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Brennstoffzellen

Die Marketingstrategen rund um die alternativen Antriebsformen haben gepunktet. So ist es mittlerweile durchaus bekannt, welche Vorteile Elektromotoren bieten. Auch wird dadurch ein plausibles Ziel verfolgt: Die Umwelt zu schonen. Wie genau funktioniert aber die Technik der Zukunft und welche Herausforderungen gibt es zu bewältigen? Am Beispiel der Brennstoffzelle bringen wir euch das Thema etwas näher.

Die Vorteile der Brennstoffzelle

Setzt man den neuen Toyota Mirai in Bewegung, so lässt sich kein Unterschied zu den herkömmlichen Elektroautos erkennen. Der Schub an Drehmoment wird lediglich von einem dezenten Surren begleitet. Hier schreit kein Motor auf und keine Abgasanlage röhrt. Zwar können die heutigen Elektroautos ebenso mit einer geringen Geräuschkulisse dienen, ein Manko jedoch haben sie gegenüber dem Mirai. Während der BMW i3 und Nissan Leaf mit einer Ladung Elektrosaft zwischen 100 und 200 Kilometer weit kommen, schafft es der Mirai auf knapp 500 Kilometer. Auch der Ladevorgang ist mit 3 Minuten beim Mirai drastisch verkürzt.

Der Mirai tankt keinen Strom. Er wird mit reinem Wasserstoff gefüllt aus dem die Brennstoffzelle erst noch Strom gewinnen muss. Dies geschieht durch energieaufwendige Elektrolyse. Wasser wird mit Hilfe von Elektrizität in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Da Wasserstoff leider sehr flüchtig und reaktionsfreudig ist, muss dieser unter extremen Druck und extremen Temperaturen gekühlt gelagert werden. An einer Membran in der Brennstoffzelle erzeugen Wasserstoff und Sauerstoff Elektrizität. Die Abwärme davon führt zum Endprodukt des Wasserdampfes. Die gewonnene Elektrizität wird schließlich für den Antrieb der Räder durch einen Elektromotor verwendet. Durch dieses Konzept fallen keine Abgase im klassischen Sinn an. Ein wenig Wärme und Wasserdampf, mehr tut der Mirai seiner Umwelt nicht an.

Wasserstoff ist das Element, welches im Universum am häufigsten vorkommt. Leider nur nicht auf der Erde, denn hier ist es nur in gebundener Form (Wasser oder Methan) auffindbar. Somit muss der Wasserstoff durch die chemische Industrie hergestellt werden. Die Momentanen Kapazitäten dafür, reichen in Deutschland bereits für einen Betrieb von 750.000 Fahrzeugen. Kritikberechtigt sind jedoch verschiedene Herstellungsverfahren von Wasserstoff. Paradoxerweise werden heute noch 90 Prozent des Energieträgers aus fossilem Erdgas hergestellt. Durch diesen Prozess werden entsprechend viele Treibhausgaspartikel an Kohlendioxid (CO2) freigesetzt.

Dennoch kann aufgeatmet werden: Es ist ebenso möglich Wasserstoff aus Windenergie oder Photovoltaikanlagen zu gewinnen. Ein Fortschritt dieser Technik verspricht ebenso einen Fortschritt für die Klimabilanz der Brennstoffzellenautos.

Kein Wandel ohne entsprechende Politik

Vorreiter des Wandels ist eindeutig der japanische Hersteller Toyota. Auch Honda und General Motors arbeiten an einer Brennzelle zusammen. Der Volkswagen-Konzern zeigte den Besuchern der Los Angeles Automesse sogar zwei Konzeptfahrzeuge auf Basis des Golf und des Audi A7.

„Alle großen Hersteller arbeiten an der Brennstoffzelle. Toyota verfolgt die Technologie sehr konsequent“ fasst Jörg Karstedt, Koordinator Elektromobilität beim Zentrum für Brennstoffzellen-technik in Duisburg zusammen.

Für japanische Hersteller gilt jedoch ein ganz besonderer Anreiz. Der aktuelle politische Kurs entfernt sich von der Rohölimportindustrie und will das Land unabhängiger machen.

Einen anderen Anreiz hat sich die EU gesetzt. So sollen bis zum Jahr 2050 die CO2-Emissionen des kompletten Verkehrssektors im Vergleich zum Jahr 2009 um 95 Prozent sinken. Durch Verbrennungsmotoren kann diese Bilanz niemals erreicht werden, denn dies entspricht einem flottenweiten Normverbrauch von 4,1 Litern Benzin oder 3,6 Litern Diesel.

Eine weitere Förderung des Wasserstofftankstellennetzes wird erfolgsentscheidend für die Brennstoffzellenautos sein. So plant Daimler in Kooperation mit dem Technologiekonzern Linde einen Ausbau des deutschen Netzes um immerhin 20 weitere Wasserstofftankstellen.

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