Wasserstoff im Verkehr: Häufig gestellte Fragen (FAQs)

Um die nationalen Klimaziele zu erreichen, muss der Verkehr in Deutschland bis spätestens 2045 treibhausgasneutral werden. Als Zwischenziel hat die Bundesregierung daher beschlossen, die Treibhausgasemissionen des Verkehrs bis 2030 gegenüber 1990 um 48 Prozent, also um fast die Hälfte, zu reduzieren. Zumindest, wenn „grüner“ Wasserstoff, hergestellt aus erneuerbaren Energien, verwendet wird (siehe Frage 2), trägt dieser dazu bei, den Verkehr zu dekarbonisieren. Dabei kann Wasserstoff direkt im Fahrzeug, Flugzeug oder Schiff sowohl in einem Verbrennungsmotor als auch in einer Brennstoffzelle eingesetzt werden (siehe Frage 3) und ist damit Teil der Energiewende im Verkehr. In diesem Abschnitt (Frage 1) wird vor allem die Nutzung von Wasserstoff im Rahmen der Energiewende im Verkehr erläutert. Um jedoch die Klimaschutzziele im Verkehr zu erreichen, ist statt einer reinen „Antriebswende“ eine komplette Verkehrswende notwendig. Dazu muss Verkehr vermieden oder auf umweltverträglichere Verkehrsmittel verlagert werden. Außerdem müssen Fahrzeuge und Verkehrssysteme noch effizienter und damit klimafreundlicher gestaltet werden.

Wird Wasserstoff in einer Brennstoffzelle genutzt, entstehen lokal keine schädlichen Abgase. Schiffe und Flugzeuge mit Brennstoffzellen zur Nutzung von Wasserstoff befinden sich im Entwicklungsstadium und sind kommerziell noch nicht verfügbar. Im Pkw-Bereich hingegen gibt es bereits Serienproduktionen, jedoch mit kleinen Stückzahlen von nur wenigen Zehntausend Fahrzeugen. Entsprechende Fahrzeuge müssten daher erst einmal in ausreichender Menge in den Markt kommen, bevor Wasserstoff im Verkehr in größerem Umfang genutzt werden kann. Daher wird Wasserstoff als Kraftstoff für die mittelfristigen Klimaschutzziele im Verkehrssektor bis 2030 selbst unter sehr optimistischen Bedingungen mangels Fahrzeugen und mangels grünem Wasserstoff nur einen sehr geringen Beitrag leisten können. 

Außerdem lässt sich Wasserstoff in mobilen Anwendungen nur in dafür geeigneten Tanks speichern. Hierzu muss er unter einem hohen Energiebedarf komprimiert oder verflüssigt werden. Dasselbe gilt für den Transport von Wasserstoff zur Tankstelle. Im Vergleich zur Nutzung von grünem Wasserstoff im Verkehr ist die direkte Nutzung von erneuerbarem Strom in batterieelektrischen Fahrzeugen deutlich energieeffizienter, kostengünstiger und klimafreundlicher - siehe hierzu UBA-Texte (13/2024) "Analyse der Umweltbilanz von Kraftfahrzeugen mit alternativen Antrieben oder Kraftstoffen ...". Zudem zeigt sich, dass die Nutzung von grünem Wasserstoff neben wasserstoffbasierten synthetischen Kraftstoffen (drop-in eFuels) volkswirtschaftlich die teuerste Option aller postfossilen Antriebe und Kraftstoffe ist, die langfristig einen treibhausgasneutralen Verkehr ermöglicht. 

Daher sollte Wasserstoff im Verkehr allenfalls dort eingesetzt werden, wo eine direkte Nutzung erneuerbaren Stroms nicht möglich ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn ein hoher Energiebedarf oder große Reichweiten erforderlich sind, wie beispielsweise im Seeverkehr, im Flugverkehr auf der Langstrecke oder unter bestimmten Umständen im Straßengüter-Fernverkehr, bei Baufahrzeugen oder landwirtschaftlichen Maschinen. Anders ist die Situation im Schienenverkehr: Dieser kann mindestens mittelfristig nahezu vollelektrisch betrieben werden – sei es über eine Oberleitung oder batterieelektrische Lösungen. Das heißt, der Einsatz von Wasserstoff ist hier nicht notwendig.

Eine weitere Möglichkeit der Nutzung von Wasserstoff im Verkehr stellt die Erzeugung von synthetischen, gasförmigen und flüssigen Kraftstoffen dar. Wasserstoff wird dann als Ausgangsstoff zur Herstellung von Power-to-Gas- oder Power-to-Liquids-Kraftstoffen (PtG bzw. PtL) verwendet. Beispiele für gasförmige Kraftstoffe sind Ammoniak oder Methan, flüssige Kraftstoffe hingegen bestehen meistens aus Methanol oder sind Mischungen aus längerkettigen Kohlenwasserstoffen. Sie werden im Allgemeinen oft als E-Fuels bezeichnet. Zur Erreichung der Klimaschutzziele bis 2045 stellt diese Nutzungen von Wasserstoff eine der vielversprechendsten Optionen für den Luft- und Seeverkehr dar (siehe Fragen 11 und 12).

Eine ganz andere Möglichkeit, „grünen“ Wasserstoff zu verwenden, ist sein Einsatz in Erdölraffinerien zur Herstellung von konventionellem Benzin, Diesel und Kerosin aus der verbleibenden Fraktion nach der Destillation von Rohöl. Heutzutage wird dafür Wasserstoff aus fossilen Quellen, sogenannter „grauer“ Wasserstoff“, genutzt (siehe Fragen 2 und 14). Diesen zu ersetzen, würde über die Treibhausgasminderung im Industriesektor zur Erreichung der deutschen Klimaschutzziele beitragen (siehe Frage 13). Ähnlich verhält es sich bei hydrierten Pflanzenölen (HVO – Hydrotreated Vegetable Oil) unter Einsatz von grünem Wasserstoff in der Herstellung. Auch deren Klimawirkung kann auf diese Weise verbessert werden.

Wasserstoff ist sowohl farb- als auch geruchlos und unter Normbedingungen (Temperatur von 20 °C und Druck von 1.013 Millibar) gasförmig. Er kommt im Allgemeinen nicht als atomarer Wasserstoff (H) vor, sondern als Molekül aus zwei gebundenen Wasserstoffatomen (H₂). Wasserstoff ist Bestandteil von Wasser (H₂O) und vielen organischen Verbindungen. Seine Herstellung kann auf unterschiedlichen Wegen erfolgen, die mit direkten und indirekten Treibhausgas- und Schadstoffemissionen, sowie Energie- und Ressourcenverbräuchen verbunden sind. Ob Wasserstoff zum ⁠Klimaschutz⁠ und damit zu einer nachhaltigen Entwicklung der Mobilität beitragen kann, hängt entscheidend vom Herstellungsverfahren ab. 

