Sind Brennstoffzellenautos die besseren Elektroautos?

29. Jänner 2019
Diesel und Benzin sind tot. Doch Elektroautos begeistern auch nicht jeden. Wasserstoff- und Brennstoffzellenautos haben bessere Reichweiten und kürzere Ladezeiten. Sind sie die Zukunft?
Marlene Dorn
Ein Konzeptauto von Toyota, dass mit Brennstoffzellen angetrieben wird und mit Wasserstoff betankt wird

Der Kampf gegen Verbrenner, insbesondere Diesel, ist wohl kaum noch aufzuhalten. Da helfen auch neuere, saubere Verbrenner nicht mehr viel. Für Verbrenner ist es schon zu spät.


Es ist aber dennoch klar, dass ein Ersatz her muss. Theoretisch gibt es da sogar eine ganze Reihe von Möglichkeiten: Zum Beispiel Erdgas, Bioethanol oder Bioerdgas


Die besten Chancen hat allerdings bisher das Elektroauto. Schließlich bringt spätestens 2020 jede Automarke, die etwas auf sich hält, die ersten “reinrassigen” Elektromodelle auf den Markt. Und weitere, interessante Studien sind auf dem Weg.


Das heißt aber nicht, dass jeder davon begeistert ist. Oder dass Elektroautos keine Nachteile haben. Die Ladezeiten sind lang, der Preis hoch und die Reichweiten oftmals zu gering. Zwar verbessern sich Elektroautos inzwischen jährlich in allen Punkten, auf Verbrennerniveau sind sie trotzdem noch nicht.


Die Lösung: Wasserstoff- und Brennstoffzellenautos.

Große Reichweiten und trotzdem sekundenschnell laden

Wasserstoff- und Brennstoffzellenautos bestechen durch hohe Reichweiten. Der Toyota Mirai, derzeit das namhafteste Brennstoffzellenauto, weist immerhin eine Reichweite von 500 Kilometern (laut Hersteller) auf. So eine Reichweite gibt es bei Elektroautos momentan sonst nur bei state-of-the-art Premiummarken.


Der Toyota Mirai konnte dies hingegen schon 2014. Gäbe es ähnliche Investitionen in Brennstoffzellen- und Wasserstoffautos, wäre es wahrscheinlich, dass diese langfristig die Nase vorn hätten. Mit entsprechender Forschung könnte man sie diesbezüglich sogar mit Verbrennern vergleichen.


Ein zusätzliches Plus: Die Reichweite eines Brennstoffzellenautos wird kaum von Temperaturunterschieden beeinflusst.

Hyundai
Brennstoffzellenauto mit Wasserstoff betanken

Auch die Ladezeiten sind einem Verbrenner ähnlich. Der zuvor genannte Toyota Mirai lässt sich innerhalb von circa drei Minuten bei fünf Kilogramm Tankinhalt vollladen. Das kann (bisher) kein Elektroauto - selbst an Schnellladestationen.

Randnotiz: Brennstoffzellenautos und Wasserstoffautos sind nicht dasselbe

Umgangssprachlich spricht man oft von Wasserstoffautos, wenn man Brennstoffzellenautos meint. Das kommt von ihrer großen Gemeinsamkeit, dass sie beide Wasserstoff tanken. 


Jedoch verbrennen Wasserstoffautos den Treibstoff direkt und sind damit Verbrenner, während Brennstoffzellenautos den Wasserstoff zu einer “umgekehrten Elektrolyse” nutzen, einen Elektromotor besitzen und somit technisch gesehen Elektroautos sind.

Hyundai
Das Innere eines Brennstoffzellenautos: Motor etc.

Echte Wasserstoffautos werden heutzutage kaum noch hergestellt, da sie eine größere technische Herausforderung darstellen als Brennstoffzellenautos, ohne große Vorteile zu bieten.

Der große Haken: Brennstoffzellenautos sind sehr teuer

Derzeit gibt es nur sehr wenige Brennstoffzellenautos. Und noch weniger, die sich in der Massenproduktion befinden. Im deutschsprachigen Raum werden momentan ungefähr fünf verschiedene Modelle zum Verkauf angeboten.


Und diese sind entsprechend teuer. Unter rund 60.000 Euro, unabhängig von der Marke, spielt sich leider nichts ab. 


