Brennstoffzelle statt Batterie
08.06.2010 | 12:27 Uhr 2010-06-08T12:27:00+0200Essen.Essen. Ab 2015 sollen Brennstoffzellen-Pkw kommen, die aus Wasserstoff ihren Strom an Bord erzeugen. Bei General Motors wird es die nächste Generation nach dem HydroGen4 (Bild) sein. Knackpunkt bleibt das Tankstellennetz. Hier die wichtigsten Fragen und Antworten zum "BZ-Mobil".
Der Einstieg in die Wasserstoffwirtschaft ist oft beschworen worden, aber noch weit entfernt. Ohne ihn werden mit dem Gas betriebene Brennstoffzellen-Fahrzeuge nicht aus der Nische von Spezialanwendungen, beispielsweise für Linienbusse, herauskommen. Auf der großen Wasserstoffkonferenz im Mai in Essen stellten große Autobauer die jüngste Generation ihrer Prototypen vor. 2015 sollen die ersten Brennstoffzellen-Pkw erhältlich sein, wie die konkurrierenden Batterieautos noch zu unwirtschaftlich hohen Kosten. Eine Bilanz der Vor- und Nachteile.
Wie arbeitet eine Brennstoffzelle?
In der Brennstoffzelle (BZ) verbindet sich Wasserstoff durch eine so genannte kalte Verbrennung mit Sauerstoff. Es entsteht dabei als Endprodukt Wasser und es fließt Strom. Theoretisch lässt sich eine BZ auch mit anderen, etwa aus fossilen Quellen gewonnenen Treibstoffen wie Methanol betreiben. Die schlechte Klimabilanz spricht aber dagegen. Wasserstoff ist grundsätzlich so ökologisch wie seine Erzeugung.
Den Einstieg in die Wasserstoffwirtschaft vorausgesetzt: Warum nicht das Gas in normalen Motoren verfeuern, die dafür nur leicht modifiziert werden müssen?
Die Energieausnutzung der Brennstoffzelle ist doppelt so gut wie bei einem Wasserstoff gespeistem Verbrennungsmotor, weil die BZ weniger Abwärme produziert. Ein Verbrenner würde also für die gleiche Reichweite einen doppelt so großen Wasserstofftank benötigen. Grundsätzlich ist das Strom produzierende BZ-Fahrzeug ein Elektroauto und damit gegenüber dem Verbrenner bis ca. Tempo 70 km/h leiser und aus dem Stand durchzugsstärker. E-Mobile kommen ohne Getriebe aus und gelten als wartungsärmer.
Was spricht im Vergleich zum batteriegespeisten Elektroauto für BZ-Fahrzeuge?
BZ-Autos haben kein Reichweitenproblem. Das Technikpaket ist viel kleiner und leichter als bei den schweren und großen Batterien. BZ-Autos können deshalb bei der Raumausnutzung genauso gut sein wie jetzige konventionelle Wagen. Die Betankung mit Wasserstoff geschieht in Minuten und nicht wie das Aufladen der Akkus in Stunden. Prototypen-Probleme der BZ wie die Kaltstartfähigkeit bei Minustemperaturen sollen inzwischen gelöst sein. Hauptproblem des BZ-Fahrzeugs bleibt das praktisch nicht vorhandene Netz von teuren Wasserstofftankstellen, während Batterieautos jetzt schon an jeder normalen Steckdose Strom ziehen können.
Was kosten BZ-Pkw?
Die BZ ist sehr teuer, weil pro PS Leistung acht bis zwölf Gramm des teuren Edelmetalls Platin benötigt werden, das sich allerdings zurückgewinnen läßt. In dem Katalysator eines jetzigen Autos stecken zurzeit rund zwei bis vier Gramm Platin. Dazu kommt als Kostenfaktor bei der BZ die eingeschränkte Lebensdauer. Für 2015 wird eine Laufleistung von rund 130 000 Kilometer angepeilt. Erst später sollen es die heute als Minimum geltenden 200 000 Kilometer sein. Die Entwicklungsingenieure des HydroGen4 von General Motors (GM) haben als Ziel, die BZ-Kosten auf ca. 40 bis 55 Euro pro PS zu drücken. Zum Vergleich: Ein konventioneller Vierzylinder kostet nur 1200 Euro. Bis 2015 soll der Aufpreis eines BZ-Autos laut GM auf 10 000 Euro sinken.
14:22
@Alex
Die Thematik wurde vom Frauenhofer IWES näher untersucht. Hier z.B. eine Pressemeldung:
http://www.pressetext.de/news/100427021/oekostrom-kann-als-erdgas-gespeichert-werden/
Wenn Du mir Deine Emailadresse schickst (an fishhunter@web.de) kann ich Dir auch eine Powerpoint vom IWES zu dem Thema schicken.
