Wasserstoff gehört die Zukunft. Dieser Slogan beherrscht schon länger die Debatten der Mobilitätswende. Und tatsächlich wirkt der entsprechende Antrieb auf den ersten Blick wie eine unkomplizierte Lösung für die CO2-Problematik: H2 – so die chemische Bezeichnung des Stoffes – reagiert in einer Brennstoffzelle mit Sauerstoff und setzt dabei Elektrizität frei, mit der das Fahrzeug angetrieben wird. Darüber hinaus bieten die verschiedenen Aggregatzustände des Wasserstoffes (flüssig und gasförmig) unterschiedliche Vorteile in der Anwendung. So lassen sich mit flüssigem Wasserstoff in speziell dafür entwickelten Motoren höhere Reichweiten erzielen. Jedoch ist dieser nur für andauernde Einsätze geeignet, da der Stoff dazu neigt, zu verdampfen, wenn die Maschine über einen längeren Zeitraum stillsteht. Für Fahrzeuge, die nicht ständig im Einsatz sind, eignet sich deswegen ein Brennstoffzellen-Antrieb mit gasförmigem H2.
Elektrolyse: Chancen und Energie-Problematik
Hohe Kilometer-Leistung, schnelle Betankung, keine Motorengeräusche – auch für die Nachhaltigkeitsbestrebungen von GaLaBauern und Kommunal-Betrieben bietet Wasserstoff Potenzial. Immerhin verbrennt das Element sauber und hinterlässt lediglich Wasserdampf als Abfallprodukt. Ein klimaneutraler Antrieb – zumindest in der Theorie. Denn das eigentliche Fahrzeug kann nur so klimaneutral wie der Strom sein, der beim Elektrolyseverfahren zur H2-Herstellung genutzt wird. Hierzu existiert eine Vielzahl an Bezeichnungen, die die Energiequelle zur Erzeugung des Wasserstoffs kenntlich macht: So stammt z.B. die benötigte Energie Schwarzen Wasserstoffs aus Kohle. Abgesehen davon wird zwischen Grauem (Erdgas), Grünem (Erneuerbare Energien), Blauem (Fossile Energieträger), Rotem (Kernenergie), Türkisem (Methanpyrolyse) Orangem (Bioenergie) und Braunem Wasserstoff (Braunkohle) unterschieden.
Wie die fossilen und chemischen Bezeichnungen vermuten lassen, ist fast keiner der hier aufgezählten Stoffe besonders CO2-neutral. Dies gilt lediglich für den Grünen Wasserstoff. Allerdings ist die Elektrolyse auf Basis regenerativer Energien aktuell noch nicht wirtschaftlich, was zu eher ernüchternden Verhältnissen in der Produktion führt: So wird lediglich fünf Prozent des hierzulande hergestellten H2 nachhaltig erzeugt.
Geringe Effizienz – doppelter Energie-Einsatz
Doch neben der schwierigen Herstellung verfügt Wasserstoff ebenfalls über einen geringen Wirkungsgrad. So kommt es während der Elektrolyse zu Verlusten bei der eingesetzten Energie. Und diese Verluste sind beträchtlich. Während bei der Ladung eines E-Autos immerhin noch 76 Prozent der ursprünglich eingesetzten Energie im Akku ankommen, sind es bei Wasserstoff – je nach Brennstoffzelle – lediglich ca. 30 Prozent. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass für ein Wasserstoffmobil im Vergleich zu einem E-Fahrzeug die doppelte Energiemenge eingesetzt werden muss, um dieselbe Anzahl an Kilometern zurückzulegen.
Gerade vor dem Hintergrund des stockenden Ausbaus regenerativer Energien scheint der Wasserstoff-Antrieb hinter den Alternativen zurückzubleiben. Jedoch sei der Blick auf die Effizienz nicht das einzige ausschlaggebende Kriterium, wie Jörg Karstedt, Abteilungsleiter Brennstoffzellen und Stapel beim Zentrum für Brennstoffzellen-Technik in Duisburg, ausführt: „Wir sind aktuell von einem Bild geprägt, dass Wirkungsgrade eine große Rolle spielen, da wir bisher fossile Energieträger genutzt haben. Beim Wasserstoff ist es aber so, dass die Grundquelle – also Wind oder Sonnenenergie – kostenlos zur Verfügung steht und ich eher schauen muss, dass ich die zur Verfügung stehende Energie gut nutze.“
Für eine gute Versorgung mit dem chemischen Element müssten deswegen auch die Erzeugnisse internationaler Hersteller genutzt werden, erklärt der Experte weiter: „Es ist jetzt schon klar, dass wir unsere Energie in Deutschland zukünftig nicht selbst erzeugen können, sondern auf Energie-Importe angewiesen sein werden.“ So solle der klimafreundliche Wasserstoff in Ländern erzeugt werden, die ein großes Wind- oder Sonnenpotenzial aufweisen und dementsprechende Kapazitäten für Windkraft- und PV-Anlagen haben. Anschließend werde das Element nach Europa transportiert. Tatsächlich hat die die deutsche Regierung zu diesem Zweck schon Partnerschaften mit Australien, Neuseeland, Kanada sowie West- und Südafrika geschlossen. Geplant sind die frühesten Lieferungen allerdings erst für das Jahr 2025.