Wasserstoff im Verkehr: Warum er oft klimaschädlicher ist als gedacht

Die Idee ist eingängig: Wasserstoff verbrennt sauber, an der Tankstelle bleibt nur Wasserdampf. Deshalb setzen Politik und Industrie große Hoffnungen in den Energieträger für den Verkehr. In der Praxis aber entsteht Wasserstoff nicht von allein. Er muss produziert, komprimiert, transportiert und gelagert werden — und jeder Schritt verbraucht Energie. Das Ergebnis hängt stark davon ab, ob der Strom für die Produktion aus erneuerbaren Quellen oder aus fossilen Energieträgern stammt.

Aktuelle Lebenszyklus-Analysen zeigen, dass Brennstoffzellenautos nur dann deutlich klimafreundlicher sind als Diesel, wenn der eingesetzte Wasserstoff tatsächlich „grün“ ist. Sind fossile Quellen im Spiel, kann die Bilanz überraschend schlecht ausfallen. Die folgenden Abschnitte erklären, warum das so ist, zeigen konkrete Vergleiche zu Elektro- und Diesel-Fahrzeugen und ordnen ein, wo Wasserstoff im Verkehr sinnvoll genutzt werden kann.

Die Klimabilanz eines Fahrzeugs betrachtet man am besten über eine Lebenszyklusanalyse (Life Cycle Assessment, LCA). Sie rechnet alle Emissionen zusammen: Herstellung des Fahrzeugs, Produktion und Transport des Kraftstoffs, Nutzung und Entsorgung. Bei Wasserstoff sind zwei Punkte besonders wichtig: die Art der Herstellung und die Umwandlungsverluste.

Wasserstoff unterscheidet sich nach seiner Herkunft. “Grauer” Wasserstoff entsteht aus Erdgas; dabei fallen erhebliche CO₂-Emissionen an. “Blauer” Wasserstoff ist ähnlich, enthält aber Maßnahmen zur Abscheidung und Speicherung von CO₂ — das reduziert Emissionen, aber es bleibt ein fossiler Ursprung. “Grüner” Wasserstoff entsteht durch Elektrolyse mit erneuerbarem Strom; er kann deutlich weniger Treibhausgase verursachen, ist aber derzeit knapp und teuer.

Ein Grundproblem sind Effizienzverluste: Strom wird in Wasserstoff verwandelt, komprimiert, transportiert und wieder in Strom (Brennstoffzelle) oder Wärme umgesetzt. Diese Ketten verlieren Energie. Studien zeigen, dass ein Brennstoffzellenfahrzeug pro Kilometer durchschnittlich rund dreimal so viel Energie aus erneuerbarem Strom benötigt wie ein batteriebetriebenes Elektroauto. Konkrete Vergleichswerte aus aktuellen Untersuchungen: Brennstoffzellen-Pkw mit fossilem Wasserstoff können im Lebenszyklus bei rund 175 g CO₂-Äquivalenten pro Kilometer liegen, während dieselbetriebene Pkw oft außerhalb des EU-Mix um etwa 234 g CO₂e/km einordbar sind. Mit wirklich grünem Wasserstoff sinkt der Wert deutlich, auf bis zu etwa 50 g CO₂e/km, was aber eine fast vollständig erneuerte Stromversorgung voraussetzt.

Eine saubere Bilanz hängt weniger an der Brennstoffzelle als an der Frage: Woher kommt der Strom für den Wasserstoff?

Die genannten Zahlen stammen aus unabhängigen Lebenszyklus-Studien, die unterschiedliche Szenarien für Strommix und Elektrolyse-Effizienz durchspielen. Frühere Analysen (etwa aus 2021) lieferten ähnliche Tendenzen, sind aber älter und berücksichtigen nicht immer die neuesten Entwicklungen im Strommix — das ist wichtig zu wissen, wenn Studien miteinander verglichen werden.

Im Alltag begegnet Wasserstoff bisher vor allem vier Anwendungstypen: Personenkraftwagen mit Brennstoffzelle, Busse, schwere Nutzfahrzeuge und Sektoren außerhalb des Straßenverkehrs wie Schifffahrt oder Industrieprozesse. Jede Anwendung hat ein eigenes Profil für Reichweite, Tankzeit und Energiebedarf.

Bei Pkw sind Brennstoffzellen attraktiv wegen kurzer Tankzeiten und akzeptabler Reichweite, sie sind aber energieintensiv: Typische Werte liegen bei etwa 1,0 kg Wasserstoff pro 100 km Fahrstrecke. Die dafür erforderliche Produktion und Kompression macht die Lösung im Vergleich zu batteriebetriebenen Autos deutlich teurer und energieaufwändiger. Ein durchschnittlicher Elektro-Pkw benötigt für 100 km etwa 15–20 kWh Strom, ein FCEV verursacht durch Elektrolyse, Kompression und Umwandlung oft das Dreifache an erneuerbarer Strommenge.