Gruß
21:34
@Goul
Ich stimme dir zu, die Idee mit dem Methan ist bestechend, da insbesondere die Infrastruktur bereits vorhanden ist. Hast du nähere Infos dazu? Wie es sich beispielsweise mit den Wirkungsgraden verhält? Habe auf Wikipedia was zum Sabatier Prozess gefunden. Würde mich da gern mehr einlesen. Gute Anregung ;-)
17:06
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13:54
Auch, wenn man Wasserstoff aus erneuerbaren Energien gewinnt, braucht man dafür deutlich mehr Energie, als wenn man mit einem Batterie-elektrischen Auto fährt. Für Details zu den einzelnen Wirkungsgraden möchte ich den Trackback zum Vergleich der Energiebilanzen beider Technologien empfehlen ;-) Doch gerade im Zuge der weiteren Verbreitung erneuerbarer wird man kaum um Wasserstoff als Speicher herumkommen. Wenn zu viel Wind weht und man den Strom nicht losbekommt, weil kein Bedarf da ist, speichert man ihn eben (auch mit schlechtem Wirkungsgrad) in Wasserstoff um für Tage gewappnet zu sein, an denen weniger Wind weht und der Himmel bewölkt ist.
10:23
Der Wirkungsgrad der Elektrolyse und der BZ sind recht gering, da würde ich doch eher auf Akkus setzen.
Weiterhin gibt es Probleme mit der Lagerung des H2:
Kryogen: Verluste durch Kühlung
Hydridspeicher: hohes Gewicht.
Druckspeicher: hohes Gewicht
10:21
Ich stimme #8 Goul zu.
Serielle Hybride sind der richtige Weg.
10:38
@MayBile
Das ist leider nicht ganz richtig. Das kommt noch ziemlich auf den Fahrer die Geschwindigkeit und vor allem auf die Ernährung an. Ein Radfahrer der sich gern mit Fleischkost füllt hat eine ebenso schlechte CO2 Bilanz wie heutige Mittelklassewagen. Einfach weil bei der Nahrungsproduktion(insbesondere bei der Fleischproduktion) viel CO2 und Methan entsteht.
Bei einem vegetarischen Radler sieht die Sache aber schon ganz günstig aus, was aber doch noch eher die Ausnahme als die Regel ist.
Ich bin selbst begeisterter Radfahrer und freue mich über jeden Autofahrer der vom Auto aufs Rad wechselt aber an mancher Stelle kann man heute wohl nur schwer aufs Auto verzichten. Ich denke in den Städten kommt man weitestgehend mit dem Rad und Elektroauto-carsharing hin. Für Fahrten in entlegene Gebiete sollte meiner Meinung nach auf serielle Plug-In-Hybridfahrzeuge mit Erdgas-Rangextender gesetzt werden und da muss es nicht unbedingt ein Prosche Cayenne Hybrid sein. Ich persönlich hoffe, dass der eigene PKW bald die Ausnahme sein wird.
09:58
Die teuere Brennstoffzellentechnologie ist schlicht überflüssig. Es ist heute problemlos möglich mit Hilfe von sauberem Strom Wasserstoff zu generieren und diesen dann mit CO2 zu Methan reagieren zu lassen. Das kann dann in die ohnehin vorhandene Erdgasinfrastruktur eingespeist werden und eben auch von Erdgasfahrzeugen oder E-Fahrzeugen mit Erdgas-Rangeextender genutzt werden. Es gibt also eigentlich kein Problem bei der Umsetzung einer praktikablen und CO2 neutralen Mobilität(Natürlich nur sofern man das benötigte CO2 aus Biomasse oder der Umgebungsluft und nicht aus dem Schornstein von Kohlekraftwerken nutzt). Im übrigen gibt es auch kein Flächenproblem was gegen eine Vollversorgung mit erneuerbarer Energie in Deutschlad spricht.
22:02
Schon 1997 ist es gelungen, mit 2,4l/100Km Auto zu fahren, das Fahrzeug war nicht teurer als das Serienfahrzeug, das als Grundlage gedient hat.
Sucht mal nach Twingo SmilE
Das Problem sind WIR, wer will schon auf el. Fensterheber, Klimaanlage und gut Schallgedämmten Innenraum verzichten?
In 15 Jahren sind Autos der Kompaktklasse 30% schwerer geworden, aus 930 Kg wurden 1240 kg, 310 kg mehr.
Schaut mal, wie viele SUV in den letzten 10 Jahren auf die Strasse gekommen sind, alles für den Abenteurer im Großstadtdschungel.
Alles Mehrgewicht erfordert einen höheren Spritverbrauch.
Die Ölkrise in den 70ern hätte länger dauern sollen, so wären wir heute mit 2/100Km im Durchschnitt unterwegs.
21:46
Genau, es ist viel effektiver, einen sparsamen PKW zu bauen statt auf andere Energiequellen zu setzen.
Solar, Windkraft, Wasserkraft..., die Fläche Deutschlands reicht nicht aus für die Versorgung der Fahrzeuge.
Wer will denn schon eine WKA in der Nähe haben?
H2 ist ein Alibi.