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Wasserstoff: Der Antrieb der Zukunft?

Der neueste Trend, um klimaneutral mobil zu sein: Das Land Nordrhein-Westfalen möchte 500 H2-Busse bis zum Jahr 2025 auf die Straßen schicken.

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Veröffentlichungsdatum 12. Januar 2024
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Foto: WSW

Wasserstoff ist derzeit ein absolutes Trendthema in vielen Bereichen der Industrie und Wirtschaft. Doch nicht allein für die Energiewende wird die Nutzung von Wasserstoff entscheidend sein – auch in Sachen Mobilitätswende spielt das Element eine wichtige Rolle.

Was ist Wasserstoff?

Wasserstoff/H2 ist das am häufigsten auftretende Element des Universums – und ist beinahe in allen organischen Verbindungen und Mineralen enthalten. Die bekannteste Verbindung, die alle kennen, ist die mit Sauerstoff (O2) zu Wasser (H2O).

Wie entsteht Wasserstoff?

Wasserstoff lässt sich als Energieträger zur Speicherung, zum Transport und zur Umwandlung von Wasser, Strom und Wärme, beispielsweise durch eine umgekehrte Elektrolyse mithilfe einer Brennstoffzelle, einsetzen. Da das Element aber nicht in reiner Form, sondern nur als Verbindung auftritt, muss es mit Hilfe von Energie abgespaltet werden, z. B. aus den Stoffen Wasser, Erdöl oder Erdgas. Dazu gibt es diverse chemische Verfahren: Elektrolyse, Reformierung oder Methanpyrolyse.

Wie kann das also aussehen?

Wasserstoff kann als Treibstoff für Fahrzeuge genutzt werden– wie zum Beispiel bei Brennstoffzellenbussen (oder Wasserstoffbussen). Dort wird elektrische Energie aus Wasserstoff erzeugt. Somit werden Luftverschmutzungen und Treibhausgasemissionen deutlich reduziert, große Reichweiten sowie kürzere Betankungszeiten ermöglicht. Diese ist – zumindest zeitlich betrachtet – vergleichbar mit der eines Dieselbusses und somit schneller als das Aufladen einer Batterie, die – je nach Batterieart und Ladetechnik – ggf. über Nacht im Depot geladen werden muss. Bei den Wirkungsgraden („Well-to-wheel“) schneidet wiederum der E-Bus etwas besser ab. Der Weg des Stroms, der aus der Ladestation in den Bus übertragen wird, ist effizienter und geht mit einem geringen Energieverlust einher. Durch die etwas aufwändigere Produktion von Wasserstoff, der erst durch Elektrolyse entsteht, dann in die Brennstoffzelle übertragen und erst dort zu Strom umgewandelt wird, sind Wasserstoffbusse in der Hinsicht ineffizienter.

Es gibt verschiedene Formen der Wasserstoffbusse. Die Rheinbahn hat erst im Oktober 2023 zehn neue – komplett elektrische – Busse bestellt. Innerhalb von 15 Minuten können diese mit 35 Kilogramm Wasserstoff befüllt werden und etwa 310 Kilometer weit fahren.

NRW-Städte steigen auf neue Mobilität um

Die Stadt Düsseldorf ist allerdings nicht die einzige, die in Wasserstoff die Zukunft der Mobilität sieht. Die Regionalverkehr Köln GmbH setzt bereits seit 2011 Wasserstoff betriebene Brennstoffzellen-Hybridbusse im Linienverkehr beispielsweise in Hürth und Brühl ein. Neben der Anschaffung von neuen Bussen war die Errichtung von zwei Wasserstoff-Tankstellen essenziell, um dem Ziel eines emissionsfreien Nahverkehrs näherzukommen. Zudem kooperierte die RVK mehrfach mit den Wuppertaler Stadtwerken und bestellte insgesamt 35 Wasserstoff- bzw. Brennstoffzellen-Hybrid-Busse verschiedener Anbieter, die seit einigen Jahren in Wuppertal im Einsatz sind. 

Im Ruhrgebiet wird ebenfalls umgestellt. Die Duisburger Verkehrsgesellschaft AG plant ab dem Jahr 2030 emissionsfrei in der Stadt mobil zu sein und damit die gesamte Dieselbus-Flotte auszutauschen. Die ersten Busse wurden im Sommer 2023 bestellt. Mit der ersten Lieferung ist bis Ende 2024 zu rechnen.

Ein RVK-Wasserstoffbus im Einsatz.
In Köln ist man umweltfreundlich unterwegs. © RVK
Drei Wasserstoffbusse stehen vor den Kranhäusern in Köln.
Drei Generationen an Wasserstoffbussen bewegen die Region. © RVK
Ein Wasserstoffbus fährt durch grüne Landschaft.
Der Solaris Urbino 12 hydrogen im Einsatz. © Georg Stein
Bunt?

Farbenfroher Wasserstoff – grün, blau, grau und noch mehr. Wasserstoff wird oftmals in einer bestimmten Farbe beschrieben, obwohl es eigentlich farblos ist.

Wir erklären dir die wichtigsten Bedeutungen:

Grüner Wasserstoff: Ist klimaneutral und stößt kein CO2 aus. Die Energie zur Herstellung wird aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen.

