Wasserstoff-Basics: Wie viel kostet ein Kilo Wasserstoff?

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Sebastian Henßler
Sebastian Henßler
  —  Lesedauer 5 min

Suchmaschinen werfen längst die günstigste Wasserstoff-Tankstelle in der nächstmöglichen Umgebung aus. Doch zur Preisfindung beim Betrieb eines mit Wasserstoff angetriebenen Kraftfahrzeugs bedarf es eines breiteren Verständnisses als die bloße Nennung eines Betrags. Selbst wenn man sich die Frage stellt „Wie viel kostet ein Kilo Wasserstoff?“ Denn wer sich die Mühe macht, den Preis zu eruieren, denkt einen Umstieg an und sollte deshalb mehr darüber wissen. Zunächst ist es einmal ungewohnt, beim Tanken nicht in Litern zu denken. Die richtige Maßeinheit bei Wasserstoff ist nämlich eher das Kilogramm.

Wie immer zu Beginn einer neuen Ära hinsichtlich technischer Innovationen stellt sich für den Nutzer die Frage nach der persönlichen Praktibilität und Rentabilität: „Wie weit ist es von mir bis zur nächsten Versorgungsstelle? Wie dicht ist heute das Netz im alltäglichen Umfeld, wie sähe das bei Reisen aus? Welche unerwarteten  Nachteile können mich sonst noch treffen? Wie viel kostet mich der gefahrene Kilometer im Vergleich zu meinem Verbrenner?“. Wir wissen, die Reichweite eines Liters Kraftstoff muss nicht unbedingt bei allen Kraftstoffarten und -sorten gleich sein. Wir brauchen zumindest eine Formel zum ungefähren Umrechnen.

Wasserstofftankstellen: Wo steht der deutschsprachige Raum, wo der Rest der Welt?

Entstanden sind die ersten Wasserstoff-Tankstellen, man kann es fast erahnen, in Nordamerika. Seit dem Jahr 2017 spricht man dort von den sogenannten „Hydrogen Highways“, also einem Netz an Wasserstoff-Tankstellen zur überregionalen Nutzung dieses noch selten anzutreffenden Treibstoffs.

Deutschland plante unter derselben Zielsetzung den Aufbau eines Netzes rund um Hamburg, Berlin, Rhein-Ruhr, Frankfurt, Nürnberg, Stuttgart und München. Daneben sollten alle Autobahnen und Fernbahnen erfasst sein, damit sich diese Gebiete durch eine lückenlose Versorgung verbinden lassen. Das geplante Schema diente einer Erfassung aller Regionen der Bundesrepublik. Im Jahr 2019 kann man von einem durchaus gelungenen Resultat sprechen: Von gut 150 Wasserstoff-Tankstellen in Europa befinden sich rund 100 in Deutschland. Ob das für einen adäquaten Betrieb von Wasserstoff-Autos im Individualverkehr aber ausreichen würde, erfahren wir weiter unten.

Feststeht:  Das Fraunhofer ISI hat errechnet, dass im Jahr 2050 ein Netz aus 140 Tankstellen für Brennstoffzellen-Lkw ausreicht, um deren kompletten Wasserstoffbedarf zu decken. Die Kosten dafür belaufen sich auf rund neun Milliarden Euro pro Jahr. Entscheidend für den Erfolg der Infrastruktur sei auch die Wasserstofferzeugung (Elektrolyse). Neben einer zentralen Erzeugung des Wasserstoffs und dessen Transport zu den Tankstellen gibt es die Option, an Tankstellen Elektrolyseure zu bauen und den Wasserstoff direkt vor Ort zu erzeugen. Um die Klimaziele zu erreichen, ist es zudem wichtig, „grünen Wasserstoff“ zu gewinnen, ihn also ausschließlich mit erneuerbaren Energien zu erzeugen.

Die Wasserstoffstrategie der EU befasst sich damitwie dieses Potenzial durch Investitionen, Regulierung, Schaffung von Märkten sowie Forschung und Innovation ausgeschöpft werden kann. Auch die Bundesregierung hat mit ihrer vor wenigen Wochen vorgestellten nationalen Wasserstoff-Strategie ein ehrgeiziges Ziel formuliert: Deutschland soll weltweit Vorreiter bei der als klimafreundlich angesehenen Wasserstoff-Energie werden.

