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Wasserstoff ist im Kommen

Für den Wasserstoff-Experten Manfred Klell ist die Brennstoffzelle das Antriebssystem der Zukunft. Er tritt für das Verbot von Neuzulassungen von Autos mit Verbrennungsmotoren schon ab 2025 ein. Geld für eine Umstellung auf Wasserstoff ist laut Klell vorhanden – der Import fossiler Brennstoffe koste Österreich 16 Milliarden Euro im Jahr.

Text: Andreas Kolb, Fotos: Jorj Konstantinov


Brennstoffzellen sind seit der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts bekannt. Außer dem Einsatz in der Weltraumfahrt wurden sie bisher aber kaum verwendet. Warum ist das so?

Manfred Klell: 1838 hat der deutsch-schweizerische Erfinder Christian Schönbein das Prinzip der Brennstoffzelle entdeckt. Publiziert wurde das Prinzip, mithilfe einer Membran aus Wasserstoff und Sauerstoff Wasser zu erzeugen und dabei Strom zu gewinnen, dann 1839 vom Engländer William Grove. Es war sehr lange ruhig um die Brennstoffzelle, weil die elektrische Leistung, die mit einer Zelle erzeugt werden kann, sehr gering ist und man für den Betrieb eines Elektromotors sehr viele Zellen hintereinander schalten muss. In der Raumfahrt hat man sie verwendet, um Strom und Wasser zu erzeugen, und weil man in den Raketen ohnehin genug Wasserstoff und Sauerstoff für den Antrieb an Bord hatte.

In den vergangenen Jahren wurde eher still und leise am Elektroauto mit Brennstoffzellen-Antrieb gearbeitet. Was hat sich geändert?

Klell: Die Brennstoffzellen sind ein bisschen leistungsfähiger und vor allem viel kleiner geworden. Gleichzeitig ändert sich das Bewusstsein der Allgemeinheit. Elektroautos werden zunehmend als wichtiger Beitrag zur Verringerung der CO2-Emissionen gesehen. Allerdings sind die Reichweiten gering. Das lässt sich mit der Brennstoffzelle ändern.

Die Zukunft gehört also dem Wasserstoff?

Klell: Auf jeden Fall. Die Batterien wissen es noch nicht, aber die Brennstoffzelle ist die bessere Elektromobilität.

Kommt somit das Ende von Lithium-Ionen-Akkus, mit denen derzeit fast alle Elektrofahrzeuge angetrieben werden?

Klell: Nein, das heißt es nicht. Es geht nicht um Brennstoffzelle gegen Batterie. Es wird ein Hybridsystem geben, das rein elektrisch funktioniert. Die Batterie hat auch ihre Vorteile, zum Beispiel den höchs­ten Wirkungsgrad aller verfügbaren Speichersysteme. Sie ist ideal, wenn man das Auto über Nacht auflädt und tagsüber maximal 100 Kilometer fährt – und wenn das Fahrzeug nicht mehr als zehn Tonnen wiegt. Wenn ich aber eine höhere Leistung will und eine höhere Reichweite, dann greife ich zur Brennstoffzelle. Wasserstoff für 500 Kilometer ist in fünf Minuten getankt, die Brennstoffzelle ist im Gegensatz zur Batterie nicht temperaturempfindlich. Das ist übrigens keine Frage der technischen Weiterentwicklung, sondern eine Frage der Physik. Wie stark das Thema im Kommen ist, sieht man vielleicht daran, dass der Grazer Verbrennungsmotoren-Spezialist AVL List rund 100 Mitarbeiter aus diesem Bereich in die Forschung und Entwicklung von Brennstoffzellen umgeschichtet hat.

Sie fahren selbst einen Wagen mit Brennstoffzellen. Wie sind Ihre Erfahrungen?

Klell: Ja, wir haben hier an der Technischen Universität seit eineinhalb Jahren einen Hyundai IX 35 – eines der drei Brennstoffzellen-Modelle, die weltweit serienmäßig hergestellt werden. Ich möchte nie wieder ein anderes Fahrzeug fah­ren. Er ist leise, er hat 500 Kilometer Reichweite, er hat ein tolles Drehmoment. Trotzdem gibt es weltweit nur 600 Stück davon. Leider schaut er ein bisschen bieder aus – von außen sieht man ihm die Hochtechnologie nicht an. Die Brennstoffzellen-Autos von Honda und Toyota sind ein bisschen futuristischer de­signt. Es fällt übrigens auf, dass alle Serienfahrzeuge mit Brennstoffzelle aus Asien kommen – die europäischen Hersteller scheinen das Thema leider bisher zu verschlafen.

„Das Allerletzte, was bei einem Unfall an einem Auto zerstört wird, ist der Wasserstofftank.“
Manfred Klell, TU Graz

Viele Menschen haben Angst vor Wasserstoff. Sind die Sicherheits­bedenken berechtigt? Immerhin sind fünf Kilogramm Wasserstoff im Tank eine kleine Bombe?

