Wasserstoffautos: Funktionsweise & Modelle 2023

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Auto, Tankseule, Pflanze stehen für Wasserstoffautos

Elektro- und Hybridautos erfreuen sich zunehmender Beliebtheit, unter anderem weil sie dazu beitragen, die Kohlenstoffemissionen in der Atmosphäre zu verringern und so die Umwelt zu schützen. Wasserstoffautos klingen wie etwas aus der Science-Fiction, aber diese Fahrzeuge gibt es schon länger, als Sie vielleicht denken. Wenn Sie an einer weiteren Alternative zum Verbrennungsmotor interessiert sind, erfahren Sie hier, wie Wasserstoffautos funktionieren.

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Was ist ein Wasserstoffauto?

Mann mit krausen Haaren und Brille

Wasserstoffautos werden durch das am häufigsten vorkommende Element im Universum angetrieben: Wasserstoff. Obwohl ein Wasserstoffauto mit Strom betrieben wird, funktioniert es anders als ein batteriebetriebenes Auto oder ein Plug-in-Hybridauto. In einer Brennstoffzelle reagiert Wasserstoff elektrochemisch, um Strom für den Antrieb des Fahrzeugs zu erzeugen.

Wie funktioniert eigentlich ein Wasserstoffauto?

Zur Verstromung von Wasserstoff wird ein Gerät namens „Wasserstoff-Brennstoffzelle“ benötigt, das chemische Energie in Form von Wasserstoff aufnimmt und in Strom umwandelt. Die Brennstoffzelle besteht aus zwei Elektroden, die durch eine Membran voneinander getrennt sind, welche nur für Wasserstoffionen durchlässig ist. Diese Elektroden heißen Anode (Pluspol) und Kathode (Minuspol) und sind jeweils mit einem Katalysator wie Platin oder Nickel beschichtet.

Der Kathode wird Sauerstoff zugeführt und der Anode Wasserstoff. An der Anode werden Wasserstoffmoleküle in Ionen und Elektronen geteilt. Die Ionen reisen durch die Membran zur Kathode und werden dort in Verbindung mit Sauerstoff zu Wasser. Die Elektroden müssen den Umweg durch Leitungen gehen, da die Membran für sie undurchlässig ist. Durch diesen Umweg entsteht ein Stromfluss, welcher die Batterie des Elektroautos auflädt und so den Motor antreibt. Dieser gesamte Prozess wird kalte Verbrennung genannt. Nachvollziehen können Sie diesen nochmals in der folgenden Infografik:

Infografik zur Brennstoffzelle eines Wasserstoffautos

Die Brennstoffzelle selbst ist ein sehr energieeffizienter Antrieb, da ihr Wirkungsgrad bei über 60 % liegt. Zum Vergleich: Der Wirkungsgrad eines Benzinmotors liegt in der Regel zwischen 25 und 30 %. Daher sagen Expert/innen bereits jetzt schon, dass der Gesamtwirkungsgrad eines Wasserstoffautos trotz des hohen Energieaufwands der Wasserstoffproduktion bereits über dem eines herkömmlichen Verbrenners liegt.

Was ist ein Wirkungsgrad? Der Wirkungsgrad gibt das Verhältnis zwischen aufgewandter und nutzbarer Energie an. Mit dieser Angabe kann die Energieeffizienz einer Maschine, in diesem Falle eines Motors bzw. Antriebs, beschrieben werden.

Von der Brennstoffzelle zum Elektromotor

Die in der Brennstoffzelle erzeugte Elektrizität lädt einen kleinen Akku auf, der einen elektrischen Antriebsstrang versorgt (wie in einem Elektrofahrzeug). Aus diesem Grund werden die Fahrzeuge als Fuel Cell Electric Vehicles (FCEV) bezeichnet, im Gegensatz zu den batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen (BEV), die bereits in zunehmendem Maße auf unseren Straßen zu sehen sind.

Der größte Unterschied zwischen FCEV und BEVs (wie dem Tesla-Auto) ist die Stromquelle. Elektroautos werden mit Batterien betrieben, die elektrisch aufgeladen werden. Dagegen produzieren Wasserstoffautos ihren eigenen Strom. Sie haben ihr eigenes kleines Kraftwerk an Bord - die sogenannte Brennstoffzelle. Im Gegensatz zu einem Verbrennungsmotor, der Kohlendioxid erzeugt, sind die einzigen Endprodukte dieser wasserstoffbetriebenen Reaktion Strom, Wasser und Wärme. Die einzigen Abgasprodukte sind Wasserdampf und warme Luft.

