Seit fast drei Jahrzehnten wird Wasserstoff als der Heilsbringer für klimafreundliche Mobilität gefeiert. Ähnlich wie bei der lang ersehnten Kernfusion oder den Fliegenden Autos scheint Wasserstoff eine Zukunftstechnologie zu sein, die dennoch niemals zur Masse durchdringt. Trotz zahlreicher Pilotprojekte, staatlicher Förderungen und Milliardeninvestitionen hält sich der Siegeszug der Brennstoffzellenfahrzeuge beharrlich in Grenzen – die Verbreitung ist in Relation zu anderen alternativen Antrieben verschwindend gering. Um die Gründe dahinter zu verstehen, lohnt es sich, die Technologie aus den Blickwinkeln Physik, Wirtschaftlichkeit und Infrastruktur zu betrachten. Die technischen Herausforderungen sind dabei nicht primär ein Problem von Ingenieurskunst, sondern tief in den Naturgesetzen und ökonomischen Realitäten verwurzelt.
Ein großer Vorteil, den Wasserstoffautos für viele attraktiv erscheinen lässt, ist die scheinbare Beibehaltung des vertrauten Tankerlebnisses: schnelle Betankungszeiten, vergleichbare Reichweiten zu konventionellen Fahrzeugen und die Wahrnehmung, dass die Batteriedegradation als Problem entfällt. Doch diese vermeintlichen Pluspunkte lenken geschickt von den grundlegenden Nachteilen ab, die der Wasserstoff als Energieträger aufweist. Die physikalische Grundlage jedes Brennstoffzellenfahrzeugs verlangt mehrere energieintensive Umwandlungsprozesse, die mit erheblichen Effizienzverlusten verbunden sind. Im Gegensatz zu batterieelektrischen Fahrzeugen, bei denen Strom vom Erzeuger direkt in den Speicher fließt, durchläuft Wasserstoff eine komplexe und verlustreiche Kette. Die Produktion von Wasserstoff erfolgt heute überwiegend über die Dampfreformierung von Methan, einem Prozess, der erhebliche CO2-Emissionen verursacht und somit der Umwelt nicht zugutekommt.
Elektrolüsetechnologien, die sauberen Wasserstoff aus Wasser mittels erneuerbarer Energien gewinnen könnten, sind zwar umweltfreundlicher, verlieren jedoch bereits bei der Herstellung rund 30 Prozent der eingesetzten Energie. Anschließend muss der Wasserstoff komprimiert werden, um überhaupt als Kraftstoff in Fahrzeugen nutzbar zu sein. Das Ineffizienzniveau steigt weiter, da die Verdichtung auf 700 bar etwa 12 bis 15 Prozent der Energie bindet. Auch der Transport gestaltet sich schwierig – entweder muss der Wasserstoff auf extrem niedrige Temperaturen verflüssigt werden, was noch einmal rund 30 bis 40 Prozent Energie kostet, oder er wird per speziell ausgestatteten Tanklastwagen verteilt, die jedoch nur einen Bruchteil der Menge herkömmlicher Kraftstofftransporter fassen können. Schließlich wandelt die Brennstoffzelle den Wasserstoff mit nur 50 bis 60 Prozent Wirkungsgrad zurück in elektrische Energie.
Betrachtet man den gesamten Prozess von der Quelle bis zum Antrieb am Rad, benötigt ein Wasserstofffahrzeug das Drei- bis Vierfache an erneuerbarer Energie pro gefahrenem Kilometer gegenüber einem batterieelektrischen Fahrzeug. Angesichts des globalen Strebens nach Ressourcenschonung und Emissionsreduktion ist diese Quadratur der Energieverschwendung fast schon fahrlässig. Neben den physikalischen Defiziten steht der Ausbau der nötigen Infrastruktur einem schnellen Durchbruch massiv im Weg. Elektromobilität konnte dank der Verbreitung elektrischer Netze und sinkender Ladeinfrastrukturkosten binnen kurzer Zeit einen breiten Markt erobern. Wasserstofftankstellen hingegen sind äußerst kostenintensiv und technisch anspruchsvoll.
Die Errichtung eines einzigen Wasserstofftankpunkts liegt im Millionenbereich und erfordert komplexe Sicherheitseinrichtungen sowie Spezialtechnik, die den gesamten Aufbau immens verteuert. Im Vergleich zu den mittlerweile über 150.000 öffentlichen Ladestationen in den USA wirken die etwa 60 Wasserstofftankstellen in Kalifornien nach über zwei Jahrzehnten wie ein Tropfen auf den heißen Stein. Dieser Mangel an Verfügbarkeit erzeugt eine fatale Rückkopplung-Schleife. Verbraucher meiden Wasserstofffahrzeuge, weil kaum Infrastruktur vorhanden ist.
