Brennstoffzellenfahrzeug

Brennstoffzellenfahrzeuge sind Fahrzeuge, die einen Energieträger wie Wasserstoff, niedermolekularen Alkoholen (Methanol, Ethanol) oder Ammoniak mithilfe einer Brennstoffzelle in elektrische Energie umwandeln. Die erzeugte elektrische Energie wird direkt mit dem Elektroantrieb in Bewegung umgewandelt oder zeitweise in einer Antriebsbatterie zwischengespeichert. Der elektrische Speicher ermöglicht zum einen die Rekuperation, zum anderen entlastet er die Brennstoffzelle von Lastwechseln. Der Aufbau des Antriebs entspricht damit einem seriellen Hybridantrieb. International ist die Abkürzung FC(E)V für englisch fuel cell (electric) vehicle üblich.

Honda FCX Clarity, von 2007 bis 2015 etwa 100 Fahrzeuge gebaut

Suzuki Burgman Fuel cell, 2011
mit EU-Straßenzulassung

Toyota Mirai, das weltweit erste in höherer Stückzahl produzierte Brennstoffzellenfahrzeug (etwa seit Ende 2014 10.000 Fahrzeuge)

Hyundai Nexo (seit 2018)

Der RG Nathalie verwendet Methanol als Energiespeicher

Brennstoffzellenbus: Toyota FCHV-BUS auf der Expo 2005

iLint von Alstom auf der InnoTrans 2016

Wasserstoff-Brennstoffzellen-Flugzeug HY4 (2016)

Diese Antriebsform gilt bei Straßenfahrzeugen nicht mehr nur als experimentell, sondern wird trotz Einschränkungen im Betrieb in Kleinserien gefertigt. Einschränkungen ergeben sich durch das noch dünne Netz an Wasserstofftankstellen. In Deutschland existiert mit Stand Januar 2023 eine Wasserstoff-Tankstellen-Infrastruktur aus 95 Tankstellen. 5 weitere sind in Realisierung. Der Tankvorgang dauert ca. 3–4 Minuten.

Energiebereitstellung durch Brennstoffzellen

Eine Brennstoffzelle konnte nach einem Bericht von 2011 chemisch gebundene Energie mit einem Wirkungsgrad von bis zu 60 % direkt in elektrische Energie umwandeln. Die so gewonnene elektrische Energie wird in Traktionsbatterien gespeichert, die auch durch Rekuperation zurückgewonnene Bremsenergie speichern. Über Elektromotoren wird die elektrische Energie wieder in Bewegungsenergie umgewandelt. Die Brennstoffzelle lädt im Betrieb die Fahrbatterie nach und arbeitet so als „Range Extender“ zur Vergrößerung der Reichweite eines Fahrzeuges mit Elektroantrieb. Durch die zusätzliche Energieumwandlung liegt der Wirkungsgrad des Brennstoffzellenfahrzeuges unter dem eines reinen batterieelektrischen Elektrofahrzeugs. Während batterieelektrische Fahrzeuge nach Annahmen von 2014 Wirkungsgrade bis zu 70–80 % erreichen können, beträgt er bei Brennstoffzellenfahrzeugen Tank-to-Wheel rund 40–50 %; hierzu kommen weitere Verluste bei der Wasserstoffherstellung (siehe unten).

Günstiger ist hingegen die CO₂-Bilanz für die Herstellung des Brennstoffzellensystems. Während für die Herstellung der Batterie eines E-Autos mit einer großen 75-kWh-Batterie und einer Reichweite von 500 km beim gegenwärtigen Energiemix und Technikstand etwa 7 Tonnen CO₂ anfallen, sind es bei einem Brennstoffzellenfahrzeug mit gleicher Reichweite etwa 3,3 Tonnen, die Emissionen für den Aufbau der Wasserstoffinfrastruktur nicht berücksichtigt. In der Gesamtbilanz, die sowohl Herstellungsaufwand als auch Betriebsphase berücksichtigt, hat ein Brennstoffzellenfahrzeug wegen des niedrigeren Wirkungsgrades und damit dem deutlich höheren Energieverbrauch aber eine schlechtere CO₂-Bilanz als ein vergleichbares Batteriefahrzeug. Dies gilt sowohl beim derzeitigen als auch bei einem rein regenerativen Strommix.

Emissionen

Während der Elektroantrieb bei reinen Elektroautos außer dem Reifenabrollgeräusch praktisch keine Lärmemissionen aufweist, entstehen beim Brennstoffzellenfahrzeug, vor allem durch Lüfter, die die Luft zuführen, und Zusatzaggregate wie Pumpen, geringe zusätzliche Geräusche. Die Betriebsgeräusche der Brennstoffzellenfahrzeuge liegen dabei deutlich unter denen verbrennungsmotorbetriebener Fahrzeuge. Die direkten Abgas-Fahrzeugemissionen bestehen bei reinem Wasserstoffbetrieb vor allem aus Wasserdampf bzw. Wasser. Somit tragen die Fahrzeuge zur Verbesserung der Luftqualität verkehrsreicher Gebiete bei.

