Fahren mit Wasserstoffantrieb

Deutschlands Mobilität von morgen

Was­serstoff (H2) wird eine wich­ti­ge Säu­le in un­se­rem kli­ma­neu­tra­len Ener­gie­sys­tem wer­den. Auch im Ver­kehrs­sek­tor, denn hier kann er als Er­gän­zung zur Elek­tro­mo­bi­li­tät ei­nen wich­ti­gen Bei­trag leis­ten. Bat­te­rie­elek­tri­sche Fahr­zeu­ge ste­hen im Fo­kus der Bun­des­re­gie­rung für die Um­set­zung der Ver­kehrs­wen­de. Für bei­spiels­wei­se die Lo­gis­tik­bran­che, die viel un­ter­wegs ist und ho­he An­for­de­run­gen an die Fle­xi­bi­li­tät hat, ist Was­ser­stoff als An­trieb eine pas­sen­de Ant­wort.

FCEV: Brennstoffzelle statt Batterie

Fahr­zeu­ge, die rei­nen Was­ser­stoff tan­ken, wan­deln die­sen in Strom um und zäh­len zu den Elek­tro­au­tos. Im Ge­gen­satz zu ei­nem bat­te­rie­elek­tri­schen Fahr­zeug (BEV) wird der Strom aber nicht mit­ge­führt, son­dern di­rekt im Fahr­zeug über ei­ne mit Was­ser­stoff be­trie­be­ne Brenn­stoff­zel­le er­zeugt. Durch die Reak­ti­on von Was­ser­stoff und Sau­er­stoff ent­ste­hen Was­ser, Wär­me und elek­tri­sche Ener­gie, die wie­de­rum den Mo­tor an­treibt. Mit Was­ser­stoff be­trie­be­ne Fahr­zeu­ge sind dem­nach Brenn­stoff­zel­len-Fahr­zeu­ge, auch Fuel Cell Electric Vehicle (FCEV) ge­nannt. Bei der Ver­wen­dung von grü­nem Was­ser­stoff er­zeugt der elek­tro­che­mi­sche Pro­zess als Nebenprodukt rei­nen Was­ser­dampf. Das macht FCEV zu emis­si­ons­frei­en Fahr­zeu­gen.

Bei der Ver­wen­dung von Was­ser­stoff als Kraft­stoff sind die Reich­wei­te und der Be­tan­kungs­vor­gang von Brenn­stoff­zel­len-Fahr­zeu­gen mit de­nen her­kömm­li­cher Fahr­zeu­ge ver­gleich­bar. Ein FCEV-Auto kann in 3 bis 5 Mi­nu­ten für bis zu 650 Ki­lo­me­ter Reich­wei­te be­tankt wer­den. Die­se Reich­wei­te und die schnel­le Be­tan­kung ver­schaf­fen mit Was­ser­stoff be­trie­be­nen Fahr­zeu­gen ei­nen gro­ßen Vor­teil in der Nutz­bar­keit im Ver­gleich zu bat­te­rie­be­trie­be­nen Elek­tro­fahr­zeu­gen.

Der Per­so­nen- so­wie auch der Gü­ter­trans­port sind oft ideal für Fahr­zeu­ge mit Was­ser­stoff­an­trieb. Ak­tu­ell ist nicht ab­seh­bar, dass die tech­nisch mög­li­chen Bat­te­rie­ka­pa­zi­tä­ten für schwe­re Nutz­fahr­zeu­ge, Zü­ge oder Flug­zeu­ge aus­rei­chen wer­den. Was­ser­stoff bie­tet ei­ne viel­ver­spre­chen­de lang­fris­ti­ge Op­ti­on für den emis­si­ons­frei­en Trans­port. Ver­schie­de­ne Pi­lot­pro­jek­te in ganz Deutsch­land tra­gen da­zu bei, die Was­ser­stoff­tech­no­lo­gie mas­sen­taug­lich zu ma­chen.

Jeder Transportkilometer emissionsfrei

Der Stra­ßen­gü­ter­ver­kehr tut sich schwer mit der Ver­kehrs­wen­de, weit über 90 Pro­zent sind Die­sel­ba­siert. Das macht ihn zum zweit­größ­ten Emit­ten­ten im Ver­kehrs­sek­tor. Der Trans­port­be­reich muss schnell da­mit be­gin­nen, ei­nen Bei­trag zum Kli­ma­schutz zu leis­ten. Ver­schie­de­ne Lö­sun­gen ste­hen hier zur Ver­fü­gung. Für kür­ze­re Stre­cken eig­nen sich Elek­tro-Fahr­zeu­ge. Für lan­ge Dis­tan­zen ste­hen leis­tungs­star­ke Bio-LNG-Trucks mit ho­hen Reich­wei­ten zur Ver­fü­gung. Auch mit Was­ser­stoff be­trie­be­ne Brenn­stoff­zel­len-Lkw kön­nen mit bis zu 1.000 Ki­lo­me­ter bei ei­ner Tank­fül­lung dem Die­sel auf Lang­stre­cken Kon­kur­renz ma­chen.

