Brennstoffzellen-Fahrzeuge: Mit Wasserdampf in die Zukunft

Von Hanne Schweitzer/SP-X

Um die strengen Klimaziele einzuhalten, sind Autos mit Elektroantrieb unabdingbar. Während fast alle der heute erhältlichen E-Autos ihren Strom in schweren Akkus speichern, die verhältnismäßig lange aufgeladen werden müssen, haben Brennstoffzellen-Fahrzeuge ihr eigenes kleines Stromkraftwerk immer dabei und können zudem binnen Minuten auftanken.

Trotz vieler Ankündigungen sind jedoch erst wenige Autos mit dieser Technik auf der Straße: Da wäre die Business-Limousine Toyota Mirai (78.600 Euro) oder der Hyundai ix35 Fuel Cell (65.450 Euro), die man hierzulande leasen beziehungsweise kaufen kann. Honda verkauft zudem mit dem Clarity Fuel Cell in Japan und Amerika ein Brennstoffzellen-Fahrzeug in Serie.

Nach Fahrzeugen in Kleinserie, darunter die seit 2010 in Kundenhand befindliche B-Klasse F-Cell, bringt Mercedes nun im kommenden Jahr einen Brennstoffzellen-Stromer auf den Markt. Das Wasserstoffauto auf Basis des Mittelklasse-SUV GLC soll als erstes derartiges Modell als Plug-in-Hybrid ausgelegt sein. So will Daimler auch das Problem des fehlenden Tankstellennetzes minimieren.

35 Wasserstoff-Tankstellen gibt es derzeit in Deutschland. Weil da möglicherweise nicht immer eine in der Nähe ist, hat der GLC deshalb für Kurzstrecken einen kleinen, an der Steckdose aufladbaren Akku an Bord, aus dem das SUV Strom für bis zu 49 Kilometer Reichweite zieht. Die Langstrecke bestreitet der GLC aus zwei Tanks mit 4,4 Kilogramm Wasserstoff, aus dem Energie für knapp 440 Kilometer produziert wird – an Bord, versteht sich.

Strom unterwegs erzeugen

Mit einem kleinen Kraftwerk ausgestattet, das unterwegs eigenen Strom erzeugt, gilt das Brennstoffzellen-Fahrzeug als Zukunftsmodell. Statt langer Akkuladezeiten kann man den benötigten Wasserstoff schnell und unkompliziert tanken wie einen der herkömmlichen fossilen Brennstoffe. Bei der so genannten kalten Verbrennung, der Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff in der Brennstoffzelle, entsteht neben dem Strom für den Antrieb als Abfallprodukt statt schädlicher Abgase lediglich Wasser, das als Dampf oder Tröpfchen aus dem Auspuff kommt.

Äußerlich unterscheidet sich die Brennstoffzellenvariante des GLC kaum von den konventionellen Modellen. Auch, weil das Stromkraftwerk so klein ausfällt, dass es in den Raum unter der Motorhaube passt: Es ist 30 Prozent kompakter als bisher und wird wie ein konventioneller Motor an den bekannten Aufhängungspunkten montiert. Den Einsatz von Platin in der Brennstoffzelle hat Mercedes ressourcenschonend um 90 Prozent reduziert.

Im Heck des SUV sind der 147 kW / 200 PS starke Elektromotor mit einem Drehmoment von 350 Newtonmetern sowie die Lithium-Ionen-Batterie mit 13,9 kWh Kapazität untergebracht. Letzterer kann in rund anderthalb Stunden extern aufgeladen werden. Das Auffüllen der beiden karbonfaserummantelten Tanks, die im Fahrzeugboden verbaut sind, geht deutlich schneller: Innerhalb von drei Minuten sind sie aufgetankt, genauso schnell wie bei einem Auto mit Verbrennungsmotor.

Wasserstoff als Stromspeicher

Im Gegensatz zu Öl ist Wasserstoff kein begrenzter Rohstoff. Nach Angaben des Gas-Konzerns Linde wird heute 75 Prozent des weltweit als Industriegas genutzten Gases im Dampfreformierungsverfahren durch Erdgas erzeugt. Wasserstoff entsteht aber auch als Nebenprodukt der chemischen Industrie. Darüber hinaus lässt er sich durch strombasierte Elektrolyse herstellen, dadurch wird Wasserstoff zum Stromspeicher. Der Bedarf dafür wächst mit dem Ausbau der erneuerbaren Energiequellen, die zu bestimmten Zeiten - zum Beispiel bei Sonnenschein oder viel Wind - erhebliche Mengen Strom produzieren, in anderen Perioden hingegen kaum. Wird die elektrische Energie in Wasserstoff umgewandelt, kann sie in großen Mengen über lange Zeiträume gespeichert werden – besser als in Batterien.

Keine schädlichen Emissionen, keine Nutzung endlicher Ressourcen und eine ausgereifte Fahrzeugtechnik – was fehlt, ist weiterhin die Tankstellen-Infrastruktur. Dem will ein Zusammenschluss aus Gas-Unternehmen und Autobauern mit Unterstützung von Bundesregierung und EU beikommen: Bis 2023 sollen 400 Wasserstoff-Tankstellen in Deutschland aufgebaut werden. Die ersten 100 Stationen sollen bis spätestens 2019 stehen: Jeweils bis zu zehn in den Ballungszentren um Hamburg, Berlin, Rhein-Ruhr, Frankfurt, Stuttgart und München, hinzu kommen Wasserstoff-Tankstellen entlang von Autobahnen. Danach soll sich der Aufbau an den Zulassungszahlen der Brennstoffzellenfahrzeuge orientieren. Gashersteller Linde schätzt, dass die landesweite flächendeckende Einführung – rund 1.000 Tankstellen - mit Infrastrukturkosten von rund 1,7 Milliarden Euro verbunden wäre.

Eine Studie des Anfang 2017 von dreizehn Konzernen gegründeten Hydrogen Council sieht das Potenzial der Brennstoffzelle nicht nur bei größeren Pkw, sondern auch bei Bussen, Vans und Lkw sowie bei Zügen, Schiffen und Flugzeugen. Kleine Flotten von Wasserstoff-Bussen sind von Köln bis San Francisco bereits im realen Einsatz, auch Mercedes hat mit dem Citaro Fuel Cell Hybrid bereits auf mehr als vier Millionen Kilometern Erfahrungen gesammelt. Daneben sind Wasserstoff-Lkw keine Fantasie mehr, neben Toyota hat auch das US-Start-up Nikola Motor einen Brummi mit Brennstoffzelle angekündigt.