Vorgänge in der Wasserstoff-Brennstoffzelle

An der Anode wird Wasserstoff oxidiert, das heißt, ihm werden Elektronen entzogen. Die Protonen durchdringen die Elektrolytmembran und fließen zur Kathode. Die Elektrolytmembran ist nur für die Protonen durchlässig, das heißt, dass die Elektronen „gezwungen“ sind, den äußeren Stromkreis (mit der Pufferbatterie bzw. dem Elektromotor) zu durchlaufen. Es gibt verschiedene Membransysteme für die Brennstoffzelle mit unterschiedlichem Wirkungsgrad und Arbeitstemperaturbereich. An der Kathode wird der mit dem Luftstrom herangeführte Sauerstoff reduziert, das heißt, Elektronen (die vorher dem Wasserstoff entzogen wurden) werden hinzugefügt. Danach treffen die negativ geladenen Sauerstoffionen auf die Protonen und reagieren zu Wasser. Damit wird der Stromkreislauf geschlossen. Gleichzeitig wird Wärme frei, die im Fahrzeug z. B. im Winter zu Heizzwecken genutzt werden kann, aber im Sommer mittels Lüfter abgeführt werden muss.

Treibstoffe und Tank

Display im Mercedes-Benz F-Cell

Für Brennstoffzellen-Pkw werden inzwischen Drucktanks aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (350–800 bar) verwendet, da die hiermit erzielbare Speicherdichte ausreicht, um Reichweiten von mehr als 500 km zu realisieren. Die Dichte von Druckgas kommt bei 700 bar schon etwa zu 56 % an die Dichte von flüssigem Wasserstoff heran.

Tiefkalter Flüssigwasserstoff (−253 °C, liquid H₂) wird nur noch eingesetzt, wenn größere Mengen benötigt werden, z. B. bei Brennstoffzellenbussen. Für die Kompression auf 700 bar sind etwa 12 % der im Wasserstoff gebundenen Energie aufzuwenden. Dies muss als Umwandlungsverlust in die Energiebilanz eingehen. Bei der Verflüssigung sind 28–46 % aufzuwenden. Die Betankung erfolgt ähnlich der Betankung mit Flüssiggas oder Erdgas. Zusätzliche Verluste entstehen, wenn aus dem Fahrzeug oder dem Lagertank an der Tankstelle nicht regelmäßig Wasserstoff entnommen wird. Trotz hochwertiger Dämmung erwärmt sich der Flüssigwasserstoff und gast über Ablassventile aus.

Andere Formen der Speicherung von Wasserstoff in Fahrzeugen wie z. B. Metallhydridspeicher oder LOHC werden derzeit (2021) aufgrund von niedrigen volumen- oder massenbezogenen Speicherdichten nicht eingesetzt.

Es ist möglich, verschiedene energiehaltige Substanzen als Kraftstoff zu nutzen. Diese müssen für die Nutzung in der Brennstoffzelle zuvor in einem Reformer chemisch in gasförmigen Wasserstoff umgewandelt werden. Wird hierbei Methanol als Brennstoff genutzt, so wird das Brennstoffzellensystem als Reformed Methanol Fuel Cell (RMFC) bezeichnet. Unmittelbar nutzen Direktmethanolbrennstoffzellen (DMFC) den flüssigen Treibstoff Methanol, sie weisen jedoch einen niedrigen Wirkungsgrad auf.

Wasserstofferzeugung und Energiekette

→ Hauptartikel: Wasserstoffherstellung und Effizienz der Energiekette

Vergleich der Effizienz eines Wasserstoff- und eines Elektro-Antriebes

Wasserstoffgas ist kein Energierohstoff wie etwa Kohle, Erdöl oder Erdgas. Wasserstoff (H) besteht aus einem Proton und einem Elektron. Er liegt als ein farbloses, geschmacks- und geruchsloses, ungiftiges Gasmolekül aus zwei Atomen (H₂) vor. In der Natur findet man es praktisch nicht in freier Form. Es liegt dort ausschließlich in gebundener Form, z. B. als Wasser (H₂O), in Kohlenwasserstoffen – also auch in Erdöl, Erdgas, Kohle und Biomasse – oder in anderen organischen Verbindungen vor. Wasserstoff wird unter Einsatz von Energie freigesetzt. Er wurde bis 2012 fast ausschließlich aus fossilen Energieträgern gewonnen.

