Wasserstofffahrzeug oder Elektrofahrzeug: Welchem gehört die Zukunft?

Das ist ein heiß diskutiertes Thema: Welcher Antrieb prägt die Zukunft unserer Autos? Elektrisch, Wasserstoff oder sogar E-Fuels? Wir werfen einen Blick darauf, wie sich die aktuelle Lage präsentiert und diskutieren die Vor- und Nachteile jeder Technologie.

Durchforstet man die aktuellen sozialen Medien, erscheint das Wasserstofffahrzeug oft als das zukunftsträchtige Vehikel, während Elektroautos skeptischer betrachtet werden. Einige sehen in ihnen sogar einen Fehlstart. Aber was ist wirklich dran an diesen Annahmen? Wie leistungsfähig ist Wasserstoff? Und was bietet der elektrische Antrieb? Und wo stehen E-Fuels in dieser Debatte? In diesem Artikel bemühen wir uns, auf Fakten-basierende Antworten zu diesen Fragen zu finden. Es ist zweifellos ein emotional geladenes Thema, wenn man bedenkt, wie sehr das Auto in der deutschen Kultur verankert ist.

Wie steht es um umweltfreundliche Autos?

Studien des Umweltrates zeigen, dass der Verkehrssektor in Deutschland als einziger Bereich seine Treibhausgasemissionen seit 1990 nicht signifikant reduzieren konnte. Während Deutschlands Emissionen in anderen Sektoren zwischen 1990 und 2019 um 35 Prozent gesunken sind, blieben sie im Verkehr nahezu konstant – mit Ausnahme des Pandemiejahres 2020. Es ist offensichtlich, dass Handlungsbedarf in Bezug auf unsere Fahrzeugantriebe besteht.

Erfreulicherweise steigt die Zahl der Neuzulassungen von Elektroautos: Laut dem Kraftfahrtbundesamt gab es im September 2022 eine Steigerung von 32 Prozent im Vergleich zum Vorjahr. Insgesamt machen Elektroautos etwa 20 Prozent aller Neuzulassungen aus. Dennoch stehen viele Menschen Elektroautos skeptisch gegenüber und planen nicht, in naher Zukunft eines zu erwerben. Für sie scheint Wasserstoff die Lösung für umweltfreundliches Fahren zu sein.

Unabhängig vom gewählten Antrieb kamen die EU-Länder im Sommer 2022 überein, die Flottengrenzwerte für CO2-Emissionen bis 2035 auf null zu reduzieren. Dies legt fest, wie viel CO2 ein Fahrzeug während seines Betriebs emittieren darf. Ab diesem Datum dürfen nur noch Neufahrzeuge verkauft werden, die klimaneutral sind.

Grüner Wasserstoff und Strom sind essenziell

Damit Wasserstoff- und Elektroautos eine Zukunft haben, müssen sowohl der Strom als auch der Wasserstoff umweltfreundlich hergestellt werden. Das ist derzeit noch nicht der Fall. Beide Energieträger werden oft aus Erdgas oder Erdöl gewonnen. Bei der Stromerzeugung sind wir jedoch schon weiter fortgeschritten als bei der Wasserstoffproduktion.

Momentan wird fast die Hälfte unseres Stroms aus erneuerbaren Quellen gewonnen. Wasserstoff jedoch wird noch zu etwa 90 Prozent aus umweltschädlichen und begrenzt verfügbaren Ressourcen produziert, global gesehen ist dieser Wert sogar noch höher. Es gibt also noch einen langen Weg, bis Wasserstofffahrzeuge wirklich umweltfreundlich sind. Und auch Elektroautos haben noch Hürden zu überwinden.

Die Funktionsweise von Wasserstoff- und Elektroautos

Beginnen wir mit den Wasserstoffautos: Aus technischer Sicht sind es Brennstoffzellen-Fahrzeuge. Sie ähneln Elektroautos insofern, als sie auch eine Batterie besitzen. Diese Batterie ist jedoch kleiner und dient als Energiespeicher, etwa für die durch Bremsvorgänge gewonnene Energie. Die Hauptenergiequelle für den Antrieb stammt von den Brennstoffzellen, die Wasserstoff in Strom umwandeln.

Dies geschieht durch Umkehrung der Elektrolyse, bei welcher Wasser mit Strom gespalten wird. Der Wasserstoff aus dem Tank reagiert mit der Luft, wodurch Wasser, Wärme und elektrische Energie entstehen. Diese elektrische Energie treibt den Motor an. Es gibt jedoch auch Ansätze, bei denen Wasserstoff in einem Verbrennungsmotor genutzt wird, wodurch keine teuren Lithium-Ionen-Batterien erforderlich sind. Beispielsweise präsentierte der US-Lastwagenhersteller Cummins 2021 einen Wasserstoff-Verbrennungsmotor.

