Mit Wasserstoff zu sauberem Straßenverkehr

Rund ein Drittel des gesamten Energieverbrauchs in Deutschland entfällt auf den Verkehrssektor. Treibstoffe stammen heute aus fossilen Quellen und tragen dementsprechend einen erheblichen Anteil zur Produktion klima- und gesundheitsschädlicher Stoffe bei. In Zukunft sind Lösungen erforderlich, die ohne oder mit einem minimalen Kohlendioxid-Ausstoß auskommen und die endlichen Ressourcen schonen.

Der Einsatz von Wasserstoff als Treibstoff ist die bedeutendste Möglichkeit, um eine nachhaltige Mobilität zu realisieren. Er kann in modifizierten Verbrennungsmotoren eingesetzt werden und in Brennstoffzellen, die Elektromotoren mit Strom versorgen. Dabei entstehen weder luftbelastende Schadstoffe wie Schwefeloxide noch klimaaktive Gase, sondern nur Wasserdampf als „Abgas“ (bzw. beim Einsatz in Verbrennungsmotoren auch noch Stickoxide).

Die Nutzung von Wasserstoff in Brennstoffzellen-Fahrzeugen ermöglicht eine höhere Energie-Effizienz als Verbrennungsmotoren durch höhere Wirkungsgrade im Teillastbereich (vgl. Abbildung rechts). Außerdem sind Brennstoffzellen-basierte Antriebe leiser. Sie tragen somit zumindest lokal zu einer besseren Luft- und Lebensqualität bei, besonders in urbanen Ballungszentren.

Zur der Einschätzung der globalen Umwelteffekte muss jedoch auch berücksichtigt werden, dass Wasserstoff kein Primärenergieträger ist, sondern unter Aufwand von Energie erzeugt werden muss. Daher müssen die Umweltauswirkungen entlang der gesamten Kette der Bereitstellung und Nutzung von Wasserstoff berücksichtigt und mit denen von Benzin, Diesel und Erdgas verglichen werden. Solche Studien von der Primärenergiequelle bis zum sich drehenden Rad und Auspuff der Fahrzeuge (englisch „well-to-wheel studies“) zeigen, dass sich der Einsatz von Wasserstoff als Treibstoff ökologisch nur dann lohnt, wenn die eingesetzte Primärenergie ausschließlich oder zu einem großen Teil aus erneuerbaren Quellen stammt. Andernfalls wird die Emission von Klimagasen und Luftschadstoffen weitgehend nur vom Auspuff des Fahrzeugs zum Ort der Herstellung des Wasserstoffs verlagert.

Ein weiterer Vorteil der regenerativen Wasserstoff-Bereitstellung ist die langfristige Sicherung einer Kraftstoffversorgung unabhängig von Erdöl.

Wasserstoff besitzt jedoch unter Normalbedingungen nur eine sehr geringe volumenbezogene Energiedichte.  Um Fahrzeug-Reichweiten von mehreren Hundert Kilometern zu erreichen, muss das Gas auf hohe Drücke komprimiert werden („Druckwasserstoff“ bis ca. 700 bar) oder tiefkalt verflüssigt werden. Dennoch benötigt der Kraftstoff Wasserstoff immer mehr Platz als Benzin und Diesel, mindestens etwa um den Faktor 3, um dem Fahrzeug die gleiche Reichweite zu ermöglichen.

Alle großen Kraftfahrzeughersteller testen Fahrzeuge auf der Basis von Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Technologie in Prototypen und Vorserienmodellen. PLANET ist am Projekt HyFLEET:CUTE beteiligt. Es dient der Erprobung der weltgrößten Flotten von Brennstoffzellen-Bussen und ihrer Wasserstoff-Versorgung im Alltagsbetrieb in neun europäischen Metropolen.