Allerdings entstehen bei der Herstellung von Wasserstoff aus fossilen Quellen CO₂ und diverse Schadstoffe als Nebenprodukte. Im Sinne des Klimaschutzes ist das Ziel, Wasserstoff möglichst ganz ohne CO₂-Emission herzustellen. Die klimafreundlichere Variante ist, Wasserstoff durch die Elektrolyse von Wasser mittels Ökostrom oder als Biowasserstoff aus nachwachsenden Rohstoffen zu produzieren. Unter Elektrolyse versteht man die Aufspaltung einer chemischen Verbindung unter Einwirkung elektrischer Energie. Wasserstoff ist ein kohlenstofffreier Kraftstoff und kann so zur CO₂-Reduktion beitragen. Dieses Potenzial des Wasserstoffs kann aber nur ausgeschöpft werden, wenn der Strom aus erneuerbaren Energieträgern stammt. Der für die Elektrolyse erforderliche Strom kann aus Energiequellen wie Sonne, Wind und Wasser gewonnen werden, die Wirtschaftlichkeit dieser Art der Wasserstoffherstellung ist derzeit aber nicht gegeben. Über 90 % des derzeit genutzten Wasserstoffes werden daher durch Dampfreforming aus fossilen Quellen unter Verwendung des herkömmlichen Energiemixes erzeugt.

Falls der benötigte Wasserstoff durch Elektrolyse aus Wasser hergestellt würde, läge der Gesamtwirkungsgrad von Brennstoffzellenfahrzeugen bei unter 30 %, während er bei batterieelektrischen Fahrzeugen bei mindestens 65 % liegt. Damit verbrauchen Brennstoffzellenfahrzeuge, die mit regenerativem Elektrolysewasserstoff betrieben werden, zwar weniger Primärenergie als herkömmliche Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, jedoch auch mehr als doppelt so viel wie batterieelektrische Fahrzeuge. Eine 2013 durchgeführte Überprüfung ergab, dass der Verbrauch von Wasserstoffautos ca. 130 % über dem Verbrauch von Elektrofahrzeugen liegt.

Außerdem wäre eine Wasserstoffinfrastruktur als Energiespeichermedium sinnvoll, die als Ergänzung der unstetig produzierten, erneuerbaren Energien dienen könnte.

Historie

Fahrzeuge

1966 baute General Motors das erste Brennstoffzellenfahrzeug GM Electrovan.

1994 stellte Daimler-Benz das Forschungsfahrzeug Mercedes-Benz NECAR vor. Weitere Fahrzeuge folgten bis zum Jahr 2002.

2007 zeigte Honda mit dem FCX Clarity ein serienreifes Brennstoffzellenauto. Die ersten Exemplare wurden per Leasing an ausgewählte Kunden in Kalifornien übergeben.

2008 erhielt das Prototypenfahrzeug Toyota FCHV in Japan seine Straßenzulassung.

Von 2013 bis 2018 produzierte Hyundai den ix35 FCEV in Kleinserie. 2018 wurde er vom Hyundai Nexo abgelöst.

Seit 2014 produziert Toyota den Mirai. Eine Tankfüllung reicht bei etwa 90 km/h für bis zu 500 km. Das Nachtanken dauert 5 bis 15 Minuten.

Ab 2015 planten die Fahrzeughersteller Toyota, Nissan und Honda die Einführung der Großserienproduktion in Japan in Verbindung mit dem Aufbau von 100 Wasserstofftankstellen in den japanischen Metropolregionen.

2015 wollte Daimler mit der Serienfertigung von Wasserstofffahrzeugen beginnen. Um die Alltagstauglichkeit des Wasserstoffantriebes nachzuweisen, führte Mercedes-Benz eine Weltumrundung mit mehreren Brennstoffzellenfahrzeugen der B-Klasse durch. Die notwendigen Tanksysteme zur Kompression des von der Linde AG zugelieferten Wasserstoffes auf 700 bar wurden als mobile Einheiten mitgeführt. Daimler erklärte 2013, die Serienfertigung von Brennstoffzellenfahrzeugen werde entgegen der ursprünglichen Planung erst 2017 beginnen, da ein wettbewerbsfähiger Preis für die Fahrzeuge derzeit nicht realisiert werden kann.

Ende September 2023 ist erstmals ein Wasserstoff-LKW ohne nachzutanken über 1 000 km weit gefahren, von Wörth am Rhein bis nach Berlin. Es war ein GenH2-Prototyp mit flüssigem Wasserstoff von Daimler Truck.

