Fahren mit Wasserstoff
Technik
In wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen kommen Brennstoffzellen zum Einsatz. Die Brennstoffzelle wandelt Wasserstoff in Verbindung mit Sauerstoff in Strom und Wasser um. So kann die Energie des Wasserstoffs in einem Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs genutzt werden (Brennstoffzelle = engl. Fuel Cell, daher "Fuel Cell Electric Vehicle"). Der durchschnittliche Wirkungsgrad einer Brennstoffzelle liegt bei ca. 60 % und ist damit etwa dreimal so hoch wie bei Verbrennungsmotoren.
Info: Wasserstoffautos: Technik, Modelle, Tests, Tankstellen (ADAC)
Der Wasserstoff wird im Fahrzeug in speziellen Drucktanks (350 bar für LKW/Busse und 700 bar für PKW) gespeichert.
Bei der Umwandlung von Wasserstoff in Brennstoffzellen entstehen keine schädlichen Abgase und kein CO2, sondern nur Wasserdampf. Das Fahren mit Wasserstoff ist daher umweltfreundlich.
Grafik 1: So funktioniert der Brennstoffzellenantrieb (Quelle: BMW)
Grafik 2: So funktioniert der Brennstoffzellenantrieb (Quelle: Audi)
Grafik 3: So funktioniert der Brennstoffzellenantrieb (Quelle: Toyota)
Neben Brennstoffzellen kann Wasserstoff auch direkt in Verbrennungsmotoren zum Antrieb von Fahrzeugen eingesetzt werden. Trotz der höheren Wirkungsgrade von Brennstoffzellen kann der Einsatz von Wasserstoff-Verbrennungsmotoren in speziellen Anwendungsfällen, z.B. bei Baumaschinen, vorteilhaft sein und eine umweltfreundliche Alternative zu Diesel oder Benzin darstellen.
Fahrzeuge
Ende 2022 waren weltweit ca. 72.000 mit Brennstoffzellen-Technologie ausgestatte Fahrzeuge unterwegs. Etwa 80 % davon sind PKW, 10 % LKW und fast 10 % Busse. Besonders bei den LKW war 2022 ein starkes Wachstum zu verzeichnen, da der Wasserstoffantrieb große Reichweiten möglich macht.
Für alle Fahrzeugtypen vom PKW bis zum LKW sind entsprechende Modelle verfügbar und die Fahrzeugpalette wächst stetig.
Info: Übersicht Wasserstofffahrzeuge (H2 Mobility)
Info: Übersicht Wasserstofffahrzeuge (H2 Mobilität)
Foto 1: Toyota Mirai Wasserstoff
Foto 2: PEUGEOT e-Expert Hydrogen
Foto 3: Hyzon-Wasserstoff-Sattelzugmaschine
Foto 4: Wasserstoff-Testbus der Wiener Linien
Reichweiten
PKW:
Die aktuelle Generation von Wasserstoff-PKW hat eine Reichweite von etwa 500 bis 750 km.
LKW:
LKW mit Brennstoffzellen-Technologie können ebenfalls mehr als 500 Kilometer zurücklegen. Die deutsche Firma Quantron spielt hier eine führende Rolle. Der von ihr gebaute Heavy-Duty Truck verfügt über ein Tankvolumen von 54 kg Wasserstoff und kommt damit auf eine Reichweite von rund 700 km.
Busse:
Wasserstoff-Busse haben eine durchschnittliche Reichweite von etwa 300 km.
Sicherheit
Wasserstoffautos sind genauso sicher wie benzin-, diesel-, erdgas- oder batteriebetriebene Fahrzeuge.
Der Wasserstoff wird im Fahrzeug in speziellen Drucktanks bei 350 bis 700 bar gespeichert. An die Tanks bzw. wasserstoffführenden Bauteile werden strenge Sicherheitsanforderungen gestellt, die auch im Rahmen der Typgenehmigung der Fahrzeuge geprüft werden (z.B. Druck-, Dichtheits-, Berst- und Brandsicherheitsprüfungen).
Bei Unfall- bzw. Crashtests schneiden Wasserstofffahrzeuge ebenso gut ab wie konventionelle Fahrzeuge.
Video: Crashversuch mit Wasserstoff und Benzin-Fahrzeug (Quelle: Phoenix TV)
Testberichte H2-Fahrzeuge
Info: Der Hyundai ix35 FCEV und der Toyota Mirai im ÖAMTC-Test
Info: Der Toyota Mirai im ADAC-Test
Info: Auto Bild: So steht's um die Zukunft von Wasserstoffautos
Gesetzliche Bestimmungen
Die EU hat sich ehrgeizige Ziele zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen im Mobilitätssektor gesetzt. Bereits 2035 sollen alle neuen Pkw und leichten Nutzfahrzeuge emissionsfrei sein. Auch bei schweren Nutzfahrzeugen sollen die Emissionen schnell sinken: ab 2030 um 45 Prozent und ab 2040 um 90 Prozent gegenüber den durchschnittlichen Emissionen im Jahr 2019.
Es gibt bereits eine Reihe von EU-Rechtsakten, die darauf abzielen, den Anteil wasserstoffbetriebener Fahrzeuge zu erhöhen. Im Sommer 2023 haben das EU-Parlament und der EU-Rat eine Verordnung über den Aufbau der Infrastruktur für alternative Kraftstoffe (AFIR-Verordnung) verabschiedet. Sie enthält verbindliche Ziele für den Auf- und Ausbau einer Infrastruktur von Wasserstofftankstellen für den Straßenverkehr. Bis 2031 sollen entlang der Hauptverkehrsachsen - also an Autobahnen und Europastraßen - mindestens alle 200 Kilometer Wasserstofftankstellen errichtet werden. Damit soll ein ausreichend dichtes Netz für PKW und LKW für Fahrten mit wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen in der gesamten EU zur Verfügung stehen.
Die Neufassung der Erneuerbare-Energien-Richtlinie (RED III) enthält eine Bestimmung, die eine Steigerung des Einsatzes von erneuerbarem Wasserstoff als Kraftstoff vorsieht.
Die EU-Verordnung (EG) Nr. 2019/2144 definiert grundlegende Anforderungen an die Typgenehmigung von Fahrzeugen mit Wasserstofftechnologie, an die Typgenehmigung von Wasserstoff führenden Bauteilen und Wasserstoffsystemen sowie an den Einbau solcher Bauteile und Systeme.
Gesetzliche Ausnahme bei Geschwindigkeitsbegrenzungen
Grafik: Hinweisschild für Ausnahme der IG-L Geschwindigkeitsbeschränkung (Quelle: ASFINAG)
Für Fahrzeuge mit reinem Elektroantrieb oder mit Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie gelten die Geschwindigkeitsbeschränkungen gemäß IG-L demnach nicht, sie können also auch in 100-km/h-Zonen die gesetzlich erlaubten 130 km/h fahren. Der Grund: Diese Fahrzeuge emittieren weniger Luftschadstoffe als herkömmliche Kraftfahrzeuge mit Diesel oder Benzinmotoren.