Wasserstoffautos: Wasser als mögliche Zukunft der Mobilität

Inhalt

• Was ist ein Wasserstoffauto?
• Funktionsweise eines Wasserstoffautos
• Vorteile und Nachteile von Wasserstoffautos
• Wasserstoff als umweltfreundlicher Kraftstoff der Zukunft?
• Fazit

Was ist ein Wasserstoffauto?

Bei einem Wasserstoffauto handelt es sich um ein Auto, das durch einen Elektromotor angetrieben wird und die dafür benötigte Energie von einer Brennstoffzelle bezieht. Ein Wasserstoffauto ist also ein Elektroauto, das anstelle eines Akkus als Energiespeicher eine Brennstoffzelle zur Stromproduktion besitzt und über einen Wasserstofftank verfügt.

Bei dem chemischen Prozess in der Brennstoffzelle kommt es zu einer Reaktion zwischen dem Wasser- und Sauerstoff. Dies erzeugt dann elektrische Energie.

Wasserstoffautos haben den großen Vorteil, dass sie fast völlig emissionsfrei fahren können, da in dem chemischen Prozess zur Energieerzeugung lediglich Wasser als Abgas entsteht. Darüber hinaus verfügen Wasserstoffautos über eine höhere Reichweite sowie kürzere Tankzeiten im Vergleich zu batterieelektrischen Fahrzeugen.

Allerdings gibt es einige nicht unerhebliche Herausforderungen bei der Wasserstoffproduktion, dem Transport und der Speicherung. Auch der Aufbau der notwendigen Infrastruktur wie beispielsweise die Errichtung von Wasserstofftankstellen zum Tanken von Wasserstoff ist noch nicht sehr weit fortgeschritten.

Funktionsweise eines Wasserstoffautos

Bei einem Wasserstoffauto wird der Wasserstoff in einem Hochdrucktank (bei 200 bis 750 bar) oder flüssig bei minus 253 Grad Celsius im Fahrzeug gespeichert und bei Bedarf in die Brennstoffzelle geleitet. Der in dieser Form gespeicherte Wasserstoff verfügt über eine sehr hohe Energiedichte. Im Gegensatz zu einem Akku als Stromspeicher produziert sich der Strom in der Brennstoffzelle erst dann, wenn es nötig ist.

Eine Brennstoffzelle ist sehr einfach in ihrem Aufbau. Die Brennstoffzelle besteht im Wesentlichen aus drei übereinander liegenden Schichten und einem Elektrolyten, der sich zwischen zwei gasführenden Platten befindet. Die wichtigsten Komponenten einer Brennstoffzelle sind somit die Anode, die Kathode sowie ein Elektrolyt, der sich zwischen Anode und Kathode befindet.

Gelangt Wasserstoff nun zur Anode der Brennstoffzelle, findet eine Aufspaltung in Protonen und Elektronen statt. Die Protonen durchqueren nach der Aufspaltung eine Membran im Elektrolyten, während die Elektronen einen externen Stromkreislauf bilden und so den Elektromotor antreiben.

An der Kathode trifft der Sauerstoff aus der Umgebungsluft auf die Protonen und Elektronen und reagiert zu Wasser. Durch diese Reaktion entsteht Wasser, Wärme sowie Strom.

Wasserautos als Technologie der Zukunft: Vor- und Nachteile

Auf der Suche nach dem idealen Energielieferanten für Autos wird Wasserstoff neben verschiedensten anderen Energieträgern ebenfalls eine wichtige Rolle spielen. Viele Vorteile sprechen für eine Verwendung als Energieträger zum Antrieb für ein Wasserstoffauto, allerdings hat die Technologie auch Nachteile. Im Nachfolgenden sind die wichtigsten Vor- sowie Nachteile von Brennstoffzellen einmal aufgeführt.

Vorteile: Das spricht für Wasserstoffautos

Ein Wasserstoffantrieb Auto verfügt über eine Reichweite von etwa 500 bis 800 Kilometer. Bei einem größeren Wasserstofftank steigt die Reichweite entsprechend. Darüber hinaus bieten Wasserstoffautos folgende Vorteile:

• Das Auftanken eines Autos mit Wasserstoff Verbrennungsmotor geht genauso schnell wie das Betanken eines herkömmlichen Fahrzeugs mit Benzinmotor.
• Eine Brennstoffzelle verfügt über einen hohen Wirkungsgrad.
• Die Brennstoffzelle arbeitet an ihrem Einsatzort praktisch schadstofffrei.
• Brennstoffzellen sind verschleiß- und wartungsarm.
• Eine Brennstoffzelle erzeugt neben Energie auch noch Wärme.
• Brennstoffzellen verfügen über eine ausgereifte Technik.