Liste der Modelle bzw. Konzeptfahrzeuge:

Honda FCX

Produktionszeitraum	Hersteller	Fahrzeug	Art
1966	General Motors	GM Electrovan	Konzeptfahrzeug
1994–2002	Daimler	Mercedes-Benz NECAR	Konzeptfahrzeug
2000	Volkswagen AG	VW Bora HyMotion	Konzeptfahrzeug
2000	Chrysler	Jeep Commander 2	Konzeptfahrzeug
2001	Toyota	Toyota FCHV	Konzeptfahrzeug
2001	Chrysler	Chrysler Natrium	Konzeptfahrzeug
2001	Groupe PSA	Fiat Seicento Elettra H2 fuel cell	Konzeptfahrzeug
2001–2006	General Motors	GM HydroGen3	Konzeptfahrzeug
2002–2005	Ford	Ford Focus FCV Hybrid	Kleinserie
2003–2007	Daimler	Mercedes-Benz F-Cell (A-Klasse)	Kleinserie
2003	Chrysler	Jeep Treo Concept	Konzeptfahrzeug
2003	Toyota	Toyota Fine-N	Konzeptfahrzeug
2004	Volkswagen AG	Audi A2H2	Konzeptfahrzeug
2004	Volkswagen AG	VW Touran HyMotion	Konzeptfahrzeug
2004	Groupe PSA	Peugeot Quark	Konzeptfahrzeug
2005	Daimler	Mercedes-Benz F 600 Hygenius	Konzeptfahrzeug
2005–2010	Groupe PSA	Fiat Panda Hydrogen	Konzeptfahrzeug
2005	General Motors	GM Sequel	Konzeptfahrzeug
2006	Ford	Ford Fuel Cell Explorer	Konzeptfahrzeug
2006–2010	General Motors	Opel HydroGen4	Konzeptfahrzeug
seit 2007	Daimler	Mercedes-Benz F-Cell (B-Klasse)	Kleinserie
2008	Daimler	Mercedes-Benz BlueZero F-Cell	Konzeptfahrzeug
2008–2014	Honda	Honda FCX Clarity	Serienfahrzeug
2013–2018	Hyundai	Hyundai ix35 FCEV	Kleinserie
2015	Renault	Renault Kangoo Z.E. H2	Kleinserie
seit 2014	Toyota	Toyota Mirai	Großserie
2014	Audi	Audi A7 sportback h-tron	Konzeptfahrzeug
2015	BMW	5er-GT-Versuchsfahrzeuge	Konzeptfahrzeug
2015	Daimler	Mercedes-Benz Vision Tokyo Concept	Konzeptfahrzeug
2016–2021	Honda	Honda Clarity	Serienfahrzeug
2018	Daimler	Mercedes-Benz GLC F-Cell	Kleinserie
seit 2018	Hyundai	Hyundai Nexo	Serienfahrzeug
2019	BMW i	i Hydrogen Next	Konzeptfahrzeug

Infrastruktur

2011 erklärte das Ministerium für Umwelt, Naturschutz und Verkehr des Landes Baden-Württemberg, man wolle künftig den Ausbau einer Wasserstoff-Infrastruktur für eine zukunftsfähige Energienutzung und nachhaltige Mobilität unterstützen.

Der Aufbau einer Infrastruktur für die Wasserstoffherstellung, Wasserstoffspeicherung und Betankung schreitet voran. Dabei muss unter ökologischen Aspekten neben dem wie beim rein batteriebetriebenen Elektroauto schadstofffreien Betrieb des Kfz (Tank-to-Wheel) die Erzeugung des notwendigen Wasserstoffes (Well-to-Tank) betrachtet werden. Die Herstellung von Wasserstoff erfolgt vor allem durch Dampfreformierung unter Einsatz fossiler Primärenergien, vorrangig Erdgas.

In Deutschland existiert mit Stand Januar 2023 eine Wasserstoff-Tankstellen-Infrastruktur aus 95 Tankstellen. 5 weitere sind in Realisierung.

Ausblick

Mit Stand August 2021 setzt der Großteil aller Automobilhersteller auf batterieelektrische Konzepte, während nur noch zwei Hersteller weltweit (Toyota und Hyundai) zusätzlich auch Brennstoffzellen-PKW anbieten. Hyundai gab Ende 2021 allerdings bekannt, seine Wasserstoffentwicklung auf Eis zu legen. Honda hat seinen FCX Clarity Mitte 2021 ersatzlos abgekündigt. Die Planung bis 2030 enthält kein Brennstoffzellenfahrzeug. BMW stellt nach mehreren Verschiebungen seit 2022 eine Kleinserie des BMW iX5 mit Toyota-Technik her, die ab 2023 getestet werden soll. Eine Massenproduktion sei bislang nicht auf der Agenda. Opel, Citroen und Peugeot haben Ende 2021 mit der Serienproduktion eines Brennstoffzellen-Transporters begonnen und erste Modelle ausgeliefert.

