VON CLEMENS POKORNY | 30.07.2014 11:50

Brennstoffzellenautos – die Zukunft der Mobilität?

Brennstoffzellenautos stoßen keinerlei Schadstoffe aus, sondern nur Wasser. Die aktuellen Modelle erzielen Reichweiten von bis zu 650 Kilometern – viel mehr als herkömmliche Elektroautos, die kein eigenes Kraftwerk an Bord haben. Doch die aus Brennstoffzellen gewonnene Energie ist nicht immer klimaneutral, weil sie unter hohem Strombedarf gewonnen wird und der Wasserstoff derzeit meist noch aus Erdgas oder Erdöl statt aus Wasser stammt. Welche Perspektiven hat diese Art des Fahrzeugantriebs?

Elektrofahrzeuge boomen, obwohl ihre Reichweite noch immer gering ist (UNI.DE berichtete). Trotz einiger Rückschläge bekommt aber eine konkurrierende Technologie langsam Aufwand: der Brennstoffzellenantrieb für Autos. Was steckt dahinter?

Brennstoffzellen sind kleine Kraftwerke, die sich zur Energiegewinnung des Elements Wasserstoff (chemisch: H, für Hydrogenium) bedienen. Wasserstoff hat einen hohen Energiegehalt – nicht zufällig besteht unsere Sonne zu über 90% daraus. Doch in der Natur kommt Wasserstoff nur in gebundener Form vor, z.B. in Erdgas, Erdöl und natürlich im Wasser. Um ihn als Antriebsquelle nutzen zu können, muss er daher erst einmal aus seiner jeweiligen Verbindung gelöst werden. Dazu gibt es verschiedene, sehr energieintensive Verfahren. Stark gekühlt kann Wasserstoff gespeichert und an speziellen Tankstellen verkauft werden. In jede der tausenden Brennstoffzellen eines Brennstoffzellenantriebs werden die Wasserstoffmoleküle einerseits und Sauerstoff aus der Umgebung andererseits eingeführt. Beide Elemente sind durch eine Membran getrennt, die nur die Wasserstoffprotonen passieren lässt. Die Anziehungskräfte, die dadurch auf die Elektronen wirken, erzeugen einen Strom dieser Teilchen auf einem Umweg zu den Protonen und dem Sauerstoff. Aus genau diesem Strom lässt sich elektrische Energie gewinnen. Auf der anderen Seite der Membran vereinigen sich die Wasserstoffmoleküle und der Sauerstoff und werden zu Wasser. Daher emittiert ein Brennstoffzellenauto ausschließlich Wasser(dampf).



Mit diesen Kraftwerken an Bord (meist im Boden des Fahrzeugs) erzeugen die Fahrzeuge ihre eigene elektrische Energie für ihre Elektromotoren, die als solche ganz leise laufen. Schon heute lassen sich daher mit Brennstoffzellenautos Reichweiten von bis zu 650 Kilometern erreichen, für weniger Geld als beim Tanken von Benzin & Co. – genug für die Fahrt in den Urlaub mit nur einmal Nachtanken pro Tag. Und anders als reine Elektrofahrzeuge, deren Akkumulatoren mindestens drei Stunden lang aufgeladen werden müssen, geht das Tanken minutenschnell vonstatten. Warum also haben die großen Automobilhersteller ihr Sortiment nicht längst weitgehend auf Brennstoffzellenautos umgestellt?

Noch kämpft die Technologie, an der schon seit den 1970er-Jahren geforscht wird, mit einigen großen Problemen. Bislang wird Wasserstoff zu 90% durch sogenannte Dampfreformierung aus fossilen Energieträgern gewonnen. Dazu wird überdies viel Strom verbraucht. Solange sich deshalb jene Verfahren zur Wasserstoff-Gewinnung, die ohne fossile Brennstoffe auskommen (z.B. Elektrolyse), nicht durchsetzen, und solange der dafür benötigte Strom noch zu selten aus regenerativen Energiequellen stammt, liefern Brennstoffzellen keine klimaneutrale Energie. Ingenieure kritisieren sogar, dass die Stromgewinnung aus Brennstoffzellen ein energetisches Verlustgeschäft sei. Doch dem ist entgegenzuhalten, dass uns Sonne, Wind oder Wasser den Strom aus regenerativen Energien, der zur Isolierung des Wasserstoffs gebraucht wird, schenken – wir müssen nur die Kraftwerke dafür bauen und sie instand halten, die Energieträger aber nicht eigens fördern. Solange die Batterien von Elektrofahrzeugen nicht für Langstreckenfahrten taugen, ist das eigene Kraftwerk an Bord die einzige sinnvolle, wenn auch sehr energieintensive Perspektive für (bestenfalls) klimaneutrales Autofahren.

Die Notwendigkeit der Abkehr von fossilen Energieträgern hat bekanntlich auch die Automobilindustrie längst erkannt. Während BMW im Jahr 2009 aus der Forschung ausgestiegen ist, entwickeln sich Daimler und zwei ostasiatische Marken zu Vorreitern der Brennstoffzellentechnologie. 2013 hat Hyundai ein Modell in geringer Stückzahl auf den Markt gebracht, 2014 folgte Toyota mit dem ersten Serienauto mit Brennstoffzellenantrieb. Bis 2025 möchte der japanische Hersteller den Endpreis für die Kunden von derzeit umgerechnet rund 50.000 Euro für einen Kleinwagen auf 15.000 Euro drücken. Wenn die Politik die Markteinführung mit entsprechenden Anreizen begünstigt, wird auch das Tankstellennetz für Wasserstoff schneller wachsen. So könnten Brennstoffzellenautos einen erheblichen Anteil dazu leisten, dass ein zentrales Klimaziel der EU – 80% weniger CO2-Ausstoß im Vergleich zu 1990 bis 2050 – erreicht wird.