Wasserstoff-Antrieb im Auto: Mutige Wette auf die Zukunft

Dem elektrischen Auto gehört die Zukunft? Einige wenige Hersteller wetten auf eine Ausnahme-Technologie: den Wasserstoff-Antrieb. Doch warum? Und wie ist die Aussicht auf Erfolg?

Der Traum vom Wasserstoff-Antrieb

Um den menschgemachten KlimaWandel aufhalten zu können, müssen wir aufhören fossile Energieträger zu verbrennen. Im Bereich des Automobils haben sich Hersteller und Fahrende in den letzten Jahren auf elektrisch angetriebene Fahrzeuge als Alternative geeinigt. Doch für manchen Hersteller scheint die Debatte noch nicht beendet. Und so ist der Wasserstoff-Antrieb in den Köpfen mancher Entscheider nach wie vor eine Option – selbst für den Pkw.

Aber macht das Sinn?  

Exkurs: Was ist der »Wasserstoff-Antrieb«?

Als „Wasserstoff-Antrieb“ wird gemeinhin ein Antrieb bezeichnet, in dem Wasserstoff entweder verbrannt oder über eine Brennstoffzelle in Elektrizität umgewandelt wird (FCEV, Fuel Cell Electric Vehicle). Die Konzepte sind vielfältig, eins jedoch haben sie gemein: Weil Wasserstoff keine „Primär-Energie“ sondern nur Energieträger ist, muss er stets erzeugt und im eigentlichen Prozess wieder umgewandelt werden. Verbrennt man Wasserstoff, so ist er nicht ganz frei von CO2, bei der Umwandlung in einer Brennstoffzelle hingegen schon.

Vor allem in der Schwerindustrie gilt „Grüner Wasserstoff“ – also durch erneuerbare Energien klimaneutral erzeugter Wasserstoff – als große Hoffnung. Weil der aber nach wie vor teuer ist – gegenüber aus fossilen Energien hergestelltem „Grauen Wasserstoff“ um den Faktor vier, weshalb er auch als „Champagner unter den Energieträgern“ gilt – ist noch viel Forschung notwendig. Doch manches Unternehmen plant bereits in großem Stil. So will Thyssenkrupp ihre Hochöfen in Zukunft nicht mehr mit Kohle sondern Wasserstoff befeuern. Allein im Ruhrgebiet könnte der Bedarf in der Industrie 2032 so bei rund 80.000 Tonnen liegen. Dabei benötigt man für die Produktion von ausreichend Grünem Wasserstoff allein für ein Stahlwerk allerdings mehrere Tausend Windräder der größten Klasse.

Insbesondere bei der Verbrennung sind die Wirkungsgrade von Benzin und Wasserstoff mit ca. 30 % recht ähnlich, während batterieelektrische Fahrzeuge (BEV, Battery Electric Vehicle) bei 64 % liegen.

Ausführliche Hintergrund-Informationen gibt es bei der Wikipedia.

Wasserstoff-Antrieb im Auto: Zwei Modelle, geringe Nachfrage

Hyundai und Toyota sind aktuell die einzigen Hersteller, bei denen man Fahrzeuge mit Wasserstoff-Antrieb kaufen kann.

Hyundai hat mit dem NEXO ein entsprechendes Fahrzeug mit Brennstoffzelle im Angebot. Und das verkaufte sich im Jahr 2021 bis Ende Oktober gut. Ingesamt rund 8.000 Fahrzeuge lieferte Hyundai allein in Südkorea aus. Der NEXO ist nicht nur auf dem einheimischen Markt das meistgebaute Auto mit Wasserstoff-Antrieb, er ist es weltweit.

Was zunächst nach einer Erfolgsgeschichte klingt wird bitter, zoomt man das Bild nach draussen. Denn außerhalb von Südkorea wurden in den ersten neun Monaten 2021 gerade einmal knapp 1.000 NEXO verkauft.

Ähnlich sieht es bei Toyota aus. Mit dem Mirai bietet Toyota eine Brennstoffzellen-Limousine an. Die ist seit Ende 2020 auf dem Markt, der neue NEXO seit Januar 2021. Im zweiten Quartal 2021 verkaufte Toyota laut SNE Research 3.700 Mirais. Hyundai im gleichen Zeitraum 4.700 NEXO. Weltweit.