Herstellungsprozess und Herkunft des Energieträgers bestimmen auch die Farbbezeichnungen für Wasserstoff:

Im Zentrum einer treibhausgasneutralen und nachhaltigen Entwicklung steht „grüner“ Wasserstoff, der ausschließlich mit Strom aus erneuerbaren Energien erzeugt wird. Dabei empfiehlt das ⁠UBA⁠ dringend, auf eine Bereitstellung von Strom durch die Nutzung von Bioenergie zu verzichten (siehe UBA-Themenseite „Bioenergie“). Mit Hilfe von Strom kann Wasser (H₂O) mittels Elektrolyse in Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) zerlegt werden – diese Art der Wasserstofferzeugung kennen viele aus der Schule. Schon heute wird Wasserstoff in industriellem Maßstab in Elektrolyseuren hergestellt. Erwartet wird, dass durch weiteren technischen Fortschritt – vor allem durch den Einsatz besserer Katalysatoren – Wasserstoff noch effizienter hergestellt werden kann. In diesem Fall würde pro eingesetzter Kilowattstunde Strom mehr Wasserstoff erzeugt werden als bisher.

„Grauer“ Wasserstoff wird ausschließlich oder teilweise aus fossiler Energie gewonnen. Ein Beispiel ist die Dampfreformierung aus Erdgas, bei der entstehendes CO₂ in die Atmosphäre entweicht, oder die Elektrolyse mit Strom aus dem allgemeinen Stromnetz, welcher aktuell noch teilweise mittels fossiler Brennstoffe erzeugt wird. Über die Dampfreformierung aus Erdgas wird immer noch der größte Teil des Wasserstoffs in Deutschland hergestellt. In den letzten Jahren sind auch „blauer“ Wasserstoff (Dampfreformierung mit anschließender Kohlendioxidabscheidung) und „türkiser“ Wasserstoff (Methan-Pyrolyse, bei dem der Kohlenstoff in fester Form anfällt) in der Diskussion. 

Die 37. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (37. BImSchV⁠) definiert, unter welchen Bedingungen der Strom zur Herstellung von E-Fuels und anderen synthetischen Kraftstoffen als vollständig erneuerbar und der mit diesem Strom erzeugte Wasserstoff als "grün" gelten darf. Eine ausführliche Beschreibung und Bewertung der verschiedenen Herstellungsverfahren finden Sie auf der UBA-Themenseite „Wasserstoff – Schlüssel im zukünftigen Energiesystem“.

Autos können auf zwei Arten Wasserstoff nutzen. In der ersten Variante wird der im Fahrzeug mitgeführte Wasserstoff direkt in einem modifizierten Verbrennungsmotor verbrannt. Der maximale Wirkungsgrad des Wasserstoffverbrennungsmotors liegt zwischen dem von Benzin- und Dieselmotoren bei rund 35 Prozent (Tank-to-Wheel Betrachtung). Zusätzliche Energieverluste, die bei der Herstellung von grünem Wasserstoff auftreten, sind darin noch nicht enthalten. Im Vergleich zu einem rein batterieelektrisch betriebenen Auto mit einem ⁠Gesamtwirkungsgrad⁠ von rund 75 Prozent (Well-to-Wheel Betrachtung) ist die Nutzung von aus Strom hergestelltem Wasserstoff im Verbrennungsmotor ineffizient und ökologisch nicht sinnvoll. Neben Wasser entstehen zudem schädliche Stickstoffoxide im Abgas und erfordern auch weiterhin eine Abgasnachbehandlung zur Stickstoffoxidreduktion 
(z. B. mit AdBlue). Darüber hinaus werden weitere Schadstoffe in geringen Mengen durch nicht vermeidbares Verbrennen notwendiger Schmieröle im Motor ausgestoßen.

Etwas sinnvoller ist deshalb die zweite Variante, nämlich die Verwendung von Wasserstoff in einer Brennstoffzelle. Bei Autos mit Brennstoffzellen (fuel cell electric vehicle – FCEV) handelt es sich grundsätzlich auch um Elektrofahrzeuge, die allerdings den Strom für den Antrieb des Fahrzeuges während der Fahrt selbst aus dem mitgeführten Wasserstoff erzeugen. In der Brennstoffzelle findet die Umkehrung der Elektrolyse statt. Heutzutage kommen vor allem Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM)-Brennstoffzellen zum Einsatz. Hierbei reagiert Wasserstoff (H₂) in der Brennstoffzelle mit Luftsauerstoff (O₂) und es entsteht Wasser bzw. Wasserdampf (H₂O). Brennstoffzellen selbst können Wirkungsgrade von bis zu 60 Prozent erreichen. Berücksichtigt werden müssen jedoch noch weitere Verluste im Antriebsstrang des Fahrzeugs und Verluste bei der Herstellung und Lagerung des grünen Wasserstoffs (siehe Frage 5).

In Brennstoffzellen-Autos ist zusätzlich zu Brennstoffzelle, Wasserstofftank und Elektromotor auch ein kleiner Akku mit einer Kapazität von etwa 2 Kilowattstunden (kWh) verbaut. Dieser Akku puffert den Strom und deckt Lastspitzen ab, zum Beispiel wenn eine kurze, starke Beschleunigung notwendig ist. Außerdem ermöglicht er die Rekuperation – also die Rückeinspeisung – von Bremsenergie. Ein Vorteil von Wasserstoff-Fahrzeugen mit Brennstoffzelle ist, dass sie lokal keine schädlichen Abgase ausstoßen, wobei Emissionen aus Brems- und Reifenabrieb sowie Lärm und Flächeninanspruchnahme weiterhin eine Rolle spielen. 

Die Speicherung des Wasserstoffs im Fahrzeug erfolgt entweder flüssig bei sehr tiefen Temperaturen (-253 °C) oder gasförmig unter hohem Druck (350-700 bar). Im Pkw kommen in der Regel Tanks für gasförmigen Wasserstoff zum Einsatz. Beim Lkw werden aktuell beide Optionen diskutiert. Die Tanks für flüssigen Wasserstoff sind doppelwandig und sehr gut isoliert, um Abdampfverluste über das Sicherheitsventil zu reduzieren.

Im Jahr 2025 waren nur zwei Fahrzeugmodelle mit Brennstoffzellen serienmäßig als Neuwagen in Deutschland erhältlich: Toyota Mirai und Hyundai Nexo. Andere Fahrzeughersteller bieten lediglich Fahrzeuge aus Kleinserien an (z. B. BMW iX5 Hydrogen) oder haben diese schon wieder aus dem Programm genommen (z. B. Mercedes SUV GLC F-Cell). Die Zulassungszahlen von FCEV in Deutschland sind 2023 gegenüber dem Vorjahr um 70 Prozent gesunken und fallen mit 263 Fahrzeugen sehr gering aus. Das ist deutlich weniger als 0,1 Prozent aller verkaufter Pkw im Jahr 2023. Nach dem Auslaufen der staatlichen Förderung (Umweltbonus) Ende 2023 sind die Zulassungszahlen dann noch weiter gesunken, so dass Fahrzeuge mit Brennstoffzellen in der Zulassungsstatistik keine Rolle mehr spielen. Im Vergleich: Allein im Februar 2025 wurden in Deutschland 35.949 Fahrzeuge mit reinem Elektroantrieb (battery electric vehicle – BEV) neu zugelassen gegenüber 8 wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen (FCEV).

