Serie: Alternative Antriebe, Teil 2 | 04.05.2007
Die Brennstoffzelle
Kein Qualm, kein Ruß, kein Gestank. Die einzige Emission eines Brennstoffzellen-Autos ist Wasserdampf. Einziger Nachteil: Es existiert noch nicht.
mid/hh
Für Stimmung im Chemieunterricht hat bei Generationen von Schülern die sogenannte "Knallgasreaktion" gesorgt. Denn wird Wasserstoff entzündet, reagiert er mit Luft und es kommt augenblicklich zu einer Explosion. Im Inneren einer Brennstoffzelle passiert chemisch gesehen das Gleiche - zwar ohne einen Zündfunken und ohne Knall, aber mit einer ähnlich beeindruckenden Energieausbeute.
Das Prinzip
Im Brennstoffzellenfahrzeug werden Wasserstoff aus dem Tank und Luft aus der Umgebung getrennt zu Elektroden in der Zelle geleitet. Dort reagieren sie miteinander, das Produkt der Reaktion ist destilliertes Wasser. Der gewünschte Nebeneffekt: Der Energieträger Strom entsteht.Je mehr einzelne Brennstoffzellen zu einem so genannten Stack gebündelt werden, desto höher ist die entstehende Spannung. Und desto stärkere Motoren können von ihnen angetrieben werden.
Zudem ist solch ein Auto auch extrem leicht und leise, denn für den Antrieb sorgt ein Elektromotor; auf mechanische Bauteile kann weitgehend verzichtet werden. Für die Energieversorgung ist das Gas Wasserstoff zuständig.
Vor- und Nachteile
Soweit die Theorie. Praktisch funktioniert die Brennstoffzelle heute im Grunde nur in großen Dimensionen. Raumstationen werden von ihr mit Strom versorgt, U-Boote können zeitweise angetrieben werden und auch einige Stadtbusse fahren mit Strom aus Wasserstoff. Für die Versorgung eines Serien-Pkw mit Antriebsenergie gibt es aber noch eine Reihe technischer und praktischer Probleme.Die aktuelle Brennstoffzellengeneration ist zum einen sehr temperaturempfindlich: Frost zerstört sie, Hitze ebenfalls. Zumindest bei Letzterem scheint Volkswagen für die Zukunft eine Lösung gefunden zu haben, die hitzeunempfindliche "Hochtemperatur-Brennstoffzelle". Mit einem Einsatz in Forschungsfahrzeugen ist jedoch nicht vor 2010 zu rechnen. In Serienfahrzeugen wird sie wohl erst zehn weitere Jahre später zum Einsatz kommen.
Das zweite Hindernis für den Siegeszug der Brennstoffzelle ist der Wasserstoff selber. Nicht, dass der Einsatz des explosiven Gases gefährlich wäre - bereits heute sind Tanks erhältlich, die ein Austreten größerer Mengen des flüchtigen Stoffes verhindern.
Aber Wasserstoff kommt in der Natur kaum in reiner Form vor. Denn dort würde er sofort in einer Knallgasreaktion explodieren.
Zukunftschancen
Wasserstoff muss stattdessen aufwendig gewonnen werden. Und zwar auf dem genau umgekehrten Weg der Brennstoffzellenreaktion, der so genannten Elektrolyse. Dabei wird aber genau so viel Strom verbraucht, wie die Zelle später erzeugen kann.Mit der konventionellen, auf fossilen Brennstoffen basierenden Kraftwerkstechnik ist dieser Strom also nicht wirklich umweltfreundlich, ohne CO2-Belastung und in großer Menge zu erhalten. Alternativen wären Sonnen- oder Windenergie oder die fragwürdige Kernkraft.
Trotz des ungelösten Versorgungsproblems forscht nahezu jeder Automobilhersteller an der Brennstoffzelle. Toyota hat 2003 das Konzeptfahrzeug Fine-N vorgestellt. VW lässt für Testzwecke den Touran Hy Motion rollen, der sich angenehm fährt, aber mit begrenzter Haltbarkeit der Brennstoffzellen, geringer Reichweite von nur 160 Kilometern und Elektromotorleistung von 80 kW noch keine Konkurrenz für den konventionell betriebenen Kompakt-Van ist.
Ähnlich sieht es bei den anderen Herstellern aus: Keines dieser Autos wird vor 2020 zu kaufen sein.
