oder Die intelligente Variante des Elektroantriebs
Klaus Philipp Mertens
Frankfurt am Main (Weltexpresso) - Die Mobilität wird elektrisch sein. Fragt sich nur, woher der Strom kommt.
Der französische Schriftsteller Jules Verne veröffentlichte 1874 den Science Fiction-Roman „Die geheimnisvolle Insel“ (Originaltitel: „L’île mystérieuse“). In dieser Abenteuererzählung, die von Soldaten des amerikanischen Bürgerkriegs berichtet, die per Ballon aus einem Gefangenlager entfliehen und auf einer unbekannten Insel landen, findet man eine wahrhaft zukunftsfähige Prophezeiung:
„Das Wasser ist die Kohle der Zukunft. Die Energie von morgen ist Wasser, das durch elektrischen Strom zerlegt worden ist. Die so zerlegten Elemente des Wassers, Wasserstoff und Sauerstoff, werden auf unabsehbare Zeit hinaus die Energieversorgung der Erde sichern.“
Wasserstoff und Sauerstoff sind in der Natur eigentlich unbegrenzt vorhanden. Aus der Reaktion von Sauerstoff und Wasserstoff entsteht elektrische Energie und als Abfallprodukt Wasser. Das Patent für eine galvanische Zelle, in der dieser Prozess ausgelöst wird, also die Umwandlung von chemischer in elektrische Energie, wurde bereits 1877 von Nikolaus Otto angemeldet. Doch erst die (US-amerikanische) Weltraumfahrt nutzte die Möglichkeiten der Brennstoffzelle. Dafür standen in den 60er Jahren hinreichend finanzielle Mittel zur Verfügung.
Sparen hingegen musste die Fa. Varta, die in den 70ern einen Elektrotransporter entwickelte, der durch Strom aus Brennstoffzellen gespeist wurde. Vor allem die Automobilindustrie, die objektiv als vorrangiger technische Partner infrage kam, unterstützte diese Technologie nicht. Mutmaßlich lag (und liegt das noch) an deren engen Verbindungen zur Mineralölwirtschaft, die sich von einem „Wasservergaser“ nicht ihr hochprofitables Geschäft verderben lassen wollte (will).
Eine Brennstoffzelle besteht aus zwei Elektroden, der Anode und der Kathode. Sie befinden sich jeweils in von einer Membrane getrennten Kammern. Wasserstoff umspült die Anode und oxidiert. Dabei trennen sich Elektronen und Protonen. Um Spannung und einen Stromfluss zu erzeugen, dürfen nur die Protonen an die Kathode gelangen. Dies ermöglicht eine „Protonenaustauschmembrane“. Die Kathode wird von Sauerstoff umspült. Der reduziert durch die Aufnahme der Elektronen zu Anionen und reagiert mit den durch die Membrane gewanderten Protonen zu Wasser. Der in der Brennstoffzelle erzeugte Strom treibt schließlich einen Generator an.
Der Physiker Eduard Justi hatte bereits in den 50er Jahren die Grundlagen für eine in großen Serien produzierbare Brennstoffzelle gelegt. Um die für den Betrieb eines üblichen PKWs notwendige Energie zu liefern, ist allerdings eine größere Anzahl miteinander verbundener Brennstoffzellen notwendig. Toyota hat einen Wasserstoffmotor entwickelt, dessen Volumen dem eines herkömmlichen, mit Benzin oder Diesel betriebenen Vierzylinders entspricht. Sein Wirkungsgrad hingegen liegt bei 80 Prozent und mehr und übersteigt damit den energieeffizienten (aber umweltschädigenden) Dieselmotor um das Doppelte.
Die Probleme des Wasserstoffs liegen einerseits im hohen Energieaufwand bei dessen Gewinnung, wobei hier die Solarenergie als das Mittel der Wahl erscheint. Zum anderen sind Speicherung und Transport des sich rasch verflüchtigenden Wasserstoffs aufwendig. Toyota setzt bei den Behältern kohlefaserverstärkte Kunststoffe ein, allerdings scheint das Ende der theoretisch vorhandenen Möglichkeiten noch nicht erreicht zu sein.
Angesichts des Volumens dieser technologischen Dimension mutet das derzeitige Elektroautomobil mit seinen konventionellen Batterien, dem eingeschränkten Bewegungsradius und der nicht konsequent eingesetzten Solartechnik eher als Ausrede für das Beharren auf der konventionellen Verbrennungstechnik an. Schließlich setzen die marktbeherrschenden Unternehmen der Öl- und Automobilindustrie auf die restliche Verwertung ihrer Investitionen in überholte Technologien. Das zeigt sich aktuell besonders in den USA, die auf die altbekannten Klimakiller, die fossilen Brennstoffe, fixiert sind.