Mittlerweile gibt es online eine Auflistung sämtlicher Wasserstoff-Tankstellen rund um den Globus. Dabei wird eine laufende Aktualisierung versprochen, siehe www.h2stations.org. Eine komfortable App steht jedermann zum Download bereit, welche sogar die jeweiligen Öffnungszeiten erfasst.

Der Verbrauch des Wasserstoff-Autos

Wie auch beim Benziner oder Diesel hängt der Verbrauch von Wasserstoff zunächst von der Fahrweise ab – rollen wir gemütlich auf der Autobahn dahin oder zuckeln wir im Stadtverkehr von einer Ampel zur nächsten? Fahren wir einen SUV oder einem Mini-Stadtflitzer? Natürlich gibt es dort wie hier Durchschnittswerte. Dieser wird bei einem Kilo mit hundert Kilometern angegeben. Damit sind wir bei der Preisentwicklung angelangt, welche uns die Kosten für diese 100 km nennen soll.

Man unterscheidet das Angebot zudem zwischen flüssigen Wasserstoff und gasförmigen Wasserstoff bei einer Temperatur von 20 ° Celsius bei 250/350 bar und -40° Celsius bei 700 bar. Ein bisschen Spannung muss aber noch gehalten werden, ehe der momentane Preisstand kundgetan wird. Fangen wir von vorne an.

Startschuss im Jahr 1807, Apollo-Mondmissionen und Preissprünge

Als Quasi-Lieferant von Wasser ist Wasserstoff grundsätzlich billiger als Öl. Durch das Mischen mit Sauerstoff entsteht Knallgas, wobei schon ein einziger Funke zur Entstehung chemischer Prozesse ausreicht und Energien frei werden. Von je einer Seite werden Wasser- und Sauerstoff in einen Membran getrieben, deren Moleküle in Strom umgewandelt werden. Es ist nachvollziehbar, dass ein gewisser Forschungsdrang hinsichtlich der Umleitung dieses Prozesses ins Innere eines Motors bestand. Seit dem Jahr 1807 kennt die Menschheit den Kern dieser Technik, welche später vorwiegend in Weltraum-Missionen angewendet wurde. Brennstoffzellen lieferten nämlich den Strom der Raumfahrzeuge, zum Beispiel bei den Apollo-Mondmissionen.

Heute weiß man: Ein derart betriebenes Auto kann, theoretisch, CO2-neutral fahren. Denn die Herstellung aus Überschüssen regenerativer Energien ist möglich.

Wie viel kostet ein Kilo Wasserstoff? – Billiger als Sprit?

1960 setzte General Motors bereits auf die Entwicklung dieser Technologie. Das Ziel war ganz klar eine Vorreiterrolle bei der serienmäßigen Produktion von Wasserstoff-Autos. Doch zuerst kämpfte man in Sachen Wirtschaftlichkeit aufgrund der vergleichsweise hohen Kosten für die Einzelteile. Nachdem diese Hürde halbwegs geschafft werden konnte, stand man vor der Tatsache mangelnder Tankstellen. Und der Erkenntnis, dass Serienproduktion ohne solchen keinen Sinn macht.

Die Aussichten im Jahr 2019 sind zwar wesentlich positiver, aber seriöse Berechnungen ergeben einen Bedarf von neun Mal so vielen Wasserstofftankstellen wie heute um von einer unproblematischen Versorgung sprechen zu können.

Eine rege „Preisentwicklung“ gibt es nicht. Außerdem variieren die Kosten je nach Herstellungsverfahren. Man berechnet den Vergleichswert grundsätzlich mit einem sogenannten „Benzin-Äquivalent“ weil man die verschiedenen Antriebsarten nicht 1:1 vergleichen kann. Diese Berechnungsmethode wird auch für Vergleiche beim CO2-Ausstoß herangezogen. So genau will und muss es aber kaum jemand wissen. Hilfreich ist im Alltag eher der Vergleich pro Fahrzeug über einen Online-Rechner wie https://rechneronline.de/elektroauto/.