Die Anzahl von Wasserstofftankstellen ist in Deutschland im Vergleich zum europäischen Ausland hoch. Von einer Abdeckung mit Tankstellen, wie wir sie heute für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor kennen, sind wir beim Wasserstoff jedoch weit entfernt. Aktuell gibt es hierzulande rund 80 Wasserstofftankstellen (Stand 2025) gegenüber mehr als 14.000 Tankstellen für konventionelle Kraftstoffe. Derzeit werden Wasserstofftankstellen in Deutschland aus wirtschaftlichen Gründen sogar wieder rückgebaut, obwohl der Erhalt und Ausbau eines solchen Tankstellennetzes in der europäischen Verordnung (EU) 2023/1804 (AFIR) über den Aufbau der Infrastruktur für alternative Kraftstoffe entlang der Autobahnen vorgesehen ist. Außerhalb von Deutschland ist die Anzahl noch geringer: Nur rund 150 Wasserstoff-Tankstellen stehen im gesamten europäischen Ausland zur Verfügung.

Im Zusammenhang mit der Entwicklung einer Wasserstoffinfrastruktur sind auch Fragen zur Sicherheit relevant. In Deutschland wird Wasserstoff schon seit Jahrzehnten verwendet und es gibt ein ausgereiftes Regelwerk für den sicheren Betrieb von Tankstellen. Dieses Regelwerk wird im Rahmen der Genehmigung von Tankstellen angewendet und regelmäßig aktualisiert bzw. angepasst. Das Bundeswirtschaftsministerium hat hierzu den Leitfaden „Portal Green“ veröffentlicht.

Soll grüner Wasserstoff energieeffizient im Pkw eingesetzt werden, führt kein Weg an Brennstoffzellen-Autos vorbei. Diese Fahrzeuge verbrauchen nur rund die Hälfte des Wasserstoffs im Vergleich zu Modellen mit Wasserstoff-Verbrennungsmotor (siehe Frage 3). Trotzdem ist die Umwandlung von Strom in grünen Wasserstoff und die anschließende Umwandlung in der Brennstoffzelle in Strom für den Elektromotor deutlich weniger energieeffizient als die Speicherung von Strom in der Batterie für die direkte Nutzung im Elektroauto.

Während die Verluste beim Laden der Batterie bei einem E-Auto rund 10 Prozent betragen, sind beim Wasserstoff-Auto die Verluste bei der Herstellung von Wasserstoff im Elektrolyseur von rund 25 Prozent, bei dessen Transport (inkl. Kompression oder Verflüssigung) von rund 10 Prozent und bei der Umwandlung in der Brennstoffzelle von rund 45 Prozent zu berücksichtigen (vgl. EU-KOM/JRC117560, UBA 2019 "Roadmap Gas" und UBA 2019 "RESCUE"). Hinzu komme noch Verluste bei der Stromübertragung (rund 5 Prozent) und im Elektromotor (rund 20 Prozent) sowie mechanische Verluste im Fahrzeug (rund 5 Prozent), die jedoch für beide Fahrzeugtypen (FCEV und BEV) gleich sind (vgl. EU-KOM/JRC 119036). 

Daraus ergibt sich für den batterieelektrischen Pkw ein ⁠Gesamtwirkungsgrad⁠ von rund 75 Prozent, wogegen beim Wasserstoff-Auto mit Brennstoffzelle und grünem Wasserstoff (komprimiert) nur rund 28 Prozent erzielt werden. Während also beim E-Auto mit Batterie ein Viertel des eingesetzten Stroms nicht zum Antrieb des Fahrzeugs genutzt werden kann, sind es beim Brennstoffzellen-Auto fast drei Viertel des Stroms. Oder anders ausgedrückt: Ein Brennstoffzellen-Auto mit grünem Wasserstoff braucht für jeden zurückgelegten Kilometer zwei- bis dreimal so viel Strom wie ein rein batterieelektrischer Pkw.

Wie die folgende Abbildung zeigt, ist heutzutage für Mittelklassewagen von einem dreimal höheren Stromverbrauch bei Brennstoffzellen-Autos (54 Kilowattstunden pro 100 Kilometer) im Vergleich mit batterieelektrischen Autos (18 Kilowattstunden pro 100 Kilometer) auszugehen. Eine Reduzierung des Mehrverbrauch in Richtung Faktor zwei wäre bei Brennstoffzellen-Autos übrigens nur dann möglich, wenn der Wasserstoff für den Transport nicht verflüssigt, sondern komprimiert werden würde. Es ist jedoch von einer Verflüssigung auszugehen, wenn grüner Wasserstoff, wie in der nationalen Wasserstoffstrategie skizziert, zunehmend aus dem Ausland importiert wird.

Die Abbildung zeigt außerdem, dass der Einsatz von PtG⁠-Methan und PtL-Kraftstoffen im Verbrennungsmotor eines Pkw energetisch sehr ineffizient ist. Da regenerativ erzeugter Strom aus Windkraft oder Photovoltaik aktuell nur begrenzt zur Verfügung steht, muss auch mit diesen Energien effizient umgegangen werden, um den größtmöglichen Klimaschutz-effekt zu erzielen. Daher sollte erneuerbarer Strom, wo immer möglich, direkt in batterieelektrischen Fahrzeugen eingesetzt werden.

Stromverbrauch für Kompaktklasse-Pkw

Quelle: BMU & UBA

Brennstoffzellen-Fahrzeuge sind in der Herstellung und Entsorgung gegenüber Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren klimaschädlicher. Gründe sind vor allem die aufwändige Herstellung der Brennstoffzelle, des Tanksystems und des – wenn auch kleinen – Akkus (siehe Frage 3). Die Klimawirkung bei der Herstellung und Entsorgung von batterieelektrischen Autos ist ebenfalls höher als bei Verbrennern und kann je nach Größe des verwendeten Akkus sogar größer ausfallen als bei Autos mit Brennstoffzellen. Allerdings ist der Unterschied zwischen einem Elektro- und einem Brennstoffenzellen-Fahrzeug relativ gering. 

Das zeigt eine vom Umweltbundesamt beauftragte und 2024 veröffentlichte Studie: Ein Mittelklasse-BEV mit ausreichend dimensioniertem Akku (55 kWh) kommt heute mit Herstellung, Wartung und Entsorgung auf Treibhausgasemissionen in der Größenordnung von 15,6 Tonnen CO₂-Äquivalenten, ein entsprechendes FCEV mit Brennstoffzelle auf vergleichbare 15,7 Tonnen CO₂⁠‑Äquivalente. Herkömmliche Verbrenner der Mittelklasse hingegen liegen aktuell bei 9,5 Tonnen CO₂-Äquivalenten deutlich darunter. Ein batterieelektrisches Auto, das auf lange Autobahnfahrten (also hohe Reichweiten) ausgelegt ist, kommt bei der Herstellung, Wartung und Entsorgung auf höhere Treibhaugasemissionen als ein Brennstoffzellen-Auto. So liegen die Treibhausgasemissionen für ein Elektroauto mit einer Batteriegröße von 80 kWh bei rund 18 Tonnen CO₂⁠-Äquivalenten.