Da die Automobilindustrie größtenteils auf das E-Auto setzt, das technologisch als auch im Hinblick auf die CO₂-Bilanz Vorteile besitzt, und es als wirtschaftlich nicht machbar gilt, dass Autohersteller parallel zwei verschiedene Antriebskonzepte entwickeln, gilt das die Zukunft des Brennstoffzellen-PKWs als äußerst fraglich. Zudem haben sich ursprünglich angenommene Vorteile des Brennstoffzellenfahrzeugs wie größere Reichweite mit dem Aufkommen neuer E-Autos mit größerer Batterie relativiert. Gemäß Ferdinand Dudenhöffer ist die „Wasserstoff-Technik [...] im Pkw so gut wie tot“. Bis Juni 2021 wurden in Deutschland trotz langjähriger Förderung nur 1261 Brennstoffzellenfahrzeuge zugelassen, zudem gab es zu diesem Zeitpunkt rund 90 Wasserstofftankstellen. Bis Ende 2021 sollte die Zahl der Wasserstofftankstellen gemäß Bundesverkehrsministerium auf 130 steigen. Für ein flächendeckendes Netz werden ca. 1.000 Tankstellen benötigt. Europaweit gab es im Februar 2020 177 einsatzbereite Wasserstofftankstellen. Mitte 2023 existierten in Deutschland weiterhin nur ca. 90 öffentlich zugängliche Wasserstofftankstellen; mancherorts wurden bereits existierende Tankstelle mangels Nachfrage bereits wieder zurückgebaut. Zu dem Zeitpunkt verkauften Wasserstofftankstellen durchschnittlich ca. 15 kg Wasserstoff pro Tag, was einem Umsatz von ca. 200 Euro entspricht. Der Absatz von Brennstoffzellenfahrzeugen war weiterhin minimal. Zwischen Januar bis Mai wurden Deutschlandweit 122 Brennstoffzellen-PWK zugelassen, was einem Marktanteil von 0,01 % entspricht. Hingegen lag die Zahl von E-Autos bei 167.256 Fahrzeugen.

Da Brennstoffzellenfahrzeuge unter Regelungen des deutschen Elektromobilitätsgesetzes fallen, kann zur Unterscheidung von anderen Fahrzeugen seit Oktober 2015 ein E-Kennzeichen beantragt werden und die Fahrzeuge können die dort festgelegten Vergünstigungen für Elektroantriebe nutzen.

Hingegen haben eine ganze Reihe Hersteller wie VW, Mercedes-Benz, Nissan und Ford offiziell ihre Brennstoffzellenpläne beendet, während weitere Hersteller wie General Motors und Volvo de facto die Entwicklung von Brennstoffzellenfahrzeugen ebenfalls aufgegeben haben.

Kritik

Hauptkritikpunkt bei Brennstoffzellen-PKWs ist der deutlich geringere Gesamtwirkungsgrad und damit ein höherer Energieverbrauch gegenüber batterieelektrischen Fahrzeugen. Außerdem bedeuten Wasserstofftankstellen deutlich höhere Anschaffungskosten im Vergleich zu Ladepunkten bei rein batterieelektrischen Fahrzeugen. Hingegen könnte im Schwerlastverkehr die Kombination von Wasserstoff mit Brennstoffzellen wegen der höheren Energiedichte von Wasserstoff gegenüber Fahrzeugen auf reiner Batteriebasis ein deutlicher Vorteil sein, da Antriebsbatterien bereits einen erheblichen Anteil des Fahrzeuggewichtes ausmachen. Dabei ist jedoch zu beachten, dass die Drucktanks über eine hohe Wandstärke verfügen und in der Folge ein hohes Gewicht haben. Darüber hinaus müssen die Tanks möglichst weit von den Fahrzeugaußenseiten integriert werden, um im Falle eines Unfalls bestmöglich geschützt zu sein. Aufgrund der geringen Dichte von Wasserstoff (etwa 40 g/L bei 700 bar bzw. 25 g/L bei 350 bar) ist die nutzbare volumetrische Energiedichte des Gesamtsystems niedrig.

In einem Interview erklärte Professor Martin Doppelbauer vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT), je mehr die Elektromobilität sich zu etablieren beginnt, desto stärker gäbe es eine Kampagne für Wasserstoff. Dabei sei die Wasserstoff-Diskussion ein ziemlich deutsches Phänomen. In ganz Italien gäbe es beispielsweise eine einzige Wasserstofftankstelle (Stand Dezember 2019). In Frankreich seien es fünf, Stand Dezember 2019. In Spanien gäbe es zwei und in Portugal keine. Doppelbauer sieht eine Notwendigkeit der Nutzung im Bereich der Netzstabilisierung. Aber im Massenmarkt Pkw mit Millionen von Fahrzeugen sei Wasserstoff ungeeignet. Auch VW-Chef Herbert Diess sprach sich im Jahr 2019 gegen die Brennstoffzellentechnologie aus. Diese sei nicht so gut für die Umwelt, wie behauptet werde. Das Projekt i Hydrogen Next von Konkurrent BMW bezeichnet er als „Unsinn“. 2021 schrieb er, dass Wasserstoff für „Stahl, Chemie, Luftfahrt“ gebraucht werde und deshalb nicht im Auto eingesetzt werden sollte. Wasserstoff sei „viel zu teuer, ineffizient, langsam und schwierig auszurollen und zu transportieren“. Zudem zeige der Markt ohnehin, dass keine Wasserstoffautos absehbar seien.