2011 kostete das Kilo gut 8 €. Weniger als 10 Jahre später bewegt sich der Kilopreis um 9,50 € – eine gewisse Kontinuität ist also absehbar. Und noch bewegt sich die Zahl unter der Zehnergrenze – vielleicht ein psychologisch willkommener Effekt im Vergleich zu fossilen Antriebsarten. Rechnet man nun den Preis auf 100 km um, so fährt man mit 9,5 € doch spürbar günstiger als mit Diesel & Co.

Ein Resümee kann man heute mit Verweis auf mehrere Info-Webseiten ableiten. So widmet sich sogar www.clever-tanken.de dem Auffinden des besten Preises bei den Wasserstoff-Tankstellen, OMV publiziert in seinem Webauftritt seine Sicht der Dinge und zählt eigene Stationen in Deutschland und Österreich auf, Shell und die anderen Anbieter widmen sich allesamt der Technik mit ein paar Worten. Informationsnotstand herrscht jedenfalls nicht mehr vor. Als Ratschlag für jedermann kann gelten, die Entwicklung bei den Technologien, der Dichte des Netzes aber auch die KFZ-Erzeuger im Auge zu behalten.

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Sebastian Henßler

Sebastian Henßler

Sebastian Henßler hat Elektroauto-News.net im Juni 2016 übernommen und veröffentlicht seitdem interessante Nachrichten und Hintergrundberichte rund um die Elektromobilität. Vor allem stehen hierbei batterieelektrische PKW im Fokus, aber auch andere alternative Antriebe werden betrachtet.

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Stefanie Göing:

Zum 07.06.222 erhöht H2 Mobility deutschlandweit den Kilopreis auf €12,85 (von€9,50).
Als wir von einem Verbrenner- auf ein Wasserstoff-Auto umgestiegen sind wurde gesagt, dass der Preis gesetzlich festgelegt ist. Das scheint nicht zu stimmen, denn dann könnte ein Konsortium ja nicht einfach ( mit 8 Tagen Vorlaufzeit!!) den Preis um ca. 30% anheben.
Gibt es dazu Infos / Erlebnisse?
Vielen Dank!

Maze:

Ja, den steigenden Dieselpreis nicht eingerechner

Heinz Scherer:

Diese Frage ist nicht sinnvoll, da niemand auf die Idee käme in ein Fahrzeug einen Elektrolyseur einzubauen. PV auf dem Dach des Fahrzeugs kann so wenig Energie liefern, dass die sehr schnell wieder aus der Batterie abfliest. Also wird die Antwort immer a) sein. Das hat aber nichts mit Thema Sinnhaftigkeit einer Wasserstoffnutzung in einem Bus zu tun.

Leonhard Fritze:

Was mich Laie mal interessieren würde:
 
Gibt es eine Website mit einem „Von-der-Wiege-bis-zur-Bahre“-Rechner, mit welchem dargestellt wird, wieviel Energie (auch graue Energie) im Gesamten aufgewendet wird, um mobile Energie in ihren verschiedenen Formen zur Verfügung zu stellen? Mit einer Extraspalte für Rückbau und Entsorgung. Nachdem schon Milliarden in F&E geflossen sind, müsste so ein Rechner doch ein Klacks sein. Und das zwar interessante Forum würde sicherlich kürzer.
 
Dann – Frage eines DAU: Wenn ich ein grosses Fahrzeug hätte (Gelenkbus-Doppeldecker wie einst Neoplan), und ich würde die gesamte nutzbare Fläche mit Fotovoltaik-Elementen einkleiden. Womit würde ich weiter fahren: Wenn ich

a)  den Strom zum Fahren in Batterien speichere
b)  Wasserstoff on board herstelle (Wasserelektrolyse), speichere und dann bei Bedarf via Brennstoffzelle verstrome
 
Und welche Variante wäre in Aufbau und Betrieb preiswerter?

