Wir vergleichen für Sie Energiebilanz, ökologische Kosten, Reichweiten, das Tankstellennetz, die Handhabung und die Modellauswahl.
Im Grund ist ein Wasserstoffauto ein Elektroauto, denn der Antrieb erfolgt ebenfalls über einen Elektromotor. Aber während im E-Auto der benötigte Strom in den Akkus zwischengespeichert wird, erzeugt im Wasserstoffauto eine Brennstoffzelle den Strom vor Ort. Als „Abgas“ entsteht einzig Wasserdampf. Der Wasserstoff wird bei 700 bar in speziellen Tanks gespeichert. Diese bestehen innen aus einem speziellen Kunststoff, von außen durch eine Karbonfaser-Ummantelung geschützt.
Energiebilanz: E-Auto im Vorteil
Elektroautos verfügen über eine sehr hohe Effizienz. Rund 70 Prozent der gespeicherten Strommenge kommen tatsächlich als Antriebsleistung zum Tragen („Tank to Wheel“-Effizienz). Bei Wasserstoffautos ist dieser Wert mit etwa 20 Prozent im Vergleich zu Stromern deutlich geringer. Das liegt an der Art und Weise, wie die Energie, die die Brennstoffzelle freisetzt, gewonnen wird. Umgerechnet auf den durchschnittlichen Strombedarf pro 100 Kilometer Fahrstrecke ergibt sich aus diesem enorm großen Effizienzunterschied ein klarer Vorteil auf Seiten der Elektroautos. Einem durchschnittlichen Verbrauch von 18 Kilowattstunden auf Seiten der Elektroautos steht ein durchschnittlicher Verbrauch von 54 Kilowattstunden auf 100 Kilometern bei Wasserstoff-Fahrzeugen gegenüber. Das bedeutet: Ein mit Wasserstoff betriebenes Auto benötigt das Dreifache an Energie im Vergleich zu einem batterieelektrischen Auto.
Wasserstoff kann aus verschiedenen Rohstoffen produziert werden. Die gängigste Methode ist die Herstellung aus Erdgas und damit aus einem fossilen Energieträger. Prinzipiell lässt sich Wasserstoff natürlich am einfachsten aus Wasser gewinnen, wenn es per Elektrolyse in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird. Darauf konzentriert sich momentan die Forschung. Es gibt aber zwei Probleme: Damit es „grüner“ Wasserstoff wird, muss der Strom selbst CO2-neutral erzeugt werden. Und für die Elektrolyse ist eine große Menge Strom notwendig.
Ökologische Kosten: CO2-Rucksäcke auf beiden Seiten
Die „ökologische Achillesferse“ des Elektroautos ist der verbaute Akku. Kobalt und Lithium, die für die Produktion benötigt werden, stehen durch zum Teil fragwürdige und umweltschädliche Abbaumethoden in der Kritik. Auf lange Sicht könnte sich hier aber einiges tun: Neue Forschungsprojekte, zum Beispiel die Geothermieanlage Bruchsal der EnBW verfolgen, wie sich Lithium auf umweltfreundliche Art gewinnen lässt. Und neben Tesla setzen in Zukunft auch andere Autobauer auf kobaltfreie Akkus.
Nichtsdestotrotz ist die Herstellung der Batterie dafür verantwortlich, dass ein Elektroauto mit einem volleren CO2-Rucksack startet als ein gleichartiger Verbrenner. Durchschnittlich werden 73 Kilogramm CO2 pro kWh Akkukapazität fällig. Macht bei einem mittelgroßen Akku (75 kWh) rund 5,5 Tonnen CO2. Allerdings hat in einer Studie des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) nach 80.000 bis 90.000 Kilometern das E-Auto diesen Rückstand wieder ausgeglichen. Das ist selbst dann der Fall, wenn das E-Auto nicht mit 100% Ökostrom, sondern mit dem aktuellen deutschen Strommix aufgeladen wird.
Bei einem Wasserstoffauto vergleichbarer Größe fallen im Zuge der Produktion ebenfalls um die fünf Tonnen CO2 an. Das CO2 wird vor allem im Zuge der Produktion der Brennstoffzellen, der Tanks für den Wasserstoff und der kleinen Batterie freigesetzt, die das Wasserstoffauto ebenfalls enthält. Die Pufferbatterie des Toyota Mirai ist beispielsweise „nur“ 1,2 kWh groß. Aber auch hier fällt unterm Strich die Rechnung positiv aus: Laut KIT-Studie kann das Wasserstoffauto im Durchschnitt den CO2-Mehraufwand sogar bereits nach 50.000 bis 60.000 Kilometern ausgleichen.