Entscheidend ist aber die Gesamtklimabilanz, die neben der Fahrzeugherstellung und -entsorgung auch die Pkw-Nutzung und damit die Treibhausgasemissionen bei der Stromherstellung berücksichtigt. Mittelfristig wird die Stromerzeugung in Deutschland noch nicht vollständig auf erneuerbare Energien umgestellt werden können; es entstehen weiterhin Treibhausgasemissionen. Geht man von einer durchschnittlichen Nutzungsdauer von 16 Jahren aus, sinken die Treibhausgasemissionen durch den ansteigenden Anteil von erneuerbaren Energien jedoch von Jahr zu Jahr. Dies gilt bei Strombezug aus dem allgemeinen Stromnetz (deutscher Strommix) sowohl für das batterieelektrischen Auto als auch für die Wasserstofferzeugung zum Betrieb der Brennstoffzelle.

Batterieelektrische Autos können ihren Klima-Nachteil bei der Fahrzeugherstellung und -entsorgung in der Nutzungsphase schnell aufholen und sind nach wenigen 10.000 Kilometern gegenüber den Verbrennern im Vorteil. Bei einer typischen Nutzungsdauer von 16 Jahren und einer Lebensfahrleistung von 220.000 Kilometern ist ein Kompaktklasse-Pkw mit Brennstoffzelle inklusive Fahrzeugherstellung, -entsorgung und -nutzung klimaschädlicher als ein vergleichbares batterieelektrisches Auto (siehe nachfolgende Abbildung). Über den gesamten Lebenszyklus betrachtet, stößt ein Brennstoffzellen-Pkw der Kompaktklasse rund 200 Gramm CO₂-Äquivalente pro Fahrzeugkilometer aus, wohingegen die Treibhausemissionen eines vergleichbaren BEV etwa 140 Gramm CO₂-Äquivalente pro Kilometer betragen. Brennstoffzellen-Autos mit grauem Wasserstoff – mittelfristig wird es keinen grünen Wasserstoff in ausreichender Menge geben – leisten damit anders als batterieelektrische Autos keinen nennenswerten Beitrag zum ⁠Klimaschutz.

Aufgrund der schlechteren Klimabilanz von Brennstoffzellen-Fahrzeugen sollte daher im Pkw-Bereich auf die direkte Nutzung von erneuerbarem Strom in rein batterieelektrisch betriebenen Fahrzeugen gesetzt werden. Wenn man im Vergleich zu E-Autos von einem „sauberen“ Brennstoffenzellen-Fahrzeug spricht, ist dies aus Sicht des Klimaschutzes nicht ganz korrekt.

Treibhausgasemissionen eines Kompaktklasse-Pkw mit Baujahr 2020 pro Fahrzeugkilometer (Lebenszyklus)

Quelle: @ UBA

Brennstoffzellen-Fahrzeuge benötigen bestimmte Rohstoffe, die in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren nicht notwendig sind. Für den Elektromotor werden Seltene Erden (z. B. Neodym) benötigt und die kleineren Akkus in Brennstoffzellen-Autos führen zu einem weiteren Bedarf an Batterie-Rohstoffen (z. B. Lithium und Kobalt). Dieser macht jedoch aufgrund der geringen Akku-Größe nur rund einem Vierzigstel des Bedarfes eines batterieelektrischen Pkw aus (siehe hierzu Agora Verkehrswende (2019). Für die Brennstoffzelle werden zusätzlich erhebliche Mengen an Platin benötigt – siehe hierzu Alonso et al. (2012) und European Comission (2023). In nachfolgender Abbildung wird schematisch der Bedarf an ausgewählten Rohstoffen für das Brennstoffzellen-Fahrzeug, den batterieelektrischen Pkw und das Verbrennerauto für verschiedene Metalle gegenübergestellt. 

Würden Brennstoffzellen nur einen geringen Anteil an den Neuzulassungen ausmachen, blieben die Versorgungsrisiken bei Platin begrenzt. Jedoch schon bei einem Anteil von nur rund 10 Prozent Brennstoffzellen-Fahrzeugen an den globalen Neuzulassungszahlen (Pkw, Lkw, Bus) würde die Nachfrage nach Platin im Jahr 2050 über dem Niveau der Förderung von Platin im Jahr 2015 liegen. Bei einer stärkeren Nutzung der Brennstoffzelle wäre die Rohstoffinanspruchnahme noch höher und die Produktionskapazitäten müssten demensprechend weiter angepasst werden.

Auch wenn die globalen Platinreserven bei einer steigenden Nachfrage derzeit ausreichend sind, ergäben sich für Europa erhebliche Versorgungsrisiken, bedingt durch die begrenzte Auswahl an zum Teil kritischen Rohstofflieferanten (Südafrika und Russland). Zudem ist die Förderung des Rohstoffs mit einem hohen Energiebedarf und Umweltrisiken verbunden. Auch BEV haben einen großen Bedarf an Batterierohstoffen (z. B. Kobalt, Lithium), mit negativen Umweltwirkungen und sozialen Folgen – siehe hierzu auch Brot für die Welt (2018). Aufgrund der deutlich größeren Akkus fällt dieser höher aus als bei FCEV. Trotzdem trägt die Herstellung und Weiterverarbeitung von Platin maßgeblich zu Treibhausgasemissionen und weiteren negativen Umweltwirkungen im Vergleich Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor bei. Umwelt- und klimaseitig relevant ist ebenfalls die Herstellung der Wasserstofftanks, die in der Regel aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff bestehen.

Die gesamten Umweltwirkungen von Brennstoffzellen-Autos werden wie bei anderen Autos nicht nur von der Fahrzeugherstellung, sondern auch von der Nutzungsphase bestimmt, vor allem von der Strom- und Kraftstoffbereitstellung. So zeigen die in der im Auftrag des UBA durchgeführten Studie „Analyse der Umweltbilanz von Kraftfahrzeugen mit alternativen Antrieben oder Kraftstoffen auf dem Weg zu einem treibhausgasneutralen Verkehr“ untersuchten Szenarien in den meisten Umweltwirkungskategorien – abgesehen vom Treibhauspotenzial und dem Kumulativen Energieaufwand (KEA)⁠ – eine deutliche höhere Umweltbelastung im Vergleich zur fossilen Referenz. 

Auch wenn am Fahrzeug selbst keine schädlichen Abgase entstehen, treten relevante Umweltwirkungen sowie Materialinanspruchnahmen entlang des gesamten Lebenszyklus auf. Beim Vergleich FCEV und BEV ergeben sich für derzeit in Betrieb befindliche Fahrzeuge für das FCEV Vorteile bei der aquatischen Eutrophierung, Wasserverbrauch und Hemerobie (als Grad der menschlichen Beeinflussung von Ökosystemen), aber relevante Nachteile bei der Versauerung und bei Feinstaubemissionen. Langfristig, also bei Zulassung zur Mitte des Jahrhunderts, wird erwartet, dass BEV jedoch bei allen Umweltwirkungskategorien im Vorteil sind.

