Wasserstoff-Tankstellen: So funktionieren sie (mit Karte)

Foto: Screenshot H2Stations

Rund 90 Wasserstoff-Tankstellen gibt es in Deutschland und etwa 25 weitere Wasserstoff-Tankstellen sollen demnächst folgen. Hier gibt es eine Karte und viele weitere Informationen zu Wasserstoff im Tank und seine Nachhaltigkeit.

In Deutschland gibt es immer mehr Wasserstoff-Tankstellen, wenngleich Fahrzeuge mit Wasserstoff-Antrieb bisher kaum verbreitet sind. Genau genommen handelt es sich allerdings um Fahrzeuge mit einem Elektromotor, die mit einer Wasserstoff-Brennstoffzelle ausgestattet sind. Sie tanken keinen Strom an der Ladesäule, sondern Wasserstoff an einer Wasserstoff-Tankstelle. Die Brennstoffzelle wandelt den getankten Wasserstoff dann in elektrische Energie um und treibt damit den Elektromotor an. Klimaschädliche Abgase entstehen bei einem Wasserstoff-Auto nicht, sondern nur etwas Wasserdampf.

Wasserstoff-PKWs gibt es bisher nur vereinzelt: Mercedes und Renault haben ein Wasserstoff-Fahrzeug herausgebracht, auch Toyota und Hyundai haben Autos mit Wasserstoff-Antrieb im Angebot. Genau wie klassische E-Autos (die Strom laden) zählt auch Wasserstoff zu den Zukunftstechnologien. Daher werden immer mehr Wasserstoff-Tankstellen gebaut – auch in Deutschland.

Wasserstofftankstellen: Wie sie funktionieren

Wasserstoff-Auto: Toyota Mirai
Wasserstoff-Auto: Toyota Mirai
(Foto: Toyota )

Wasserstoff-Autos (die korrekte Bezeichnung lautet Brennstoffzellen-Autos) haben einen Wasserstofftank und eine Brennstoffzelle. Außerdem gibt es noch einen Akku, der Energie zwischenspeichert, um Lastspitzen auszugleichen (zum Beispiel bei starkem Beschleunigen). Wenn Wasserstoff und Luftsauerstoff zusammenkommen, reagieren sie zu Wasser bzw. Wasserdampf. Dabei entsteht neben Wärme auch elektrische Energie, die beim Brennstoffzellen-Auto den Elektromotor antreibt.

Die Brennstoffzellen-Autos müssen daher lediglich Wasserstoff tanken. Dies ist an rund 90 Tankstellen schon jetzt in ganz Deutschland sowie in vielen weiteren europäischen Ländern möglich. Wasserstoff lässt sich als komprimiertes Gas an Tankstellen unter hohem Druck tanken. Der Druck hängt aber von der Temperatur des Wasserstoffes ab (siehe Überblick unten), das Auftanken dauert nur drei bis fünf Minuten.

Tankstellen lagern den Wasserstoff aber manchmal auch flüssig: Der Schmelzpunkt von Wasserstoff liegt bei minus 253 Grad, sodass besonders gut isolierte Tanks nötig sind. Der Vorteil bei einer tiefgekühlten Lagerung ist die hohe Energiedichte des Wasserstoffes.

Ein Überblick (FGSV-Bericht):

  • Flüssiger Wasserstoff: -253 Grad (max. 16,5 bar)
  • Gasförmiger Wasserstoff: 20 Grad (250 / 350 bar)
  • Gasförmiger Wasserstoff: -40 Grad (700 bar)

Wasserstoff-Tankstellen: Karte für Deutschland und Europa

Wasserstoff-Tankstellen: Karte
Wasserstoff-Tankstellen: Karte
(Foto: Screenshot H2Stations)

Eine gute Karte mit allen derzeit verfügbaren und in Zukunft geplanten Wasserstoff-Tankstellen findest du bei H2Stations. Dort siehst du, dass…

  • …es rund 90 Wasserstoff-Tankstellen in Deutschland im Betrieb gibt.
  • …rund 25 neue Wasserstoff-Tankstellen in Deutschland geplant sind.
  • …die Wasserstoff-Tankstellen recht gut verteilt sind in ganz Deutschland (nur wenige Ausnahmen).
  • …es gerade in Ballungsgebieten viele Wasserstoff-Tankstellen gibt.
  • …es auch in Frankreich, die Schweiz, Großbritannien und in den Niederlanden einige Tankstellen gibt.