Wasserstoff tanken

Tank­stel­len bil­den das Fun­da­ment für den Aufbau der Was­ser­stoff-Mo­bi­li­tät. Der­zeit gibt es rund 100 H2-Tank­stel­len in Deutsch­land (Stand: En­de 2023) – Ten­denz stei­gend. Für ei­ne flä­chen­de­cken­de In­fra­struk­tur sind min­des­tens 1.000 Was­ser­stoff-Tank­stel­len nö­tig. Ers­te An­bie­ter ha­ben be­reits H2-Tank­stel­len für zu Hau­se ent­wi­ckelt: Über­schüs­si­ger So­lar­strom wird in Was­ser­stoff um­ge­wan­delt und steht zum Tan­ken be­reit.

Für Bus- oder Fuhr­park­an­bie­ter lohnt sich der Auf­bau ei­ner ei­ge­nen Was­ser­stoff-Tank­stel­le in un­mit­tel­ba­rer Nä­he zum ei­ge­nen Be­triebs­ge­län­de. Da die Tanks von Nutz­fahr­zeu­gen meist auf 700 bar aus­ge­legt sind, ist die Be­tan­kung an Pkw-Zapf­säu­len nicht mög­lich, da die­se auf ein Druck­ni­veau von 350 bar aus­ge­legt sind. Für die Ge­neh­mi­gung ei­ner re­gi­o­na­len Was­ser­stoff-Tank­stel­le bie­tet die NOW GmbH Un­ter­stüt­zung mit ei­nem Leit­fa­den zu den not­wen­di­gen Ge­neh­mi­gungs­ab­läu­fen.

H2-Tankstellen

Bahn­ver­kehr: H2 statt Die­sel­lok

Das bun­des­deut­sche Schie­nen­netz ist zu rund 62 Pro­zent elek­tri­fi­ziert, 90 Pro­zent der Ver­kehrs­leis­tung wer­den auf der Schie­ne aber be­reits elek­trisch er­bracht. Auf ober­lei­tungs­frei­en Bahn­stre­cken, ins­be­son­de­re auf we­ni­ger stark be­fah­re­nen Ne­ben­stre­cken des Per­so­nen­gü­ter­ver­kehrs, kann der Aus­tausch al­ter Die­sel-Trieb­wa­gen ge­gen mo­der­ne Brenn­stoff­zel­len­zü­ge ei­ne emis­si­ons­freie und wirt­schaft­lich nach­hal­ti­ge Lö­sung sein. Wei­te­re Vor­tei­le: Was­ser­stoff­zü­ge sind ge­räusch­arm und kön­nen lan­ge Stre­cken, auch mit Stei­gung, über­win­den.

Der sau­be­re Schie­nen­ver­kehr kann durch al­ter­na­ti­ve An­trie­be wie brenn­stoff­zel­len­ba­sier­te Zü­ge deut­lich schnel­ler aus­ge­baut wer­den. Der Markt­hoch­lauf von Was­ser­stoff und der wei­te­re Aus­bau der In­fra­struk­tur sind da­für not­wen­dig.

H2goesRail

Zu­sam­men mit der Deut­schen Bahn ent­wi­ckelt Siemens Mo­bi­li­ty Was­ser­stoff­lö­sun­gen für die Schie­ne. Das Ge­mein­schafts­pro­jekt "H2goes Rail" um­fasst ne­ben dem Was­ser­stoff­zug Mireo Plus H, der be­reits in Bay­ern und Ba­den-Würt­tem­berg ge­tes­tet wur­de und auch für die Me­tro­pol­re­gi­on Ber­lin-Bran­den­burg vor­ge­seh­en ist, auch ei­ne neu­ar­ti­ge Was­ser­stoff­tank­stel­le. Da­mit soll der emis­si­ons­freie Schie­nen­per­so­nen­nah­ver­kehr vo­ran­ge­bracht wer­den.