Als Problem wird oft genannt, dass in der Herstellung von Brennstoffzellenautos Platin verwendet werden muss. Jeder, der sich schon mal Platinschmuck angeschaut hat, weiß, dass dies kein billiger Spaß ist. Der derzeitige Preis pro Kilogramm (Stand: 01/2019) liegt bei rund 23.000 Euro (23 Euro pro Gramm). Laut der “Zeit” (Stand 2014) werden 40-50 Gramm pro Brennstoffzellenauto benötigt. 


Inzwischen konnte der Platinverbrauch aber maßgeblich gesenkt werden.


"Platin ist nicht mehr der größte Kostenfaktor in der Brennstoffzelle, wir haben den Gehalt um 90 Prozent gegenüber dem Vorgängermodell reduziert", so Christian Mohrdieck für Daimler über den Mercedes GLC F-Cell.

Daimler
EIn Mercedes GLC Wasserstoff Hybrid tankt gerade an einer Wasserstofftankstelle

Zudem konnte das Platin bei einigen Modellen erfolgreich durch wesentlich günstigeres Kobalt ersetzt werden.


Im Endeffekt liegt der hohe Preis von Brennstoffzellen- und Wasserstoffautos vor allem an fehlendem Interesse der verschiedenen Geldgeber, aber auch der Bevölkerung. 


Forschungsgelder werden derzeit bevorzugt in Elektroautos und in den Ausbau der Infrastruktur für diese gesteckt. Laut einer Studie der Statista können sich außerdem bereits zwei Drittel aller Leute vorstellen, ein Elektroauto zu besitzen. Daher gibt es für viele Investoren auch keinen großen Anlass anderswo zu forschen.


Trotzdem ist es nicht so, dass überhaupt nicht in Brennstoffzellentechnologie investiert wird. Diejenigen, die also auf höhere Reichweiten und kürzere Ladezeiten hoffen, müssen noch nicht aufgeben - nur um einiges geduldiger, als es Fans von Elektroautos sein müssen. Doch vorerst werden Brennstoffzellenautos teuer bleiben.

Wasserstoffkosten ähnlich wie bei Benzin

Für 100 Kilometer braucht man in etwa zwischen 1 und 1,1 Kilogramm Wasserstoff. Ein Benziner im Durchschnitt 8,2 Liter. 
(Der genaue Verbrauch hängt jedoch von dem jeweiligen Fahrzeug und dem Fahrstil des Fahrers ab.)


Somit liegen die Kosten eines Benziners für 100 Kilometer bei einem Literpreis von 1,24 Euro bei insgesamt 10,17 Euro. Ein Brennstoffzellenauto dagegen kostet per 100 Kilometer bei einem Kilopreis von 9,50 Euro 10,45 Euro. Leicht teurer, aber nicht viel. Und für viele Autofahrer grundsätzlich ein akzeptabler Preis.

Hyundai
Ein Businessmann betankt einen Hyundai mit Wasserstoff an einer Wasserstofftankstelle

Leider kann das Brennstoffzellenauto dennoch in diesem Punkt nicht mit Elektroautos mithalten. Der Nissan Leaf, das weltweit beliebteste Elektroauto, hat beispielsweise einen Verbrauch von 15 Kilowattstunden pro 100 Kilometer. Bei einem Strompreis von 29,6 Cent sind das gerade mal 4,44 Euro. Das ist weniger als die Hälfte von dem, was 100 Kilometer mit einem Benziner oder einem Brennstoffzellenauto kosten.


Das kann sich nur ändern, wenn Wege erforscht werden, wie Wasserstoff günstiger produziert werden kann. Oder alternativ die “wheel-to-wheel”-Effizienz von Brennstoffzellenautos erhöht werden kann. Diese liegt momentan nämlich nur bei 22%. Dann würde man mit derselben Menge Treibstoff mehr Reichweite erzielen.

So umweltfreundlich sind Brennstoffzellenautos

Genau wie Elektroautos gelten Brennstoffzellenautos als klimaneutral im Betrieb. Das einzige was sie beim Fahren hinterlassen, ist eine Spur aus reinem Wasser auf der Fahrbahn, die als Abfallprodukt entsteht.


Allerdings gilt sowohl für Elektroautos als auch Brennstoffzellenautos, dass man sich das Thema Umweltfreundlichkeit ganzheitlich anschauen muss. Das heißt, es geht nicht nur darum, was das Fahrzeug während der Fahrt (nicht) ausstößt, sondern auch um die Produktion des Fahrzeuges und des Treibstoffes.

