mini|Die unterschiedlichen Einsatzbereiche von sauberem Wasserstoff nach ihrer Wirtschaftlichkeit eingeordnet.
Als Wasserstoffantrieb wird umgangssprachlich eine Antriebsart bezeichnet, die Wasserstoff als Treibstoff oder Energieträger nutzt.
Im Wesentlichen lassen sich folgende Konzepte unterscheiden: die Verbrennung in einem Verbrennungsmotor – siehe Wasserstoffverbrennungsmotor; die Verbrennung in einer Gasturbine; die Umsetzung in einer Brennstoffzelle mit nachgeschaltetem Elektromotor – siehe Brennstoffzellenfahrzeug; die Nutzung als Treibstoffkomponente in Raketen – siehe Raketentreibstoff.
Anwendung Raketenantriebe mini|Raketenantrieb mit Wasserstoff/Sauerstoff-Gemisch
Wasserstoff/Sauerstoff-Gemische werden als Raketentreibstoff verwendet, so z. B. für die Haupttriebwerke des Space Shuttle oder der Delta IV Heavy.
Schiffsantriebe Überwasserschiffe Auf der Hamburger Alster verkehrte von 2007 bis 2013 ein Fahrgastschiff für 100 Passagiere, das durch elektrische Energie (ca. 100 kW) aus Brennstoffzellen angetrieben wurde. Die Kosten der Brennstoffzellen betrugen 3 Mio. Euro, das komplette Schiff kostete 5 Mio. Euro. Es wurde im Rahmen des Projektes Zemships entwickelt. Die Stilllegung erfolgte wegen Außerbetriebnahme der H2-Tankstelle wegen Unwirtschaftlichkeit.
Als wasserstoffbetriebenes Hochseeschiff befand sich die norwegische Viking Lady im Einsatz. Sie ist ein Versorgungsschiff für Bohrplattformen, das 2009 zusätzlich zum dieselelektrischen Antrieb mit einer Brennstoffzelle ausgerüstet wurde. Diese wurde wie der konventionelle Antrieb mit LNG (verflüssigtem Erdgas) betrieben. Im Juni 2018 scheint der Wasserstoffteil nicht mehr vorhanden gewesen zu sein.https://eidesvik.no/wp-content/uploads/2020/06/VIKING-LADY-OUTLINE-SPECIFICATION-VHJ_NOV2017.pdf
U-Boote 320px|mini|U-Boot Klasse 212 A mit Wasserstoffantrieb
Bei der U-Boot-Klasse 212 A und den neueren Booten der Dolphin-Klasse werden Brennstoffzellenantriebe eingesetzt. Die neun wassergekühlten Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellenmodule leisten insgesamt 306 kW. Sie werden mit Sauerstoff aus Drucktanks und Wasserstoff aus Metallhydridspeichern versorgt. Das anfallende Wasser wird als Brauchwasser genutzt. Das aus den Brennstoffzellen kommende Kühlwasser erwärmt den Metallhydridspeicher, um den Wasserstoff auszutreiben.
Das DeepC (in englischer Aussprache: Tiefsee) ist ein wasserstoffbetriebenes, unbemanntes Unterwasserfahrzeug. Es wurde 2004 in Betrieb genommen. Inzwischen ist das Projekt beendet.
Flugzeugantriebe
Fahrzeugantriebe Heutzutage wird Wasserstoff noch aus fossilen Energien hergestellt und weist somit gegenüber der direkten Verbrennung fossiler Energieträger keine Umweltvorteile auf. Im Rahmen der weltweiten stattfindenden Transformation hin zu nachhaltigen Energiesystemen mittels Erneuerbaren Energien, der sog. Energiewende, ist vorgesehen, Wasserstoff entweder direkt durch Künstliche Photosynthese oder indirekt mittels Elektrolyse aus erneuerbaren Energien, insbesondere Windenergie, Solarenergie und Wasserkraft herzustellen. Dieser Wasserstoff kann dann emissionsfrei in Wasserstoffantrieben genutzt werden.
Wasserstoffantriebe sollen mit anderen Antriebsformen konkurrieren, im motorisierten Individualverkehr sind sie gescheitert, Elektroautos werden mittlerweile in Großserie hergestellt. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass mit regenerativ erzeugtem Wasserstoff betriebene Autos zwar einerseits effizienter und sauberer sind als fossil betriebene Fahrzeuge, Elektrofahrzeuge aber andererseits wieder deutlich effizienter als Wasserstofffahrzeuge. Aus Sicht der Energieeffizienz sind batteriebetriebene Elektrofahrzeuge demnach sinnvoller als Wasserstofffahrzeuge, da sie deutlich weniger Strom benötigen als beim Umweg über Wasserstoff. Allerdings ist Wasserstoff für Anwendungen notwendig, in denen batteriebetriebene Fahrzeuge nicht sinnvoll eingesetzt werden können, beispielsweise im Schwerlastverkehr, Flugverkehr oder Schiffsverkehr.Vgl. Mark Z. Jacobson et al., A 100 % wind, water, sunlight (WWS) all-sector energy plan for Washington State. In: Renewable Energy 86, (2016), 75–88, S. 76, doi:10.1016/j.renene.2015.08.003. Da sowohl die Wasserstoffherstellung als auch die Rückverstromung in den Brennstoffzellen des Wasserstofffahrzeugs verlustintensiv sind, benötigen Wasserstofffahrzeuge für dieselbe Strecke etwa 2,2-mal so viel elektrische Energie wie batteriebetriebene Elektroautos.
