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Ein klimafreundliches Elektroauto mit der Reichweite und der Tankzeit eines Benziners: Die Brennstoffzelle ist eine bestechende Idee – der viele Hürden im Weg stehen.VON HEIKO HAUPT

Auto mit Brennstoffzelle

Ein Auto mit Brennstoffzelle wird an einer Wasserstoff-Zapfsäule betankt.  |  © Hannibal Hanschke/dpa

Irgendwie will die Brennstoffzelle einfach nie so recht in Fahrt kommen. Daimler zeigte schon 1994 einen fahrbaren Prototyp, das Necar. Bereits 2004 wollte man solche Autos in größerer Zahl anbieten – was folgte, war Schweigen. Nun willToyota es ab 2015 mit dem Modell FCV in etwas größeren Stückzahlen probieren, Hyundai verfolgt ähnliche Kleinserien-Pläne. Daimler dagegen verschob erst kürzlich die ebenfalls für 2015 geplante Einführung erneut. Auf frühestens 2017, wie es heißt.

Wohl keine andere Technologie wurde so häufig und vor allem über einen so langen Zeitraum immer wieder als Zukunftslösung für den Antrieb von Automobilen gehandelt wie die Brennstoffzelle. Kaum eine andere Technologie verschwand jedoch auch so häufig wieder aus den Schlagzeilen oder stellte Entwickler vor derartige Hürden.

Doch zugleich ist das Thema für die Ingenieure zu verlockend, um es endgültig zu begraben. Denn die Theorie ist tatsächlich beeindruckend: Man nimmt mit Wasserstoff das meist verbreitete Element des Universums. Das produziert in der Brennstoffzelle durch eine chemische Reaktion mit Sauerstoff elektrische Energie, mit der sich ein Elektromotor antreiben lässt. Anstelle schädlicher Abgase, wie bei einem Diesel oder Benziner, entsteht dabei nur Wasserdampf, der durch den Auspuff entweicht.

Wasserstoff muss erst mal erzeugt werden

Nachtanken lässt sich Wasserstoff an einer darauf ausgelegten Tankstelle, wie es Autofahrer traditionell gewohnt sind: Der Tankvorgang dauert nicht länger als zwei oder drei Minuten. Kein Vergleich mit dem Stunden dauernden Laden eines batterieelektrischen Autos, auch die Reichweite liegt mit 500 oder 600 Kilometern auf einem vernünftigen Niveau.

Doch wie so oft klafft zwischen Theorie und Praxis eine deutliche Lücke. Es beginnt schon damit, dass Wasserstoff auf der Erde – anders als im Weltall – nicht in reiner, sondern meist nur in gebundener Form vorkommt. Die häufigste wasserstoffhaltige Verbindung ist das Wasser, auch in Erdgas ist Wasserstoff enthalten. Das Problem besteht nun darin, den reinen Wasserstoff zu gewinnen. Das ist ein aufwändiger Prozess, für den nicht zuletzt auch sehr viel Energie benötigt wird.

Natürlich ist es wenig sinnvoll, den Treibstoff für einen emissionsfreien Antrieb mithilfe von "schmutziger" Energie zu gewinnen, die ihrerseits die Umwelt belastet. Sinn ergibt die Gewinnung nur, wenn erneuerbare Energie eingesetzt wird – also Wasser-, Wind- oder Solarenergie. Hier hat die Sache den nächsten Haken: "Die Brennstoffzelle ist eine feine Technik. Es steht aber nicht genügend regenerative Energie zur Verfügung, um größere Mengen Wasserstoff zu erzeugen", sagt Gerd Lottsiepen, der verkehrspolitische Sprecher des ökologisch orientierten Verkehrsclub Deutschland (VCD). "Ich glaube auch nicht, dass sich in nächster Zeit daran etwas ändern wird."

