Wann Wasserstoff-Lkw mehr schaden als nützen
Wasserstoff-Lkw gelten als klimafreundlich. Eine Studie zeigt jedoch: Herstellung und Transport entscheiden über Nutzen oder Schaden fürs Klima.
Wasserstoff-Lkw stoßen kein CO₂ aus. Warum sie dem Klima trotzdem schaden können, erklärt eine aktuelle Studie.
Foto: Smarterpix / MikeMareen
Der Schwerlastverkehr steht unter Druck. Weltweit verbrauchen Lastkraftwagen rund ein Fünftel des gesamten Öls. In der EU sind schwere Diesel-Lkw die größte Quelle für CO₂-Emissionen im Verkehrssektor. Gleichzeitig wächst der Güterverkehr weiter. Ohne einen grundlegenden Technologiewechsel lassen sich die Klimaziele kaum erreichen. Wasserstoff gilt dabei als Hoffnungsträger. Doch eine neue Studie zeigt: Wasserstoff-Lkw sind kein Selbstläufer. Unter falschen Bedingungen können sie dem Klima sogar schaden.
Eine aktuelle Analyse der Chalmers University of Technology hat genau hingeschaut. Veröffentlicht wurde sie in der Fachzeitschrift iScience. Die Forschenden untersuchten den gesamten Lebenszyklus von Wasserstoff im Schwerlastverkehr – von der Herstellung über den Transport bis zur Nutzung im Lkw. Das Ergebnis ist klar: Wasserstoff kann Emissionen stark senken. Aber nur, wenn Produktion und Logistik stimmen.
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Wasserstoff senkt Emissionen – aber nicht automatisch
Im Betrieb stoßen Brennstoffzellen-Lkw kein Kohlendioxid aus. Das allein reicht jedoch nicht. Entscheidend ist, wie der Wasserstoff entsteht und wie er zum Fahrzeug gelangt. Genau hier setzen die Lebenszyklusanalysen der Studie an.
„Wasserstoff erzeugt bei der Verwendung in Brennstoffzellen kein Kohlendioxid, aber wir müssen sicherstellen, dass wir die Emissionen nicht von einem Teil des Lebenszyklus auf einen anderen verlagern“, sagt Hauptautor Jorge Enrique Velandia Vargas. Die Forschenden entwickelten dafür mehrere Szenarien für zukünftige Lieferketten, zunächst mit Blick auf Schweden. Die Ergebnisse lassen sich jedoch auf andere Länder übertragen.
Grundsätzlich zeigt sich: Ersetzt Wasserstoff Diesel im Schwerlastverkehr, sinken die CO₂-Emissionen deutlich. Wie stark dieser Effekt ausfällt, hängt aber massiv von der Herstellungsroute ab. Zwischen den einzelnen Wasserstoffarten liegen große Unterschiede.
Blauer Wasserstoff: theoretisch sauber, praktisch problematisch
Besonders kritisch bewerten die Forschenden sogenannten blauen Wasserstoff. Er entsteht aus Erdgas. Das dabei freiwerdende Kohlendioxid wird abgeschieden und gespeichert. In der Theorie klingt das klimaneutral. In der Praxis sieht es anders aus.
„Theoretisch ist die Herstellung von blauem Wasserstoff klimaneutral, in der Realität ist dies jedoch nicht der Fall“, sagt Maria Grahn, außerordentliche Professorin an der Chalmers-Universität. „Es ist nicht möglich, das gesamte CO₂ abzuscheiden, sondern 5 bis 10 % entweichen in die Atmosphäre. Zusätzlich gibt es Methanverluste entlang der Lieferkette.“
Methan ist dabei ein zentraler Faktor. Es wirkt über einen Zeitraum von 20 Jahren rund 30-mal stärker als CO₂. Schon kleine Leckagen bei Förderung und Transport von Erdgas verschlechtern die Klimabilanz deutlich. Unter ungünstigen Bedingungen kann blauer Wasserstoff deshalb kaum besser abschneiden als Diesel.
Biomethan: Umweg mit Fragezeichen
Ein weiterer Ansatz ist Wasserstoff aus Biomethan. Dieses Gas entsteht aus organischen Abfällen wie Gülle oder Bioabfällen. Ersetzt Biomethan Erdgas bei der Wasserstoffproduktion, sind theoretisch sogar negative Emissionen möglich. Pflanzen entziehen der Atmosphäre zuvor CO₂, das später abgeschieden und gespeichert wird.
Doch auch hier bleiben Zweifel. Die nötige Infrastruktur zur CO₂-Abscheidung ist aufwendig. Jeder zusätzliche Prozessschritt kostet Energie. Zudem ist unklar, ob genügend Biomethan verfügbar wäre. Die Studie kommt deshalb zu einem nüchternen Schluss: In vielen Fällen könnte es effizienter sein, Biomethan direkt als Kraftstoff im Lkw einzusetzen, statt es erst in Wasserstoff umzuwandeln.
Grüner Wasserstoff überzeugt – unter Bedingungen
Am besten schneidet grüner Wasserstoff ab. Er entsteht durch Elektrolyse von Wasser mit Strom aus erneuerbaren Quellen. In der Herstellung fallen kaum CO₂-Emissionen an, im Betrieb gar keine. Aus Klimasicht ist das die überzeugendste Option.
Maria Grahn betont jedoch einen weiteren Aspekt: Versorgungssicherheit. „Energieautarkie ist genauso wichtig wie die Reduzierung der CO₂-Emissionen“, sagt sie mit Blick auf geopolitische Krisen. Grüner Wasserstoff lässt sich überall dort herstellen, wo Wasser sowie Wind- oder Solarstrom verfügbar sind. Das reduziert Abhängigkeiten von Energieimporten.
Transport frisst Klimavorteile
Ein oft unterschätzter Punkt ist die Logistik. Wasserstoff ist extrem leicht und schwer zu handhaben. Als Gas muss er stark komprimiert werden. Als Flüssigkeit braucht er Temperaturen von rund –253 °C. Beides kostet viel Energie.
„Wasserstoff ist das leichteste aller Elemente und lässt sich nicht gerne transportieren“, sagt Velandia Vargas. Besonders beim flüssigen Wasserstoff kommen Verluste durch Verdunstung hinzu. Lange Transportwege können so einen Teil der Klimavorteile wieder zunichtemachen.
Die Studie kommt deshalb zu einem klaren Ergebnis: Für das Klima ist es besser, Wasserstoff dezentral zu produzieren, möglichst direkt an oder nahe der Tankstelle. Große zentrale Anlagen mit langen Transportwegen schneiden schlechter ab.
Entscheidungen mit Langzeitwirkung
Die Forschenden warnen davor, Wasserstoff pauschal als klimafreundlich zu betrachten. Der Verkehrssektor steht vor schnellen und weitreichenden Entscheidungen. Einmal aufgebaute Infrastrukturen wirken über Jahrzehnte.
„Jede Entscheidung hat langfristige Konsequenzen“, sagt Maria Grahn. Lebenszyklusanalysen sollten deshalb die Grundlage für politische und industrielle Weichenstellungen bilden. Wasserstoff kann ein wirksames Instrument zur Emissionsminderung sein. Unter falschen Bedingungen wird er jedoch zur teuren Sackgasse.
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