Seit mehr als 25 Jahren steht die Brennstoffzelle vor dem Durchbruch als Energiewandler für elektrisch angetriebene Fahrzeuge. Sie erweisen sich jedoch immer wieder als zu kostspielig für den Einsatz in Autos, da ihre Reichweite für große Nutzfahrzeuge nicht ausreicht. Die jüngsten Entwicklungen bei Katalysatoren und Batterien haben jedoch die Hoffnung geweckt, dass die Brennstoffzelle eine attraktive Lösung für mehr als nur Nischenanwendungen sein wird.

Auf dem jüngsten G7-Gipfel in Biarritz (Frankreich) wurde eine sehr ungewöhnliche Botschaft übermittelt. Medienberichten zufolge standen am Eingang zum Pressezentrum Flyer mit dem Titel "Möge der Wasserstoff mit Ihnen sein." Vor ihnen befand sich eine Flotte von elektrisch angetriebenen Fahrrädern mit Brennstoffzellen, die von Journalisten benutzt wurden. Ziel war es, Politikern aus aller Welt zu demonstrieren, dass Wasserstoff eine Schlüsseltechnologie der Zukunft ist. Wenn es in Brennstoffzellen zur Stromerzeugung eingesetzt wird, kann es eine ernsthafte Alternative zu fossilen Brennstoffen darstellen.

Die Wasserstoff - Brennstoffzelle, die von William Robert Grove in der Mitte des 19. Jahrhundert erfunden wurde, ist seit langem im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit und hat das Potenzial für die Entwicklung der modernen Mobilitätssysteme lokal emissionsfrei angeboten. In den letzten 25 Jahren wechselte die Stimmung jedoch häufig zwischen Euphorie und Ernüchterung. Es scheint, als ob diese Methode der Energieerzeugung noch nicht ihren wahren Zweck oder die Fähigkeit gefunden hat, einen breiten Markterfolg zu erzielen. Aber Brennstoffzellen haben gegenüber batterieelektrischen Antrieben viele Vorteile in Bezug auf Rohstoffverfügbarkeit, Haltbarkeit und Reichweite.





So legt der Mercedes-Benz GLC F-CELL mit einem 4,4 kg schweren Wasserstofftank rund 430 km zurück. Das sind laut Hersteller 0,97 kg pro 100 km im NEFZ. Bei diesem Auto handelt es sich jedoch um einen Batterie-Brennstoffzellen-Hybrid mit einer 13,8-kWh-Batterie, die rund 50 km zur Gesamtreichweite beiträgt.

Insbesondere Toyota und Hyundai, die seit Jahren um den erfolgreichsten serienreifen Brennstoffzellenantrieb konkurrieren, können ebenso wie Honda einen effizienteren Antrieb anbieten. Wie das Datenblatt zeigt, legt der aktuelle Hyundai Nexo mit einem Kraftstofftank von 6,33 kg rund 756 km zurück. Dies entspricht einem Verbrauch von 0,84 kg / 100 km. Der Toyota Mirai benötigt für 100 km nur 0,76 kg Wasserstoff und legt mit seinem 5 kg-Hochdrucktank rund 667 km zurück. Honda Clarity Fuell Cell benötigt noch weniger Wasserstoff: Laut Angaben des Unternehmens werden für 100 km knapp 0,7 kg H ₂ benötigt.




Diese Autos sind somit ein wichtiger Schritt in Richtung Langstrecken-Elektromobilität, da solche Reichweiten und die möglichen kurzen Tankzeiten von nur wenigen Minuten für viele Verbraucher akzeptabel wären. Dennoch kann die Anzahl der verfügbaren Modelle an den Fingern einer Hand gezählt werden.

Auch Brennstoffzellen sind noch nicht in den Nutzfahrzeugmarkt eingedrungen, obwohl Langstrecken-Lkw von der hohen Systemeffizienz von Brennstoffzellen profitieren würden, die weitaus höher ist als die von Verbrennungsmotoren. "Innovative Antriebe mit höheren Anschaffungskosten zahlen sich nur dann aus, wenn sie mit geringeren Betriebskosten kombiniert werden können", so eine Studie der Bundesregierung zur Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie. Die Kraftstoffkosten machen derzeit jedoch einen sehr hohen Anteil an den Gesamtbetriebskosten von Lastkraftwagen aus. Ist dies eine Chance für Wasserstoffantriebe? Ein Nachteil ist nach Angaben der Autoren der Studie die reduzierte Reichweite. Ein 40-t-Lkw mit konventionellem Antrieb könnte dann mit nur einem Tank eine Reichweite von rund 2500 km erreichen. Mit Wasserstoff wären nur bis zu 1000 km möglich, mit der Sonderregelung für Brennstoffzellenfahrzeuge (EU-Richtlinie 2015/719), die ein höheres Gesamtgewicht und eine Verlängerung zulässt, wenn die Maßnahmen durch den Einsatz alternativer, meist schwererer Antriebsstränge zu einer Reduzierung der Schadstoffemissionen führen. Die Nutzlast darf nicht erhöht werden.



Wenn auch die Leistung des Brennstoffzellenkatalysators verbessert werden kann, wie Forscher der Technischen Universität München kürzlich angedeutet haben, könnten Brennstoffzellenfahrzeuge in absehbarer Zukunft einen breiten Einsatz finden. Das Problem der Speicherung von leichtflüchtigem Wasserstoff scheint ebenfalls gelöst. Vor einigen Wochen gab Hydrogenious LOHC Technologies bekannt, dass es eine sicherere Methode zum Speichern und Transportieren von Wasserstoff entdeckt hat. Ihre Ingenieure setzen auf den sogenannten Liquid Organic Hydrogen Carrier. Der Wasserstoff ist in der Trägerflüssigkeit gebunden und kann dann durch Wärmezufuhr wieder aufgelöst werden.