Zum Vergleich: Selbst vom batterie-elektrischen IONIQ 5, der seit April ausgeliefert wird, kann Hyundai bereits auf über 19.000 ausgelieferte Fahrzeuge bis Ende Oktober 2021 verweisen. Im gleichen Zeitraum verließen die Tesla-Fabriken weltweit über 400.000 Fahrzeuge.

Hyundai NEXO - SUV mit Wasserstoff-Antrieb
Hyundai NEXO – SUV mit Wasserstoff-Antrieb

Jedes Auto mit Wasserstoff-Antrieb verursacht Verluste

Neben den Absatzzahlen dürfte bei den Herstellern noch etwas die Stimmung trüben. Jeder verkaufte NEXO reißt bei Hyundai ein Loch in die Kasse. Während das Brennstoffzellen-SUV auf dem Markt weithin für ca. 70.000 Euro angeboten wird kostet seine Herstellung 80.000 Euro. Bei Toyota, dessen Mirai für 65.000 Euro angeboten wird, dürfte die Rechnung ähnlich aussehen.

In Südkorea läuft der Absatz für Hyundai nicht allein aufgrund der Werbung so gut. Wasserstoffautos verkaufen sich dort nicht zuletzt deshalb, weil der Staat sie bezuschusst. Gut 50 Prozent der Kaufsumme übernimmt die Regierung.
Nur stellt sich danach oftmals der Frust bei den Käufer:innen ein, wie Bloomberg berichtet. Denn trotz einiger tausend zugelassenen Fahrzeuge mangelt es an der Infrastruktur.

Der Traum von der Hydrogen Society: Wasserstoff als Energieträger der Zukunft

Südkorea investiert dabei nicht nur durch Kaufprämien. Wie auch Japan und Deutschland glaubt es an eine Zukunft von Wasserstoff als Energieträger. Und so fließen Millionensummen in die Förderung von Forschung, Infrastruktur und – wie in Südkorea eben auch ganz banal – an Endkunden.

Gemeinsam träumen vor allem die asiatischen Länder von der „Hydrogen Society“. Einer Gesellschaft, die durch die Nutzung Grünen Wasserstoffs zum Besseren erwächst. Und zwar überall: in Haus, Industrie und Mobilität.

In Deutschland ist der Traum nicht ganz so ausgeprägt. Aber auch hier haben die Bundesministerien für Wirtschaft und Verkehr ihr „Nationales Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie“ erst vor Kurzem erneuert. Insgesamt beträgt die Fördersumme hierzulande 8 Milliarden Euro, die in 62 Projekte fließen. 

Davon knappt auch BMW etwas ab. 

Die Wasserstoffpläne der Auto-Hersteller

Der bayerische Autobauer hatte seine Wasserstoff-Ambitionen eigentlich bereits 2009 ad acta gelegt. Die Testflotte, welche jahrelang mit Wasserstoff-Verbrennungsmotoren unterwegs war, wurde stillgelegt.
Hintergrund: Die Verbrennung von Wasserstoff in einem Motor erzeugt ebenfalls Emissionen – Stickoxide und CO2 werfen die Fahrzeuge dann trotzdem aus; wenn auch in weit geringerem Maß. Deshalb galten die Verbrenner einst bei den US-amerikanischen Behörden nicht als „Zero Emission Vehicles“. Genau das jedoch war die ursprüngliche Treibkraft hinter dem Projekt.

Nun forscht BMW gemeinsam mit Toyota seit 2013 an einem Wasserstoff-Antrieb auf Brennstoffzellen-Basis. Auch, weil man sich in München alle Antriebs-Optionen offen halten will. BMW hat sich als einer der wenigen Hersteller bisher nicht zu einem Ausstiegsdatum für Verbrenner-Motoren drängen lassen.
Während Toyota den Mirai in der zweiten Generation bereits zum Kauf anbietet, schickt BMW ab 2022 vorerst nur eine mit der gleichen Technik ausgestattete Testflotte von BMW X5 in die Welt.

Alle anderen – allem voran die europäischen Hersteller wie Mercedes, Volkswagen und Co – haben ihre Wasserstoff-Pläne hingegen auf Eis gelegt. Ausnahme ist allein der Stellantis-Konzern.

Der Zusammenschluss aus Citroën, Peugeot, Jeep, Fiat und Opel schickt mit dem Vivaro-e Hydrogen noch 2022 einen Transporter mit Brennstoffzelle auf die Straße. Weil Opel mit dem Zafira Hydrogen1 bereits vor 20 Jahren erste Erfahrung gesammelt haben, darf in Rüsselsheim geforscht werden und die Technik dann mit den Konzern-Geschwistern geteilt werden. Auch Renault hat für seinen Transporter eine Brennstoffzelle angekündigt.

