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Alternative Antriebe: Die Brennstoffzelle

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Die Brennstoffzelle

01.08.2007, 11:58 Uhr | Holger Holzer, mid

BMW Hydrogen 7 (Foto: BMW)Spätestens seit dem UN-Klimabericht ist klar: Mit dem Auto kann es so nicht weiter gehen. Doch wo liegen die Alternativen? Diese Serie beleuchtet das Potential des Hybridantriebs, von Gasautos, Brennstoffzellenfahrzeugen und alternativen Treibstoffen. Im zweiten Teil der Serie geht es um Möglichkeiten und Entwicklungen der Brennstoffzelle.#

Alternative Antriebe I:Der Hybrid

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Hier geht es zum großen Archiv (Foto: Werk)Wasserdampf statt Rauch
Kein Qualm, kein Ruß, kein Gestank. Das einzige, was aus dem Auspuff eines Brennstoffzellenautos kommt, ist Wasserdampf. 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. Einziger Nachteil: Es gibt es noch nicht.

"Knallgasreaktion" in der Zelle
Für großes Hallo im schulischen Chemieunterricht hat bei Generationen von Pennälern die so genannte "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.

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Wasserstoff reagiert mit Luft
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.

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VW Touran Hy Motion (Foto: Volkswagen)Probleme bei Pkw-Brennstoffzelle
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.

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Erstes Problem: Die Temperatur
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.

Wasserstoff ist zu flüchtig
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.

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Wasserstoffgewinnung aufwändig und teuer
Wasserstoff muss statt dessen 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.

Aktuelle MeldungenAutogramm

Zum Neuheitenkalender (Foto: Archiv)Bislang nur Prototypen
Trotz des ungelösten Versorgungsproblems forscht nahezu jeder Automobilhersteller an der Brennstoffzelle. VW lässt für Testzwecke den Touran Hy Motion rollen, der sich angenehm fährt, aber mit nur einer begrenzten Haltbarkeit der Brennstoffzellen, einer geringen Reichweite von nur 160 Kilometern und einer Elektromotorleistung von 80 Kiloewatt noch keine Konkurrenz für den konventionell betriebenen Kompakt-Van ist. Ähnlich sieht es bei den Wettbewerbern aus: Der Mercedes-Prototyp F600 fährt auf Basis der A-Klasse auf Teststrecken, Toyota hat 2003 das Konzeptfahrzeug Fine-N vorgestellt. Doch wohl keines dieser Autos wird vor 2020 zu kaufen sein. Einzig der BMW Hydrogen 7 ist bislang verfügbar, allerdings als Hybrid.