Alles über das Wasserstoffauto

Verfasst von am 20.10.2020 - 4 min

Das Wasserstoffauto, das von einer Brennstoffzelle angetrieben wird, ist für Renault, das die einzigen französischen Wasserstofffahrzeuge auf dem Markt anbietet, bereits kommerzielle Realität. Mit ihren vielen Vorteilen ist diese Technologie komplementär zu "konventionellen" Elektrofahrzeugen. Wir erklären, was ein Wasserstoffauto ist und wie es in der Praxis funktioniert!

Was ist ein Wasserstoffauto?

Die Wasserstoff-Brennstoffzelle ist eine ziemlich alte Technologie, die bereits im Jahr 1804 erstmals angewandt wurde. Damals baute der Schweizer François Isaac-de-Rivaz die erste Brennstoffzelle mit dem damals so genannten “Kohlegas”, das als der Vorfahre des heutigen Wasserstoffs angesehen werden kann.

Das moderne Wasserstoffauto fährt elektrisch. Der Unterschied zu einem batteriebetriebenen Elektroauto (z.B. Lithium-Ionen) besteht darin, dass hier der Strom von einem Generator erzeugt wird, der Dihydrogen (H2) verwendet. Dieses als Brennstoffzelle bezeichnete System macht sich die chemische Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff zunutze, um Elektrizität zu erzeugen und an den Motor zu schicken. Das Wasserstoffauto muss daher mit einem unter Druck stehenden und sicheren Gastank ausgestattet sein.

Voitures à hydrogène

Wie funktioniert eine Brennstoffzelle?

Die Brennstoffzelle in einem wasserstoffbetriebenen Auto ist ein ziemlich komplexes Element, das als elektrochemischer Generator fungiert.
In der Zelle reagiert der Wasserstoff aus dem Tank mit Sauerstoff aus einem Lufteinlass und erzeugt so Strom für den Antrieb des Motors. Bei dieser chemischen Reaktion entsteht nur Wasserdampf. Da umwelt- und gesundheitsschädliche Emissionen beim Fahren gänzlich ausbleiben, ist das Wasserstofffahrzeug im Hinblick auf Umweltfragen ebenso interessant wie das “konventionelle” Elektrofahrzeug*.

Aufladen des Wasserstoffautos

Das Tanken von Wasserstoff ist so schnell und einfach wie das Tanken von Benzin. Schließen Sie einfach den Zapfhahn der Wasserstofftankstelle an das Fahrzeug an, schalten Sie die Pumpe ein und warten Sie einige Minuten. Schon wenige Kilogramm Wasserstoff reichen aus, um die Wasserstoff-Brennstoffzelle anzutreiben, die mehrere hundert Kilometer weit fahren kann. Da öffentliche Betankungsinfrastrukturen in Frankreich und Europa jedoch noch wenig verbreitet sind, sind die meisten Brennstoffzellenautos Teil von Firmenflotten, die über eigene Wasserstofftankstellen verfügen. Vor diesem Hintergrund bietet Renault zusätzlich zu den konventionellen elektrischen Versionen auch die Varianten Kangoo Z.E. Hydrogen und Master Z.E. Hydrogen an.

Woher kommt der Wasserstoff?

Wasserstoff ist in großen Mengen in seinem natürlichen Zustand vorhanden. Heute beschränkt sich sein Verbrauch auf einige wenige Industriesektoren mit hoher Wertschöpfung (Metallurgie, Raffination, Textilien, Glas, Elektronik usw.). Als Treibstoff wird er für den Antrieb von Weltraumraketen verwendet, da seine Energieleistung sehr hoch ist (ein Kilo Wasserstoff enthält dreimal mehr Energie als ein Kilo Benzin).
Da sein Gesamtverbrauch jedoch nach wie vor gering ist, wurden nur wenige Investitionen für seine Produktion getätigt. Heute wird Wasserstoff durch “Dampfreformierung” von Kohle oder Öl hergestellt. Eine grüne Wasserstoffindustrie befindet sich ebenfalls in der Entwicklungsphase. Sie basiert auf erneuerbaren Energien wie der Elektrolyse von Wasser mit Hilfe von Wind oder photovoltaischer Elektrizität usw. oder auch der Kernenergie.

Wasserstoffauto vs. Elektroauto: Was sind die Unterschiede?

Während das Wasserstoffauto in erster Linie ein Elektroauto ist, gibt es grundlegende Unterschiede zu konventionelleren Elektrofahrzeugen. Die Stromquelle für den Motor ist nicht dieselbe: Herkömmliche Elektroautos verwenden eine Batterie, die durch das Stromnetz aufgeladen werden muss, um den Elektromotor mit Energie zu versorgen; das Wasserstoffauto verwendet eine Brennstoffzelle, um den notwendigen Strom selbst zu erzeugen. Aber es ist möglich, die beiden Lösungen zu kombinieren. Für diese Option hat sich Renault mit dem Kangoo Z.E. Hydrogen und dem Master Z.E. Hydrogen entschieden: Sie bleiben von der Batterie gespeist, und die Wasserstoff-Brennstoffzelle ermöglicht es, die Batterie während der Fahrt aufzuladen. Dies erweitert den Aktionsradius.