Aus Gründen des Ressourcenschutzes sollte das Ziel sein, dass wir zukünftig mit weniger Autos gleich mobil sind wie heute und die Fahrzeuge auch länger genutzt und besser recycelt werden. Die Vorstellung, heutige Verbrenner eins zu eins durch Elektrofahrzeuge oder Brennstoffzellenfahrzeuge zu ersetzen, ist nicht nachhaltig.

Relativer Rohstoffbedarf eines Kompaktklasse-Pkw in verschiedenen Nutzungen (2018 bis 2030)

Quelle: UBA

Lkw und Busse werden im Stadt-, Regional- und Fernverkehr eingesetzt und müssen die dort gestellten Anforderungen an Reichweite und Nutzlast erfüllen. Dementsprechend werden unterschiedliche Varianten postfossiler Kraftstoffe und Antriebe diskutiert. Für Lkw im Stadt- und Regionalverkehr sowie Linienbusse ist die Elektrifizierung mit Batterien bereits möglich. Darüber hinaus wird die zukünftige Entwicklung der Batterietechnologie den Umstieg weiter forcieren. Neben rein batterie-elektrisch betriebenen Fahrzeugen sind auch Brennstoffzellen-Lkw und -Busse für den Stadt- und Regionalverkehr geeignet, vor allem wenn die zurückzulegenden Strecken größer sind.

Einzig die Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff ist noch ein Problem. Außerdem ist die geringere Energieeffizienz gegenüber der direkten Nutzung von Strom in rein batterie-elektrischen Fahrzeugen bei der Klimabilanz ein Nachteil, ähnlich wie beim Pkw. Stand 2025 sind in Deutschland 339 Brennstoffzellenomnibusse auf den Straßen unterwegs – bei den batterieelektrischen Bussen waren es immerhin schon 3.375 Fahrzeuge. 

Anders als im Stadt- und Regionalverkehr wird im Fernverkehr bei Lkw oder Bussen der Einsatz von Brennstoffzellen intensiver diskutiert. Ein Grund ist, dass der rein batterie-elektrische Betrieb von Fernverkehrs-Lkw bzw. Reise- und Fernbussen in den nächsten Jahren trotz rascher Fortschritte in der Akkuentwicklung noch unwahrscheinlich ist. Daher wurden auch Oberleitungssysteme als Alternative zum Wasserstoffantrieb für den Fernverkehr-Lkw untersucht. Entsprechende Projekte zur Evaluierung dieser Technologie wurden jedoch Ende 2024 eingestellt und aus Kostengründen nicht weiter verlängert. Die Studienergebnisse zeigen ein hohes Potenzial in Bezug auf den Klimaschutz bei hoher Alltagstauglichkeit. Dennoch wird vorerst die Umsetzung dieser bis zur Marktreife entwickelten Technologie nicht weiterverfolgt. 

Aufgrund der intensiveren Nutzung von Lkw oder Bussen und der damit verbundenen größeren Lebensfahrleistung dominieren die Umweltwirkungen der Nutzungsphase die Klimabilanz. Treibhausgasemissionen bei Herstellung, Wartung und Entsorgung der Fahrzeuge fallen somit weniger ins Gewicht als beim Pkw. So sind im Zulassungsjahr 2030 batterieelektrische Lkw (BEV) bzw. Oberleitungshybrid-Lkw (O-HEV) über ihren gesamten Lebenszyklus deutlich klimaschonender als Sattelzüge mit konventionellem Antrieb (ICEV) oder Lkw mit Brennstoffzelle (FCEV). 

Unter der Annahme einer Lebensfahrleistung von 900.000 Kilometern und einer Nutzungsdauer von 8 Jahren stößt ein BEV-Lkw im konservativen Szenario rund 440 Gramm CO₂-Äquivalente pro Fahrzeugkilometer und der O-BEV-Lkw rund 390 Gramm CO₂-Äquivalente pro Fahrzeugkilometer aus (siehe nachfolgende Abbildung). Der FCEV-Lkw ist mit rund 1.000 Gramm CO₂-Äquivalenten pro Fahrzeugkilometer, neben dem konventionellem Diesel-Lkw mit ca. 970 Gramm CO₂-Äquivalenten pro Fahrzeugkilometer im konservativen Szenario am schädlichsten für das Klima. Ursächlich hierfür ist vor allem die vorwiegende Verwendung von grauem Wasserstoff im FCEV-Lkw während seiner Nutzungsphase, da die Mengen an grünem Wasserstoff begrenzt sind. Auch im ambitionierten Szenario mit stärkerer Beimischung von im Inland erzeugtem grünem Wasserstoff bleiben der BEV-Lkw und der O-BEV-Lkw deutlich im Vorteil gegenüber dem FCEV-Lkw (siehe UBA-Texte 14/2024).

Obwohl Wasserstoff-Lkw (sowohl FCEV als auch H-ICEV) mittlerweile kommerziell verfügbar sind, ist nur eine kleine Anzahl von Fahrzeugen im Einsatz. Dies hat vor allem mit den hohen Kosten für die Bereitstellung von Wasserstoff zu tun (siehe Frage 9). Als Folge werden aufgrund mangelnder Nachfrage in Deutschland Wasserstoff-Tankstellen wieder zurückgebaut (vgl. H2 Mobility Deutschland GmbH & Co. KG). 

Neben der direkten Nutzung von Wasserstoff in der Brennstoffzelle wird auch die Verwendung von strombasiertem Flüssigkraftstoffen (⁠PtL⁠) oder strombasiertem Methan (PtG-Methan) in Verbrennungsmotoren für Lkw und Busse im Fernverkehr diskutiert. Die Entscheidung für oder gegen eine der postfossilen Optionen bei Lkw bzw. Bussen im Fernverkehr sollte jedoch von deren ⁠Klima⁠- und Umweltbilanzen abhängen. Der Weg über grünen Wasserstoff oder aus diesem hergestellte andere synthetische Kraftstoffe führt im Vergleich zum BEV oder O-BEV zu einem deutlich höheren Bedarf an erneuerbarem Strom mit entsprechenden negativen Auswirkungen auf Klima- und Umweltbilanzen.

Im Vergleich zu Verbrennungsmotoren für PtG-Methan oder PtL sind Brennstoffzellen energieeffizienter. Da Wasserstoff bei Verwendung im Lkw komprimiert und dazu noch stark abgekühlt werden muss, geht ein Teil des Effizienzvorteils wieder verloren. So liegt der ⁠Gesamtwirkungsgrad⁠ ausgehend von erneuerbarem Strom beim Diesel-Lkw mit PtL nur bei 21 Prozent, beim Brennstoffzellen-Lkw mit PtG-Wasserstoff bei 31 Prozent und beim Elektro-Lkw (BEV oder O-BEV) bei 73 Prozent. Energieeffizienz, Klima- und Umweltbilanz zur Umstellung hin zu einem treibhausgasneutralen Verkehr sprechen also für den (O-)BEV Lkw. 