Sven Rieling:

Wasserstoff wird die Mobilität der Zukunft. Dazu bedarf es allerdings einem Markthochlauf, der derzeit jedoch immer mehr geschaffen wird. Gerade im Mobilitätssektor ist die Dynamik in den letzten Jahren stark gestiegen. Ich denke aber nicht, dass Wasserstoff sich absolut durchsetzen wird. Elektromobilität verspricht (zumindest im Gebrauch) einen emissionsfreien Umgang, was den Klimazielen der EU und der Bundesregierung entspricht. Von daher dürfte es in Zukunft gemischte Antriebe geben, in denen die Rolle von Elektromobilität (auch begünstigt durch Power-to-x) sowie Wasserstoffmobilität jährlich zunehmen wird. Sollten sich entscheidende technische Schwierigkeiten wie zum Beispiel sinkende Ladekapazität des Akkus von E-Fahrzeugen und die langen Ladezeiten an den Ladesäulen nicht signifikant verbessern lassen, so dürften H2 betriebene Fahrzeuge die Oberhand erhalten. Und ein Markthochlauf in der Mobilität mit Wasserstoff wird im Schwerlastverkehr (LKW, ÖPNV, etc.) angepeilt und somit sicherlich entwickelt und gefestigt werden können.

Jens:

Auch wenns schon etwas her ist…
Man möchte auch einmal die sonstigen Eigenschaften der Fahrzeuge vergleichen, denn BEV gewinnen gegenüber FCEV auch bei vielen anderen Kriterien:

  • Innenraumeffizienz
  • auch in Kleinwagen realisierbar
  • keine Explosionsgefahren
  • keine Abhängigkeit und Notwendigkeit von Tankstellenbesuchen
  • engmaschiges Ladenetz
  • voraussehbare Treibstoffkosten, keine Stundenpreise
  • viel bessere Rekuperation
  • geringere Wartungskosten
Heinz Scherer:

Dass Sie es nicht mit Zahlen und Fachwissen haben, hat man ja schon zur Genüge feststellen können. Es wird niemand für Dumm verkauft. Aber ob es von großer Intelligenz zeugt, wenn man glaubt, ohne jegliches fachliches Hintergrundwissen, Schriften von hochkarätigen Experten so leichtfertig beurteilen zu können, dürfen Sie sich selber beantworten. Man macht sich schnell lächerlich.
Sie sind halt weder Techniker, noch Ingenieur, noch wenigstens Hobbyphysiker. Schon das Wort „bezogen auf“ hätte Ihnen zu Denken geben sollen. Googeln Sie mal warum Gasbrennwertkessel auch über 100% kommen. Dann werden Sie auf Begriffe wie z.B. unterer Heizwert, oberer Heizwert, Brennwert usw., stoßen.
Und Ihre Art zu lesen ist einfach nicht intellektuell, sondern oberflächlich. Komplexe Sachverhalte werden sich Ihnen so nie erschließen. Das Einzige was Sie suchen, sind Sätze die Sie glauben in negativer Art verwenden zu können.
Wer so selektiv liest wird nie in Zusammenhängen denken lernen.
Und die Seite wird nicht erneuert werden, denn es ist eine Zusammenfassung eines persönlichen Werkes eines verstorbenen forschenden und entwickelnden Ingenieurs, also seine Seite. Insofern schon im Archiv.
Es werden sich immer einzelne Sätze finden, welche sich überholen und kritisiert werden können. Aber das Thema ist nicht BEV gegen FCEV, sondern es geht um das Konzept einer „echten“ Wasserstoffwirtschaft im Allgemeinen und um H2 aus beliebiger nasser Biomasse im Speziellen. Ist Ihnen gar nicht aufgefallen.

Daniel W.:

Was mich beim Wasserstoff gewaltig stört ist, dass man jeder Fitzelchen Abwärme irgendwie wieder mit einrechnet und so auf nahezu 100% kommt – scheinbar geht überall viel Energie verloren, nur beim Wasserstoff nicht – mehr als sonderbar.

Bezogen auf den Heizwert der Biomasse von 100%, liefert die Vergasungsanlage theoretisch eine nutzbare Energie von ca. 107%. Bei einer höheren Investition in die Vergasung gelangt mehr als 99% zum Endverbraucher.