Investoren und Energiekonzerne wiederum zögern, solche teuren Stationen zu errichten, solange keine Nachfrage besteht. Im Gegensatz dazu profitieren batteriebetriebene Fahrzeuge von der universellen Verfügbarkeit von Strom, vom privaten Mehrfamilienhaus bis zum städtischen Arbeitsplatz. Wirtschaftlich betrachtet liefern Wasserstoffautos eine höchst unerfreuliche Bilanz ab. Die Kraftstoffkosten liegen trotz Förderung und Subventionen deutlich über jenen von batterieelektrischen Alternativen und sogar von hybridbetriebenen Verbrennern. In Kalifornien beispielsweise kostet ein Kilogramm Wasserstoff zwischen 13 und 16 US-Dollar, was pro gefahrenem Kilometer etwa 30 Cent entspricht.
Demgegenüber steht ein Preis von etwa 5 Cent pro Kilometer bei Elektroautos, die zudem mit niedrigeren Unterhaltskosten punkten. Die Anschaffungskosten von Wasserstofffahrzeugen bleiben hoch. Modelle wie der Toyota Mirai sind mit einem Leasingpreis von rund 50.000 US-Dollar weit von einer breiten Massenakzeptanz entfernt, während preiswertere Elektrofahrzeuge deutlich bessere Fahrleistungen und Reichweiten anbieten. Auch die Langlebigkeit der Brennstoffzelle stellt ein erhebliches Hindernis dar.
Belastbare Daten von Herstellern wie Hyundai zeigen, dass Brennstoffzellen nach durchschnittlich 60.000 Kilometern teure Reparaturen oder Austausch verlangen, was zusätzliche hohe Kosten verursacht. Die benötigten Edelmetall-Katalysatoren wie Platin treiben nicht nur den Preis, sondern verursachen auch ökologische Probleme in der Förderung. Die anhaltende Unterstützung von Wasserstofftechnologien lässt sich vor allem durch wirtschaftliche und politische Interessen erklären. Ölkonzerne sehen in Wasserstoff die Möglichkeit, ihr bestehendes Pipelinesystem und ihre Vertriebswege weiterhin zu nutzen – wenn auch mit teuren Modifikationen.
Automobilhersteller wiederum wollen durch eigene Brennstoffzellentechnologien ihre Marktposition und ihre Kompetenz im Antriebssegment erhalten, während Elektromobilität zunehmend zur Standard- und damit weniger profilierenden Technologie wird. Auf politischer Ebene wird Wasserstoff durch den Glauben an neue, saubere Technologien gefördert, ohne die infrastrukturellen Herausforderungen und Kostenwahrheiten offensichtlich zu machen. Ferner üben viele Technologie-Enthusiasten und Risikokapitalgeber eine Faszination für die komplexe Ingenieurskunst von Brennstoffzellen aus, die vermeintlich revolutionäre Umwälzungen statt inkrementeller Verbesserungen verspricht. Gegenüber dieser romantischen Sichtweise stehen scharfe Kritiker wie Elon Musk, die Wasserstoffautos als vollkommen ineffizient und wirtschaftlich unsinnig brandmarken. Dennoch lassen sich Anwendungsgebiete finden, in denen Wasserstoff eine wichtige Rolle spielen kann.
Schwerlasttransporte, die mit Batterien aufgrund des Gewichts problematisch sind, Langstrecken-Lkw, die schnell betankt werden müssen, oder bestimmte maritime und sogar luftfahrtbezogene Einsatzfelder könnten von Wasserstofftechnologien profitieren. Aber selbst dort müssen die Kosten und die technische Machbarkeit ständig hinterfragt werden. Für den klassischen Personenwagenmarkt hat die Batterie den klaren Sieg errungen. Hersteller reduzieren die Batteriepreise kontinuierlich und erzielen gleichzeitig Verbesserungen bei Ladezeiten und Reichweiten, sodass der letzte verbleibende Vorteil von Wasserstoff – das schnelle Tanken – zunehmend an Bedeutung verliert. Innovationen wie 800-Volt-Ladesysteme ermöglichen es, 200 Kilometer Reichweite in unter zehn Minuten zu erzielen.
Damit schrumpft auch der letzte Trumpf der Brennstoffzelle. Rückblickend lässt sich sagen, dass Brennstoffzellenfahrzeuge ein lehrreiches Beispiel für den Einfluss von Hoffnungen und Interessen auf technische Entwicklungen sind. Trotz der immensen Finanzierungsströme hat sich die Technologie als Sackgasse erwiesen, die Ressourcen bindet, die woanders effizienter eingesetzt werden könnten. In Zeiten einer sich zuspitzenden Klimakrise ist es essenziell, praktische und skalierbare Lösungen zu fördern, statt teure, ineffiziente Experimente fortzuführen. Die Zukunft der nachhaltigen Mobilität liegt eindeutig in der Elektromobilität auf Basis von Batterien, unterstützt durch den Ausbau erneuerbarer Energien und intelligenter Netzinfrastrukturen.
Wasserstoff mag in Nischenanwendungen weiterhin seinen Platz finden, doch der Traum von der Wasserstoffauto-Massenmobilität bleibt ein nie endender Boondoggle – eine teure Sackgasse, von der es sich abzukehren lohnt.