Klell: Das sind 70 oder 80 Liter Superbenzin oder Diesel auch. Ich weiß schon, wenn sie Wasserstoff hören, denken viele Leute gleich an die Hindenburg oder an die Explosion des Space Shuttles Challenger. Oder gleich an die Wasserstoffbombe – was physikalisch natürlich ein ganz anderes Prinzip ist als die Verbrennung des Gases. Ich garantiere: Das Allerletzte, was bei einem Auto bei einem Unfall zerstört wird, ist der Wasserstofftank. Von der EU werden 58 verschiedene Belastungstests vorgeschrieben, der Tank wird beschossen, angezündet, mechanisch höchs­ten Belastungen ausgesetzt – und er hält. Selbst wenn der Wasserstoff zu brennen be­ginnt, geht die Flamme nach oben weg und ist in 60 Sekunden erloschen. Wasserstoff ist technisch sicher handhabbar.

Wie sind die Rahmen­bedingungen für einen stärkeren Einsatz von Brennstoffzellen – abseits der Technologie?

Klell: Wir befinden uns am Anfang einer Umstellung des Energiesystems von fossilen Brennstoffen hin zu Energie aus Wasser, Wind und Sonne. Wasserstoff ist da der ideale Speicher. Es wäre sinnvoll, neben jedes Kraftwerk, das erneuerbare Energien nutzt, eine Elektrolyseanlage zu bauen, die aus überschüssigem Strom und Wasser Wasserstoff gewinnt. Weder Wind noch Sonne liefern unbedingt dann Energie, wenn man sie benötigt. Die Elektrolyse könnte da auch als Nebeneffekt für eine höhere Stabilität der Stromnetze sorgen.

Der Hyundai XI 35 ist eines der wenigen Brennstoffzellen-Serien­fahrzeuge auf der Welt.

 

Wie hoch ist das Potenzial der Wasser­stoff-Brennstoffzellen-Technologie?

Klell: Enorm. Wir gewinnen heute in Österreich zwei Drittel der Primärenergie aus fossilen Brennstoffen, die wir importieren müssen. Im Verkehr sind es sogar 90 Prozent. Für diese fossilen Brennstoffe geben wir 43 Millionen Euro aus – pro Tag! Im Jahr sind das 16 Milliarden Euro. In der EU kosten fossile Brennstoffe 1,5 Milliarden Euro pro Tag oder 547 Milliarden Euro pro Jahr. Mit diesem Geld könnte man locker auf Wasserstoff und Elektromobilität umstellen.

Warum wird das dann nicht gemacht?

Klell: Weil der politische Wille fehlt, noch. Die technischen Voraussetzungen sind da, die rechtlichen und organisatorischen auch. Wenn man die Klimaziele von Paris erreichen will, wird man schnell mit der Umstellung beginnen müssen.

Das heißt konkret?

Klell: Man müsste die Neuzulassung von Fahrzeugen, die mit Verbrennungsmotoren angetrieben werden, ab 2025 verbieten. Das klingt hart, aber bis alle Fahrzeuge elektrisch betrieben werden, würde es dann noch einmal 25 Jahre dauern.

Elektroautos – egal ob mit Lithium-Ionen-Akkus oder Brennstoffzelle – sind noch teuer. Wie soll sich der Normalbürger das leisten können?

Klell: Keine Frage. Unser Hyundai kostet als Normalauto 25.000 Euro, als Brennstoffzellen-Fahrzeug 65.000 Euro. Diesen Unterschied müsste man in der Übergangszeit durch Förderungen abfangen. Aber erstens werden auch Brennstoffzellen-Autos immer billiger, je mehr davon produziert werden. Und zweitens – wie schon gesagt – die Summe, die uns der Import von fossilen Brennstoffen kostet, ist immens. Und schließlich: Wenn wir die Klimaziele nicht erreichen, kommt uns das viel, viel teurer, als die Umstellung auf Elektromobilität je werden kann.

Die Technologie ist ausgereift und für Manfred Klell das System der Zukunft.

Techniker und Buddhist

Manfred Klell, 60, unterrichtet am Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik an der Technischen Universität Graz. Der gebürtige Innsbrucker ist Spezialist für alternative Antriebe und Wasserstoff.
Klell war auch der Organisator der internationalen Großveranstaltung Kalachakra for World Peace Graz 2002 mit dem Dalai Lama und 10.000 Teilnehmern aus 70 Ländern.
Seit 2005 ist der Vater zweier Töchter Geschäftsführer und technischer Leiter der HyCentA Research GmbH, des ersten österreichischen Forschungszentrums für Wasserstoff.
www.hycenta.at

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