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Brennstoffzellen – eine uralte Technologie wird erwachsen





Keine Frage, Unternehmen wie Ballard Power Systems, DuPont, Hexis, SFC, Grundfos und viele andere bedienen seit vielen Jahren bestimmte Teilmärkte mit z.B. geräuschlose Notstromgeneratoren (USV`s), Ladegeräte für batteriebetriebene Geräte oder auch Gebäudeheizungen, die gleichzeitig Wärme und Elektrizität erzeugen. Besonders da, wo kein Anschluß an ein öffentliches Stromversorgungsnetz möglich ist (Inselanwendungen wie Telekommunikationsanlagen, Schiffe, abgelegene Siedlungen) oder eine besonders hohe Versorgungssicherheit benötigt wird (Krankenhäuser, U-Boote, Industrieanlagen), sind Kombinationen aus Brennstoffzelle und Energiespeicher (Batterie) einsetzbar. Doch bisher gelang es keinem Hersteller, wesentliche kommerzielle Erfolge mit Brennstoffzellen zu erzielen. Einige Unternehmen sind sogar wieder aus dem Markt ausgestiegen (z.B. in gewissem Rahmen Viessmann Ende 2017).

Dabei bringen Brennstoffzellen deutliche Vorteile mit sich. Die Technologie erlaubt schon heute elektrische Wirkungsgrade von bis zu 60%. Bei Kraft-Wärme-Kopplung werden sogar bis zu 95% Systemwirkungsgrad (reiner Dieselmotor etwa 40%) erreicht. Je nach Typ der Brennstoffzelle entsteht bei der „kalten Verbrennung“ nur Wasser. Die Zelle ist also weitestgehend schadstofffrei. Eine Brennstoffzelle arbeitet zudem nahezu geräuschlos und ist wartungsfrei. Sie ist als Energiequelle für Elektrizität und Wärme grund- wie spitzenlastfähig.

Da es mit Brennstoffzellen möglich ist, besonders effizient chemisch gespeicherte Energie aus den regenerativen Stromquellen wieder in elektrischen Strom zu verwandeln, kann diese Technik dazu beitragen, den CO2 und Stickoxyd-Ausstoß von Kohle- und Erdgaskraftwerken deutlich zu reduzieren.

Doch bislang fehlte es an entsprechenden Lösungen, um der Brennstoff-Technologie einen breiten Marktzugang zu ermöglichen. Ein Grund ist die große Anzahl konkurrierender Arten von Brennstoffzelle (z.B. PEM oder SOFC), aber auch die Art der einsetzbaren Materialien, die entweder teuer sind oder aber die Lebensdauer zu deutlich begrenzen. Ausserdem mangelt es noch an der fehlenden Massenproduktionstauglichkeit. Doch vor allem fehlte bisher der äußere Druck. Denn eine gute Technologie wird noch nicht deswegen eingesetzt, weil sie anderen Technologien überlegen ist. Vielmehr bedarf es eines ökonomischen Anreizes, um sie gegenüber anderen Möglichkeiten der Energiegewinnung als konkurrenzfähig zu erkennen.

Der Dieselskandal hat nun eine ganze Branche unter Druck gesetzt. Hielten bis vor einiger Zeit alle deutschen Automobilbauer noch ganz fest am Verbrennungsmotor, ändert sich die Situation nun stetig mehr. Denn der Diesel hat sein gutes Image verloren und in manchen Ländern dieser Welt ist man in Sachen „sauberes Auto“ bereits viel weiter (der Aspekt, woraus die Energie für solch ein „sauberes Auto“ hergestellt wird, sei zunächst einmal ausgeblendet).

Gemeint sind die Elektrofahrzeuge, die z.B. als Beimischung zu den Flotten der Automobilhersteller die Erreichung der CO2 Grenzen der EU ermöglichen. Die jedoch auch zunehmend von der Bevölkerung als Zukunftstechnologie erkannt werden.
Ökologisch interessant werden solche Elektrofahrzeuge, wenn der Strom nicht aus Kohlekraftwerken kommt, sondern regenerative Energie für das Laden der Lithium-Ionen-Batterie verwendet werden kann. Doch regenerativer Strom steht nicht immer zur Verfügung. Nachts produziert kein einziges Solarkraftwerk in Europa Strom. Und Flauten können im Sommer tagelang die Produktion von Windstrom lahm legen – gerade dann, wenn Klimaanlagen besonders viel Strom benötigen.