🌊Weitere spannende Artikel zu Wasserstoff:
Wasserstoff Heizungen
Gaskraftwerke in Deutschland

Wasserstoffauto: Was sind die Vor- und Nachteile?

Wie Sie vermutlich schon vermuten, verbergen sich hinter Wasserstoffautos auch Vor- und Nachteile. Haben Wasserstoffautos noch das Zeug zum stillen und heimlichen Sieg? Hier erhalten Sie einen Überblick über die Vor- und Nachteile von Wasserstoffautos:

Wasserstoffautos: Vor- und Nachteile
Wasserstoffauto Vorteile Wasserstoffauto Nachteile
  • Wasserstoff-Brennstoffzellen stoßen außer Wasser keine Abgase aus
  • Wasserstoffautos können schneller beschleunigen als ein vergleichbares Benzin- oder Dieselfahrzeug
  • Wasserstoff ist das am häufigsten vorkommende Element in der Natur und sobald die Technologie perfektioniert ist, wird sie wahrscheinlich die nachhaltigste Energiequelle sein
  • Kurze Tankzeit
  • Sehr sicher auch beim Unfall
  • Fördergelder sind verfügbar bei Anschaffung
  • Hohe Leistungsfähigkeit und Reichweite (im Vergleich zu anderen E-Autos)
  • Fast lautloses Fahren
  • Im Vergleich zu Batterien kontinuierlicher Betrieb ohne Aufladen möglich
  • Es sind nicht genügend Wasserstofftankstellen verfügbar
  • Betanken ist teurer
  • Wasserstoffautos benötigen mehr Herstellungsmaterial als Elektroautos
  • Die Herstellung von Wasserstoff ist weniger effizient als die Herstellung von Strom
  • Hoher Anteil fossiler Energien zur Herstellung nötig
  • Die Anschaffungskosten sind sehr hoch
  • Wenig Auswahl an Modellen und Anbietern

Wie kann man Wasserstofftankstellen finden? Es gibt eine digitale Live-Karte des Betreibers H2 Mobility, auf der alle europäischen Wasserstoff-Stationen angezeigt werden. Außerdem finden Sie hier die Adresse, Betreiber/innen, Öffnungszeiten und Kontaktmöglichkeiten der Wasserstofftankstellen für Wasserstoffautos. Verfügbar ist diese Karte online oder als App für Smartphones.

Wasserstoffauto kaufen: Welche Wasserstoffautos 2023 gibt es und was beachten?

Es gibt viele saubere Autos auf dem Markt, aber eines der seltensten und einzigartigsten ist das Wasserstoffauto. Sie wollen ein Wasserstoffauto kaufen? Das Problem ist aktuell noch, dass Sie dabei keine große Auswahlmöglichkeiten haben, denn:

Obwohl BMW, Audi und andere Hersteller Prototypen von Wasserstoffautos am entwickeln sind, die neben den herkömmlichen batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen in ihre neuesten Flotten aufgenommen werden sollen, gibt es aktuell nur zwei Wasserstoffautos 2023. verfügbare Modelle von Wasserstoffautos in Deutschland zu kaufen. Im Folgenden finden Sie die Wasserstoffautos 2023 und deren Hersteller:

 Wasserstoffauto kaufen: Hyundai Nexo

Unter den Wasserstoffautos 2023 ist der Hyundai Nexo ein Neuling. Das Wasserstoffauto von Hyundai ist mit einem Startpreis von etwa 77.290 € nicht günstig. Außerdem ist der Nexo ein SUV, was bedeutet, dass das Hyundai Wasserstoffauto zwar ziemlich teuer für einen SUV seiner Größe ist, aber mehr Platz bietet als andere Wasserstoffautos. Anbei weitere Vor- und Nachteile des Hyundai Nexo:

  • Das Wasserstoffauto Hyundai Nexo hat eine Reichweite von bis zu 756 km und erreicht einen kombinierten Verbrauch von 0,95 kg pro 100 km.
  • Ein weiterer Pluspunkt des Nexo ist sein Innenraum, der mit einem 12,3-Zoll-Touchscreen-Display und einer Vielzahl von Standardfunktionen ausgestattet ist.
  • Auch das Kabinendesign ist schön und futuristisch.
  • Wie andere Wasserstoffautos ist auch der Nexo nicht besonders leistungsstark, da sein Elektromotor nur 174 PS leistet und 8,4 Sekunden braucht, um von 0 auf 100 km/h zu beschleunigen.