Bei Bussen und schweren Lkw spielen Reichweite und Betankungsinfrastruktur eine größere Rolle. Hier kann Wasserstoff Vorteile bringen, weil Batterien für sehr schwere Nutzfahrzeuge sehr groß und schwer würden. Für Fernverkehrs-Lkw und Spezialanwendungen (z. B. Bergregionen, lange Strecken ohne Ladeinfrastruktur) ist Wasserstoff deshalb eine technisch sinnvolle Option — aber nur, wenn er aus erneuerbaren Quellen stammt oder wenn Importkonzepte verlässlich CO₂-sparend sind.

Die Infrastruktur ist ein weiterer Engpass: Der Aufbau eines flächendeckenden Wasserstoff-Tankstellennetzes ist teuer und zeitaufwändig. Ohne klare Priorisierung bleibt die Gefahr, dass große Mengen nicht-grünen Wasserstoffs in das System gelangen und die erwarteten Klimavorteile ausbleiben.

Wasserstoff bietet klare Chancen, aber auch handfeste Risiken. Zu den Chancen zählt seine Rolle als saisonaler Energiespeicher und als Rohstoff in der Industrie. In Bereichen, in denen Batterien ungeeignet sind, ist Wasserstoff technisch sinnvoll. Für den Verkehr gilt: Schwerer Transport, Schiffe oder Flugzeuge profitieren eher vom höheren Energiegehalt und der schnellen Betankung.

Die Risiken ergeben sich vor allem aus der knappen Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff und aus möglichen Methan- oder Wasserstoff-Leckagen entlang der Kette. Methanleckagen in der Gaslieferkette erhöhen kurzfristig die Treibhauswirkung deutlich; selbst kleine Leckagen können die CO₂-Vorteile von H₂ zunichtemachen. Deshalb fordern Fachleute strenge Überwachung und transparente Herkunftsnachweise.

Ein weiteres Spannungsfeld ist die Konkurrenz um erneuerbaren Strom. Elektroautos benötigen verhältnismäßig wenig Strom pro Kilometer und sind deshalb in Szenarien mit begrenztem Ausbau von Erneuerbaren oft effizienter für die Verkehrswende. Große Mengen grünen Wasserstoffs für den Individualverkehr würden viel zusätzliche Erzeugungskapazität erfordern — Kapazität, die andernfalls direkt für das Laden von Batterien genutzt werden könnte.

Aus ökonomischer Sicht ist Wasserstoff noch teurer als direkte Elektrifizierung; staatliche Förderungen und Zertifikate können das ändern, doch das verschiebt die Frage der Priorisierung. In der Praxis führt das dazu, dass viele Expertinnen und Experten Pkw weiterhin als primär batteriebetrieben sehen und Wasserstoff gezielt dort einsetzen, wo Batterien an Grenzen stoßen.

Zukunftsszenarien zeigen zwei klare Linien: Wenn der Ausbau erneuerbarer Energien schnell gelingt und Elektrolysekapazitäten wachsen, kann grüner Wasserstoff eine wichtige Ergänzung für schwere Transporte und für die Industrie werden. Kommt dieser Ausbau hingegen nur langsam voran, bleiben die Vorteile begrenzt und der Einsatz von Wasserstoff im Pkw-Segment ist fragwürdig.

Für die kommenden Jahre zeichnen sich konkrete politische Hebel ab: Priorisierung von Ladeinfrastruktur für Elektroautos, gezielte Förderung von grünen Elektrolyseprojekten, und ein striktes Herkunfts- oder Zertifikatssystem für Wasserstoff. Solche Instrumente können verhindern, dass fossiler Wasserstoff in großem Maßstab genutzt wird.

Technische Fortschritte — effizientere Elektrolyse, geringere Verluste bei Transport und Speicherung, bessere Leckage-Kontrollen — würden die Bilanz verbessern. Gleichzeitig entscheiden Kosten, Rohstoffverfügbarkeit und internationale Importketten mit darüber, ob Wasserstoff wirklich klimafreundlich eingesetzt wird oder ob Substitutionseffekte zu zusätzlichen Emissionen führen.

Für die Lehre ergibt sich ein einfaches Prinzip: Energieeffizienz zuerst. Da, wo elektrische Antriebe ausreichen, ist direkte Elektrifizierung meist die klimaschonendere Wahl. Wasserstoff sollte vorrangig dort zum Einsatz kommen, wo elektrische Lösungen technisch oder wirtschaftlich nicht praktikabel sind.

Wasserstoff ist kein automatisch sauberer Kraftstoff. Die Klimabilanz hängt entscheidend davon ab, wie der Wasserstoff erzeugt wird und welche Verluste auf dem Weg von der erneuerbaren Energie bis zum Rad eines Fahrzeugs auftreten. Aktuelle Lebenszyklus-Studien zeigen: Mit fossilem Wasserstoff sind Brennstoffzellenfahrzeuge oft kaum besser als Diesel, mit grünem Wasserstoff können sie jedoch deutlich klimaschonender werden. Für den Pkw-Verkehr bleibt die direkte Elektrifizierung in vielen Szenarien die effizientere Lösung. Wasserstoff kann dennoch eine wichtige Rolle im schweren Verkehr und in der Industrie spielen — vorausgesetzt, Produktion und Logistik sind wirklich auf erneuerbare Energie ausgerichtet.