Blauer Wasserstoff: Entsteht aus der Dampfreduzierung von Erdgas, sodass CO2 gebildet wird, welches unterirdisch gespeichert wird. Blauer Wasserstoff gilt als die wirtschaftlichste Herstellungsform.

Grauer Wasserstoff: Ist nicht klimaneutral und belastet die Umwelt. Die Energie zur Herstellung wird aus fossilen Energiequellen gewonnen.

Auch die Schiene wird grün 

Nicht nur auf den Straßen will NRW vorangehen, sondern auch auf der Schiene. Ganz vorne mit dabei: die Kreise Düren und Euskirchen. Mit über 81 Millionen Euro Förderung sollen 17 Wasserstoffzüge angeschafft werden. Ab 2026 soll es losgehen. Dann sind auch weitere Wasserstoffbusse und -tankstellen geplant.

Vorteile

  • Sauberkeit: Wenn Wasserstoff aus erneuerbarer Energie hergestellt wird, ist er CO2-neutral. Und aus dem Auspuff kommt ausschließlich Wasser als Abfallprodukt.
  • Effizienz: Höherer Wirkungsgrad und somit (energie)effizienter als Verbrennungsmotoren.
  • „Leichte“ Verfügbarkeit: Es ist eines der am häufigsten vorkommenden Elemente auf dieser Welt, jedoch nicht in reiner Form.
  • Schnelligkeit: Wasserstoff-Brennzellen können in weniger als fünf Minuten geladen werden.
  • Unauffälligkeit: Sie sind leiser als Verbrennungsmotoren und beeinträchtigen die Optik nicht.

Nachteile

  • Preis: Die Herstellung ist aufwendig, energieintensiv und erfordert spezielle Anlagen. Dafür sind die Wartungskosten sehr gering.
  • Effizienz: Besser als Verbrennungsmotoren, aber dennoch ein geringerer Wirkungsgrad als bei Lithium-Ionen-Akkus.
  • Wenige Tankstellen: Wasserstoff-Tankstellen sind noch selten, sodass die Nutzung noch eingeschränkt ist. Das Netz wird in den kommenden Jahren weiter wachsen.
  • Sicherheitsrisiko: Leicht entflammbares Material, erfordert besondere Vorsichtsmaßnahmen.
  • Ggf. schmutzig: Wenn Wasserstoff aus fossiler Energie bereitgestellt wird, ist er nicht CO2-neutral.

In welchen Ländern es noch voran geht

Kanada

Kanada hat als erstes amerikanisches Land bisher über 40 Wasserstoff-Züge bestellt.

USA

Die Thematisierung alternativer Antriebe ist in den USA schon deshalb sehr wichtig, da der Großteil des Schienennetzes nicht elektrifiziert ist – die Nutzung von Wasserstoff- und auch Batterieantrieben ist somit unumgänglich. Deshalb hat der Bundesstaat Kalifornien im Oktober 2023 bis zu 29 Züge beim Schweizer Hersteller Stadler bestellt.

Italien

Im Sommer 2023 wurden die ersten der 25 bestellten Schmalspur-Wasserstoffzüge für die Regionen Sardinien und Kalabrien geliefert.

Indien

In Indien rollten die ersten Wasserstoffzüge im Dezember 2023 über die Schiene.

Saudi-Arabien

Das Königreich plant aktuell den ersten wasserstoffbetriebenen Zug des Nahen Ostens - auf einer Strecke von zehn bis zwanzig Kilometern.

Geparkte Wasserstoffbusse
Die Busflotten in NRW werden immer grüner. © Foto: WSW

Wasserstoff als rettende Zukunft? 

Der Antrieb durch Wasserstoff ist in jedem Fall ein Mittel auf dem Weg zur Mobilitätswende, um neue Perspektiven und umweltschonende Möglichkeiten zu schaffen. Ob Batterie- oder Wasserstoffbetrieb – die Wissenschaft forscht weiter und liefert immer mehr Erkenntnisse, damit es am Ende nicht eine Musterlösung, sondern viele umweltfreundliche Antriebsmöglichkeiten gibt.

Immer mehr Verkehrsunternehmen in NRW ersetzen die Busse ihrer Flotten durch Brennstoffzellen-​ und Hybrid-Busse. Die positive Entwicklung ist also sichtbar. Die Regionalverkehr Köln GmbH bleibt in Führung, was die Beschaffung von umweltfreundlichen Fahrzeugen angeht: Dank der Förderung des Bundesinnenministeriums kann die RVK ihren Fuhrpark in den nächsten Jahren noch deutlich erweitern – mehr als 100 zusätzliche Fahrzeuge sollen die bereits jetzt europaweit größte Flotte auf 160 Wasserstoffbusse erweitern. Im Ruhrgebiet geht die Ruhrbahn ambitioniert voran: Bis 2033 soll die gesamte Busflotte in Essen und Mülheim an der Ruhr auf die neue Technik umgestellt werden – das sind 265 Fahrzeuge. Auch die Düsseldorfer Rheinbahn (20 wasserstoffbetriebene Busse im Laufe des Jahres 2024) und die west Energie und Verkehr GmbH im Kreis Heinsberg (zwölf Brennstoffzellen-​Hybridbusse im Herbst 2023 bestellt) setzen sich für klimafreundliche Energien – und somit für die Mobilitätswende – ein.