Bei der Herstellung geringerer CO2-Ausstoß

Ein herkömmlicher Verbrenner verschuldet bei der Herstellung des gesamten Fahrzeuges zwischen sechs und acht Tonnen CO2. 


Ein kleines Elektroauto verursacht diese Menge jedoch allein schon durch die Herstellung der Batterien. Bei einer großen Limousine können sogar bis zu 20 Tonnen CO2 anfallen. Das ist allerdings relativ zu sehen: Fährt man ein Elektroauto genug, holt es diese Umweltsünde bald schon wieder auf. Ein Nissan Leaf lohnt sich schon nach 49.500 Kilometern im Vergleich zu einem ähnlichen Verbrenner.


Aber zurück zum Brennstoffzellenauto: Generell sind sich Experten einig, dass die Herstellung von Brennstoffzellen um einiges CO2-ärmer ist als die einer Lithium-Ionen-Batterie. Genaue Daten liegen uns allerdings leider noch nicht vor, wodurch sich kein direkter und faktischer Vergleich ziehen lässt.

Toyota
So sieht ein Brennstoffzellenauto von innen aus

Genauso wie bei Lithium-Ionen-Batterien werden allerdings Materialien benötigt (zum Beispiel Platin oder Kobalt), die oftmals zu menschenunwürdigen Bedingungen abgebaut werden. Diese Last kann erleichtert werden, indem diese Materialien recycelt werden (was zu hohen Anteilen auch möglich ist), aber dafür müssen die Materialien dennoch vorerst weiter so abgebaut - oder Alternativen gefunden - werden.

Wasserstoff oft nicht sauber hergestellt

Wie sauber ein Elektroauto fährt, hängt zu großen Teilen auch von der Stromquelle ab. Nur wenn das Auto Strom aus nachhaltigen Energiequellen tankt, gilt das Fahren tatsächlich als CO2-neutral.


Beim Brennstoffzellenauto verhält es sich ähnlich. Grundsätzlich ist die “umgekehrte Elektrolyse” von Wasserstoff, durch die Brennstoffzellenautos Energie gewinnen, klimaneutral, aber nicht notwendigerweise die Herkunft des Wasserstoffes.


Das derzeit häufigste Herstellungsverfahren ist die Dampfreformierung. Dabei wird der Wasserstoff aus Methan oder ähnlichen Gasen hergestellt. Das Problem hierbei ist, dass es dabei einen sehr großen Schadstoffausstoß gibt. Das ansonsten so umweltfreundliche Brennstoffzellenauto ist im CO2-Ausstoß plötzlich nur noch 50% besser (laut OMV) als ein vergleichbarer Verbrenner. 


Wird Dampfreformierung zur Herstellung genutzt, kommt das Brennstoffzellenauto nicht mal annähernd an ein Elektroauto heran, selbst wenn der Strom nicht “sauber” getankt wurde. 

Toyota
Die Tankklappe eines Brennstoffzellenautos (Toyota Mirai) - Wasserstoff tanken

Randnotiz: In Österreich fallen durchschnittlich pro Kilowattstunde Strom (inklusive importiertem Strom) 280 Gramm CO2 an. Würde man daher einen Nissan Leaf wahllos an verschiedene Steckdosen Österreichs anstecken, ohne auf Nachhaltigkeit zu schauen, würde daher ein durchschnittlicher CO2 Ausstoß von 4,2 Kilogramm pro 100 Kilometer entstehen. Ein Dieselauto mit 5,5 Liter Verbrauch pro 100 Kilometer bringt dagegen ganze 14,6 Kilogramm CO2 auf die Waage. Ein Brennstoffzellenauto mit 50% weniger Ausstoß würde daher immer noch über 7 Kilogramm CO2 pro 100 Kilometer bedeuten.

Elektrolyse als saubere Alternative

Jedoch gibt es noch eine wesentlich umweltschonendere Methode, um Wasserstoff zu gewinnen: Die Elektrolyse. 


Wasser wird durch die Zugabe von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Die Energie des Stroms wird hierbei im Wasserstoff gespeichert. Dann kann der Wasserstoff vom Brennstoffzellenauto getankt werden und wieder in Energie umgewandelt werden.


Hier gilt dann dasselbe wie bei Elektroautos: Bei der Umweltfreundlichkeit kommt es darauf an, wo der Strom herkommt. Zwar ist selbst nicht sauberer Strom nicht so schädlich wie man oft annimmt, besser ist aber natürlich Strom aus nachhaltigen Quellen.


