Wasserstoffantrieb Die Brennstoffzelle als Stein der Weisen

Bei allem Geschrei um das Elektroauto ist eine Form des elektrischen Fahrens etwas ins publizistische Hintertreffen geraten: die Brennstoffzelle. In ihr wird in einer komplizierten chemischen Reaktion aus dem Luft-Sauerstoff und Wasserstoff Strom erzeugt, der einen E-Motor antreibt - fertig. Aus dem „Auspuff“ kommt nur warmer Wasserdampf, der im Winter zum Heizen des Autos genutzt werden kann.

Was sich so einfach anhört, war über Jahre hinweg viel zu kompliziert für eine Serien- und Alltagsreife. Vor allem das Kälteproblem machte den Ingenieuren Kopfzerbrechen. Wasser gefriert nun mal bei Temperaturen unter null Grad, und Eis in der Brennstoffzelle wäre tödlich für die Technik und muss verhindert werden. Diese Anforderung - so unisono alle Hersteller, die an der Brennstoffzelle forschen - könne man jetzt erfüllen.

Technische Reife nicht erreicht

Bei Opel/GM läuft zum Beispiel eine Flotte von 100 Brennstoffzellen-Fahrzeugen auf Basis des Chevrolet Equinox. Zehn davon werden seit mehr als einem Jahr in Berlin getestet. Man habe jetzt schon zwei Winter hinter sich gebracht, und das mit Temperaturen bis minus 22 Grad, sagt Lars Peter Thiesen, bei Opel für das Thema Wasserstoff und Brennstoffzelle verantwortlich. Die Fahrzeuge seien auf Temperaturen bis minus 25 Grad ausgelegt.

Zweites großes Problem der Brennstoffzellen-Technik ist das Lagern des Wasserstoffs - sowohl im Fahrzeug wie auch in/an der Tankstelle. Und auch hier habe man jetzt eine technische Reife erreicht, dass einer Anwendung im Alltag eigentlich nichts mehr im Wege steht.

Zum Beweis fährt Thiesen mit einem der Equinox-Fahrzeuge an eine Wasserstofftankstelle am Industriepark Frankfurt-Höchst. Dort wird neben herkömmlichem Sprit seit 2007 auch Wasserstoff (H2) angeboten. Sogar flüssiges H2 gibt es, doch BMW verfolgt seine Pläne, Wasserstoff ähnlich wie Benzin in einem Motor zu verbrennen, allenfalls noch halbherzig. Die Brennstoffzelle ist die intelligentere Form der Nutzung des Elements, weil sie in der Well-to-Wheel-Rechnung (von der Quelle bis zum Rad) in der Umweltbilanz rund 30 Prozent günstiger dastehe als ein herkömmlicher Motor, trotz des hohen Energieaufwands bei der Herstellung des Wasserstoffs. Werde dieser dagegen wie Benzin verfeuert, sei diese Rechnung pari, so Thiesen.

Die EU unterstützt die Wasserstoff-Technik

Bislang gibt es aber im Prinzip keine Wasserstoff-Produktion, aber in der chemischen Industrie fällt H2 unter anderem beim Herstellen von Ammoniak oder beim Entschwefeln von Benzin (sic!) als „Abfallprodukt“ an. Allein daraus ergäben sich in Deutschland jährlich 850 Millionen Kubikmeter, sagt Ashok Rastogi vom Industriepark Höchst. Das reiche, um einen anfänglichen Bedarf an Wasserstoff zu decken. Die Tankstelle am Industriepark wird über eine 1,7 Kilometer lange Rohrleitung (1000 bar Druck, in der Welt einzigartig) versorgt, man könnte Tankstellen aber auch mit Tankwagen beliefern. Ungefähr 3000 wären in Deutschland nötig für ein einigermaßen flächendeckendes Netz (heute gibt es rund 12 500 konventionelle Tankstellen).

Die Kosten von rund einer Million Euro für eine komplett neue Anlage (mit bis zu fünf Zapfstellen) hielten sich in Grenzen, meint Joachim Wolf, früher bei Linde und heute Chef der „Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Initiative Hessen“. Das Bundesland hat sich ganz offiziell das Fördern der Brennstoffzelle auf die Fahne geschrieben und will sich auch um das Entstehen einer Infrastruktur kümmern. Auch die EU unterstützt die Wasserstoff-Technik und hat die Tankstelle in Höchst (die einzige in Hessen) zum Teil finanziert.