Vorteile der Wasserstoff-Brennstoffzelle im Vergleich zu einem Elektroauto

Der erste Vorteil eines Brennstoffzellen-Elektroautos gegenüber einem batterieelektrischen Fahrzeug ist die Reichweite und Aufladegeschwindigkeit an der Wasserstofftankstelle. Die wenigen Wasserstoffautos auf dem Markt verfügen mit 350 bis 600 Kilometern Reichweite pro “Volltank” über einen bis zu dreimal größeren Aktionsradius als Elektroautos, die mit einer voll aufgeladenen Batterie 120 bis 400 Kilometer weit kommen.
Sein zweites Plus ist die Aufladegeschwindigkeit. Das Wasserstoffauto eignet sich dank der kurzen Zeit, die zum Tanken benötigt wird, sehr gut, um auf langen Fahrten Zeit zu sparen: 5 bis 10 Minuten reichen aus, um den Wasserstofftank zu befüllen, während eine Batterieladung von 80% einen Stopp von mindestens einer halben Stunde erfordert.

Nachteile der Wasserstoff-Brennstoffzelle im Vergleich zu einem Elektroauto

Während elektrische Ladestationen, vor allem leistungsstarke, in Europa immer dichter werden, sind Wasserstofftankstellen noch recht selten. Obwohl das Netzwerk jedes Jahr wächst, gibt es derzeit weniger als 200 Wasserstofftankstellen in Europa. In Frankreich sind nur etwa 40 betriebsbereite Stationen und 100 Bauprojekte vorhanden, während in Deutschland 87 Station und im Vereinigten Königreich weniger als 20 Stationen existieren. Japan, das weltweit führende Land, zählte Ende 2019 114 Wasserstofftankstellen.
Darüber hinaus macht die komplexe Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie ein Wasserstoffauto etwa 50% teurer als ein gleichwertiges Elektroauto.

Welche Zukunft steht dem Wasserstoffauto bevor?

Das Wasserstoffauto ist für die meisten Autohersteller wegen seiner offensichtlichen Vorteile von Interesse. Es wird erwartet, dass die Zahl der wasserstoffbetriebenen Fahrzeuge, die zuverlässig und einsatzbereit* sind und eine große Auswahl bieten, in den nächsten zehn Jahren zunehmen wird. Was das “konventionelle” Elektroauto und seine sich entwickelnden Infrastrukturen für das Aufladen betrifft, so wird die Verdichtung des Netzes von Wasserstofftankstellen einer der Schlüssel für seinen groß angelegten Einsatz sein: eine wesentliche Voraussetzung, um diese Technologie erschwinglicher zu machen als sie derzeit ist.

Kangoo Z.E. Hydrogen et Master Z.E. Hydrogen

Wie viel kostet der Kauf eines wasserstoffbetriebenen Autos?

Noch immer in Kleinserien hergestellt, ist ein Wasserstoffauto heute noch recht teuer in der Anschaffung. Die auf dem Markt erhältlichen Privatfahrzeuge liegen bei rund 70.000 Euro und mehr. Der Renault Kangoo Z.E. Hydrogen, der einzige Kompakt-Brennstoffzellen-Van auf dem Markt, ist in Frankreich allerdings schon ab 48.300 Euro ohne Steuern erhältlich.

Wie hoch sind die Prämien für den Kauf eines Wasserstofffahrzeugs?

In Deutschland können Käufer eines Elektroautos im Jahr 2020 von einer 50%igen Ermäßigung der Mehrwertsteuer und einer Abwrackprämie von bis zu 6.000 Euro profitieren. Im Vereinigten Königreich beläuft sich die Prämie 6.720 Euro. In Frankreich profitieren wasserstoffbetriebene Autos und leichte Nutzfahrzeuge von den gleichen staatlichen Anreizen wie batterieelektrische Autos. Die Umweltprämie für Privatpersonen kann somit 7.000 Euro und für Gewerbetreibende 5.000 Euro betragen. Ein Betrag von 3.000 Euro wird auch über die für andere Elektrofahrzeuge geltende Obergrenze von 60.000 Euro hinaus gewährt.
Zusätzlich zu dieser Umweltprämie gibt es eine Umrüstprämie für die Verschrottung eines alten umweltschädlichen Fahrzeugs, die unter bestimmten Bedingungen bis zu 10.000 Euro betragen kann. Mehrere regionale und lokale Initiativen bieten zusätzliche Boni von bis zu 12.000 Euro an! Italien, Spanien und andere europäische Länder werden diesen Sommer voraussichtlich ebenfalls folgen.

Wenn Sie mehr zu dieser Technologie erfahren möchten, können Sie die digitale Renault eWays 2020 Veranstaltung besuchen und dort dem Thema Wasserstoff gewidmete Beiträge entdecken.

 

* keine CO2-Emissionen oder regulierte Luftschadstoffe beim Fahren, entsprechend dem WLTP-Genehmigungszyklus, ausgenommen Verschleißteile.

 

Copyrights : Anthony Bernier

 

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