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Wasser ist die Kohle der Zukunft.

Jules Verne hat bereits 1874 in seinem Roman "Die geheimnisvolle Insel" eine auf Wasserstoff basierende Energiewirtschaft beschrieben. Mit der Weiterentwicklung der Brennstoffzelle steht nun ein Energiewandler zur Verfügung, der die fossilen Rohstoffe ersetzen kann.

Experten schätzen, dass bereits in 150 bis 200 Jahren der Vorrat an Kohle erschöpft sein könnte. Die Prognosen für Erdöl sind kontroversiell - sicher ist aber, dass die Gewinnung unter immer schwierigeren und umweltbelastenderen Bedingungen stattfinden wird und der Energieverbrauch global weiterhin massiv steigen wird. Dass selbst konservative Unternehmen wie erdölverarbeitende Konzerne sich - wenn auch noch nebenbei - mit der Entwicklung alternativen Energieformen beschäftigen, zeigt die Brisanz des Themas. Das aufkommende Umweltbewusstsein und die verheerenden Auswirkungen von Katastrophen wie Tschernobyl haben das Umfeld für eine alte Idee wieder aufbereitet: die Brennstoffzelle.
 



Bereits serienreif: Das "No-Emmision-Car"
mit vollautomatischer Wasserstoff-Tankstelle
 
Renaissance einer alten Idee
Das Prinzip der "galvanischen Gasbatterie" wurde bereits von Sir William Grove im Jahr 1839 entdeckt. Aus Gründen der technischen Realisierung setzte sich allerdings der von Werner von Siemens entwickelte Generator zur Energieerzeugung im industriellen Maßstab durch. Derzeit läuft die Wiedergeburt der Brennstoffzelle, so der aktualisierte Terminus, auf Hochtouren. Den modernen Startschuss setzte die amerikanische Raumfahrtbehörde NASA in den 60er Jahren. Für das Gemini-Programm suchte man nach einer effektiven und leichten Stromquelle und fand: die Brennstoffzelle. Bordstrom und als "Abfallprodukt" Trinkwasser machten die Technologie zum Dauerbrenner: noch heute werden alkalische Brennstoffzellen zur Energiegewinnung in Raumfähren eingesetzt.
Weiss ist die Farbe des Monats. Und Weiss steht für saubere Energie. In den Thema-Seiten wollen wir regelmäßig über Interessantes berichten, das nicht unmittelbar mit unserer Arbeit zusammenhängt. Eines soll den Artikeln gemeinsam als Thema dienen: Die Wertschätzung und Erhaltung des Wunders Natur.

© Thomas Ernsting  
In den feinen Kanälen von Brennstoffzellen wird Wasserstoff
zu Wasser gewandelt - und Strom beginnt zu fließen.

 

Eine Batterie, der nie der Saft ausgeht
Das Prinzip ist so genial wie einfach: Wasserstoff reagiert mit Sauerstoff, dabei wird elektrische Energie und Wärme erzeugt, das "Abfallprodukt" ist reines Wasser. Was wir aus dem Chemie-Unterricht als lautstarkes Knallgas-Experiment kennen, funktioniert in der Brennstoffzelle kontrolliert und unhörbar. Der Vorteil: keine beweglichen Teile, lautlose Reaktion, keine Verschleißteile und somit keine Umweltbelastung. Das "Herz" einer modernen Brennstoffzelle ist eine Membran, die die Wasserstoff- und Sauerstoff-Behälter voneinander trennt und die chemische Reaktion steuert. An ihr wird der Verbraucher angeschlossen und somit die gewonnene Energie abgeleitet.

Je nach Bauweise und Anwendung sind derzeit sechs Arten von Brennstoffzellen gebräuchlich, wobei die PEM (Proton Exchange Membrane) universelle Anwendungen erlaubt: Prototypen für Autos, Heizanlagen und auch Laptops wurden bereits entwickelt. Allerdings: Wasserstoff gibt es noch nicht aus der Leitung. Deshalb muss der Rohstoff derzeit noch direkt in der Heizanlage oder im Automobil erzeugt werden. Methanol oder Erdgas sind derzeit die aussichtsreichsten Kandidaten, um die Infrastruktur zu schaffen, die eine weite Verbreitung der Technologie voraussetzt. Ein Reformer übernimmt an Bord die Aufspaltung des Erdgases in wasserstoffreiches Reformat-Gas - zwar zu Lasten des Wirkungsgrades, der mit über 40 Prozent aber immer noch massiv über dem des Otto-Motors mit gerade mal 20 Prozent liegt.


Wie sicher ist Wasserstoff?
Spästens seit der Zeppelin "Hindenburg" im Jahr 1937 in Lake Hurst in Flammen aufging, galt Wasserstoff als gefährlicher Energieträger. Tatsächlich hat es aber keine Wasserstoff-Explosion gegeben: die Ursache war eine elektrostatische Entladung beim Landen, wobei der raketentreibstoffartige Anstrich des Luftschiffes in Brand geraten ist. Wasserstoffbetriebene Autos wurden inzwischen vielen Crash-Tests ausgesetzt und direkt mit herkömmlichen Benzin-Autos verglichen. Per Fernzündung wurden die Tanks in Brand gesetzt und dabei zeigte sich, dass Benzin viel länger brennt und das Auto nach zwei Minuten gänzlich in Brand setzt. Wasserstoff hingegen verbrennt sehr schnell und ohne das Auto in große Mitleidenschaft zu ziehen.

Umweltpionier Island
Energietechnisch bevorzugt wie kein anderes Land, verfolgt Island derzeit ein ehrgeiziges Ziel: den totalen Verzicht auf fossile Energieträger zugunsten von Wasserstoff. Die Nutzung der natürlich vorhandenen Erdwärme sowie vorhandene Stauseen und Laufwasserkraftwerke können genug Strom zur Wasserstofferzeugung liefern. Bis 2003 ist die Umrüstung des öffentlichen Busverkehrs geplant, in wenigen Jahrzehnten soll die Schiffsflotte und der Individualverkehr folgen. Laut Studien könnten die Isländischen Ölimporte durch zehn Prozent der natürlich verfügbaren regenerativen Energiequellen ersetzt werden. Derzeit werden kaum mehr als zwei Prozent der Erdwärme genutzt.

Bis der Trend zu regenerativer Energie weltweit greifen wird, werden noch einige Öltanker den Ozean überqueren, aber die Richtung ist vielversprechend und die Notwendigkeit wird inzwischen auch von Politikern und wirtschaftlichen Entscheidungsträgern erkannt. Vielleicht wird die Vision des Jules Verne früher wahr als wir denken: "Wasserstoff und Sauerstoff werden für sich oder zusammen zu einer unerschöpflichen Quelle von Wärme und Licht werden, von einer Intensität, die Kohle überhaupt nicht haben könnte. Das Wasser ist die Kohle der Zukunft. "