(Quelle: http://bio-wasserstoff.de – zuletzt aktualisiert 2014)

Und laut Webseite von Herrn Tetzlaff kann man aus Biomasse sogar 107% heraus holen.

Daniel W.:

Auf der Webseite bio-wasserstoff.de wird mit sovielen Zahlen hantiert, die ich als Laie gar nicht bewerten kann, aber diese Aussage ist mir gleich negativ ins Auge gesprungen.

Anders als mit einer Stromtrasse, kann eine Wasserstoffleitung Strom, Wärme und Mobilität transportieren. Das ist ein Mehrfachnutzen.

Schlicht „gelogen“ – mal davon abgesehen, dass eine Wasserstoffleitung nur Wasserstoff transportiert – kann auch Strom für Wärme (besonders effektiv mit einer Wärmepumpe) und Mobilität (E-Fahrzeuge) genutzt werden.

An diesem vereinfachten Beispiel sieht man, dass der Heizwert der Biomasse zu 107% (8+99) genutzt werden kann.

Bezogen auf den Heizwert der Biomasse von 100%, liefert die Vergasungsanlage theoretisch eine nutzbare Energie von ca. 107%. Bei einer höheren Investition in die Vergasung gelangt mehr als 99% zum Endverbraucher.

Wundersame Energievermehrung – scheinbar will man die Leute für dumm verkaufen – es geht angeblich nicht nur keine Energie verloren, sondern sie wird sogar mehr.

Die hohe Dynamik ist auch der Grund dafür, dass die Brennstoffzellen auch von Automobilfirmen favorisiert werden.

Das war vielleicht mal früher so – bis Tesla gezeigt hat wie es richtig gemacht wird.

Mein Eindruck war vorher schon, dass mit den vielen Zahlen bei Wasserstoff die Leute beeindruckt und die Schwächen des Systems „übertüncht“ werden sollen.

Ist das so eine Art „Wasserstoff-Religion“ – ala Trumps „alternativen Fakten“?

Bei allem Respekt vor Herrn Dipl.-Ing. Tetzlaff und seinen Leistungen in der Vergangenheit, aber es wäre an der Zeit die Webseite bio-wasserstoff.de zu aktualisieren und dabei die neuen wissenschaftlichen Erkenntnisse zu berücksichtigen.

Daniel W.:

Kritik an Fraunhofer-Studie: CO2-Bilanz von Wasserstoff vs. Akku

17.07.2019

Die Forscher aus Freiburg vergleichen in der Studie, die im Auftrag des Interessenverbands H2 Mobility erstellt wurde,…

Für eine Kilowattstunde Antriebsleistung müssen beim E-Auto auf Akku-Basis ca. 1,4 kWh Strom erzeugt werden. Beim Brennstoffzellenantrieb mit Wasserstoff aus Elektrolyse sind für die Wasserstoffbereitstellung mindestens 5 Kilowattstunden Strom nötig, um eine kWh Antriebsleistung zu erzeugen. Das heißt: Für ein Brennstoffzellen-Auto müssen dreimal mehr Solarzellen oder Windkraftanlagen gebaut werden als für ein Auto mit Akkus. Die Energiedifferenz reicht über ein Autoleben sehr leicht für die Produktion eines großen Auto-Akkus aus.

Mit der grundsätzlichen Richtung hat die Fraunhofer-Studie natürlich recht: Kleine Akkus amortisieren sich in der CO2-Bilanz schnell, bei großen Akkus dauert das länger. Für sehr große Reichweiten ist die Brennstoffzelle eine funktionierende Alternative – der Energieaufwand dafür wird aber immens groß.

Das Wasserstoffauto funktioniert, das wurde bewiesen und für Nischen ist es ok.

Aber für den massenhaften Einsatz von Wasserstoffautos gibt es nicht genug Ökostrom und wenn wir die 3-fache Zahl an Solar- und Windkraftanlagen erstellen müssen, das müsste dieser zusätzliche CO2-Rucksack den Wasserstoffautos aufgeladen werden – es soll ja richtig gerechnet werden oder?

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