In den letzten fünf Jahren hat sich die Zahl der Wasserstoff-Tankstellen auf der Welt mehr als vervierfacht, so die TÜV Süd. Allein in Europa gibt es knapp 200 Wasserstoff-Tankstellen.

Wasserstoff und Nachhaltigkeit: Alles grün?

Wasserstoff-Tankstellen gibt es zum Beispiel von Shell
Wasserstoff-Tankstellen gibt es zum Beispiel von Shell
(Foto: Shell Presse / Eric Shambroom)

Wasserstoff-Autos sind lokal emissionsfrei, sie zählen laut Gesetz zu den Zero Emission Vehicle (ZEV). Konkret bedeutet das: Sie geben nur Wasserdampf und Wärme ab sowie etwas NOx. Dies stammt aus der Umgebungsluft, die geringe Mengen an Stickoxiden enthält. Doch die Nachhaltigkeit der Antriebstechnologie hängt maßgeblich von der Erzeugung des Wasserstoffs ab:

  • Wenn Wasserstoff mit Erneuerbaren Energien hergestellt wird, ist die Bilanz (CO2-äquivalente Emissionen) ähnlich gut wie bei klassischen E-Autos mit Strom aus Erneuerbaren Energien.
  • Wenn aber der Wasserstoff mit Erdgas hergestellt wird, ist die Bilanz eher mit einem Diesel-PKW vergleichbar – also überhaupt nicht gut.

Derzeit ist Wasserstoff aber alles andere als grün: 95 Prozent des Wasserstoffs wird mit fossilen Energieträgern produziert (vor allem Erdgas, aber auch Kohle) und nur 5 Prozent mit Erneuerbaren Energien. Dies liegt neben der Verfügbarkeit der Erneuerbaren Energien vor allem an den hohen Kosten und dem geringen Wirkungsgrad bei Verwendung der Erneuerbaren Energien. Beides macht es derzeit unattraktiv, Wasserstoff aus Erneuerbaren Energien herzustellen. Allerdings wird immer häufiger auch bei der Vergasung statt Kohle auf Biomasse gesetzt – Holz, Klärschlamm oder organische Abfälle eignen sich dafür. Auch dies hat aber Nachteile: Kohlendioxid entsteht hierbei und es ist eine gründliche Reinigung nötig, da das produzierte Gas je nach Biomassen neben Wasserstoff auch noch andere Gase enthält.

Kosten und Herstellung von Wasserstoff

Herstellung von Wasserstoff:

  • Erdgas (Dampfreformierung): Günstig, hoher Wirkungsgrad, aufwendige Reinigung, schlechte Bilanz
  • Kohle (Vergasung): Günstig, akzeptabler Wirkungsgrad, aufwendige Reinigung, schlechte Bilanz
  • Biomasse (Vergasung): Preislich akzeptabel, akzeptabler Wirkungsgrad, aufwendige Reinigung, gute Bilanz
  • Strom aus Wind-, Wasser-, Sonnenenergie (Elektrolytische Wasserspaltung): Extrem teuer, mittelmäßiger Wirkungsgrad / hoher Energieverlust, keine Reinigung nötig, gute Bilanz

Besonders groß sind die preislichen Unterschiede: Kostet die Herstellung mit Erdgas 0,75 Euro pro Kg H2, so betragen die Kosten mit Erneuerbaren Energie je nach Verfahren zwischen 4,50 Euro pro Kg H2 und 9 Euro pro Kg H2.

Sinnvoll ist es aber, den Überschuss an Erneuerbaren Energie für die Wasserstoff-Produktion zu nutzen, anstatt beispielsweise Windkraftanlagen bei zu viel Strom im Netz auszuschalten. Derzeit gibt es noch großen Forschungsbedarf, wie die elektrolytische Wasserspaltung für Strom aus Wind-, Wasser-, Sonnenenergie effizienter gelingen kann. Die Elektrolyseanlagen, die diese Wasserspaltung vornehmen, nutzen den normalen Strom-Mix, der in Deutschland viel Strom aus Kohle, Gas und Atomkraftwerken enthält.

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