Brennstoffzellen

(eingestellt am 29.12.2006)
In einer Brennstoffzelle verbinden sich Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser. Dabei wird elektrische Energie erzeugt. Dieser Vorgang ist sehr umweltfreundlich, weil keine schädlichen Produkte, wie CO2, entstehen, sondern - wie gesagt - nur Wasser. Die Brennstoffzellen lassen sich (im Allgemeinen mit einem davor gesetzten Gerät durch „Reformierung“) so erweitern, dass anstelle des Wasserstoffes auch flüssige oder gasförmige Energieträger (z. B. Alkohol, Benzin) verwendet werden können. Dann allerdings entsteht auch CO2. (Für technisch Interessierte s. /Link/ )

Der Leser wird sich sagen, dass damit ja keine neue Energie erzeugt werden kann. Das ist völlig richtig, aber wenn die Brennstoffzellen einwandfrei funktionieren würden und nicht zu teuer wären, könnte man z. B. mit einer Brennstoffzelle

  • Erdgas, Benzin, Methanol oder Ethanol (Alkohol) mit hohem Wirkungsgrad direkt in Strom verwandeln und das Auto mit einem Elektromotor betreiben. Man bräuchte dann weniger Treibstoff als jetzt, es entstünden keine giftigen Abgase (wie Stickoxyde, aromatische Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Ruß) sondern in geringerem Maße als beim Otto- oder Dieselmotor nur das Treibhausgas CO2 und Wasser. Die Motorengeräusche wären auch geringer.
  • Elektrizität für Privathaushalte erzeugen und dazu direkt das für die Heizung eingekaufte Erdgas oder Heizöl verwenden.
  • elektrische Energie (z. B. den von einer Photovoltaikanlage gelieferten Strom) wie in einer Batterie speichern.

Obwohl es schon länger Brennstoffzellen gibt, ist es noch nicht gelungen, eine Brennstoffzelle zu entwickeln, die allen Anforderungen genügt. Bisher werden Brennstoffzellen für Spezialanwendungen oder für praktische Tests gebaut. Um für alle Anwendungen taugliche Brennstoffzellen bauen zu können, muss u. E. noch hoher Aufwand in Forschung und Entwicklung getrieben werden. Letztendlich dürfen Brennstoffzellen für den Verbraucher auch nicht zu teuer sein.

Anwendungsbereiche:

Kraftfahrzeuge: Diverse Autofirmen probieren Testfahrzeuge aus (z. B. DaimlerChrysler). In Chicago wurden schon im Jahr 2000 zwei Busse mit Wasserstoff betriebenen Brennstoffzellen testweise eingesetzt(Quelle: Ph.J. 5/2000). Zur Zeit ist VW dabei, eine neue Brennstoffzelle zu entwickeln(Ph.J. 12/2006). Problem bei vielen Brennstoffzellen: Sie arbeiten nur bei hohen Temperaturen und müssen daher gut wärmeisoliert werden, andererseits muss die Betriebstemperatur genau stimmen.

Privathaushalte: Hier spielt die Wärmeentwicklung von Brennstoffzellen (vielleicht abgesehen im Hochsommer) keine so große Rolle. Statt Erdgas nur einfach zu verbrennen, kann ein Teil der Energie in elektrischen Strom umgesetzt werden und der Rest in Heizenergie, so dass fast keine Energie verloren geht. Sicher eine gute Sache!

Die Fa. Hexis AG in Winterthur (Schweiz) bietet Brennstoffzellen-Heizgeräte an. Die Geräte werden u. a. in Haushalten in Deutschland getestet.

Für weitere Informationen siehe z. B. /Link/.

Als Batterie: Beim Laptop spielt vielfach die Zeit, mit der man ihn ohne Netzanschluss betreiben kann, eine sehr große Rolle. Forscher des japanischen Elektrokonzerns NEC haben für Laptops eine Brennstoffzelle entwickelt, die mit Methanol „betankt“ werden kann. Die Zelle ist im Testlauf. In Deutschland arbeiten Forscher der Münchener Firma Smartfuelcell und des Fraunhofer Instituts für solare Energiesysteme in Freiburg an Brennstoffzellen für den mobilen Einsatz in Laptops (Ph.J. 6/2005).

Unser Kommentar dazu: Brennstoffzellen werden sich u. E. erst dann durchsetzen können, wenn sie robust genug sind (z. B. gegen Erschütterungen im Auto), eine lange Lebensdauer haben, den Sauerstoff aus der Luft entnehmen können, ohne dass andere Bestandteile der Luft die Brennstoffzelle vergiften, wenn sie gut handhabbar und nicht zu teuer sind. Schließlich muss der für Brennstoffzellen erforderliche Treibstoff flächendeckend - zumindest in Deutschland - zur Verfügung stehen. – Vorteile der Brennstoffzelle wären die hohe Umweltverträglichkeit und die bessere Ausnutzung des Treibstoffes.

In der Zukunft könnte ein wichtiger Anwendungsbereich von Brennstoffzellen die Speicherung elektrischer Energie, die durch Photovoltaik oder Windenergieanlagen erzeugt wird, werden. Damit könnten dann die starken Schwankungen der Stromerzeugung durch Zwischenspeicherung abgefangen und die Stromabgabe dem tatsächlichen Bedarf angepasst werden. Dann erst könnte man wirklich ein dezentrales Stromnetz aufbauen und die Elektrizität müsste nicht mehr im großen Stil in Europa hin- und hergeschickt werden.

Hierzu sind noch große technologische Probleme zu lösen. So muss der Wirkungsgrad für die Speicherung noch erheblich gesteigert werden. Vermutlich kann man heute nur weniger als ein Drittel der dem Speicher zugeführten elektrischen Energie wieder nutzen. Die Politik sollte diese Forschung fördern.

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