Am Samstag, 14. November 2026, öffnet das Landkreis-Gymnasium „St. Annen“ in Annaberg-Buchholz seine Türen. Zum Programm gehört eine Kinder-Uni. Zwischen 11 und 12 Uhr übernimmt Prof. Thomas von Unwerth von der Professur für Alternative Fahrzeugantriebe der TU Chemnitz das Mikrofon.

Seine Vorlesung dreht sich um Wasserstoff als Energieträger. Der Titel klingt nach großer Sache und ein bisschen nach Superheldenfilm: „Die Superkraft im Wasser – wie …“. Für Schülerinnen und Schüler dürfte es dabei um eine Frage gehen, die längst nicht mehr nur in Forschungslaboren auftaucht: Was kann Wasserstoff im Verkehr tatsächlich leisten?

Zwischen Zukunftsversprechen und Wirkungsgrad

Die Automobilindustrie steht unter Druck. Nachhaltigkeit, knappe Ressourcen und Umweltverträglichkeit stellen den Transportsektor vor neue Herausforderungen. Gesucht werden Antriebe, die vertraute Mobilität, Leistung und Komfort nicht über Bord werfen, zugleich aber effizienter arbeiten und weniger Emissionen verursachen. Genau diesem Anspruch widmet sich die Forschung an der Professur für Alternative Fahrzeugantriebe.

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Thomas von Unwerth verweist dabei auch auf den Nachwuchs: Für künftige Lösungen braucht es gut ausgebildete, kreative Fachkräfte. Fachwissen werde zu einem immer wichtigeren Erfolgsfaktor. Die Professur wirbt deshalb für ein Ingenieurstudium an der TU Chemnitz und für eine mögliche Tätigkeit an der Professur – vielleicht beginnt so etwas ja tatsächlich mit einer Kinder-Uni-Stunde in Annaberg-Buchholz.

Wasserstoff selbst ist farb- und geruchlos und liegt unter Normalbedingungen als Molekül H₂ vor. Entscheidend ist, wie er hergestellt wird. Grüner Wasserstoff entsteht durch Elektrolyse mit erneuerbarem Strom: Wasser wird in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Grauer Wasserstoff wird vor allem aus Erdgas gewonnen; das dabei entstehende CO₂ gelangt in die Atmosphäre. Derzeit wird in Deutschland der größte Teil des Wasserstoffs auf diese Weise erzeugt.

Hier könnte Ihr Advertorial stehen
Ein Advertorial bietet Unternehmen die Möglichkeit, ihre Botschaft direkt im redaktionellen Umfeld zu platzieren

Bei blauem Wasserstoff wird das CO₂ anschließend abgeschieden, bei türkisem Wasserstoff entsteht es bei der Methanpyrolyse in fester Form als Kohlenstoff. Die Klimawirkung hängt damit maßgeblich vom Herstellungsverfahren und von der Herkunft der Energie ab. Die 37. BImSchV legt fest, unter welchen Bedingungen Wasserstoff für synthetische Kraftstoffe als „grün“ gilt.

Was im Fahrzeug passiert

Wasserstoff lässt sich in modifizierten Verbrennungsmotoren verbrennen oder in Brennstoffzellen zur Stromerzeugung nutzen. Der Verbrennungsmotor kommt auf höchstens etwa 35 Prozent Wirkungsgrad. Neben Wasser entstehen Stickoxide und geringe Mengen weiterer Schadstoffe, eine Abgasnachbehandlung bleibt also nötig.

Im Brennstoffzellenfahrzeug reagieren Wasserstoff und Luftsauerstoff während der Fahrt und erzeugen Strom für einen Elektromotor. Brennstoffzellen erreichen Wirkungsgrade von bis zu 60 Prozent. Ein zusätzlicher Akku mit etwa 2 kWh puffert Lastspitzen ab und nimmt beim Rekuperieren Energie auf. Lokal entstehen keine schädlichen Abgase – Brems- und Reifenabrieb, Lärm und Flächenverbrauch verschwinden dadurch allerdings nicht.

Gespeichert wird Wasserstoff gasförmig bei 350 bis 700 bar oder flüssig bei etwa −253 °C. Pkw nutzen meist komprimiertes Gas, bei Lkw werden beide Speicherformen diskutiert. Brennstoffzellenfahrzeuge benötigen etwa halb so viel Wasserstoff wie Wasserstoff-Verbrennungsmotoren.

Beim Gesamtwirkungsgrad zeigt sich jedoch ein deutlicher Abstand zum batterieelektrischen Antrieb: Ein batterieelektrischer Pkw erreicht etwa 75 Prozent, ein Brennstoffzellen-Pkw mit komprimiertem grünem Wasserstoff ungefähr 28 Prozent. Verluste entstehen unter anderem bei der Elektrolyse – rund 25 Prozent –, beim Transport einschließlich Kompression oder Verflüssigung – rund 10 Prozent – und bei der Umwandlung in der Brennstoffzelle – rund 45 Prozent.