In der fehlenden Infrastruktur sieht Opel-Mann Thiesen auch den größten Nachteil der Technik. Dennoch will Opel/GM bis 2015 ein Fahrzeug serienreif haben. Allerdings werde der Preis für den Endkunden noch deutlich höher sein als bei einem konventionellen Auto.

So sicher wie jedes andere Auto?

Das Fahren mit dem Equinox (auch Opel HydroGen4 genannt) gestaltet sich ähnlich unspektakulär wie mit einem Elektroauto. Die Motorleistung beträgt 93 kW (126 PS), das reicht, um das zwei Tonnen schwere SUV (aber nur Frontantrieb) kommod im Verkehr zu bewegen, die Höchstgeschwindigkeit beträgt 160 km/h, das maximale Drehmoment 320 Newtonmeter. 4,2 Kilogramm bei 700 bar komprimierter Wasserstoff im Tank sorgen für eine Reichweite von rund 300 Kilometer.

4,2 Kilo hört sich wenig an, aber für diese Menge Gas sind drei aufwendige Druckbehälter im Heck des Fahrzeugs nötig, die ein Volumen von jeweils 38 Liter haben. Sie schränken den Nutzraum des Equinox etwas ein. Während man an diesem „Problem“ auch in Zukunft nicht vorbeikommt, will Opel die Größe des Motors und der Brennstoffzelle bis zur nächsten Generation noch um die Hälfte verkleinern. Im Übrigen hat Opel schon verschiedene reale Crash-Tests mit dem HydroGen4 gemacht. Er sei so sicher wie jedes andere Auto, verspricht Thiesen.

In der Endabrechnung liegt der Vorteil in der Energiebilanz

Das Tanken von Wasserstoff unterscheidet sich für den Fahrer nicht vom Nachfassen von Benzin, er muss nur nach dem Einstecken der Zapfpistole einen Hebel umlegen. In drei Minuten ist es erledigt. Der Verbrauch des Opel HydroGen4 (die 4 steht für die vierte Generation) beläuft sich auf 1,3 Kilogramm Wasserstoff für 100 Kilometer, was umgerechnet 4,6 Liter Benzin entspricht. Marktpreise für Wasserstoff gibt es nicht, weil er nicht gehandelt wird. Der in der Industrie anfallende Wasserstoff wird in der Regel verbrannt, wenn er nicht wie in Höchst zur Tankstelle geleitet wird. Dort werden 9,99 Euro für ein Kilo berechnet.

Das Tanken selbst und die Vorhaltung des „Kraftstoffs“ sind energietechnisch viel aufwendiger als bisher, weil ständig ein immens hoher Druck erzeugt werden muss. Nur weil die Brennstoffzelle letztlich die Energie viel besser wandeln kann als ein Verbrennungsmotor, kommt es in der Endabrechnung zum Vorteil in der Energiebilanz.

Mercedes-Benz spricht von der Serienreife

Zu den Autoherstellern, die sich besonders intensiv mit der Brennstoffzelle auseinandersetzen, gehört seit Jahren Mercedes-Benz. Auf der IAA 1997 versprach der damalige Mercedes-Chef Jürgen Hubbert, die Technik bis zum Jahr 2005 serienreif zu machen. „Wir wollen die Ersten sein, die ein Serienfahrzeug mit Brennstoffzellen-Antrieb am Markt anbieten.“ Gezeigt wurde eine nur noch zweisitzige A-Klasse, in der Methanol zu Wasserstoff umgewandelt wurde. Vor 13 Jahren glaubte man noch nicht, die hohen Drücke in einem Wasserstofftank beherrschen zu können.

Mercedes-Benz ist weiter am Ball und spricht davon, ebenfalls kurz vor der Serienreife zu sein. In Kürze will man eine Kleinserie (200 Einheiten) einer Brennstoffzellen-B-Klasse auflegen. Bleibt das Infrastruktur-Problem. Daimler, Opel/GM, Ford, Honda, Hyundai/Kia, Renault-Nissan sowie Toyota haben unlängst einen „Letter of Understanding“ unterzeichnet, nach dem es bis 2015 so weit sein soll. Auch aus Amerika kommt die Kunde, bis 2015 sei eine Marktreife machbar und wünschenswert, die Regierung will 55 Milliarden Dollar zur Unterstützung bereitstellen, ein Großteil davon soll als Kaufanreiz ausgegeben werden. Ähnliche Bestrebungen gibt es in Japan.

Ob es tatsächlich so schnell geht, bleibt abzuwarten. Für Wasserstoff als Energieträger spricht seine unendliche Verfügbarkeit. Dass für das Herstellen große Mengen Strom nötig sind, steht auf einem anderen Blatt.