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Praxisbeispiel

Wasserstoff in der kommunalen Infrastruktur

Kom­mu­nen kön­nen Was­ser­stoff­pro­jek­te auf­bau­en, die die ge­sam­te Wert­schöp­fungs­ket­te ver­ei­nen: von der ef­fek­ti­ven Er­zeu­gung von Was­ser­stoff, der Ver­tei­lung über das lo­ka­le Gas­netz bis zur Nut­zung, zum Bei­spiel im Öf­fent­li­chen Per­so­nen­nah­ver­kehr. Als emis­si­ons­freie An­triebs­va­ri­an­te bie­ten Brenn­stoff­zel­len­bus­se die per­fek­te Er­gän­zung zu Elek­tro­bus­sen. Sol­che re­gi­o­na­len Was­ser­stoff­pro­jek­te un­ter­stüt­zen Kom­mu­nen bei der Trans­for­ma­ti­on hin zur Kli­ma­neu­tra­li­tät und ma­chen sie re­si­lien­ter hin­sicht­lich ener­gie- und geo­po­li­ti­scher Un­si­cher­hei­ten.

Wasserstoffbusse im Personenverkehr

In­zwi­schen gibt es meh­re­re Was­ser­stoff­bus­her­stel­ler und ver­schie­de­ne H2-Mo­bi­li­täts­ini­ti­a­ti­ven. So auch der H2.City Gold, der ge­mein­sam von CaetanoBus und To­yo­ta ent­wi­ckelt wird. Er ist ein elek­trisch an­ge­trie­be­ner Stan­dard-Nie­der­flur­bus mit Was­ser­stoff. Ge­tes­tet wur­de er im Sep­tem­ber 2023 am Flug­ha­fen Düs­sel­dorf für den Ein­satz im Pas­sa­gier­ver­kehr.

Praxisbeispiel

Die Zukunft des emissionsfreien Verkehrs 

Der Blick in die Zu­kunft des emis­si­ons­freien Ver­kehrs in Deutsch­land ist durch die wei­te­re Ent­wick­lung von al­ter­na­ti­ven Kraft­stof­fen und Tech­no­lo­gien wie dem Was­ser­stoff-An­trieb op­ti­mis­tisch.

Brenn­stoff­zel­len-Fahr­zeu­ge ha­ben ein enor­mes Po­ten­zi­al, ei­ne wich­ti­ge Lö­sung für emis­si­ons­freie Trans­por­te zu wer­den. Gro­ße Au­to­mo­bil­her­stel­ler wie To­yo­ta, BMW und Hon­da in­ves­tie­ren stark in die Ent­wick­lung der Was­ser­stoff-Mo­bi­li­tät. Auch wenn die Fahr­zeu­ge heu­te noch teu­er sind: Mit dem wei­te­ren Aus­bau der Was­ser­stoff­pro­duk­ti­on aus er­neu­er­ba­ren Ener­gien so­wie der Tank­stel­len-In­fra­struk­tur wer­den FCEV er­schwing­li­cher. Deutsch­land ist dank sei­nes star­ken Au­to­mo­bil- und Ma­schi­nen­bau­sek­tors gut po­si­ti­o­niert, um in der Was­ser­stoff­mo­bi­li­tät ei­ne füh­ren­de Rol­le ein­zu­neh­men.

Bio­kraft­stof­fe wie Bio-CNG und Bio-LNG sind eben­falls sau­be­re Al­ter­na­ti­ven zu fos­si­len Kraft­stof­fen von lan­ger Dauer. Bio­gas kann u. a. aus land­wirt­schaft­li­chen Ab­fäl­len, Ab­wäs­sern und De­po­nie­gas her­ge­stellt wer­den. Mit ei­ner star­ken Bio­gas­in­dus­trie kön­nen auch Bio-CNG und Bio-LNG ei­nen wich­ti­gen Bei­trag zur lang­fris­ti­gen De­fos­si­li­sie­rung des Ver­kehrs­sek­tors leis­ten.

Die Un­ter­stüt­zung durch die Po­li­tik wird ent­schei­dend sein, um den Aus­bau von Was­ser­stoff-, Bio-CNG- und Bio-LNG-Fahr­zeu­gen wei­ter vo­ran­zu­trei­ben. Fi­nan­zi­el­le An­rei­ze und In­ves­ti­ti­o­nen in die In­fra­struk­tur kön­nen den Über­gang zur emis­si­ons­freien Mo­bi­li­tät in Deutsch­land be­schleu­ni­gen. Das Po­ten­zi­al ist groß, mit die­sen Tech­no­lo­gien ei­nen nach­hal­ti­gen, CO2-ar­men Ver­kehr zu schaf­fen.

Grüner Wasserstoff aus Erneuerbarem Strom

Grüner Wasserstoff

Aus er­neu­er­ba­rem Strom wird das grü­ne Gas Was­ser­stoff.

Elektrolyse
Die Anwendungsmöglichkeiten von H2 sind vielfältig.

Verwendung

Die Ein­satz­be­rei­che von Was­ser­stoff sind sehr viel­fäl­tig.

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