Wasserstoff als Energieträger erlaubt eine lokal emissionsfreie Mobilität (Tank-to-Wheel, TtW System) [Grue06, S. 60f.]. Obwohl Wasserstoff auch als Treibstoff für Fahrzeuge mit konventionellen Verbrennungsmotoren verwendet werden kann, ist dieser Betrieb nicht vorteilhaft [Grue06, S. 135]. Mit seiner geringen Energiedichte muss Wasserstoff entweder bei sehr hohem Druck verdichtet (Compressed Hydrogen, CH₂) oder bei niedrigen Temperaturen verflüssigt (Liquid Hydrogen, LH₂) werden. Sowohl die Verflüssigung als auch die Komprimierung des gasförmigen Wasserstoffs sind mit einem hohen energetischen Aufwand verbunden [Grue06, S. 109f.]. Um in bedeutenden Größen gespeichert werden zu können, verlangt es nach einem effizienten Verbraucher wie der Brennstoffzelle [EuCo07, S. 44]. Alternativ können Brennstoffzellen mit kohlenstoffbasierten Energieträgern wie Ethanol betrieben werden. Bei dem Einsatz von Ethanol entstehen lokale Emissionen, die Speicherung im Fahrzeug ist aber aufgrund der höheren Energiedichte vergleichbar mit Benzin und Diesel [RiFu15].

Da Wasserstoff ein Sekundärenergieträger ist, sind die Treibstoffvorketten entscheidend für die Treibhausgasemissionen im Well-to-Tank (WtT) System. Auch die Kosten von Wasserstoff hängen im Wesentlichen von den Kosten der Herstellung und der Bereitstellung des Wasserstoffs ab. Die Bilanz der Emissionen, und vor allem das Ergebnis der Well-to-Wheel (WtW) Betrachtung ist somit abhängig vom gewählten Primärenergieträger und dem jeweiligen Herstellungspfad von Wasserstoff. Es existieren viele verschiedene Möglichkeiten zur Herstellung, die sich auch deutlich in ihren Kosten unterscheiden [EuCo07, S. 44]. Die Kohlenstoffdioxid (CO₂)-arme Herstellung ist insbesondere mit den folgenden beiden Pfaden denkbar:

Derzeit wird der größte Anteil mittels Dampfreformierung von Erdgas ohne CO₂ Abscheidung hergestellt [AgVe19].

Die Nutzung von Biomasse zur Wasserstoffherstellung ist geeignet, um Wasserstoff CO₂-arm zu gewinnen und stellt eines der kostengünstigsten Verfahren dar [WiAr10, S. 312]. Das Verfahren kann zukünftig eine wettbewerbsfähige Alternative gegenüber der Produktion von Wasserstoff aus fossilen Ressourcen darstellen [BaKi10]. Aufgrund begrenzter Potenziale und der Nutzungskonkurrenz um Biomasse, die auch zur Strom- oder Wärmegewinnung geeignet ist, ist das Wasserstoffpotenzial aus Biomasse jedoch limitiert [WiAr10, S. 313]. Aus diesem Grund wird derzeit die Elektrolysetechnologie intensiv erforscht, da die CO₂-arme Wasserstoffproduktion hierbei in erster Linie von der Verfügbarkeit von erneuerbarem Strom abhängt, der aus verschiedensten Quellen gewonnen werden kann. Bisher schwanken die Treibhausgasemissionen bei der Herstellung von Wasserstoff mittels Elektrolyse in Abhängigkeit vom Anteil der erneuerbaren Energiequellen am Strommix. So lagen die Emissionen bei der Elektrolyse im Jahr 2017 bei etwa 260 Gramm CO₂-Äquivalent pro Megajoule Kraftstoff, in den Jahren von 2018-2030 werden sie auf durchschnittlich etwa 190 Gramm CO2-Äquivalent pro Megajoule Kraftstoff geschätzt [AgVe19, S.36]. Wenn die Anlagen zur Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien weiter ausgebaut werden, bietet die Elektrolyse bei 100 prozentigem Betrieb mit erneuerbarem Strom die Aussicht auf eine emissionsfreie Wasserstoffherstellung.

Insgesamt zeigt die WtW-Analyse die starke Abhängigkeit der Treibhausgasbilanz vom WtT-System bei Brennstoffzellen-Fahrzeugen (Fuel Cell Electric Vehicles, FCEV). Mithilfe innovativer Herstellungsverfahren für Wasserstoff und dem Einsatz erneuerbarer Energien in der Produktion könnte in Zukunft eine sehr gute WtW-Bilanz von FCEV erzielt werden [MuZe14].