Auch kann sich der vermeintlich schnelle Wasserstoff-Tankvorgang als Trugschluss erweisen: Je nach eingesetzter Technik der Tankstelle vergehen nach einem Tankvorgang 36 Minuten, bevor das nächste Fahrzeug tanken kann. Hat ein LKW getankt, beträgt die Wartezeit für den folgenden Tankvorgang 6 Stunden.

Erhältliche Brennstoffzellen-Fahrzeuge und Konzeptfahrzeuge

Personenkraftwagen

Für Informationen zu aktuellen Modellen siehe die Liste von Brennstoffzellenautos in Serienproduktion.

Nutzfahrzeuge

Busse

→ Hauptartikel: Hybridbus

• DaimlerChrysler entwickelte einen Antrieb für den Sprinter, sowie 1997 den NeBus (O 405 N2 mit Brennstoffzelle), 2002 den Mercedes-Benz Citaro BZ und präsentierte 2009 auf dem UITP-Kongress in Wien mit dem Citaro FuelCELL-Hybrid die dritte Generation als Hybridbus mit Speicherbatterie. 2018 wurde der Concept Sprinter F-Cell vorgestellt. Der testweise Betrieb bei der Hamburger Hochbahn seit 2010 wurde nach großen Ambitionen jedoch Anfang 2019 beendet. Grund seien Lieferschwierigkeiten seitens Mercedes und ungelöste Probleme der Lagerung von explosiven Wasserstoffvorräten in Wohngebieten. Neuere Modelle werden als Mercedes-Benz FuelCell Hybridbusse gefertigt.
• Van Hool und UTC-Fuel Cell, ISE Corporation präsentierten 2005 gemeinsam den Van Hool newA330 Fuel Cell. Der Regionalverkehr Köln und die Wuppertaler Stadtwerke haben bei Van Hool 40 Wasserstoff-Busse fest bestellt, die vom Frühjahr 2019 an geliefert werden sollen.
• Für die Stadt Bozen in Südtirol wurden im Jahr 2019 beim polnischen Hersteller Solaris 12 Fahrzeuge vom Typ Urbino 12 hydrogen bestellt. Die Brennstoffzellen für diese Busse liefert Ballard Power Systems.
• Hydrogenics baute auf dem Modell Gulliver 520ESP von Tecnobus (Italien) mehrere Midibusse mit Brennstoffzellen-Antrieb.
• Der Yutong ZK6125FCEVG1 Fuel Cell Bus des chinesischen Busherstellers Yutong erhielt im Sommer 2015 die Marktzulassung für China. Dieser 12-m-Bus ist mit acht 120-l-Tanks ausgerüstet, welche sich im vorderen Teil des Dachs befinden. Der Bus hat eine Reichweite von 300 km. Das Nachtanken dauert nur zehn Minuten. Die Brennstoffzelle verfügt über eine Leistung von 50 kW, der Antriebsmotor hat eine Leistung von 120 kW.
• Toyota entwickelte zusammen mit dem Tochterunternehmen Hino einen Brennstoffzellenbus, welcher seit Dezember 2014 in Japan vermarktet wird. Bei diesem Fahrzeug der Länge 10,5 m wird die gleiche Technik verwendet wie im Toyota Mirai, hat allerdings zwei Brennstoffzellen-Stacks und acht Wasserstofftanks. Diese versorgen jeweils zwei 110 kW (150 PS) starke Elektromotoren mit Energie. Der Bus bietet 26 Sitz- und 50 Stehplätze und wird seit dem 9. Januar 2015 in Toyota City im Linienverkehr eingesetzt.
• CaetanoBus, Portugal lieferte Ende 2021 für die Stadt Wiesbaden 10 Caetano H2.City Gold Solobusse.

LKW

Hyundai Xcient Fuel Cell

Durch die Vorgaben aus Brüssel (Verordnung (EU) 2019/1242), sind die Lkw- und Nutzfahrzeughersteller gezwungen sich nach alternativen Antriebskonzepten umzusehen. Deshalb investieren Daimler und Volvo gemeinsam in Brennstoffzellenantriebe. Toyota hat bereits einige Modelle gemeinsam mit Kenworth gebaut und entwickelt in Zusammenarbeit mit Hino Jidōsha einen neuen Lkw. Iveco beabsichtigt zusammen mit Nikola Motor Company in Ulm eine Lkw-Produktion zu etablieren. Hyundai testet bereits entsprechende Lkws u. a. in der Schweiz.