 Wasserstoffauto kaufen: Toyota Mirai

Die andere Option unter den Wasserstoffautos 2023 ist der Toyota Mirai. Wie andere Wasserstoffautos wird auch der Mirai derzeit als eines der wenigen in Deutschland verkauft.

  • Das Wasserstoffauto Toyota Mirai ist eine Limousine, aber viel billiger als der Nexo, denn: Der Mirai beginnt preislich bei etwa 63.900 Euro (Stand Mai 2024).
  • Genau wie beim Nexo können die Kunden beim Kauf des Mirai von staatlichen Steuergutschriften für Elektroautos profitieren.
  • Er ist mit einem kombinierten Verbrauch von 0,8 kg pro 100 km und einer Reichweite von etwa 650 Kilometern mit einem vollen Wasserstofftank sehr sparsam.
  • Außerdem verfügt er über einige nette Features, wie ein 12,3-Zoll-Touchscreen-Display und einer Reihe intelligenter Sicherheitssysteme. Darunter ist beispielsweise ein adaptiver Tempomat.
  • Der Mirai ist nicht sehr schnell, denn sein Elektromotor leistet nur 182 PS und benötigt etwa 9,1 Sekunden für die Beschleunigung von 0 auf 100 km/h.
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 Die neue Initiative von BMW für Wasserstoffautos

Der Schritt von BMW in Richtung Wasserstoff hat vor allem politische Gründe. Denn das Unternehmen geht davon aus, dass sich der politische Wind drehen könnte und der Schwerpunkt bei der umweltfreundlichen Autos von Elektro- auf Wasserstofffahrzeuge verlagert wird.

BMW hat ein wasserstoffbetriebenes Modellauto entwickelt, das auf dem bestehenden Geländewagen X5 basiert. Im Jahr 2023 will das Unternehmen 100 Testfahrzeuge auf den Markt bringen und dann bis 2030 die Massenproduktion des neuen Fahrzeugtyps anstreben.

Werden Wasserstoffautos gefördert? Ja, Wasserstoffautos werden durch Umweltdividenden und Innovationsprämien gefördert. Ab einem Netto-Listenpreis von 65.000 € gelten die gleichen Richtlinien wie bei Elektrofahrzeugen, ohne dass weitere Fördermittel zur Verfügung stehen. Dies bedeutet, dass beispielsweise der Toyota Mirai subventioniert wird. Da der Nettopreis des Hyundai Nexo knapp über der Obergrenze liegt, wird dieser dagegen nicht mehr subventioniert. Informationen zu den Richtlinien finden Sie im folgenden Artikel: Förderung Elektroauto

 Wasserstoffauto kaufen Alternative: Gebrauchtwagen

Wem neben Förderung die Anschaffungskosten trotzdem zu teuer sind, kann sich 2023 auch ein gebrauchtes Wasserstoffauto kaufen. Plattformen wir AutoScout24 oder auto.de bieten die oben genannten Modelle von Privatverkäufer/innen an.

Achten Sie bei diesen Plattformen unbedingt auf vertrauenswürdige Händler/innen und informieren Sie sich im Vorhinein über die Auto-Modelle. Expert/innen raten, eine fachkundige Person mit zu Beschauungen solcher Autos zu nehmen. Gebrauchte Wasserstoffautos können eine günstigere Alternative für Interessierte sein, da wie auch bei anderen Fahrzeugen, der Wert der Wasserstoffautos nach dem Neukauf sinkt.

Tankkosten Wasserstoff

Wasserstoff, den man in Deutschland tanken kann, kostet um die 12 €. Diese Aussage alleine klingt nach viel Geld, es ist jedoch nicht mit der Preiszusammensetzung anderer Fahrzeuge vergleichbar. Denn Wasserstoff hat eine viel höhere Energiedichte als Benzin oder Diesel.

