Brennstoffzellen Auf den Treibstoff kommt es an

In der Zukunft könnten wir mit Brennstoffzellenautos fahren, die solar erzeugten Wasserstoff verbrennen. Das Null-Emissions-Auto wäre damit Wirklichkeit. Zugleich könnten in den Kellern unserer Häuser kleine Blockheizkraftwerke stehen – ebenfalls basierend auf Brennstoffzellentechnik. Sie verwandeln Erdgas und Biogas in Elektrizität und erzeugen nebenbei Wärme zum Heizen des Gebäudes.

Nur – ist das, was bereits heute möglich ist, schon sinnvoll für die Umwelt? Dominic Notter von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt hat zusammen mit Forschern aus Griechenland und Brasilien die Umweltbilanzen für den Einsatz von Brennstoffzellen durchgerechnet - von der Herstellung über die gesamte Lebensdauer und den Betrieb bis hin zum Recycling.

Entscheidend ist, wie der Strom erzeugt wird

Das Ergebnis fiel eindeutig aus: Brennstoffzellen für Autos sind nur dann ökologisch sinnvoll, wenn sie mit Wasserstoff aus erneuerbaren Energiequellen betrieben werden. Es hat keinen Sinn, Strom aus dem europäischen Netz zu zapfen, daraus per Wasser-Elektrolyse Wasserstoff herzustellen und damit Autos zu betanken. Der CO₂-Ausstoß pro Kilowattstunde Strom wäre bei dieser Methode viel zu hoch.

Derzeit wird industrieller Wasserstoff überwiegend direkt aus Erdgas gewonnen. Doch auch mit dieser Art Treibstoff bringt die Brennstoffzelle praktisch keinen Umweltvorteil. Autos mit Verbrennungsmotor haben derzeit die Nase vorn: Deren Herstellung ist nämlich weniger umweltbelastend.

Umwege verschlechtern die Ökobilanz

Auch wenn man ihre Ökobilanz mit der von Elektroautos vergleicht, hat die Brennstoffzelle derzeit keine Chance: Zunächst muss aus Strom Wasserstoff erzeugt werden. Damit wird das Auto betankt, im Auto wird aus Wasserstoff wieder Strom erzeugt. Diese doppelte Umwandlung senkt die Effizienz deutlich. Wer die Batterie seines Elektroautos direkt aus dem Stromnetz lädt, fährt sparsamer und somit auch umweltfreundlicher.

In Zukunft könnte das anders aussehen, sagt Notter. Sobald eine Gesellschaft ihren Strom überwiegend aus Sonne, Wind und Wasser produziert, wird das Brennstoffzellenauto konkurrenzfähig – denn es verschlingt in der Herstellung weniger Ressourcen als ein batteriebetriebenes Elektroauto, hat eine wesentlich größere Reichweite und lässt sich schneller betanken.

Blockheizkraftwerke: Meister der Energieeffizienz

Beim Vergleich der Blockheizkraftwerke ließ das Wissenschaftlerteam eine Brennstoffzelle auf Basis der neuesten Carbon-Nanoröhrchen gegen einen Stirling-Motor antreten. Diese abgasfreie Maschine verwandelt Hitze in Bewegung. Sie wurde 1816 vom schottischen Priester Robert Stirling erfunden und patentiert. Beide Arten des Blockheizkraftwerks lassen sich mit Erdgas betreiben.

Das Ergebnis dieser Rechnung: ein leichter Vorteil für die Brennstoffzelle, weil sie einen höheren Anteil des Erdgases in wertvolle Elektrizität verwandelt. Wer mit ihr Wärme und Strom zugleich erzeugt, nutzt 90 Prozent der im Erdgas enthaltenen Energie – ein Spitzenwert.

Blockheizkraftwerke, egal welcher Bauart, sind also Meisterwerke der Energieeffizienz. Nachteil: Brennstoffzellen enthalten seltene Metalle wie Platin, die immer teurer werden und in Zukunft schwer zu beschaffen sein könnten. Der Stirling-Motor lässt sich dagegen einfach aus Stahl konstruieren. (glan)