→ Hauptartikel: Elektrolastkraftwagen

Sonstige

• Schon 1959 wurde der Allis-Chalmers-Brennstoffzellentraktor vorgestellt und ein Feldtest gezeigt. Er wurde nach mehreren Präsentationen ins Museum gegeben.
• Bei der HHLA im Hamburger Hafen wurde von 2008 bis 2010 ein Gabelstapler von Still (R 60-25) mit Brennstoffzellenantrieb im Rahmen eines Projektes betrieben.
• CNH Global präsentierte auf der Landwirtschaftsausstellung Sima 2009 in Paris den Traktor „NH²“ auf Basis des New Holland-Modells „T6000“. Der Traktor wurde 2011 auf 120 PS gebracht.

Schienenfahrzeuge

→ Hauptartikel: Brennstoffzellenantrieb von Triebfahrzeugen

Schiffe/Boote

Wasserstofftankstelle für den Alsterdampfer Alsterwasser

• Weltweit erstes Brennstoffzellenschiff mit Fahrgastzulassung war die Hydra. Sie wurde im Jahre 2000 von Christian Machens gebaut und besaß ein Alkalisches Brennstoffzellensystem (AFC)
• Fahrgastschiff: Hamburger Fahrgastschiff Alsterwasser, Projekt Zemships. Siehe auch → H2Yacht
• Unterseeboote: U-Boot-Klasse 212 A, U-Boot-Klasse 214, DeepC
• RoRo-Schiff: Undine, Brennstoffzellen-Einheit WFC20 von Wärtsilä als Hilfsantrieb (20 kW) mit Methanol-Einsatz
• Das Forschungsschiff Solgenia wird auch über eine Brennstoffzelle versorgt
• Die norwegische Viking Lady ist ein Versorgungsschiff, das 2009 zusätzlich zum dieselelektrischen Antrieb mit einer Brennstoffzelle ausgerüstet wurde
• Nemo H2 Rundfahrtboot in Amsterdam
• Schubboot Elektra in Berlin

2011 wurde der wirtschaftliche Einsatz von Brennstoffzellen zur Energiebereitstellung in Schiffen teilweise infragegestellt.

Flugzeuge

→ Hauptartikel: Wasserstoffflugzeug

• 2009: Das erste pilotengesteuerte Flugzeug, welches ausschließlich mit Brennstoffzellenantrieb angetrieben wurde, war der Motorsegler Antares DLR-H2. Der erste öffentliche Flug ging vom Hamburger Flughafen Fuhlsbüttel aus und dauerte zehn Minuten.
• 2016: Der Erstflug des viersitzigen Passagierflugzeuges HY4 fand am 29. September 2016 statt.

Siehe auch

• Polymerelektrolytbrennstoffzelle
• Reformed Methanol Fuel Cell
• Liste von Brennstoffzellenautos in Serienproduktion

Literatur

• Helmut Eichlseder, Manfred Klell: Wasserstoff in der Fahrzeugtechnik: Erzeugung, Speicherung, Anwendung. 2. Auflage, Vieweg+Teubner, 2010, ISBN 3-8348-1027-4.
• GL veröffentlicht Brennstoffzellenstudie. In: Schiff & Hafen, Heft 11/2010, S. 58, Seehafen-Verlag, Hamburg 2010, ISSN 0938-1643 (Germanischer Lloyd untersucht Einsatz von Brennstoffzellen in Seeschiffen)
• Brennstoffzellenantrieb in der Praxis bewährt. In: Schiff & Hafen Heft 3/2011, S. 46–48, Seehafen-Verlag, Hamburg 2011, ISSN 0938-1643
• Nora Luttmer: Brennstoffzellen – bald! In: Deutsche Seeschifffahrt Heft 01/2011, S. 48–49, Verband Deutscher Reeder, Hamburg 2011, ISSN 0948-9002.

Weblinks

Commons: Brennstoffzellenfahrzeug – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wiktionary: Brennstoffzellenfahrzeug – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Wasserstofftankstellen in Deutschland
• Aktuelle Liste von Brennstoffzellenfahrzeugen (im Internet)
• Aktuelle Liste von Brennstoffzellenfahrzeugen (PDF-Datei; 894 kB; 25. September 2019 nicht abrufbar)
• Übersicht über aktuelle Brennstoffzellenfahrzeuge
• Neue Infrastruktur für zukunftsweisenden Stapler-Antrieb (maschinenmarkt.vogel.de vom 19. September 2008)
• NH2 Wasserstofftraktor
• Aktuelle Marktübersicht auf deutschem Markt verfügbarer Brennstoffzellenfahrzeuge (FCEV) Stand 2019