Auch bei den Kosten liegt der (O-)BEV Lkw vorn. Die Umstellung auf Brennstoffzellen-Lkw mit grünem Wasserstoff wäre die teuerste postfossile Option (siehe Frage 9). Derzeit ist es unwahrscheinlich, dass die Oberleitungstechnologie eingeführt wird. Zudem wurde hierzu die Europäische Union bisher kaum aktiv und überlässt den Mitgliedsstaaten die Entscheidung. Brennstoffzellen-Lkw könnten daher eine Alternative oder Ergänzung von BEV-Lkw sein, auch wenn diese langfristig keine so großen Vorteile für Klima und Umwelt ermöglichen. 

Treibhausgasemissionen eines Sattelzuges mit Baujahr 2030 pro Fahrzeugkilometer (Lebenszyklus)

Quelle: @ UBA

Der an deutschen Tankstellen angebotene Wasserstoff ist heutzutage fast ausschließlich fossilen Ursprungs. Er wird aus der Dampfreformierung von Erdgas gewonnen und zu Kosten von ca. 9-10 Cent pro Kilowattstunde (ct/kWh) bereitgestellt – sowohl flüssig als auch gasförmig. Langfristig kann man von leicht ansteigenden Bereitstellungskosten für fossilen Wasserstoff ausgehen (ohne Berücksichtigung von Verbrauchssteuern und steuerähnlichen Abgaben), so dass im Jahr 2050 rund 10-12 ct/kWh erreicht werden könnten.

Die Bereitstellungskosten entsprechen nicht den Tankstellenpreisen, denn sie enthalten noch keine staatlich bestimmten Abgaben wie Steuern oder Margen der Unternehmen. Bei einem heute üblichen Verbrauch von 1 kg Wasserstoff je 100 Kilometer Fahrt für einen Pkw ergeben sich für diese Strecke allein auf Basis der Bereitstellungskosten selbst für grauen Wasserstoff Treibstoffkosten in Höhe von 3,75 €. An der Zapfsäule bezahlt man jedoch aktuell mit über 12 € pro kg Wasserstoff bzw. pro 100 Kilometer deutlich mehr. Die Kosten an der Tankstelle sind damit in der gleichen Größenordnung wie bei einem durchschnittlichen Verbrenner-Pkw mit einem Realverbrauch von rund 7 Litern Benzin.

Heutige Bereitstellungskosten für importierten Wasserstoff aus erneuerbaren Energien lägen mit 20-22 ct/kWh aber noch einmal deutlich höher. Gründe hierfür sind einerseits die Investitionskosten für die Erzeugungsanlagen sowie die Bereitstellung der elektrischen Energie, andererseits Investitionen und Energieaufwand (in Abhängigkeit der Transportentfernung und des transportierten Wasserstoffträgers) für den Transport nach Deutschland. Langfristig kann man von einem Rückgang der Investitionskosten bei Stromerzeugungsanlagen ausgehen – insbesondere bei Photovoltaik, aber auch bei Windkraft. Außerdem scheint auch ein Kostenrückgang bei der Elektrolysetechnik durch den Hochlauf der industriellen Produktion von Elektrolyseuren möglich zu sein. Die Bereitstellungskosten von grünem Wasserstoff an der Tankstelle könnten daher bis zum Jahr 2050 auf rund 14-19 ct/kWh sinken.

Entscheidend sind jedoch nicht nur die Energiekosten, sondern auch die Kosten für die Fahrzeuganschaffung sowie Wartungs- und Reparaturkosten. Für das Jahr 2030 wird erwartet, dass die Gesamtbetriebskosten (total cost of ownership – TCO) ohne staatliche Steuerungsinstrumente beim Brennstoffzellen-Lkw mehr als 40 Prozent höher liegen als bei einem batterieelektrischen Lkw (BEV-Lkw) (eigene Berechnung auf Grundlage von Daten der NOW). 

Wasserstoff kann auch in Flugzeugen auf unterschiedliche Weise genutzt werden. Beispielsweise kann er in konventionellen Triebwerken direkt verbrannt werden, sofern diese dafür geeignet und zugelassen sind. Bei der Verbrennung entsteht zwar kein Kohlendioxid (CO₂), da Wasserstoff als Treibstoff keinen Kohlenstoff enthält. Andere Abgase wie Stickoxide entstehen jedoch weiterhin. Ebenso ist die "kalte Verbrennung" von Wasserstoff in einer Brennstoffzelle perspektivisch auch in Flugzeugen denkbar. Dabei wird mit Hilfe von Sauerstoff und Wasserstoff elektrische Energie gewonnen, die über Elektromotoren dann einen Propeller antreibt. Bei hybriden Antriebskonzepten ist auch denkbar, elektrische Energie und Verbrenner-Technologie miteinander zu kombinieren, um je nach Flugphase energieeffizient und emissionsärmer zu operieren, zum Beispiel dadurch, dass man für den Start ausreichend Leistung sicherstellt.

Bei einer Nutzung von grünem Wasserstoff wird bei beiden Konzepten zwar kein zusätzliches CO₂ in die Atmosphäre emittiert, allerdings wird in noch größeren Mengen als bei Kerosin Wasser oder Wasserdampf ausgestoßen. Vor allem der Ausstoß von Wasserdampf trägt jedoch in bestimmten Höhen und bei bestimmten Wetterbedingungen zur Erwärmung der Atmosphäre bei. Die Quantifizierung dieses und weiterer Nicht-CO₂-Effekte des Luftverkehrs bleibt jedoch schwierig und ist aktuell Gegenstand vieler wissenschaftlicher Betrachtungen. Erste Simulationen deuten jedoch darauf hin, dass die Kondensstreifen aus Wasserstoff-Triebwerken eine kürzere Verweildauer haben und sich damit die wärmende Wirkung im Vergleich zu Kondensstreifen aus konventionellen Kraftstoffen verringert. Die exakte Quantifizierung dieses Nicht-CO₂-Effektes im Luftverkehr bleibt jedoch schwierig und ist aktuell Gegenstand weiterer wissenschaftlicher Untersuchungen.

Für die Nutzung von Wasserstoff ist bei beiden Konzepten – dem Einsatz im Triebwerk oder in der Brennstoffzelle – eine grundsätzliche Überarbeitung am Flugzeugentwurf notwendig. Ein Wechsel zu Brennstoffzellen erfordert dabei die weitestreichenden Veränderungen des Flugzeugdesigns, ermöglicht jedoch auch einen höheren Gesamtwirkungsgrad im Vergleich zur Direktverbrennung. Der Wasserstoff müsste bei beiden Konzepten unter hohem Druck und bei sehr tiefen Temperaturen in speziellen Tanks im Flugzeug mitgeführt werden. Selbst unter diesen technologisch extrem herausfordernden Bedingungen braucht Wasserstoff mindestens viermal so viel Volumen pro Energieeinheit wie konventionelles Kerosin. Entsprechend reduziert sich der nutzbare Raum für den Transport von Personen oder Fracht.

Die Einführung der direkten Verbrennung von Wasserstoff im Luftverkehr würde auch viel zeitlichen Vorlauf benötigen. Die notwendige Forschung, Entwicklung und Zulassung von neuen Triebwerken und Wasserstoff-Flugzeugen sowie der vollständige Austausch aller konventionellen Flugzeuge im Massenmarkt durch diese neuen Flugzeuge erscheint selbst bis Mitte des Jahrhunderts unrealistisch. Unter sehr optimistischen Annahmen könnte ein Wasserstoff-Prototyp für ein Regionalflugzeug noch in der ersten Hälfte dieses Jahrhunderts abheben. 

