Brennstoffzellen machen Akkus Konkurrenz, bislang zeigt aber nur das Militär Interesse. Die Bundeswehr setzt die Technik bereits ein, ebenso wie die israelische Marine und die US-Streitkräfte. Doch auch Zivilisten könnten von der Entwicklung profitieren.
Bislang kommt die Brennstoffzellen-Technik vor allem in U-Booten zum Einsatz. Foto: ap
DÜSSELDORF. Die neuen U-Boote der Kieler Howaldtswerke-Deutsche Werft sind selbst für moderne Zerstörer ein Albtraum. Sie sind so gut wie unsichtbar und ihr Antrieb erzeugt weder Geräusche noch Abgas-Wärme. Mit einer Brennstoffzelle kann die neue U-Boot-Klasse wochenlang unter Wasser bleiben. Herkömmliche U-Boote dagegen haben in zwei Tagen ihre Batterien leergefahren.
Die Brennstoffzelle steht an der Schwelle zum Massenmarkt. Die US-Armee, die israelische Marine und die Bundeswehr setzen die Technik schon ein. Zivile Anwendungen könnten von den Entwicklungsfortschritten profitieren: Immer mehr tragbare Geräte im Alltag werden immer leistungsfähiger. Meist sind es Akkus, die Handys, PDAs und Notebooks antreiben. Ihr Manko ist das regelmäßige Aufladen. Brennstoffzellen können hier Abhilfe schaffen: Sie wandeln die chemische Energie beispielsweise von Wasserstoff in elektrische Energie um und können die Geräte länger mit Strom versorgen.
In einem Projekt des Bundesforschungsministeriums entwickelte ein deutsches Konsortium die Technik für die Massenfertigung von Mikrobrennstoffzellen mit einer Leistung bis zu 200 Milliwatt – genug, um drahtlose Sensornetzwerke zu betreiben. MP3-Spieler liegen gerade an der Grenze der Leistungsfähigkeit. Im Vergleich mit Batterien schneidet das Kleinkraftwerk gut ab: „Die verwendeten Wasserstofferzeuger haben die gleiche Energiedichte wie Lithium-Akkus und eine 50 Prozent höhere Energiedichte als Alkali-Mangan-Batterien“, sagt Robert Hahn vom Fraunhofer-Institut Zuverlässigkeit und Mikrointegration in Berlin. „Mit Energiespeichern wie Methanol oder chemischen Hydriden wäre eine drei- bis zehnfache Energiedichte von Batterien möglich.“
Nun suchen die Forscher Interessenten aus der Industrie. „Die Produktion ist vorbereitet und kann starten“, sagt Hahn. Die Kosten seien überschaubar: „Der Energiespeicher kostet so viel wie eine vergleichbare Alkali-Mangan-Batterie und ist billiger als ein Lithium-Akku.“ Die eigentliche Brennstoffzelle kostet drei bis vier Euro und bleibt fest eingebaut im Gerät. Nur der Energiespeicher für die Wasserstoffproduktion muss erneuert werden. Er kostet aber nur 20 Cent.
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Ziel eines weiteren Entwicklungsprojekts sind größere Wasserstoff-Brennstoffzellen mit bis zu zehn Watt Leistung – das würde für ein Handy reichen. Auch zwei Anwender sind mit im Boot: Acculux will Leuchten und Höft & Wessel tragbare Datenerfassungsgeräte mit Brennstoffzellen betreiben. „Bei diesen Anwendungen könnte man die zehnfache Laufzeit im Vergleich zu Batterien erreichen“, sagt Martin Krebs, Forschungsleiter bei Varta Microbattery. Noch sind die Zellen aber zu groß: Sie haben ein Volumen von bis zu einem halben Liter.
Einen anderen Weg geht Smart Fuel Cell (SFC) aus Brunnthal. Die Firma setzt als Energiespeicher Methanol statt Wasserstoff ein. Nach eigenen Angaben ist SFC das einzige Unternehmen, das Brennstoffzellen kommerziell entwickelt und verkauft. „Wir setzen nicht auf Laptops oder Handys, sondern auf Anwendungen, bei denen die Vorteile den Mehrpreis rechtfertigen“, sagt Vorstandschef PeterPodesser. Einen großen Markt sieht er bei militärischen Anwendungen. „Heute trägt ein Soldat Lithium-Ionen-Akkus mit sich, die 13 Kilogramm wiegen“, sagt Podesser. Die SFC-Technik kann locker mithalten: „Unsere portable Brennstoffzelle Jenny ist so groß wie eine Milchtüte und wiegt bei gleicher Kapazität nur zwei Kilogramm.“ Derzeit laufen Tests bei der NATO. Zu den Kunden gehören Bundeswehr und US-Militär. Eine tragbare Brennstoffzelle ist bei einer internationalen Friedensmission im Einsatz.
Für das Militär gibt es schon Brennstoffzellen, die so groß wie eine Zündholzschachtel sind. Das würde auch für ein Handy reichen – was aber noch zu teuer ist. „Brennstoffzellen in mobilen Geräten könnten in drei bis fünf Jahren interessant sein“, schätzt Podesser. Methanol-Brennstoffzellen für Notebooks sind aber deutlich teurer als Lithium-Akkus, weil sie viel Edelmetall und eine aufwendige Ausstattung mit Pumpen und Ventilen enthalten. „Niemand weiß, wann die ersten Endverbraucher-Geräte mit Brennstoffzellen auf den Markt kommen“, sagt auch Fraunhofer-Forscher Hahn. Einen Zwischenschritt gibt es immerhin: SFC entwickelt mit dem Elektronikkonzern LG ein mit Brennstoffzellen versorgtes Akku-Ladegerät – geeignet auch für Zivilisten.