Das oben erwähnte Wasserstoffauto Toyota Mirai verbraucht 0,8 bis 0,9 Gramm Wasserstoff auf 100 km. Der Preis für diese Distanz beträgt also ungefähr 10 € und damit ähnlich viel wie ein regulärer VW Golf Verbrenner oder das Elektroauto VW ID.3 der neuen Generation (Quelle: AutoBild).

Was sind die Herausforderungen von Wasserstoffautos?

Weltkugel in Hand

Schnelles Betanken, elektrische Energie und als einziges Nebenprodukt Wasser – das klingt nach dem perfekten grünen Fahrzeug, oder? Nun, das könnte es auch sein. Aber im Gegensatz zu Elektrofahrzeugen sind Wasserstoffautos einfach noch nicht so weit.

Eine weitere Herausforderung für Wasserstoffautos besteht darin, dass sie zwar selbst emissionsfrei fahren können, jedoch die Anlagen, die ihren Wasserstoffkraftstoff erzeugen, häufig durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe, in einem Prozess namens Dampfreformierung, nicht emissionsfrei arbeiten. Wenn das so bleibt, leisten Wasserstoffautos nicht so viel für die Umwelt, wie sie könnten. Leider können sie unter diesen Umständen nicht wirklich als emissionsfreie Fahrzeuge bezeichnet werden.

Zu den alternativen Verfahren, die derzeit erforscht werden, gehört die Wasserelektrolyse. Bei diesem Verfahren wird eine erneuerbare Quelle, wie die Sonnenenergie, zur Erzeugung von Strom genutzt, welcher wiederum zur Trennung des Wasserstoffs vom Wasser verwendet werden kann.

Herausforderung Wasserstoff Reichweite und Tankstellen

Wasserstoffautos haben bereits jetzt eine Reichweite von bis zu 700 Kilometern, da der Wasserstofftank für diese Distanz ausreicht und innerhalb von circa fünf Minuten voll betankt werden kann. Im Vergleich hierzu schaffen reguläre E-Fahrzeuge momentan eine Distanz zwischen 420 und 650 Kilometern.

Das große Problem ist jedoch, dass die Infrastruktur der Wasserstofftankstellen in Deutschland bis jetzt nicht stark ausgebaut ist. Rund 100 Wasserstofftankstellen gibt es in Deutschland. Dieses sollen laut der 2020 verabschiedeten Nationalen Wasserstoffstrategie der Bundesregierung jedoch bis 2025 auf 400 Tankstellen ausgeweitet werden. Es bleibt also weiterhin spannend, wie sich die Technologie weiterentwickeln wird.

Ihre Fragen zu Wasserstoffautos beantwortet

💧Was kostet ein Wasserstoffauto?

Wasserstoffautos der Marken Toyota und Hyundai sind neu ab rund 66.000 € erhältlich. Auch gebraucht gibt es auf Plattformen wie auto.de oder AutoScout24 bereits Wasserstoffautos für Preise ab 39.000 € zu kaufen.

💧Was ist ein Wasserstoffauto?

Ein Wasserstoffauto ist ein emissionsneutrales Elektroauto, welches anstelle von externem Strom innerhalb einer Batterie mit eigen erzeugter Energie durch Wasserstoff betrieben wird. Durch eine Brennstoffzelle innerhalb des Wasserstoffautos und der darin stattfindenden kalten Verbrennung wird der Elektromotor angetrieben.

💧Wann kommt das Wasserstoffauto?

Hyundai und Toyota brachten bereits 2015 eines der ersten Wasserstoffautos auf den Markt. 2022 brachte der deutsche Autobauer BMW eine Kleinserie von Wasserstoffautos auf den Markt und will ebenso wie Honda in Zukunft weiter an der Technologie feilen und neue Modelle entwickeln.

💧Wie funktioniert ein Wasserstoffauto?

Ein Wasserstoffauto funktioniert durch eine Brennstoffzelle, in der eine sogenannte kalte Verbrennung stattfindet. Hier verbinden sich Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser und erzeugen Energie, welche dann zum Antrieb des Elektromotors genutzt wird. Weitere Details zur Funktion finden Sie im Kapitel „Wasserstoffauto: Funktion & Brennstoffzelle”.

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