Der Einsatz von Brennstoffzellen in der Luftfahrt hat einen noch größeren Zeithorizont als die beschriebene Direktverbrennung. Welche Art der direkten Nutzung von Wasserstoff in Flugzeugen auch immer umgesetzt werden wird, Wasserstoff wird aller Voraussicht nach keinen ausreichend großen Beitrag zur Erreichung der nationalen Klimaschutzziele bis 2045 leisten können.

Der Einsatz von aus erneuerbarem Strom hergestelltem PtL-Kerosin in konventionellen Flugzeugen, die schon im Markt sind oder gerade entwickelt werden, stellt die einzige realistische Möglichkeit zur Dekarbonisierung des Luftverkehrs bis 2050 dar. In den Planungen für einen nachhaltigen Luftverkehr, EU-weit umgesetzt durch die Verordnung (EU) 2023/2405 "ReFuelEU Aviation", spielt PtL-Kerosin auch eine große Rolle. Die Verordnung legt zu verwendende Mindestmengen an nachhaltigen Kraftstoffen fest. Hierzu zählen Biokraftstoffe aus Abfall- und Reststoffen sowie PtL-Kerosin. Die Quote von 2 Prozent im Jahr 2025 für nachhaltige Flugkraftstoffe steigt schrittweise bis auf 70 Prozent im Jahr 2050. Für synthetische Flugkraftstoffe (bspw. PtL oder auch Wasserstoff) gilt eine Unterquote, die von 0,7 Prozent, bzw. 1,2 Prozent im Jahr 2030 auf 35 Prozent im Jahr 2050 steigt. 

Bei der Herstellung von PtL-Kerosin wird grüner Wasserstoff als Zwischenprodukt eingesetzt, er spielt damit indirekt eine entscheidende Rolle beim ⁠Klimaschutz⁠ im Luftverkehr. Für einen treibhausgasneutralen Kraftstoff muss allerdings der Kohlenstoff zur PtL-Kerosin-Produktion klimaneutral sein. Das ist er, falls er mittels CO₂-Abscheidung aus der Luft gewonnen wird. Wie beim fossilen Kerosin entstehen durch die Verbrennung von PtL in Triebwerken zusätzlich Wasserdampf sowie Luftschadstoffe – allerdings in geringeren Mengen. Diese Emissionen tragen ebenfalls zu den Nicht-CO₂-Effekten des Luftverkehrs bei. PtL ist somit ein treibhausgasneutraler, aber noch kein klimaneutraler Kraftstoff für den Luftverkehr. Daher sind trotz der genannten PtL-Optionen weitergehende Maßnahmen – z. B. klimaoptimierte Flugroutenwahl – zur Reduzierung der Nicht-CO₂-Effekte notwendig

Die Internationale UN-Seeschifffahrtsorganisation (International Maritime Organisation – IMO) will die absoluten Treibhausgasemissionen des Sektors bis 2050 um mindestens 50 Prozent gegenüber 2008 mindern. Je Tonnenkilometer sollen die Emissionen bis 2030 um mindestens 40 Prozent und bis 2050 um 70 Prozent gegenüber 2008 gesenkt werden. Um kompatibel mit den Zielen aus dem Klimaabkommen von Paris zu sein, sind jedoch Treibhausgasminderungen auch im Schiffverkehr bis 2050 von deutlich mehr als 70 Prozent gegenüber 2008 nötig. Das ist nur mit postfossilen, treibhausgasneutralen Kraftstoffen erreichbar. Die EU-Verordnung 2023/1805 "FuelEU Maritime" verpflichtet Schifffahrtsunternehmen ab dem Jahr 2025 zu einer Treibhausgasintensitätsminderung des an Bord von Schiffen verwendeten Kraftstoffes von 2 Prozent für Fahrten von oder zu einem EU-Hafen. Bis zum Jahr 2050 steigt dieser Wert schrittweise auf 80 Prozent an. Dies wird die Energiewende im Seeverkehr beschleunigen.

Derzeit ist noch nicht absehbar, welche treibhausgasneutralen Kraftstoffe und Antriebe im Seeverkehr zukünftig eingesetzt werden. Die Schifffahrtsbranche verfolgt unterschiedliche Ansätze, die bislang überwiegend noch auf fossilen Quellen basieren. So werden aktuell rund 1000 Schiffe mit Liquified Natural Gas (LNG) betrieben, in erster Linie um um – im Vergleich zur Nutzung von Schweröl –  die Luftschadstoffemissionen zu mindern. Der Großteil dieser Schiffe sind Tanker zum LNG-Transport. LNG ist jedoch ein fossiler Kraftstoff, der auch aufgrund unerwünschter Methanemissionen („Methanschlupf“) nicht nennenswert zu einer ⁠Treibhausgas⁠-Minderung führt und unter bestimmten Umständen sogar Mehremissionen zur Folge hat. 

Als zukünftige Kraftstoffe sind neben E-LNG (verflüssigtes ⁠PtG⁠-Methan) auch Wasserstoff, Methanol, biogene flüssige und gasförmige Kraftstoffe sowie weitere strombasierte Kraftstoffe in der Diskussion. Beispiele hierfür sind DME (Dimethylether), E-Diesel und Ammoniak, die in der Übergangsphase jedoch noch aus fossilen Quellen stammen werden. Einige dieser Kraftstoffe werden schon in ersten Projekten getestet. Die strombasierten synthetischen Kraftstoffe könnten perspektivisch treibhausgasneutral werden, falls der Strom und ggf. der benötigte Kohlenstoff zur Herstellung der Kraftstoffe aus erneuerbaren Quellen stammen.

Wasserstoff als Kraftstoff könnte auf Schiffen in Verbrennungsmotoren, in Brennstoffzellen und perspektivisch auch in Gasturbinen genutzt werden. Als Anwendung von Wasserstoff im Verbrennungsmotor ist nur ein kleiner Katamaran bekannt. Zur Nutzung von Wasserstoff in PEM-Brennstoffzellen existieren dagegen mehrere nicht-kommerzielle Projekte, vor allem auf Fähren. Im Jahr 2021 wurde auf dem Kreuzfahrtschiff AIDA Nova eine Versuchsanlage mit einer Brennstoffzelle installiert, die einen Teil des Energiebedarfs decken soll.

Investitionskosten für Schiffsneubauten mit Verbrennungsmotoren, die mit Wasserstoff betrieben werden, sind deutlich höher als für alle anderen postfossilen Kraftstoffe. Wasserstoff muss bei tiefen Temperaturen flüssig gespeichert werden, wofür es besondere Ventile, Schläuche und Rohre sowie gut gedämmter Tanks bedarf. Die volumenbezogene Energiedichte von verflüssigtem Wasserstoff ist zudem rund viermal geringer als bei konventionellen flüssigen Kraftstoffen, so dass größere Tanks an Bord benötigt werden. Damit verbleibt weniger Raum für den Transport von Fracht oder Personen. Bislang hat weltweit kein Hafen eine Lager- und Verteilerinfrastruktur für Wasserstoff. 