Verbrennungsmotor mini|12-Zylinder-Wasserstoffverbrennungsmotor des BMW Hydrogen 7 mini|Eine Wasserstofftankstelle (Berlin, Heerstraße)
mini|Wasserstoff Gasmotor von Mamotec GmbH
Mazda verleast seit März 2006 den Wasserstoff RX-8 und war somit der erste Autohersteller, der ein Fahrzeug mit Wasserstoffverbrennungsmotor anbot, nach 2009 scheint das Projekt tot gewesen zu sein.Mazda verleast Wasserstoff RX-8 (PDF; 187 kB)Mazda RX-8 Hydrogen RE: Zukunft auf Knopfdruck, Spiegel, 28. August 2006
BMW war der zweite Hersteller, der einen Wasserstoffverbrennungsmotor für PKW zur Serienreife brachte. Der Motor kann sowohl mit Wasserstoff als auch mit Benzin betrieben werden. BMW stellte auf der Auto-Show 2006 in Los Angeles den ab November 2007 erhältlichen „ 760h“ vor. Er basierte auf dem 760i und konnte von BMW geleast werden, ein Verkauf war nicht vorgesehen. Der herkömmliche 12-Zylinder Verbrennungsmotor der 7er Reihe wurde dabei für die Verbrennung von Wasserstoff und Benzin modifiziert. Die Speicherung erfolgte als Flüssigwasserstoff. Für die Wasserstoffverflüssigung (−253 °C) wird allerdings sehr viel Energie benötigt. Außerdem verflüchtigt sich durch unvermeidbare Isolationsverluste ein Teil des Wasserstoffes bei der Lagerung, wenn kein kontinuierlicher Verbrauch gesichert ist. So begann die Ausgasung beim BMW Hydrogen 7 nach 17 Stunden Standzeit, nach 9 Tagen war der Inhalt eines halbvollen Tanks verdampft.Unterwegs im Wasserstoff-7er, heise online, 22. November 2006, eingefügt am 8. Februar 2012
In Berlin waren zur Fußball-Weltmeisterschaft 2006 zwei Busse mit Wasserstoffverbrennungsmotor im Dauereinsatz.Erste Wasserstoffbusse von MAN für Berlin, MAN Truck&Bus, Juni 2006, eingefügt am 15. Februar 2012 Sie legten dort 8.500 Kilometer zurück und hatten im Lauf des Jahres 2006 in Berlin-Spandau den Linienbetrieb aufgenommen. 2009 teilte der MAN mit, wegen vermehrter Defekte das Projekt aufzugeben.Versuch mit Wasserstoffbussen verpufft, Der Tagesspiegel, 8. März 2009, eingefügt am 15. Februar 2012
Das Hydrogen Center Austria stellte Ende 2009 unter dem Namen HyCar1 ein Konzeptfahrzeug auf Basis eines Mercedes W211 mit Verbrennungsmotor vor, welches multivalent sowohl mit Benzin, Wasserstoff, Erdgas oder Gasgemischen betrieben werden konnte. (PDF; 141 kB)
BMW gab Ende 2009 bekannt,Aus für den Wasserstoffantrieb (Stand: 7. Dezember 2009) dass die Weiterentwicklung von Wasserstoffverbrennungsmotoren eingestellt werde. Der Feldversuch mit Luxuslimousinen, die mit Wasserstoff betrieben werden, wird nicht weitergeführt. „Es wird vorerst keine neue Wasserstoff-Testflotte geben“, sagte der BMW-Entwicklungsvorstand im Dezember 2009. 2010 wurde von BMW der 1er mit Brennstoffzellenantrieb vorgestellt.Brennstoffzellenfahrzeug der BMW Group auf 1er Basis (Stand 27. März 2010)
Das Startup Keyou gab 2021 bekannt auf Basis eines 7,8-Liter-Motors von Deutz einen Wasserstoffverbrennungsmotor vorrangig für Stadtbusse anbieten zu wollen. Umwelttechnisch bedenklich seien nur die NOx-Werte, die aber mit einer spezifischen Abgasnachbehandlung verschwinden würden.Emissionsfreie Alternative; Kehrt der Wasserstoff-Verbrenner zurück?, n-tv.de; 17. Februar 2021
HCNG (oder H2CNG) ist eine Mischung aus komprimiertem Erdgas (CNG) und Wasserstoff. Der Wasserstoffanteil liegt bei bis zu 50 Volumenprozent. Dieser Treibstoff kann prinzipiell mit jedem Erdgasmotor verbrannt werden und verringert den Aufwand für konstruktive Änderungen herkömmlicher Verbrennungsmotoren.
