Energie 12.04.2002, 17:33 Uhr

Kostenhürde bremst Brennstoffzellen-Einsatz

Brennstoffzellen-Heimkraftwerke aus dem Baumarkt, wochen­langes Telefonieren mit dem Handy, ohne an die Steckdose zu müssen, und nur noch reiner Wasserdampf aus dem Auspuff des Autos. Ist das die Welt von morgen? Bis es so weit ist, muss sich die Brennstoffzelle gegen bewährte Technik und deren Potenziale durchsetzen – und das auch im Preis.

„Die Brennstoffzelle muss sich ihren Platz gegen die etablierten Techniken und deren Potenziale erkämpfen“, betonte Dr. Manfred Baldauf, Entwicklungsingenieur bei Siemens. Für den Experten aus Erlangen steht fest:
> Als elektrochemische Energiewandler können Brennstoffzellen eine höhere Energieausnutzung erreichen als die jetzt eingesetzten Techniken.
> Auf Grund der hohen Kosten beschränkt sich der kommerzielle Einsatz in der nahen Zukunft auf Nischenmärkte.
> Brennstoffzellen-Systeme müssen sich nach der Phase der Technik-Demonstration in Feldtests bewähren, bevor sie in Massenmärkte eindringen.
> Favorisierte Kraftstoffe sind Erdgas (stationär) und Wasserstoff (mobile Anwendung). Ob ein anderer Kraftstoff eine Brückenfunktion zum regenerativen Wasserstoff übernimmt, ist offen.
> Zur Kostensenkung sind neben einem massiven Mitteleinsatz für Forschung und Entwicklung noch weitere technische Durchbrüche notwendig: bei den Materialien, in der Fertigungstechnik, bei Systemkomponenten und neuen Betriebskonzepten sowie in der Wasserstoffspeicherung.

„Der Schlüssel zum Erfolg der Brennstoffzelle“, so Baldauf , „ist der Kundennutzen.“ Das Miniaturisieren von Systemen auf dem Gebiet der Brennstoffzellen-Technik lässt zahlreiche Produktentwicklungen erwarten. Die Mikrosystemtechnik übernimmt dabei eine Schlüsselrolle. Bei ihr werden mehrere Einzelfunktionen zu einem miniaturisierten, intelligenten Gesamtsystem verknüpft. Die Vorteile sind niedrigere Kosten durch das Verringern von Bauteilen, kleinere Baumaße und geringeres Gewicht. Außerdem eine längere Haltbarkeit, weniger Schnittstellen und meist zusätzliche Funktionen.

Mit Hilfe der Mikrosystemtechnik lassen sich bei der Brennstoffzelle beispielsweise Sensoren und Peripherie-Elemente mit deutlich geringerem Herstellungsaufwand einbinden sowie Volumen und Masse durch sequentielles Abscheiden und Strukturieren von Schichten ganz erheblich reduzieren, erläuterte VDI/VDE-IT-Geschäftsführer Dr. Werner Wilke.

Die Fertigung miniaturisierter Brennstoffzellen ist derzeit noch kostspielig. Eine Schätzung der Fraunhofer-Initiative Mikrobrennstoffzelle geht für ein 10-W-System – das ist ungefähr die maximale Leistungsaufnahme eines Camcorders – bei Serienfertigung ohne Montage und bei einer Losgröße von 1000 Exemplaren von einem Einzelpreis von 226,52 d aus, bei 10 000 Einheiten wäre es ein Stückpreis von 196,6 d und bei einer Losgröße von 100 000 noch 85,22 d.

Neben dem Preis muss sich jedoch die Brennstoffzelle für Massenprodukte (Consumer Products) an den Kosten bereits bestehender Energiespeicher messen lassen. Die viel gepriesene Unabhängigkeit eines Brennstoffzellen-Handys von der Stromversorgung ist zwar in der Theorie interessant, im Alltag aber unerheblich. Denn für die meisten Mobiltelefonierer ist der Weg zur nächsten Steckdose nie besonders weit, so Georg Koch, Gruppenleiter Batterie- und Ladetechnik bei Siemens. Die Probleme dieser Geräte sieht er beispielsweise in der Giftigkeit des Methanols, im Handling während des Nachfüllens, in der Brandgefahr bei Unfällen sowie in der Logistik der Brennstoffversorgung.

„Und der Transport im Flugzeug? Wollen wir wirklich immer unser Handy vor dem Betreten der Maschine an die Stewardess abgeben?“, fragte Koch. Er wies zudem auf die speziellen Schwierigkeiten beim Einsatz eines solchen Brennstoffzellen-Funktelefons hin. Zum Beispiel beim dynamischen Verhalten. Beim Einschalten und beim Wechsel von Stand-by in Talk muss die Leistung sofort anstehen. Niemand kann (und will) warten, bis das Gerät „wie eine Turbine“ hochgefahren ist. Oder bei der Luftversorgung und dem Feuchtehaushalt. Wenn der Apparat im wasserdichten Wanderanorak oder in den Untiefen einer Damenhandtasche verschwindet, bleibt ihm glatt die Luft weg. In den Tropen oder in den Bergen darf es weder zur Kondenswasserbildung noch zum Austrocknen oder Einfrieren der Membran kommen. Der Einbau von Ventilatoren scheidet beim Mobiltelefon wegen der Baugröße und dem Laufgeräusch aus.

Die breite Markteinführung der Brennstoffzelle im Wohnungsbau darf erst nach erwiesener Tauglichkeit des Gesamtsystems geschehen. „Die Betriebssicherheit ist die oberste Prämisse und die Wirtschaftlichkeit die unabdingbare Voraussetzung“, sagte Hermann Wagner, Leiter des Referats Qualitätssicherung der Münchner Bauland GmbH. „Freilich sind die ökologischen Aspekte erst mit einer alltagstauglichen Wasserstoffversorgung gegeben“, so der Ingenieur. Für ihn kann Methanol-Betrieb nur eine Übergangsvariante sein. Bis wir ein Brennstoffzellen-Heimkraftwerk im Baumarkt erstehen und im Einkaufswagen transportieren, wie es derzeit eine Anzeige der RWE darstellt, werden gewiss noch einige Jahre ins Land gehen.

ULRICH GÜNTHER/WOP

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