Unter den postfossilen, treibhausgasneutralen Kraftstoffen hat grüner Wasserstoff in der Herstellung jedoch deutliche Vorteile: Es treten die geringsten Energieverluste auf, da nur wenige Verfahrensschritte zur Wasserstofferzeugung erforderlich sind. Diese Verfahren sind technisch ausgereift und es braucht keine energieaufwändige ⁠CO₂⁠-Bereitstellung. Diese Vorteile führen zu geringeren Produktionskosten und die Herstellung postfossilen Wasserstoffs könnte vergleichsweise schnell hochgefahren werden.

Wasserstoff als Schiffskraftstoff in Brennstoffzellen dürfte zukünftig am ehesten auf Routen genutzt werden, die häufigeres Tanken ermöglichen. Ganz gleich, welche anderen, nicht-biogenen postfossilen Kraftstoffe sich durchsetzen werden (z. B. ⁠PtL⁠-Diesel, E‑LNG oder Ammoniak) – die Basis zur Herstellung ist immer Wasserstoff aus erneuerbarem Strom. Grüner Wasserstoff spielt damit zumindest als Ausgangsprodukt bei der Dekarbonisierung des Seeverkehrs eine entscheidende Rolle

Wasserstoff hat derzeit nur eine sehr geringe Bedeutung für den Schienenverkehr, da die direkte Nutzung von Strom effizienter und kostengünstiger ist. Zudem sind die Bedingungen für das Laden batterieelektrischer Antriebe günstig, denn 62 Prozent des Schienennetzes in Deutschland sind mit Oberleitungen ausgestattet. Darüber hinaus beträgt der Anteil der ⁠Verkehrsleistung⁠ auf der Schiene, der durch elektrische Antriebe erbracht wird, bereits heute im Personenfernverkehr 99 Prozent, im Personennahverkehr 80 Prozent und im Güterverkehr 95 Prozent. Wasserstoff als Energieversorgungsoption wird daher vor allem für Anwendungen im Schienenverkehr diskutiert, bei denen noch Dieselfahrzeuge eingesetzt werden und für die auch kein Ausbau einer Oberleitung geplant ist. Dies ist insbesondere im Schienenpersonennahverkehr der Fall.

Die direkte Nutzung von Strom über Oberleitungen ist für viele Bereiche des Schienennetzes ökonomisch sinnvoll. Der Anteil an elektrifizierten Strecken sollte von derzeit 62 Prozent weiter erhöht werden. Im Falle mittelfristig höherer Kosten für die zum ⁠Klimaschutz⁠ beitragenden Energieträger, wie grünem Wasserstoff oder PtX-Kraftstoff, kann auch die Elektrifizierung von deutlich mehr Streckenkilometern ökonomisch sinnvoll sein. Dies gilt es in den Planungen des Bundes angemessen zu berücksichtigen.

Das Laden von batterieelektrischen Zügen während der Fahrt auf Strecken, die nur teilweise mit Oberleitungen ausgestattet sind erlaubt es, deren Energiespeicher kleiner auszulegen als dies beim stationären Laden der Fall wäre. Regelmäßige Fahrmuster im Schienenverkehr machen die Optimierung von Akkugröße und Zwischenladebedarf einfacher als im Straßenverkehr. Sowohl das Fahren unter der Oberleitung als auch der batterieelektrische Betrieb zeichnen sich durch eine hohe Well-to-Wheel-Energieeffizienz (Analyse von der Gewinnung und Bereitstellung der Antriebsenergie bis zur Umwandlung in kinetische Energie) aus. Wie auch bei anderen Verkehrsmitteln ist Wasserstoff weniger effizient und ist bei den damit verbundenen höheren Kosten zur Treibhausgasminderung deutlich im Nachteil (siehe Frage 1).

Mit der beschleunigten Elektrifizierung von Strecken oder dem Einsatz von batterie-elektrischen Zügen können die notwendigen Treibhausgasminderungen deutlich effizienter erreicht werden. Ein wirtschaftlich sinnvoller Einsatz der Brennstoffzellentechnologie hängt maßgeblich von der zukünftigen Entwicklung der Batteriespeicher ab und lässt die Frage offen, ob grüner Wasserstoff als Energieträger im Schienenverkehr überhaupt noch eine Rolle spielen wird. Siehe hierzu auch: Alternative Antriebe im Schienenverkehr.

In Erdölraffinerien wird zur Herstellung von Benzin, Diesel, Kerosin und Paraffinen Wasserstoff benötigt. Der Bedarf an Wasserstoff besteht in einer Vielzahl an Raffinerieprozessen, etwa nach dem Cracken der langkettigen Kohlenwasserstoffe, beim Sättigen der Kohlenstoffbindungen oder bei der Entschwefelung. Etwa 78 Prozent des benötigten Wasserstoffs wird raffinerieintern aus anderen Prozessschritten bereitgestellt. Der restliche Anteil – in deutschen Raffinerien derzeit rund 150.000 Tonnen Wasserstoff pro Jahr – muss jedoch extern zugeführt werden. Die genaue Menge hängt von der Beschaffenheit des Rohöls und der Menge der jeweiligen Endprodukte ab. Der externe Anteil wird bisher aus der Dampfreformierung von Erdgas gewonnen. Damit beruht der Herstellungsprozess für Erdölprodukte derzeit vollständig auf fossilem Wasserstoff.

Anstelle von Wasserstoffs aus Erdgas lässt sich technisch auch grüner Wasserstoff – hergestellt aus der Wasserelektrolyse mit erneuerbarem Strom – verwenden. Damit entfielen die CO₂-Emissionen aus dem Erdgas für die Dampfreformierung und es entstehen weniger Treibhausgase bei der Herstellung der genannten Erdölprodukte. Dies ist ein technisch leicht umsetzbarer Weg, um die Herstellung fossiler Erdölprodukte stärker zu dekarbonisieren.

Die im Jahr 2023 überarbeitete Erneuerbare-Energien-Richtlinie (EU) 2023/2413 (RED III) führt zu einer weiteren Verschärfung der Vorgaben für den Einsatz erneuerbarer Energien im Verkehrsbereich bis 2030 gegenüber der alten Erneuerbare-Energien-Richtlinie (EU) 2018/2001 (RED II). Die Anpassung der Richtlinie an nationales Recht wird weiterhin den Einsatz grünen Wasserstoffs in Raffinerien als Erfüllungsoptionen ermöglichen, die die verpflichteten Inverkehrbringer von Kraftstoffen nutzen können, um im Jahr 2030 die vorgesehenen 29 Prozent Anteil erneuerbarer Energien im Verkehrssektor zu erreichen oder alternativ eine Verringerung der Treibhausgasintensität um mindestens 14,5 Prozent zu erzielen. Der Einsatz von grünem Wasserstoff in Raffinerien wird nach den Regelungen der aktuell gültigen 37. BImSchV dreifach auf die THG-Quote angerechnet und so besonders gefördert.