Brennstoffzellen nehmen langsam an Fahrt auf
Im Elektroantrieb mit Brennstoffzelle sehen viele die kommende Alternative zum Verbrennungsmotor.
Die Autoindustrie steht im Wort: „Im Jahr 2002 wird DaimlerChrysler die ersten Stadtbusse mit Brennstoffzelle ausliefern. 2004 folgen erste Pkw,“ verspricht Prof. Klaus-Dieter Vöhringer, im DaimlerChrysler-Vorstand verantwortlich für Forschung und Technologie. Die Schlagzeilen der Konkurrenz klingen ähnlich: Opel plant eine Kleinserie von Brennstoffzellenautos bis 2004, Nissan kündigte den Einsatz von Brennstoffzellen serienmäßig für 2005 an.
Die Publicity-Schlacht hat ihre Gründe: Die meisten Autokonzerne weltweit sehen im Elektroantrieb mit Brennstoffzellenbatterie die kommende Alternative zum Verbrennungsmotor.
In der Praxis türmen sich freilich vor jenen, die diese Versprechungen nun erfüllen müssen, noch massive Hürden auf. „Die größte Herausforderung für die Ingenieure ist es, konkurrenzfähige Herstellungskosten für die Brennstoffzellensysteme zu erreichen,“ so DaimlerChrysler-Chef Jürgen Schrempp. Der Konzern investiert rund 3 Mrd. DM in die Entwicklung der Brennstoffzellentechnologie.
Konkret kostet nach Expertenschätzungen ein Brennstoffzellenstack für den Mercedes-Prototyp „Necar“ zwischen 1 Mio. DM und knapp 10 Mio. DM. Das Kostenziel liegt jedoch bei 50 DM bis 100 DM je 1 kW Brennstoffzellenleistung. Unveröffentlichte Studien sprechen jedoch davon, dass selbst unter positiven Vorzeichen bei der 100-DM-Grenze das Ende der Fahnenstange erreicht ist. Damit würde allein eine Brennstoffzelleneinheit mit 50 kW Leistung rund 5000 DM kosten – die gesamte Peripherie einschließlich Elektromotor nicht mitgerechnet. Um die Kosten zu drücken und die Entwicklung zu forcieren, haben sich weltweite Allianzen zusammengefunden: VW mit Renault und Volvo, DaimlerChrysler mit Ford, General Motors (GM) mit Toyota.
Technisch ist die Entwicklung des Brennstoffzellenantriebes ein Kopf-an-Kopf-Rennen in eine ungewisse Zukunft. Beispiel Wärmeabfuhr: Rund 50 % der Energie, die eine heute übliche PEM-Brennstoffzelle liefert, geht als Wärme verloren – mehr als bei einem Verbrennungsmotor. Deshalb benötigen Elektroautos mit chemischer Batterie ein aufwendiges Kühlsystem.
Opel lud deshalb vor wenigen Wochen zu einer Rekordfahrt in das GM-Testzentrum nach Mesa bei Phoenix/Arizona ein, um öffentlichkeitswirksam Dauerlaufrekorde bei hohen Außentemperaturen aufzustellen. Dr. Erhard Schubert, Co-Direktor des GM Brennstoffzellenzentrums GAPC, zeigte sich mit den Ergebnissen sehr zufrieden: „Die Rekorde zeigen, wie leistungsfähig die neue Technologie heute schon ist. Zugleich gewinnen wir wichtige Erkenntnisse, was wir noch verbessern müssen.“ Die bisherigen Fortschritte veranlassen Prof. Ferdinand Dudenhöffer vom Center Automotive Research (CAR) der FH Gelsenkirchen denn auch zu der Prognose: „Die Ingenieure werden in den nächsten zehn Jahren marktfähige Lösungen für viele noch offene Fragen finden.“
Eine dieser nach wie vor ungelösten Fragen ist die nach dem geeigneten Energieträger. Da das Brennstoffzellen-Prinzip auf der Verwendung von reinem Wasserstoff basiert, wäre er der ideale Kraftstoff. Die Bereitstellung von Wasserstoff erfordert jedoch ein komplett neues und kostspieliges Tankstellennetz. Volkswagen arbeite laut VW-Chef Piëch an Brennstoffzellen einer neuen Bauart und erprobe dazu vier verschiedene flüssige Kraftstoffe. Gemeinsam mit Siemens soll der Wolfsburger Konzern einen neuen Technologiekomplex in Isenbüttel im Landkreis Gifhorn planen, in dem die gemeinsame Brennstoffzellenforschung und entwicklung konzentriert wird.
Auf flüssigen Kraftstoff setzt auch DaimlerChrysler: Bis eine Wasserstoff-Infrastruktur steht, könne man mit flüssigem Methanol über die Runden kommen. Verschiedene Necar-Modelle haben deshalb einen Reformer an Bord, der den Wasserstoff chemisch aus dem Methanol gewinnt und der Brennstoffzelle zuführt. Allerdings, so die Kritik aus dem Hause Toyota, würden derart betriebene Elektroautos nicht als abgasfreie „Zero-Emission-Vehicles“ gelten, da der Reformer Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide emittiere. Toyota-Entwicklungspartner General Motors will nicht nur deshalb eine benzinverträgliche Brennstoffzelle als Übergangslösung entwickeln. GAPC-Codirektor Byron McCormick: „Die Kunden werden keine Autos mit Methanol-Brennstoffzellen kaufen, wenn sie keine Tankstelle finden.“
Angesichts der vielen offenen Fragen rechnet Dudenhöffer von der FH Gelsenkirchen erst ab 2015 bis 2020 mit der Lösung des Wasserstoffproblems und dem Beginn einer Serienproduktion von Brennstoffzellen-Pkw ohne Reformer. Und selbst dann wird die Konkurrenz des Verbrennungsmotors noch übermächtig sein. Denn auch der kann problemlos mit Wasserstoff betrieben werden, ebenfalls abgasfrei, aber deutlich preiswerter. Diese Lösung strebt derzeit BMW an. Was die Zwölfzylinder aus München allerdings an Leistung und Komfort vorgeben, steckt der Brennstoffzellen-Phalanx wie ein Stachel im Fleisch. PETER WEIDENHAMMER
wird fortgesetzt
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