Studie

E-Auto, Wasserstoff-Auto, Diesel: Welches Fahrzeug wann umweltfreundlicher ist

Sara Grasel15. Juli 2019, 10:26

Der Toyota Mirai - gehört die Zukunft den Wasserstoff-Autos? © Toyota

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Sieben Fahrzeuge. So viele Autos, die mit Wasserstoff als Treibstoff fahren, wurden 2018 in Österreich neu zugelassen. Und auch die Anzahl der Tankstellen bewegt sich noch im einstelligen Bereich. Immerhin: In der Regel braucht man seltener eine Tankstelle, als die meisten E-Auto-Fahrer eine Ladestation. Die höhere Reichweite ist oft das Argument für Wasserstoff. Geht es nach dem Willen von Ex-Bundeskanzler Sebastian Kurz (ÖVP), soll es bis 2025 in Österreich eine flächendeckende Versorgung an Wasserstoff-Tankstellen geben und überhaupt: Das Land soll zur „Wasserstoff-Nation Nummer eins“ werden. Aber zahlt sich das aus? Sind Wasserstoffautos tatsächlich umweltfreundlicher als E-Autos?

Mit dieser Frage haben sich die Forscher des deutschen Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) beschäftigt. In Auftrag gegeben hat die Studie das Wasserstoff-Infrastruktur-Unternehmen H2 Mobility. Konkret wurden verschiedene Szenarien durchgerechnet, um die Treibhausgasemissionen von Brennstoffzellenautos (Wasserstoff), Autos mit Elektroantrieb und Diesel-PKW zu ermitteln. Dabei wurden jeweils Herstellung, Betrieb und Recycling berücksichtigt. Die Studie zeigt einen kleinen Unterschied zwischen Wasserstoff und Batterieantrieb. Beide schneiden erwartungsgemäß besser ab als Diesel und zwar im schlimmsten Fall ab etwa 160.000 gefahrenen Kilometern. Nebenbei: Hersteller von E-Autos geben meist eine Batterie-Garantie über 150.000 bis 200.000 Kilometer.

Wasserstoff, E-Auto und Diesel: Die „Testfahrzeuge“

Das Fraunhofer-Institut hat mit folgenden Fahrzeug-Werten gerechnet:

Brennstoffzelle: 95 kW Leistung, 5.6 Kilogramm Tankkapazität, 500 Kilometer Reichweite (entspricht etwa dem Hyundai Nexo)
E-Auto 1: 60 kWh Batteriekapazität, 19,5 kWh/100 km Verbrauch, ca. 300 Kilometer Reichweite, 2.044 Kilogramm Gewicht (entspricht etwa dem Opel Ampera-e)
E-Auto 2: 90 kWh Batteriekapazität, 20,4 kWh/100 km Verbrauch, 400 Kilometer Reichweite, 2.266 Kilogramm Gewicht (entspricht etwa dem Jaguar I-Pace)
Diesel: 5,9 Liter/100 km Verbrauch, 1.750 Kilogramm Gewicht (entspricht etwa dem Hyundai Tucson 1.6 CRDi)

So viel CO2 stoßen Produktion und Betrieb aus

Am Anfang des Lebenszyklus hat das Dieselauto die Nase noch vorne. Frisch ab Werk hat es 9.995 Kilogramm CO2 verursacht. Das Wasserstoffauto schlägt in der Produktion mit 16.491 Kilogramm CO2 zu Buche und das stärkere E-Auto (90-kWh-Batterie) bringt es mit 22.635 Kilogramm sogar auf mehr als das Doppelte des Dieselfahrzeugs. Es braucht laut Studie für Wasserstoffautos zwischen 40.000 und etwa 100.000 gefahrene Kilometer und für E-Autos zwischen 80.000 und 160.000, bis die alternativen Antriebe den CO2-Vorsprung des Dieselautos ab Werk wett gemacht haben.

Im Betrieb stößt das Dieselauto über 200.000 Kilometer 45.956 Kilogramm CO2 aus, das E-Auto mit aktuellem deutschen Strommix 42.416 Kilogramm und das Wasserstoffauto (mit aus Erdgas gewonnenem Wasserstoff) 39.128 Kilogramm.

Beim CO2-Ausstoß von Brennstoffzellenauto und E-Auto ist der Strommix beim Tanken bzw. Laden und die Art der Fertigung von Batteriezellen bzw. Wasserstofftanks entscheidende Faktoren. Gemessen am CO2-Ausstoß pro Kilometer im Jahr 2020 in Deutschland schneidet das Wasserstoffauto, das ausschließlich mit aus Windenergie gewonnenem H2 betrieben wird, am besten ab. Je nach Szenario liegt der Ausstoß zwischen 0,12 und 0,14 Kilogramm pro Kilometer. Die CO2-Bilanz der Produktion und Entsorgung ist hier bereits eingerechnet. Wird dasselbe Fahrzeug mit Wasserstoff betankt, der aus Erdgas gewonnen wurde, steigt der Ausstoß pro Kilometer auf bis zu 0,23 Kilogramm CO2. Das 90-kWh-E-Auto liegt, ausschließlich mit Sonnenenergie betankt, bei rund 0,13 und 0,19 Kilogramm CO2 pro Kilometer. Mit dem aktuellen deutschen Strommix gerechnet erreicht es im schlimmsten Fall bis zu rund 0,28 Kilogramm CO2 pro Kilometer – das ist sogar mehr als das Dieselauto. Man müsste eben rund 160.000 Kilometer E-Auto fahren, um diesen Nachteil auszugleichen, denn Schuld an dieser Bilanz sind hauptsächlich die Herstellung und die Entsorgung. Einen Vorteil haben bei E-Autos laut Studie jene Fahrzeuge mit kleineren Batterien.

E-Auto für Kurzstrecken, Wasserstoff für Langstrecke

Nach 150.000 gefahrenen Kilometern schneiden die Autos mit Brennstoffzelle und 60-kWh-Batterie fast gleich ab: Bei einem Betrieb mit rein erneuerbaren Energien liegt die CO2-Emmission pro Kilometer bei Wasserstoff zwischen 0,049 Kilogramm und 0,068 Kilogramm, bei dem E-Auto liegen diese Werte zwischen 0,041 und 0,081 Kilogramm. Auch bei einer Berechnung mit aktuellem Strommix bzw. H2 aus Erdgas, liegen Brennstoffzellenauto und 60-kWh-E-Auto ungefähr gleich auf. Lediglich das E-Auto mit der größeren Batterie weist eine schlechtere Bilanz auf und zwar in jenem Szenario, bei dem schon die Herstellung der Batteriezellen mehr CO2 ausstößt.

Die Studienautoren fassen zusammen, dass E-Autos mit kleineren bis mittleren Batterien unter 50 kWh Kapazität und geringeren Reichweiten bis 250 Kilometer besonders umweltfreundlich seien. Bei höheren Reichweiten hätten Brennstoffzellenautos die Nase vorne. Die beiden Antriebsarten würden sich je nach Einsatzzweck ergänzen.