Allerdings, vor allem die japanischen Hersteller sehen im Wasserstoff eine Alternative – wohl auch getrieben vom Staat.
Anfang Dezember schien es, als gingen sie in Opposition zu 24 Staaten und sechs Herstellern, die im Rahmen des Weltklimagipfels 2021 ein „E-Auto“-Abkommen unterzeichneten. Darin bekunden unter anderem Mercedes-Benz, Volvo, BYD sowie Ford und General Motors ihren Willen zum Aus des Verbrennungsmotors und Umstieg auf BEVs bis 2035.

Toyota und Hyundai als Vorreiter beim Wasserstoff-Antrieb

In der Wahrnehmung als Konter dazu unterzeichneten Toyota, Subaru und Mazda nur zwei Tage später eine Absichtserklärung zur gemeinsamen Entwicklung eines Wasserstoff-Antriebs. Der soll – wie der BMW-Antrieb von 2009 – Wasserstoff verbrennen, nicht in Elektrizität umwandeln.

Bereits seit einiger Zeit forscht Toyota an diesem Verbrenner. Baut ihn jetzt gar in den Kleinwagen Yaris ein, um seine Kompaktheit zu demonstrieren. Bei BMW fuhr man Wasserstoff-Verbrenner einst noch mit V12 Motoren, auch weil Energiedichte und Leistungsausbeute bei Wasserstoff wesentlich geringer sind als bei Diesel und Benzin.

Auffällig beim „Japan Deal“: Honda fehlt. Dabei blickt der Konzern auf eine lange Tradition in der Erforschung der Brennstoffzelle zurück. Sein Brennstoffzellen-Modell Clarity strich Honda jedoch vor wenigen Monaten ersatzlos.

Weshalb Honda so verfährt bleibt vom Unternehmen unkommentiert. Die ernüchternde Absatz-Realität dürfte jedoch naheliegend sein.

Und auch bei Toyota und Hyundai stellen sich wohl Bedenken ein.

Klang es bei der Ankündigung des „Japan Deals“ Anfang Dezember noch so, als würde man gar nicht so viel von batterieelektrischen Fahrzeugen halten, dreht Toyota sich nun. In einer zweistündigen Pressekonferenz kündigt der Konzern nur zwei Wochen nach seinem Wasserstoff-Abkommen insgesamt 15 neue BEVs bis 2025 an. Bis 2030 sollen es gar 30 werden. Eine riesige Überraschung für die gesamte Branche. Auch, wenn der Plan des Wasserstoff-Verbrenners damit nicht vom Tisch ist, ist er ab sofort doch nur noch ein Nebenprojekt.

Ende Dezember kamen Gerüchte auf, Hyundai würde den Nachfolger des NEXO auf Eis legen und die Entwicklung am Wasserstoff-Antrieb stoppen. Schnell kam das Dementi. Mit der Entwicklung der dritten Generation von Brennstoffzellen gäbe es zwar Probleme – damit Verzögerungen -, von einem Abschied könne jedoch keine Rede sein. Trotzdem dürfte so mancher Manager in Seoul wohl nervös werden, wenn er die Realität mit dem ehrgeizigen Absatzziel von 80.000 NEXO in 2021 vergleicht.

Studie: Toyota GR Yaris H2
Studie: Toyota GR Yaris H2 mit Wasserstoff-Verbrenner

Exkurs: Die Verfügbarkeit von Strom und Wasserstoff 

Die Befürworter von Wasserstoff als Energieträger für Pkw argumentieren gern mit der einfachen Verfügbarkeit dort, wo elektrische Infrastruktur fehlt. Entwicklungsländer werden dabei gern ebenso oft angeführt wie Großstädte mit Hochhäusern.

Das Problem: Nicht nur die Herstellung von Grünem Wasserstoff ist noch weit entfernt von einer „Serienanwendung“ und verbraucht viel Energie. Auch dessen Transport und Lagerung.

Grundsätzlich ist die Verfügbarkeit von Strom selbst in Entwicklungsländern weniger ein Problem. Da wo Industrie entsteht – und damit auch Autos benötigt werden – ist Strom vorhanden. Die Frage ist vielmehr: wie viel von ihm ist vorhanden und aus welchen Quellen wird er gewonnen. So entstehen aktuell in Ländern wie Südafrika, Botswana oder Simbabwe neue Kohlekraftwerke zur Stromerzeugung. China investierte in den letzten Jahren massiv in deren Aufbau. Statt die historische Chance zu nutzen, direkt auf klimaneutrale Kraftwerke zu setzen.

