Wie funktioniert eine Wasserstoff-Brennstoffzelle?
Fahrzeuge mit Wasserstoff-Brennstoffzellen funktionieren über eine Brennstoffzelle, in der Wasserstoff mit Sauerstoff kombiniert wird, sodass durch die resultierende chemische Reaktion Elektrizität erzeugt wird. Dies ist ein ökologisch sauberes Verfahren, bei dem die einzigen Nebenprodukte – abgesehen vom Strom – warme Luft und Wasserdampf sind.
In vielerlei Hinsicht funktioniert eine Wasserstoff-Brennstoffzelle ähnlich wie eine Batterie, ausser dass eine Brennstoffzelle nicht regelmässig über eine externe Quelle aufgeladen werden muss, sondern direkt Strom erzeugt, und zwar so lange wie Wasserstoff, eine der am häufigsten vorkommenden Ressourcen der Erde, verfügbar ist. Wasserstoffbetriebene Fahrzeuge haben auch viele der gleichen Vorteile der Elektromobilität – keine Abgasemissionen und geringe Geräuschentwicklung.
Wenn der Wasserstoff aus erneuerbaren Quellen gewonnen wird, kann er für einen sehr geringen ökologischen Fussabdruck sorgen. Nach derzeitigem Stand stammen rund 95 % des produzierten Wasserstoffs jedoch aus fossilen Brennstoffen wie Erdgas und Öl. Dies hat erhebliche Auswirkungen auf die Gesamtklimabilanz von Wasserstoff, und natürlich müsste mehr Wasserstoff aus erneuerbaren Ressourcen erzeugt werden, damit die Technologie umweltfreundlichere Eigenschaften aufweist.
Was sind die Herausforderungen und Chancen?
Ein wesentliches Hindernis für die weitere Verbreitung von Wasserstofffahrzeugen sind die Produktionskosten für Brennstoffzellen, was bedeutet, dass Wasserstoff als Brennstoffquelle ungefähr drei- bis viermal teurer ist als Diesel. Ausserdem ist auch die Infrastruktur noch ausbaufähig, was wiederum sehr kostspielig ist, und es sind derzeit noch nicht genügend Wasserstofffahrzeuge unterwegs, um dies rentabel zu machen.
Diese Herausforderungen sind jedoch nicht unüberwindbar, und Wasserstoff-Brennstoffzellen bieten immer noch ein grosses Potenzial als saubere Brennstoffquelle. Aus diesem Grund setzen China, Japan und Südkorea stark auf Wasserstoff, und China hat sich das Ziel gesetzt, bis zum Jahr 2030 über 1 Million Wasserstofffahrzeuge zu verfügen, was eine deutliche Steigerung gegenüber den derzeit 1.500 Fahrzeugen ist. Japan hat sich für den gleichen Zeitraum 800.000 einsatzbereite Fahrzeuge zum Ziel gesetzt. Dies macht für ressourcenarme Länder wie Japan Sinn, in denen Wasserstoff alle Vorteile der Elektromobilität bieten kann, ohne das Stromnetz des Landes weiter zu belasten.
Viele Befürworter der Wasserstofftechnologie halten diese dank grösserer Reichweite und kürzerer Betankungszeiten für eine praktikablere Alternative gegenüber Diesel-Lkw. Aktuelle Experimente mit neuen Materialien wie Manganhydrid zeigen, dass es möglich ist, die Reichweite noch weiter zu erhöhen, indem die Tanks kleiner, günstiger und mit grösserer Energiedichte entworfen werden als bei bisherigen Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologien.
Ist Wasserstoff der Treibstoff der Zukunft?
Wie sind die Aussichten bei Wasserstoff? Solange Wasserstoff-Brennstoffzellen das Potenzial für einen umweltfreundlicheren Verkehr bieten, sollte dies eine Technologie sein, die wir weiter erforschen und entwickeln.
Wie bei jeder Diskussion über alternative Kraftstoffe sollte die Argumentation nicht ausschliesslich für Wasserstoff- oder Elektroantriebe in einer Entweder-Oder-Weise geführt werden. Vielmehr sollten wir die Vor- und Nachteile jeder Alternative berücksichtigen und verstehen, dass jede Lösung für unterschiedliche Verfahren, regionale Anforderungen und zu unterschiedlichen Zeitpunkten wettbewerbsfähig sein kann.
Trotz der klaren Kosten- und Infrastrukturvorteile batteriebetriebener Fahrzeuge gegenüber der heutigen Wasserstoffzellentechnologie gibt es in der Realität kein Patentrezept. Beide Technologien stehen vor unterschiedlichen Herausforderungen, die die Infrastruktur, die Kundenakzeptanz, die Auswirkungen auf das Netz, den Reifegrad und die Reichweite betreffen.