Derzeit werden große Lithium-Ionen-Speicherkraftwerke aufgebaut, um Strom zu puffern. Denn an sich muß elektrische Energie in dem Moment, in der sie produziert wird, auch wieder verbraucht werden.

An diesem Umstand setzt der Gedanke an, warum Brennstoffzellen eine Chance haben als Energiequelle der Zukunft. Besonders auch im voll-elektrischen Fahrzeug. Denn Brennstoffzellen arbeiten im simpelsten Fall mit Wasserstoff und Sauerstoff. Den benötigten Wasserstoff gewinnt man mit Hilfe des regenerativen Stroms aus Windkraft, Solarenergie oder Wasserkraft – und zwar in dem Moment, wenn er zur Verfügung steht. Zusammen mit dem Sauerstoff aus der Luft kann zu einem späteren Zeitpunkt die chemisch gespeicherte Energie dann wieder in Antriebsenergie umwandelt werden.
Aus sicherheitstechnischen Gedanken heraus – schließlich gibt es bereits seit längerem mit Erdgas oder auch hochverdichtetem Wasserstoff angetriebene Fahrzeuge – kann man auch Methanol-basierende Brennstoffzellen einsetzen. Dies würde auch den Ausbau einer entsprechenden Versorgungsinfrastruktur erleichtern. Die derzeit rund 60 öffentlich zugänglichen Wasserstoff-Tankstellen sollen der Initiative „H2-Mobility“ zufolge auf 400 H2-Tankstelle im Jahre 2023 ausgebaut werden. Wegen der erzielbaren Reichweite von 600 km mit einer Tankfüllung könnten 1.000 Tankstellen bundesweit bereits eine ausreichende Dichte darstellen (deutschlandweit gibt es etwa 13.000 Tankstellen für fossile Brennstoffe).

Trotz der zuvor beschriebenen Vorteile und Möglichkeiten von Brennstoffzellen fehlt es auch Anfang 2018 noch an dem massenhaften Einsatz dieses Energieproduzenten. Dazu sind auch die Verkaufszahlen des sehr wenigen Serienfahrzeuges mit Brennstoffzellen-Antrieb (Toyota Mirai, Honda Clarity) noch zu klein – trotz erfreulich großer Reichweite. Eine Wende könnte 2020 bringen, wenn Hersteller wie Daimler, BMW, Audi Honda, Toyota und Ford ihre marktreifen H2-Lösungen präsentieren wollen.
Wichtiger Hinderungsgrund bislang sind die relativ teuren Rohstoffe (u.a. Platin-Katalysator), die eingesetzt werden müssen. Zudem ist die Lebensdauer im mobilen Wechsellast-Betrieb noch nicht ausreichend. Vor allem aber ist die Herstellung durch fehlende, vollautomatische Serienfertigung bislang noch zu teuer. Dadurch kann sich der Brennstoffzellen-Antrieb nicht durchsetzen gegenüber den etablierten, hoch standardisierten Fertigungen der Verbrennermotoren.

Doch der Dieselskandal übt nach wie vor einen massiven Druck auf die Automobilindustrie aus, sich nach Alternativen umzuschauen. Und das Potential für solch eine Alternative liegt ganz deutlich bei der Kombination Brennstoffzelle und Lithium-Ionen-Batterie. Denn ähnlich dem Verbrennermotor in einem Hybrid-Antrieb kann die Brennstoffzelle 24-Stunden pro Tag die vergleichsweise kleine Batterie laden. Mit Energie aus regenerativen Quellen. An jedem Ort unabhängig von einer Ladestation. Also auch in Städten mit sehr prekären Parkplatzproblemen und keinem ausreichenden Stromnetz, um unzählige Ladestationen zu versorgen.

Die CMC Klebetechnik arbeitet mit mehreren Komponentenanbietern zusammen, um Brennstoffzellen konkurrenzfähig zu machen. Leistungsfähigere Materialien, zuverlässige Lebensdauer und automatisierbare Verarbeitungsprozesse helfen dabei, die Zukunft der Energieversorgung flexibler zu gestalten und – bei Einsatz regenerativer Energie – den CO2-Footprint eines jeden von uns etwas zu verkleinern.

Kurz-URL: https://www.88energie.de/?p=1620724

Erstellt von an 14. Jun 2018. geschrieben in Brennstoffzellen, Sonstige. Sie können allen Kommentaren zu diesem Artikel folgen unter RSS 2.0. Sie können einen Kommentar schreiben oder einen trackback setzen zu diesem Artikel

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