Der Traum von der Erzeugung Grünen Wasserstoffs rutsch durch diese Investitionen in weite Ferne. Denn dafür braucht es ebenso Wind, Sonnen oder Wasser – keine Kohle. „Der Westen“ sollte also investieren, um erneuerbare Strom-Quellen aufzubauen. Die könnte dann zum einen für Autos, zum anderen aber auch doch für Grünen Wasserstoff genutzt werden.

Wasserstoff ist natürlich hervorragend dazu eignen Strom aus erneuerbaren Quellen – wie Solar und Windkraft – zu speichern und vor allem auch zu transportieren.
Während beispielsweise Deutschland überhaupt nicht die Kapazität hat, all den Strom über Wind und Sonne zu produzieren, den wir benötigen, könnte Wasserstoff hier ein Ausweg sein. Der könnte in Ländern mit höherer „Nutzfläche“ und besserer Wind- oder Sonnen-Ausbeute produziert, nach Deutschland gebracht und hier genutzt werden. Zum Beispiel in der Stahlindustrie. RWE geht aktuell davon aus, dass 70 bis 80 Prozent des in Deutschland von der Industrie benötigten Wasserstoffs künftig nach Deutschland importiert werden muss.

Viele offene Fragen

Auch wenn Wasserstoff einer der großen Hoffnungsträger ist, wenn es um CO2-neutrale „Treibstoffe“ (im weitesten Sinn) geht, gibt es noch viele offene Fragen. Asien, die USA, Lateinamerika, Europa und der Mittlere Osten pumpen aktuell durchaus viel Geld in die Förderung.

Noch immer jedoch ist nicht einmal die Frage geklärt, ob man Grünen Wasserstoff überhaupt zum wettbewerbsfähigen Preis (bspw. gegenüber Strom) in jenen großen Mengen herstellen kann, wie sich das manche:r ausmalt. Oder wie man ihn danach effizient und günstig zum Zielort transportiert. Oder wie die Infrastruktur aussehen wird, mit der man ihn verteilt.

Für Hyundai und Toyota ist das Thema Wasserstoff trotzdem noch nicht vom Tisch. Für beide Konzerne geht die Frage der Entwicklung von Lösungen mit Wasserstoff weit über das Auto hinaus. Beide Firmen sind in einer Vielzahl von Projekten und auch in der Schwerindustrie tätig. Hyundais Philosophie der „Hydrogen Society“ umfasst neben dem Pkw auch Lkw, Flugtaxis, Schifffahrt und Industrie. 

Das ist ein Grund, weshalb sich die Südkoreaner in das Thema verbissen und fest in ihrer Strategie verankert haben. Wie bei allen anderen Herstellern scheint man für den Bereich Automobil – und insbesondere Pkw – jedoch einen Schritt zurück zu machen.

Zu hoch sind Investition, zu gering die Infrastruktur, zu schlecht die Energieausbeute.

Ist Wasserstoff der richtige Energieträger?

Für Pkw haben sich die Hersteller entschieden: Batterieelektrische Fahrzeuge machen für den Alltag den größeren Sinn. Sollten sich im Bereich des Wasserstoffs jedoch neue Entwicklungen ergeben könnten Hyundai und Toyota alle Trümpfe in der Hand halten. Und für die industrielle Nutzung haben wir beim Thema Wasserstoff noch immer riesige Potentiale.

In einem aktuellen Interview mit der ZEIT fordert Sopna Sury, Vorständin für Wasserstoff beim Energiekonzern RWE: „Wasserstoff muss künftig so verfügbar sein wie Leitungswasser. Anders wird es mit der Energiewende in Deutschland und in Europa nichts.“

Insgesamt wir die Hydrogen Society wohl eher eine Green Power Society sein. Eine Gesellschaft der erneuerbaren Energien, die einen wilden Mix aus Grünem Strom, E-Fuels und Wasserstoff nutzt. Denn eines scheint sich abzuzeichnen: Eine „einer für alles“ Lösungen macht keinen Sinn. Diesen Fehler haben wir vor über 100 Jahre mit „Öl“ und „Benzin“ gemacht. Heute leben wir in einer Welt, in der wir uns für die beste Lösung per Einsatzgebiet entscheiden können. Und die Chance sollten wir nutzen.


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