto gelangt die Energie vom Kraftwerk – das kann auch die heimische Photovoltaikanlage sein – über die Ladestation direkt in die Batterie. Von jeder Kilowattstunde (kWh) Strom können etwa 64 % für die Mobilität umgesetzt werden – Verluste, die beim Laden der Batterie und bei der Bereitstellung des Stroms entstehen sind dabei bereits eingerechnet. 

Wasserstoff muss dagegen erst unter Stromeinsatz produziert und dann zur Tankstelle transportiert werden. Im Auto selbst erfolgt eine erneute Umwandlung in Strom. Der Wirkungsgrad liegt abzüglich sämtlicher Verluste bei etwa 27 % – das entspricht ungefähr dem Wert eines herkömmlichen Verbrennungsmotors. Ein Wasserstoffauto verbraucht also ca. zwei- bis dreimal soviel Energie wie ein Elektroauto, um die gleiche Mobilitätsleistung zu erbringen.

Aktuelle Untersuchungen zeigen, dass bei der Herstellung eines Brennstoffzellenautos fast genauso viele CO₂-Emissionen entstehen wie bei der Produktion eines Elektroautos. Das liegt vor allem am Wasserstofftank: Innen ist er mit einem Polymerinliner beschichtet, einem Werkstoff, der verhindert, dass Wasserstoff nach außen gelangt. Die Außenhülle des Tanks wird mit Karbonfasern verstärkt, damit er einem hohen Druck standhält. Das ist nicht nur aufwendig, sondern auch teuer. So kommt ein Brennstoffzellenauto auf eine Grundlast von 5 t CO₂-Äquivalente. Um diese abzutragen, muss es 50.000 – 60.000 km fahren.

Zum Vergleich: Bei einem Elektroauto fallen 5–9 t CO₂-Äquivalente bei der Herstellung an. Problematisch sind vor allem die Rohstoffe Lithium und Kobalt, die in der Regel unter umweltschädlichen Bedingungen abgebaut werden. Nach etwa 80.000 – 90.000 km ist die CO₂-Bilanz ausgeglichen.

Da Wasserstoff nicht ungebunden in der Natur vorkommt, muss auch das Gas erst technisch hergestellt werden. Der meiste Wasserstoff wird derzeit unter hoher Energiezufuhr aus Erdgas gewonnen. Pro Tonne Wasserstoffgas entstehen dabei rund 10 t CO₂. Aufgrund der schlechten Umweltbilanz wird der so produzierte Wasserstoff auch als „grauer Wasserstoff“ bezeichnet. Wirklich nachhaltig ist nur „grüner“ Wasserstoff, der mittels Elektrolyse und erneuerbaren Energien erzeugt wird. Der Anteil an „grünem“ Wasserstoff liegt derzeit jedoch bei gerade einmal 2 %.

Hinzu kommt eine weitere Herausforderung: Wasserstoff wird auf der Straße zur Tankstelle transportiert. Dafür muss das Gas entweder verflüssigt oder komprimiert werden. Beide Verfahren sind extrem aufwendig und energieintensiv. Nicht zu vergessen: Wasserstoff ist ein leicht entzündliches Gas, das unter bestimmten Voraussetzungen explodiert. Transport und Lagerung des Gefahrgutes lassen sich handhaben, ein Restrisiko bleibt jedoch.  

Wer sich ein Elektroauto kaufen möchte, dem steht die volle Bandbreite an Fahrzeugtypen zur Verfügung – vom kompakten Kleinwagen für die Stadt über schnittige Sportwagen bis hin zum voluminösen SUV. Die Preise für ein Elektroauto der Mittelklasse liegen zwischen 30.000 und 40.000 €. Demgegenüber werden nur zwei Modelle an Wasserstoffautos angeboten: der Toyota Mirai und der Hyundai Nexo. Und dafür muss man tief in die Tasche greifen: Der Toyota Mirai ist ab 63.900 € erhältlich, der Hyundai Nexo kostet ab 77.290 € (Stand März 2022).

Das größte Manko von Wasserstoffautos ist derzeit jedoch die lückenhafte Infrastruktur: In Deutschland gibt es nur rund 100 Zapfstellen. Noch schwieriger wird es im europäischen Ausland, eine Tankstelle zu finden. In Frankreich und Österreich stehen landesweit nur fünf Wasserstofftankstellen zur Verfügung, in der Schweiz sind es nur drei. Urlaubsfahrten sind damit so gut wie ausgeschlossen. Das Ladenetz für Elektroautos wird hingegen immer weiter ausgebaut. Zudem kann das E-Auto komfortabel Zuhause geladen werden – vor allem wenn man eine Wallbox besitzt.

Dafür punkten Wasserstoffautos mit ihrer großen Reichweite und der kurzen Tankdauer. Während man für das Laden eines E-Autos an öffentlichen Schnellladesäulen mindestens 30 Minuten einplanen muss, lässt sich Wasserstoff innerhalb von 5–10 Minuten nachtanken.

Quellen:

Ein Wasserstoffauto ist derzeit noch teurer als ein Elektroauto – nicht nur in der Anschaffung, sondern auch im Betrieb. Hinzu kommt das dünne Netz an Tanksäulen. Ob und wie sich die Technologie weiterentwickeln wird, hängt nicht zuletzt von politischen Entscheidungen ab. Das Potenzial von Wasserstoff als Energieträger ist jedenfalls noch längst nicht ausgeschöpft. Fakt ist jedoch, dass das Elektroauto aufgrund seines höheren energetischen Wirkungsgrades die bessere  Wahl hinsichtlich Klimaschutz und Kosten ist. Wasserstofffahrzeuge werden vor allem dort zum Einsatz kommen, wo es auf eine hohe Leistung ankommt, zum Beispiel bei LKWs oder Bussen.