Wie das Elektroauto wird auch das Wasserstoffauto (hier: Hyundai Nexo) von einem Elektromotor angetrieben.
Das Fazit der Forscher*innen: „Am Ende der Lebensdauer eines typischen Pkw (160.000 km) hat das batterieelektrische Fahrzeug (BEV) gegenüber einem Dieselfahrzeug etwa 6 Tonnen CO2 eingespart und gegenüber einem Brennstoffzellenfahrzeug immerhin noch 3,8 Tonnen CO2.“
Reichweite: Leichter Vorteil bei Wasserstoffautos
Wer bei der Reichweite die Nase vorn hat, lässt sich nicht so leicht beantworten. Schon kleine Wasserstoffautos wie der Toyota Mirai schaffen eine Reichweite von 555 km, die nächste Generation soll knapp an die 800 km heranreichen. Ein Supersportwagen wie der Hyperion XP-1 kommt laut Hersteller sogar auf 1.600 Kilometer. Innerhalb von fünf Minuten sei der Tank des Brennstoffzellen-Flitzers (Spitzengeschwindigkeit: 355 km/h) wieder randvoll gefüllt.
Die Reichweite von Elektroautos fällt sehr unterschiedlich aus. Motorleistung, Akkugröße und Fahrverhalten zusammen ergeben erst den Wert. So erzielt der Mini Cooper SE im besten Fall eine Reichweite von 234 Kilometern, der Opel Mokka-e kommt auf maximal 338 Kilometer. Doch wie unsere Liste der reichenweitenstärksten E-Autos zeigt, beweisen gerade größere Modelle wie der VW ID.3, der Mustang Mach E oder das Model S von Tesla Langläuferqualitäten mit Reichweiten von deutlich über 500 Kilometern. Der Mercedes EQS soll laut Hersteller eine Reichweite von bis zu 780 Kilometer (nach WLTP) schaffen.
Auch der ID.3 von VW überzeugt durch Langläuferqualitäten. © Volkswagen
Tankstellen: Deutschlands gut ausgebautes Elektroauto-Ladenetz
Derzeit findet man laut H2 Mobility in Deutschland genau 91 Wasserstofftankstellen. Damit ist Deutschland sogar europaweit Spitzenreiter. Nur in Japan gibt es mehr. In der Schweiz kommt man derzeit auf neun Tankstellen für Wasserstoff, in Österreich sind es fünf. Zurzeit sind 17 weitere Tankstellen in Planung. Der Bau wird unterstützt mit Fördergeldern, die aus der Nationalen Wasserstoffstrategie der früheren Bundesregierung stammen. Sie wurde im Juni 2020 verabschiedet.
Dagegen stehen mehrere Zehntausend Ladestationen für Elektroautos. Das EnBW Hypernetz bietet zum Beispiel über 700.000 Ladepunkte. Neben Deutschland sind 16 weitere europäische Länder vertreten. Dazu kommen die Ladenetze weiterer Anbieter. Ladestationen finden sich an Autobahnraststätten, in Parkhäusern und auf Parkplätzen, vor Supermärkten und auf dem Gelände von Hotels. Etwa jeder siebte Ladepunkt bereits ist ein DC-Schnelllader. Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit, das E-Auto bequem zuhause zu laden, vor allem an einer eigenen Wallbox.
Freie Ladestation finden, E-Auto laden und zu transparenten Preisen bezahlen.
Handhabung: Laden einfacher als Wasserstoff-Tanken
Unter praktischen Gesichtspunkten hat das Wasserstoffauto die Nase vorn. Denn Wasserstoff lässt sich genauso schnell tanken wie Benzin oder Diesel: Tankdeckel öffnen, Tankpistole oder -halterung an Tankstutzen anschließen, Tankpistole per Griffhebel einrasten, auf den grünen Knopf drücken. Das Auftanken eines Toyota Mirai mit 700 bar dauert nicht einmal fünf Minuten.
Das Betanken eines Wasserstoffautos ist genauso schnell und bequem möglich wie bei einem Verbrenner.
Der Ladevorgang eines E-Autos dauert dagegen länger. An normalen AC-Ladesäulen brauchen aktuelle Stromer zwei bis vier Stunden um komplett voll zu laden, natürlich abhängig von der Akkugröße. Selbst an Schnellladesäulen vergehen immer noch zwischen 30 und 60 Minuten, bis ein leerer Akku wieder komplett voll ist. Wer nur bis 80 Prozent lädt, kann meistens eher los und tut zusätzlich seinem Akku etwas Gutes. Doch es geht auch bereits schneller: Der Ioniq 5 von Hyundai kann (sowohl mit einer 58 kWh- als auch mit einer 72,6 kWh-Batterie) innerhalb vom 18 Minuten von 10 auf 80 Prozent laden.