Ein Mittelklasse-Brennstoffzellenfahrzeug braucht etwa 54 kWh pro 100 Kilometer, ein batterieelektrisches Fahrzeug ungefähr 18 kWh. Pro Kilometer wird damit zwei- bis dreimal so viel Strom benötigt. Bei importiertem Wasserstoff, der voraussichtlich verflüssigt werden muss, ist eher der höhere Mehrverbrauch zu erwarten. Erneuerbarer Strom sollte daher möglichst direkt in batterieelektrischen Fahrzeugen eingesetzt werden.

Autos, Tankstellen und eine nüchterne Bilanz

2025 waren in Deutschland nur Toyota Mirai und Hyundai Nexo serienmäßig als Brennstoffzellen-Neuwagen erhältlich. Andere Modelle gab es lediglich in Kleinserien oder sie wurden aus dem Programm genommen. 2023 wurden 263 Brennstoffzellenfahrzeuge neu zugelassen – weniger als 0,1 Prozent aller Pkw-Neuzulassungen. Nach dem Ende des Umweltbonus Ende 2023 sanken die Zulassungen weiter. Im Februar 2025 standen 35.949 batterieelektrischen Pkw nur acht Brennstoffzellenfahrzeuge gegenüber.

Deutschland verfügte 2025 über rund 80 Wasserstofftankstellen, aber über 14.000 Tankstellen für konventionelle Kraftstoffe. In Europa außerhalb Deutschlands kamen rund 150 weitere Wasserstofftankstellen hinzu. Einige deutsche Stationen werden aus wirtschaftlichen Gründen wieder abgebaut. Für den sicheren Betrieb gibt es etablierte und regelmäßig aktualisierte Regelwerke.

Auch die Klimabilanz fällt nicht automatisch zugunsten des Wasserstoffs aus. Herstellung und Entsorgung eines Brennstoffzellenfahrzeugs verursachen wegen Brennstoffzelle, Tanksystem und Akku mehr Emissionen als bei einem Verbrenner. Ein Mittelklasse-BEV mit 55-kWh-Akku kommt für Herstellung, Wartung und Entsorgung auf etwa 15,6 Tonnen CO₂-Äquivalente, ein vergleichbares FCEV auf etwa 15,7 Tonnen, ein konventioneller Verbrenner auf rund 9,5 Tonnen. Ein BEV mit 80-kWh-Akku liegt bei etwa 18 Tonnen.

Über den gesamten Lebenszyklus einschließlich Nutzung verursacht ein Kompaktklasse-FCEV etwa 200 Gramm CO₂-Äquivalente pro Fahrzeugkilometer, ein vergleichbares BEV etwa 140 Gramm. Mit grauem Wasserstoff leisten Brennstoffzellenfahrzeuge keinen nennenswerten Beitrag zum Klimaschutz. Für Pkw wird deshalb die direkte Nutzung erneuerbaren Stroms in batterieelektrischen Fahrzeugen empfohlen.

Rohstoffseitig brauchen Brennstoffzellenfahrzeuge unter anderem Seltene Erden für den Elektromotor, Lithium und Kobalt für den Akku sowie Platin für die Brennstoffzelle. Der Bedarf an Batterierohstoffen beträgt wegen des kleinen Akkus zwar etwa ein Vierzigstel des Bedarfs eines batterieelektrischen Pkw. Doch schon bei einem weltweiten Anteil von rund zehn Prozent Brennstoffzellenfahrzeugen an den Pkw-, Lkw- und Bus-Neuzulassungen könnte die Platinnachfrage 2050 über der Förderung von 2015 liegen. Für Europa entstehen Versorgungsrisiken, weil Platinlieferungen stark auf Südafrika und Russland konzentriert sind. Förderung und Verarbeitung brauchen viel Energie und belasten die Umwelt.

Wasserstofftanks bestehen meist aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff. Brennstoffzellenfahrzeuge haben Vorteile bei aquatischer Eutrophierung, Wasserverbrauch und Hemerobie, Nachteile vor allem bei Versauerung und Feinstaubemissionen. Langfristig dürften batterieelektrische Fahrzeuge in allen untersuchten Umweltkategorien Vorteile haben. Eine nachhaltige Entwicklung zielt auf weniger, länger genutzte und besser recycelte Fahrzeuge.

Wo Wasserstoff sinnvoller sein könnte

Für das Ziel ist der Rahmen eng: Der Verkehr in Deutschland soll spätestens 2045 treibhausgasneutral werden, bis 2030 sollen die Verkehrsemissionen gegenüber 1990 um 48 Prozent sinken. Grüner Wasserstoff kann zur Dekarbonisierung beitragen – direkt im Fahrzeug oder indirekt als Ausgangsstoff für synthetische Kraftstoffe. Nötig bleibt trotzdem eine umfassende Verkehrswende: Verkehr vermeiden, auf umweltverträglichere Verkehrsmittel verlagern und Fahrzeuge effizienter machen.

Wasserstoff sollte vor allem dort zum Einsatz kommen, wo batterieelektrische Lösungen nicht reichen, etwa im Langstreckenflugverkehr, im Seeverkehr und teilweise im Straßengüterfernverkehr. Für Pkw und den Schienenverkehr ist direkte erneuerbare Elektrizität in der Regel effizienter, kostengünstiger und klimafreundlicher. Wasserstoff kann außerdem bei PtG- und PtL-Kraftstoffen sowie in Raffinerien als Ausgangsstoff dienen.

Im Stadt- und Regionalverkehr sowie bei