Selbst wenn eine Lösung für dieses Problem gefunden wird, sind da noch weitere Hürden. Eine der größten ist im Augenblick der Preis eines solchen Antriebssystems. Anfang 2014 veröffentlichte die Unternehmensberatung Roland Berger dazu eine Studie. Die gute Nachricht: Die Experten gehen davon aus, dass die Herstellungskosten für Brennstoffzellensysteme bis zum Jahr 2025 um 80 Prozent sinken könnten. Die schlechte Nachricht: Das ist auch bitter nötig – derzeit würden bei jedem Auto Kosten von rund 45.000 Euro allein für das System anfallen.

Fast die Hälfte davon verursacht aktuell die sogenannte Membran-Elektroden-Einheit, die den Wasserstoff in elektrische Energie verwandelt. Dass sie so teuer ist, liegt vor allem am Edelmetall Platin. Das wird bei dem Prozess als Katalysator benötigt, und zwar in nicht unerheblichen Mengen: 30 bis 40 Gramm pro Auto. Doch Platin ist nicht nur teurer als Gold, es kommt auf der Erde auch recht selten vor. Die größten Vorkommen liegen in Südafrika und Russland – politische Krisen oder Sanktionen können die Verfügbarkeit zusätzlich beeinflussen.

Zwar versprechen die Entwickler, dass sie die Menge des benötigten Edelmetalls weiter reduzieren werden. Doch die Analysten von Roland Berger rechnen damit, dass das Brennstoffzellenauto erst dann einen Durchbruch erleben kann, wenn mit platinfreien Systemen gearbeitet wird. Das kann dauern – aber vielleicht ist bis dahin eine weitere große Hürde aus dem Weg geräumt. Denn damit ein Auto mit Brennstoffzelle fahren kann, benötigt es Tankstellen mit Wasserstoff-Zapfsäulen. Laut der Clean Energy Partnership, einem gemeinsamen Projekt von Politik und Industrie, gibt es derzeit rund 15 solche Tankstellen in Deutschland. Die Zahl schwankt, da nicht alle auch immer geöffnet sind. Bis zum Jahr 2015 sollen es 50 Zapfstationen sein, weiterer Ausbau ist geplant.

Der Treibstoff entweicht

Von einem flächendeckenden Netz jedoch kann in naher Zukunft nicht die Rede sein – dazu müssten wenigstens 1.000 Zapfsäulen im Land verteilt sein. "Auch bei Erdgas hat man von 1.000 Tankstellen als Ziel gesprochen", sagt Lottsiepen. Und obwohl dieses Thema nun schon seit Jahren präsent ist, wurden zuletzt "mehr als 900" gemeldet. Zum Vergleich: Für das Tanken von Benzin und Diesel stehen in Deutschland rund 14.600 Stationen zur Verfügung, Steckdosen für Elektroautos gibt es an mehr als 4.000 Ladestellen.

Experten wie Lottsiepen rechnen angesichts all dieser Hürden und Probleme nicht damit, dass das Brennstoffzellenauto sich in den nächsten fünf oder zehn Jahren einen nennenswerten Marktanteil sichern kann. Wie es in 20 oder 30 Jahren aussieht, das ist eine Frage, die heute niemand beantworten kann.

Wer sich trotz allem schon vorher ein Auto mit Brennstoffzelle zulegen will, der kann sich aber auch aus einem weiteren Grund sicher sein, eine Sonderstellung in der Autowelt einzunehmen. Schließlich fährt sonst niemand ein Fahrzeug, dessen Durchschnittsverbrauch genau dann signifikant steigt, wenn es längere Zeit stillsteht. Denn selbst in einem perfekt isolierten Tank erwärmt sich Flüssigwasserstoff über einen längeren Zeitraum und dehnt sich aus. Überschüssige Mengen treten über Ventile aus. BMW hat schon vor einigen Jahren bei der Kleinstserie Hydrogen 7 festgestellt, dass dieser Prozess bereits nach einer Standzeit von 17 Stunden einsetzt – und dazu führen kann, dass der Wasserstoff aus einem halbvollen Tank binnen neun Tagen verdampft.

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