Fahrzeuge mit Brennstoffzellen
Brennstoffzellen-Pkw Schon um 1995 beschäftigten sich Fahrzeugbauer intensiv mit Brennstoffzellen-Pkw. Daimler-Benz stellte mit dem Necar II (New Electric Car) ein Forschungsfahrzeug vor und rühmte es als das „mit Abstand umweltfreundlichstes Auto der Welt“.Das gezähmte Knallgas, Zeit online, 17. Mai 1996, aufgerufen am 25. Juni 2013 Wird demgegenüber auch die Herstellung des Wasserstoffs als Vorkette bis zur Betankung (Well-to-Tank) in die Betrachtung einbezogen (Well-to-Wheel-Betrachtung), verschlechtert sich dessen Ökobilanz drastischWasserstoff löst keine Energieprobleme, Theorie und Praxis Nr. 1, 15. Jg., April 2006, PDF, aufgerufen am 29. September 2014, wird es gar als „Eines der klimafeindlichsten Autos überhaupt“Eines der klimafeindlichsten Autos überhaupt, heise.de, 7. Juli 2014, aufgerufen am 29. September 2014 bezeichnet. Eine neuere Ökobilanz von 2015 zeigt auf, unter welchen Rahmenbedingungen Brennstoffzellenfahrzeuge ökologisch konkurrenzfähig werden im Vergleich zu batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen und konventionellen Fahrzeugen mit Otto- oder Dieselmotoren.D. A. Notter et al.: Life cycle assessment of PEM FC applications: electric mobility and μ-CHP. Energy and Environmental Science, 2015 doi:10.1039/C5EE01082A
Der Schweizer Auftragsentwickler ESORO AG stellte 2008 unter dem Namen „HyCar“ ein Konzeptfahrzeug vor.HyCar – Wasserstoffahrzeug in der Schweiz (PDF; 861 kB)
mini|Mercedes-Benz F-Cell mini|Mercedes-Benz GLC F-Cell mini|Hyundai Nexo
Toyota, Nissan und Honda gaben um Januar 2011 an, die Produktionskosten für wasserstoffgetriebene Fahrzeuge inzwischen stark reduziert zu haben. Es sei beabsichtigt, in Japan ab 2015 Großserien zu fertigen und zahlreiche Wasserstofftankstellen in den japanischen Metropolregionen zu errichten.japanmarkt.de:
Opel hatte im April 2011, noch unter GM, angekündigt, ab 2015 erste Serienmodelle mit Brennstoffzellenantrieb in Serie zu fertigen und den Aufbau einer flächendeckenden Infrastruktur für Wasserstofftankstellen parallel zur Markteinführung voranzutreiben. Im Zusammenhang mit dem Atomausstieg würde erwogen, überschüssige Energie aus Wind- und Solarkraftwerken zur ökologischen Wasserstofferzeugung zu verwenden. Ein erstes Pilotprojekt sei mit dem Windkrafterzeuger Enertrag geplant.Opel setzt auf Elektroantrieb ohne Akku (Stand 12. April 2011) Ende 2012 wurde bekannt, dass die Brennstoffzellenentwicklung bei Opel aufgegeben wurde.Ende der Brennstoffzellen-Entwicklung bei Opel, Motor-Talk, 15. Oktober 2012
2013 nahm Hyundai als erster Hersteller die Serienfertigung des Brennstoffzellen-Pkw Hyundai ix35 FCEV in Kleinserie auf; Hauptzielmarkt war Europa. Ab 2015 fand sich der Wagen unter der Bezeichnung ix35 fuel cell im offiziellen Vertriebsprogramm von Hyundai Deutschland.
Daimler wollte 2014 mit der Großserienfertigung von Wasserstofffahrzeugen beginnen.Daimler und Linde wollen Wasserstoff-Tankstellen bauen (Stand 1. Juni 2011) Um die Alltagstauglichkeit des Wasserstoffantriebes nachzuweisen, startete es eine Weltumrundung mit mehreren Brennstoffzellenfahrzeugen der B-Klasse. 200 Fahrzeuge dieses Typs wurden 2010 auf Leasingbasis an Kunden ausgeliefert.Mercedes B-Klasse F-Cell auf Weltreise (Stand 31. Januar 2011) Ende 2012 wurde bekannt, dass sich die Serienproduktion bezahlbarer BSZ-PKW bei Daimler um mehrere Jahre verschiebt.Mercedes kann Zeitplan für Brennstoffzelle wohl nicht halten, FAZ, 21. Dezember 2012, aufgerufen am 25. Juni 2013
Im November 2014 kündigte Toyota die Serienfertigung des Brennstoffzellenautos „Mirai“ an, das seit Dezember in Japan erhältlich ist. Seit 2015 wird dieses Fahrzeug auch in Deutschland verkauft.Die Zukunft kostet 80.000 Euro: So fährt Toyotas Serienauto mit Brennstoffzelle, Focus.de
Im Rahmen der IAA 2017 wurde ein Vorserienmodell des Mercedes-Benz GLC F-Cell vorgestellt. Das Fahrzeug ist als Serienmodell seit 2018 im Leasing erhältlich.