Einzelnachweise

1. Honda FCX Clarity: Beauty for beauty's sake, Los Angeles Times vom 13. Februar 2009
2. Tom Grünweg: Honda Clarity mit Brennstoffzelle im Test – Mobilität. In: Spiegel Online. 18. April 2016, abgerufen am 12. April 2020. 
3. Burgman Fuel Cell-Scooter: EU-Zulassung für Wasserstoff-Roller. In: motor-talk.de. 29. März 2011, abgerufen am 11. Januar 2023. 
4. t3n.de vom 29. September 2019, Brennstoffzelle: Neue Generation des Toyota Mirai kommt 2020, abgerufen am 6. Oktober 2019
5. Daimler übergibt erstes Brennstoffzellenauto aus Serienfertigung (Memento vom 3. August 2012 im Webarchiv archive.today) Stand: 1. Dezember 2010
6. Wasserstofftankstellen in Deutschland
7. Probefahrt im Toyota FCHV adv (Quelle: Heise Stand: 29. Juli 2011)
8. DLR-Vortrag: Batterie oder Brennstoffzelle–was bewegt uns in Zukunft? K. Andreas Friedrich; Institut für Technische Thermodynamik; Pfaffenwaldring 38–40, Stuttgart; Chart 11 dlr.de (PDF; 3,5 MB)
9. Martin Doppelbauer: Strategiepapier elektrische Pkws – aktueller Stand und zukünftige Entwicklung (V1.5). Karlsruher Institut für Technologie. Abgerufen am 7. November 2019.
10. U. Bossel, Theorie und Praxis, April 2006: Wasserstoff löst keine Energieprobleme PDF, aufgerufen am 23. September 2014
11. HydroGeit: (Memento des Originals vom 1. Juli 2007 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.hydrogeit.de, eingefügt am 5. Februar 2012.
12. Dominic A. Notter, Katerina Kouravelou, Theodoros Karachalios, Maria K. Daletou and Nara Tudela Haberlandad: Life cycle assessment of PEM FC applications: electric mobility and μ-CHP. In: Energy and Environmental Science 8, (2015), 1969–1985, doi:10.1039/C5EE01082A.
13. Viktor Wesselak, Thomas Schabbach, Thomas Link, Joachim Fischer, Regenerative Energietechnik, Berlin/Heidelberg 2013, S. 739.
14. Valentin Crastan, Elektrische Energieversorgung 2, Berlin – Heidelberg 2012, S. 57.
15. Mark Z. Jacobson et al., 100 % clean and renewable wind, water, and sunlight (WWS) all-sector energy roadmaps for the 50 United States. In: Energy and Environmental Science 7, (2015), 2093–2117, S. 2095, doi:10.1039/c5ee01283j.
16. Siang Fui Tie, Chee Wei Tan, A review of energy sources and energy management system in electric vehicles. In: Renewable and Sustainable Energy Reviews 20, (2013), 82–102, S. 89f, doi:10.1016/j.rser.2012.11.077.
17. 50 Jahre Brennstoffzelle: Der 1966er GM Electrovan ist das erste Brennstoffzellen-Auto. In: americar.de. 12. Oktober 2016, abgerufen am 13. Juni 2023. 
18. Mercedes Studien: Alle Studien von 1994 bis 1996. In: auto-motor-und-sport.de. 5. Juni 2010, abgerufen am 13. Juni 2023. 
19. Welt online, 16. Juni 2008: Aus diesem Auto kommt nur noch Wasserdampf, aufgerufen, 6. Mai 2012
20. (Memento vom 10. August 2009 im Internet Archive)
21. manager-magazin, 5. November 2015: (Memento vom 13. August 2016 im Internet Archive), aufgerufen am 13. August 2016
22. (Stand: 14. Januar 2011).
23. (Memento vom 22. Oktober 2012 im Internet Archive) (Stand: 24. Januar 2011)
24. Mercedes B-Klasse F-Cell auf Weltreise (Stand: 31. Januar 2011)
25. auto-clever, 16. März 2011: Mercedes Sprinter und Viano unterstützen B-Klasse F-Cell bei Welttour, aufgerufen am 7. August 2012
26. Daimler verschiebt Brennstoffzelle auf 2017 (Stand 20. Januar 2013)
27. Wasserstoff: Daimler-Truck GenH2 fährt 1 000 km mit einer Tankfüllung. In: heise.de. Abgerufen am 2. Oktober 2023. 
28. Jeep Commander 2 (2001). In: automativ.de. 18. Februar 2011, abgerufen am 13. Juni 2023. 
29. Vergessene Studien: Jeep Treo Concept (2003). In: motor1.com. 7. Februar 2019, abgerufen am 13. Juni 2023. 
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