Prinzipiell ist die Elektrolyse aber ein sehr vielversprechender und umweltschonender Ansatz, der aber im Vergleich zur Dampfreformierung leider wenig eingesetzt wird.

Wasserstoff-Recycling als dritte Option

Experten haben allerdings auch bereits vorgeschlagen, Wasserstoff zu recyceln: In vielen Fabriken fällt Wasserstoff als Abfallprodukt an. Dieser könnte als Treibstoff für Brennstoffzellen- und Wasserstoffautos wiederverwertet werden. Bisher wird dieser Ansatz jedoch noch nicht verfolgt.

Das fatale Henne-Ei-Prinzip

Die Infrastruktur für Brennstoffzellenautos ist derzeit noch sehr dürftig. In Österreich kann man die öffentlichen Wasserstofftankstellen fast an einer Hand abzählen. Eine in der Steiermark, eine in Wien, eine in Niederösterreich, eine in Tirol und zwei in Oberösterreich. Macht sechs.

Hyundai
Ein Hyundai Nexo tankt Wasserstoff

Zum Vergleich: Österreichweit gibt es rund 3.400 E-Tankstellen und 2.600 Benzin-, beziehungsweise Dieseltankstellen.


Da die Infrastruktur unzureichend ist, möchten sich selbst Fans des Brennstoffzellenautos normalerweise keines zulegen. Und weil kaum jemand Brennstoffzellen kauft, wird die Infrastruktur auch nicht erweitert. 


Hier spricht man vom Henne-Ei-Prinzip: Weil das Eine das Andere bedingt um zu entstehen, entsteht im Endeffekt oft keines von beiden.


Anfangs galt allerdings auch dasselbe für Elektroautos (oder das echte Huhn und Ei). Es ist also nicht unmöglich, den Teufelskreis zu durchbrechen. Es benötigt allerdings einige riskante Investitionen in die Infrastruktur und/oder die Herstellung von Brennstoffzellenautos. Die Frage ist nur, wer erklärt sich dazu bereit?

Fazit

Brennstoffzellenautos sind eine Technologie mit viel Potenzial. Sie erreichen mühelos hohe Reichweiten und die Ladezeiten sind sehr gering. 500 Kilometer Reichweite werden beispielsweise in unter fünf Minuten geladen.


Jedoch ist die Technologie aufgrund des derzeit geringen Interesses der Industrie und großen Teilen der Bevölkerung sehr teuer. Brennstoffzellenautos, die Platin verwenden, sind zusätzlich etwas kostenintensiver. Dafür ist Wasserstoff als Treibstoff nicht wesentlich kostspieliger als Benzin.


Brennstoffzellenautos können jedoch im Thema Umweltfreundlichkeit punkten.
 
Die Herstellung ist laut Experten maßgeblich schonender als als die eines Elektroautos, wobei es aber noch keine konkreten Zahlen dazu gibt. Bei der Treibstoffherstellung sieht es allerdings schlechter aus, so lange weiterhin hauptsächlich Dampfreformierung genutzt wird. Hier müssen Alternativen wie die Elektrolyse genutzt werden, damit Brennstoffzellenautos umweltfreundlich verwendet werden können.


Unter idealen Bedingungen kann ein Brennstoffzellenauto tatsächlich umweltfreundlicher sein als ein Elektroauto. Diese Idealbedingungen müssen allerdings erst geschaffen werden.


Dasselbe gilt für die Attraktivität eines Brennstoffzellenautos: Ohne viel Engagement wird das Angebot vorerst unattraktiv bleiben. Die Auswahl ist dafür zu gering, zu teuer und die Infrastruktur zu spärlich. Das Potenzial ist allerdings nach wie vor da.

Toyota
Das Brennstoffzellenauto Toyota Mirai steht vor einer Stadt

Alles in allem ist das Brennstoffzellenauto dem Elektroauto nicht prinzipiell überlegen. Es hat dennoch seine Vorzüge, die es für manche Autofahrer, und insbesondere Langstreckenfahrer, interessant machen.


Die Frage ist jedoch: Wird sich ein Brennstoffzellenauto angesichts des Aufstiegs des Elektroautos noch durchsetzen können? Was meinen Sie?


Schreiben Sie uns Ihre Meinung in die Kommentare oder an office@autogott.at!

Weiterführende Links:

Hier geht's zum neuen Toyota Corolla Bericht.

Diese Beiträge könnten Sie auch interessieren

Kommentare

Advertisement