Die Brennstoffzelle kommt in Fahrt
Elektroautos machen den Benzinmodellen Konkurrenz. Doch ab dem kommenden Jahr geraten sie selbst unter Druck. Dann beginnt die Ära der Brennstoffzellen-Fahrzeuge. Auch die fahren elektrisch, doch sie gewinnen die Energie für ihren Antrieb aus Wasserstoff und haben eine deutlich höhere Reichweite.
Stuttgart. Im kommenden Jahr soll das erste Brennstoffzellenauto des Toyota-Konzerns in Serie gehen, Daimler schickt zwei Jahre später ein Modell der B-Klasse ins Rennen. Damit kann die Motorbranche nach zwei Jahrzehnten Versprechungen Taten folgen lassen. "Die Fahrzeuge sind ausgereift", sagt Ulf Groos vom Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme in Freiburg.
Ein Brennstoffzellenfahrzeug ist eine Variante des Elektroautos. Fachleute sprechen bisweilen vereinfachend von der gasbetriebenen Batterie. Während das reine Elektroauto an der Steckdose Strom tanken muss, fährt das Brennstoffzellen-Auto an speziellen Tankstellen vor, um Wasserstoff zu fassen. Das Gas strömt mit bis zu 700 bar Druck in einen Spezialtank. Zwei bis drei Minuten dauert der Tankvorgang.
In der Brennstoffzelle verbindet sich der Wasserstoff aus dem Tank mit dem Luftsauerstoff in einer chemischen Reaktion. Aus dieser Reaktion lässt sich elektrische Energie gewinnen. Damit die Reaktion in Gang kommt, ist das Edelmetall Platin nötig. Das macht die Bauteile teuer.
Da die Spannung einer Brennstoffzelle nur ein Volt beträgt, fassen die Ingenieure bis zu 400 Zellen zu einem Stapel zusammen. Eine Leistungselektronik wandelt deren elektrische Energie dann für den Elektromotor um. Die Brennstoffzelle produziert als Abgas reinen Wasserdampf.
Von außen betrachtet und beim Fahrkomfort unterscheidet sich ein Auto mit Brennstoffzellenantrieb nicht von Benzin- oder Dieselmodellen. "Der Durchschnittsfahrer merkt nicht, dass er ein Brennstoffzellenfahrzeug fährt", sagt Ingenieur Marc Kölmel, der bei Daimler-Benz die Brennstoffzellen mit entwickelt. Allenfalls Details fallen auf, etwa der andere Tankstutzen oder die Kraftstoffanzeige, die den Wasserstoffvorrat in Kilogramm angibt. Ein Kilogramm Wasserstoff ergibt in etwa eine Reichweite von 120 Kilometern und kostet zwischen fünf und acht Euro. Bei den Verbrauchskosten liegen Wasserstoffautos damit günstiger als Benziner und Diesel.
Ein Testfahrzeug von Daimler hat mit einer Brennstoffzelle 300 000 Kilometer zurückgelegt, sagt Kölmel. "Das Fahrzeug ist serientauglich", resümiert der Ingenieur, der seit 2003 an der Technologie forscht. Über Stückzahlen gibt in der Branche niemand Auskunft. Bis die Brennstoffzelle den Markt erobert, "wird es auch zehn bis 15 Jahre dauern, wie bei der Einführung der Hybrid-Fahrzeuge", schätzt Ulf Groos vom Fraunhofer ISE.
Bislang gibt es in Deutschland 14 Wasserstoff-Tankstellen, bis nächstes Jahr sollen es 50 sein. Fürs Jahr 2023 peilt die Branche 400 solcher Zapfstellen an, mit Schwerpunkten in den Ballungszentren. In den USA erweitert Kalifornien gerade das Tankstellennetz von derzeit zwölf auf 46. Auch Großbritannien und die skandinavischen Länder bauen aus.
Fachleute sehen in der Brennstoffzelle eine Ergänzung zu batteriebetriebenen Fahrzeugen. Während letztere nur für leichte Modelle und Strecken unter 200 Kilometern in Frage kommen, ermöglichen Brennstoffzellen große Reichweiten weit über 500 Kilometern und können sogar Busse antreiben.
Toyota scheint sogar ganz auf die Brennstoffzelle zu setzen: "Wir forschen zwar auch an kleineren Batteriefahrzeugen, unser Fokus liegt aber jetzt auf der Brennstoffzelle", so Yukihiro Sonodo, der europäische Chefentwickler von Toyota . Das Fahrzeug erfüllt darüber hinaus eine weitere Bedingung seiner Konstrukteure. Mit einer Spitzenleistung von über 100 Kilowatt könne es als Notstromaggregat einen Durchschnittshaushalt für mehr als eine Woche mit elektrischer Energie versorgen. Im erdbebengefährdeten Japan ist diese Funktion politisch gewünscht.
Wird der über Jahrzehnte in Deutschland entwickelten Brennstoffzellentechnik dasselbe Schicksal beschieden sein, wie anderen Techniken, deren Produktionsstätten heute in Südostasien liegen? Im Bereich der stationären Brennstoffzellenheizgeräte für die Strom- und Wärmeversorgung im Haushalt hat Japan längst mit rund 80 000 installierten Geräten die Führungsrolle eingenommen. Firmen wie Panasonic und Toshiba dominieren das Feld und beliefern auch viele deutsche Gerätehersteller.
Toyota-Mann Sonoda gibt sich da freundlich-optimistisch. Brennstoffzellenmodule in Autos seien im Unterschied zu Solarpanels komplexe Systeme, die als Ganzes gesehen werden müssten. Darin sieht er die Chance, die neue Technik auch in Europa zu halten.