Nachteile: Das spricht gegen Wasserstoffautos

So vielversprechend diese Technologie scheint, bringt sie doch einige Herausforderungen mit sich:

• Brennstoffzellen sind zurzeit noch recht teuer. Das macht sich vor allem beim Kauf eines Wasserstoffautos bemerkbar.
• Bei der Gewinnung des Wasserstoffs werden häufig fossile Brennstoffe verwendet (sofern er nicht als Nebenprodukt in einem industriellen Prozess anfällt).
• Wasserstoff für die Wasserstoffbrennzelle lässt sich nur unter hohem Druck beziehungsweise bei sehr geringen Temperaturen im Wasserstofftank speichern.
• Beim Speichern von Wasserstoff in Wasserstofftanks entstehen immer geringe Verluste.
• Die Anzahl an Wasserstofftankstellen ist noch sehr gering.

Wasserstoff als umweltfreundlicher Kraftstoff der Zukunft?

Wasserstoff gilt häufig als Lösung vieler Probleme, wenn es darum geht, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und umweltfreundlichere Alternativen zu suchen. In vielen Bereichen kann die Umstellung auf Wasserstoff eine gute Alternative zu herkömmlichen Kraftstoffen darstellen, besonders wenn Wasserstoff in einem industriellen Prozess quasi als Abfallprodukt anfällt.

Beispielsweise kann es durchaus sinnvoll sein, Fahrzeuge des öffentlichen Verkehrs und Fahrzeuge von Kommunen und Regierungen auf diese Weise zu betreiben. Allerdings ist zu berücksichtigen, dass nicht nur die Produktion von Wasserstoff sehr energieintensiv ist, sondern auch der Transport sowie die Lagerung.

Wasserstoff ist ohne Zweifel eine interessante Alternative zu den herkömmlichen Brennstoffen, wird aber mit großer Wahrscheinlichkeit eher speziellen Einsatzbereichen vorbehalten bleiben. Besonders unter dem Aspekt, dass sich die Akkutechnologie von batterieelektrischen Fahrzeugen sehr zügig weiterentwickelt.

Auch heute gibt es bereits Elektrofahrzeuge mit Akkus, die Reichweiten von jenseits der 700 Kilometer ermöglichen. Elektrofahrzeuge mit Reichweiten von um die 1.000 Kilometer rücken bereits in greifbare Nähe.

Die Umweltfreundlichkeit von Wasserstoff ist stark von der Art seiner Herstellung abhängig. In jedem Fall stellt Wasserstoff eine weitere interessante Alternative als zukünftiger Treibstoff für Kraftfahrzeuge dar.

Fazit

Zusammenfassend stellt Wasserstoff zum Antrieb von Autos eine interessante Alternative zum Antrieb von Autos dar, verglichen mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren.

Die Wasserstofftechnologie als Antrieb für Autos ermöglicht ein schnelles Nachtanken, eine recht hohe Reichweite und eine emissionsarme Fortbewegung. Dennoch gibt es noch einige Hürden zu bewältigen, wie beispielsweise der Aufbau einer geeigneten Infrastruktur in Form eines flächendeckenden Tankstellennetzes.

Allerdings darf nicht unerwähnt bleiben, dass die Akkutechnologie von Elektroautos heute schon sehr weit entwickelt ist. Die Handhabung und Akzeptanz eines batterieelektrischen Autos dürfte daher für die breite Masse der Autofahrer der nächste Schritt in Sachen zukünftiger Mobilität sein.

Die Wasserstofftechnologie bietet dennoch viel Potenzial für besondere Einsatzbereiche, insbesondere wenn die Möglichkeit besteht Wasserstoff, quasi als Abfallprodukt zu einem niedrigen Wasserstoffpreis zu bekommen. Wasserstoffautos sowie Fahrzeuge mit Wasserstoffmotor werden zweifellos einen nicht ganz geringen Anteil zukünftiger Fahrzeugflotten ausmachen.