Außerdem ist Laden deutlich einfacher als Tanken. Während man bei Verbrennern zwischen Diesel, Benzin, E-10 und verschiedenen Spezialkraftstoffen (Ultimate Diesel etc.) wählen muss, ist der Strom dagegen überall gleich. Zudem lässt sich das Laden häufig viel einfacher nebenbei erledigen, etwa wenn man im Kino sitzt, im Supermarkt einkauft oder im Restaurant etwas isst. Um Wasserstoff zu tanken, muss man dagegen gezielt eine Tankstelle anfahren. Hier punktet das E-Auto mit einem klaren Zeitvorteil, vor allem, wenn das E-Auto zuhause über Nacht aufgeladen wird.
Modellauswahl: Hersteller setzen auf E-Autos
Wer im Moment ein Wasserstoffauto in Deutschland kaufen will, hat die Wahl zwischen zwei Fahrzeugen: Modell Nummer eins ist der Toyota Mirai, seit diesem Jahr in der zweiten Generation erhältlich. Die maximale Reichweite liegt bei rund 650 Kilometern. Kostenpunkt: Die Preise für die Mittelklasse-Limousine beginnen ab 63.900 Euro. Das zweite Modell ist der Hyundai Nexo, dessen zweite Generation ebenfalls seit 2021 verkauft wird. Der SUV schafft eine Reichweite von 750 Kilometern und kostet ab 77.300 Euro.
Bei Elektroautos bietet sich ein anderes Bild: Derzeit sind mehr als 70 rein batteriebetriebene Modelle erhältlich. Für jeden Einsatzzweck und in jedem Segment gibt es mittlerweile ein oder mehrere passende E-Autos. So gibt es günstige E-Autos wie den Dacia Spring oder den Opel Corsa-e für den kleinen Geldbeutet, während Stromer aus der Oberklasse, etwa der Audi e-tron GT oder der Mercedes EQS, schon in der einfachsten Ausführung um die 100.000 Euro kosten. Für die nächsten Jahre sind bereits etliche neue Modelle angekündigt, da immer mehr Autohersteller das Ende des Verbrenners verkünden und spätestens bis 2035 auf elektrische Antriebe umstellen wollen.
Fazit: Das E-Auto hat die Nase vorn
Wie nicht anders zu erwarten, haben beide Antriebsformen ihre Vor- und Nachteile. Zwar scheint das Wasserstoffauto näher an den Standards zu sein, die man bei Reichweite und Tankzeit von Diesel und Benzinern kennt. Doch die hohen Preise, die wenigen verfügbaren Modelle und das marginale Tankstellennetz sprechen gegen die Brennstoffzelle. Das spiegelt sich auch in den Zahlen wider: Genau 358 Fahrzeuge mit Brennstoffzelle wurden von Januar bis September 2021 zugelassen, der gesamte Bestand in Deutschland beträgt genau 1.374 Fahrzeuge.
Eine Zukunft hat Wasserstoff vielleicht nicht im Auto, aber möglicherweise bei Lieferwagen und Transportern.
Im selben Zeitraum wurden rund 267.300 Autos mit reinem Elektroantrieb zugelassen. Die Vorteile der Elektromobilität liegen auf der Hand: eine breite Modellpalette für jeden Geldbeutel, immer höhere Reichweiten und immer schnellere Ladezeiten unterstützen den Boom. Zudem werden die Ladeinfrastruktur und die Stromnetze kontinuierlich ausgebaut. Auch die Pläne der Automobilindustrie laufen auf eine volle Unterstützung der Elektromobilität hinaus.
Wird das Wasserstoffauto in Zukunft weiterhin ein Nischendasein fristen? Etwas Licht deutet sich am Horizont an. Vor kurzem hat Stellantis-Tochter Opel angekündigt, ausgewählte Vans des Konzerns auf die Brennstofftechnologie umzurüsten: Der Opel Vivaro, der Peugeot Expert und der Citroen Jumpy erhalten eine mittelgroße Brennstoffzelle, drei Wasserstofftanks und ein Plug-In-Modul mit zusätzlichem Akku, der von außen aufgeladen werden kann. Insgesamt sollen in den nächsten beiden Jahren etwa 2.000 Fahrzeuge umgebaut werden, aber ausschließlich für gewerbliche Kunden.
Wenn also nicht für den Pkw, könnte die Brennstoffzelle zumindest das „nächste große Ding“ für Transporter und Lieferfahrzeuge sein, vielleicht auch für den Schwerlastverkehr werden.