Die Batterie von Elektroautos wird dagegen über das Stromnetz aufgeladen. Der Motor wird direkt mit Strom aus der Batterie versorgt. Es gibt allerdings Unterschiede zwischen den Elektromotoren: Einige nutzen Gleichstrom, andere Wechselstrom. Es gibt auch verschiedene Arten von Batterien. Am weitesten verbreitet sind momentan die Lithium-Ionen-Akkus, es gibt aber auch Ansätze, die auf Festkörper-Batterien setzen. Sie sollen langlebiger und sicherer sein und mehr Energie speichern können.

Was spricht für Wasserstoffautos?

Wasserstofffahrzeuge haben einige Vorteile gegenüber Elektroautos:

• Schnelle Betankung: Die Betankung eines Wasserstoffautos dauert nur etwa drei bis fünf Minuten. Damit ist sie vergleichbar mit dem Tanken eines herkömmlichen Benziners oder Diesels.

• Große Reichweite: Mit einer Tankfüllung kommen Wasserstoffautos oft über 500 Kilometer weit.

• Leichtere Fahrzeuge: Da die Brennstoffzellen und Wasserstofftanks weniger wiegen als die großen Batterien von Elektroautos, sind Wasserstoffautos oft leichter und effizienter, vor allem bei großen Fahrzeugen wie Lkws.

Was spricht gegen Wasserstoffautos?

Wasserstoffautos haben auch Nachteile:

• Wenige Tankstellen: Es gibt in Deutschland momentan nur wenige Wasserstoff-Tankstellen.

• Hoher Energieaufwand bei der Produktion: Wasserstoff muss entweder durch Elektrolyse aus Wasser oder durch Dampfreformierung aus Erdgas hergestellt werden. Beide Verfahren benötigen viel Energie.

• Teure Technik: Die Brennstoffzellen sind teuer in der Herstellung und im Unterhalt.

Was spricht für Elektroautos?

Das Elektroauto setzt sich in den Hauptmärkten China, Europa und USA dank seiner einzigartigen Vorteile rasant durch. Es passt hervorragend zu erneuerbaren Energien und nimmt eine zentrale Funktion in einem zunehmend dezentralen und digitalen Energiesystem ein.

• Viele Ladestationen: Es gibt in Deutschland immer mehr Ladestationen für Elektroautos. Zudem kann man sein Auto auch zu Hause laden.

• Niedrigere Betriebskosten: Elektroautos haben weniger bewegliche Teile, wodurch der Verschleiß und die Wartungskosten geringer sind.

• Hoher Wirkungsgrad: Elektroautos wandeln den Strom sehr effizient in Vortrieb um.

Was spricht gegen Elektroautos?

• Ladezeit: Es dauert oft mehrere Stunden, bis ein Elektroauto vollständig geladen ist.

• Begrenzte Reichweite: Die meisten Elektroautos haben eine Reichweite von weniger als 500 Kilometern.

• Rohstoffabbau: Die Batterien benötigen Rohstoffe wie Lithium, die oft unter umstrittenen Bedingungen abgebaut werden.

Was spricht für E-Fuels?

E-Fuels sind synthetische Kraftstoffe, die aus Wasser, CO2 und Strom hergestellt werden. Daher können sie in herkömmlichen Verbrennungsmotoren ohne größere Anpassungen oder Modifikationen verwendet werden.

• Flexibilität: Da sie in herkömmlichen Motoren eingesetzt werden können, könnten sie als Brückentechnologie dienen.

• Speicherung: E-Fuels können wie herkömmliche Kraftstoffe gelagert und transportiert werden.

Was spricht gegen E-Fuels?

• Effizienz: Die Produktion von E-Fuels ist sehr energieintensiv.

• Kosten: E-Fuels sind aktuell noch sehr teuer.

Fazit

Es bleibt ungewiss, welcher Antriebstechnologie die Zukunft endgültig gehört. Möglicherweise werden es Mischformen aus verschiedenen Technologien sein, die den Automobilmarkt in den kommenden Jahren dominieren. Allerdings hat die Elektromobilität inzwischen rasch die Führungsposition eingenommen und weitet sie mit atemberaubendem Tempo aus.

Eines steht jedoch fest: Auf lange Sicht hat der Verbrennungsmotor keine Perspektive mehr. E-Fuels könnten vorerst als Übergangstechnologie fungieren, bis ausreichende Energiequellen für die individuelle Mobilität zur Verfügung stehen.