Wie eine alte Erfindung neu entdeckt wurde …

Auf dem Weg zum Mond: Die Apollo-Missionen hatten Brennstoffzellen zur Stromproduktion an Bord. Bild: NASA
Auf dem Weg zum Mond: Die Apollo-Missionen hatten Brennstoffzellen zur Stromproduktion an Bord. Bild: NASA

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„Das Wasser ist die Kohle der Zukunft.“ Komischer Satz! Mit Kohle erzeugt man in Kraftwerken Strom. Aber wie soll das mit Wasser gehen? Geschrieben hat das ein französischer Schriftsteller namens Jules Verne. Und zwar schon im Jahr 1870. Er hat auch viele andere Dinge geschrieben – vor allem spannende Geschichten, in denen seine Romanhelden mal ins Innere der Erde zum Mittelpunkt der Welt reisen, mal die ganze Erde in Rekordzeit umrunden. Und in einem seiner Bücher fliegen Menschen sogar bis zum Mond. Ziemlich erstaunlich: Denn erst über hundert Jahre später flogen wirklich Astronauten zum Mond – und den Strom für ihr Raumschiff lieferte tatsächlich jene Erfindung, die Jules Verne damals so beeindruckt hatte: die Brennstoffzelle.

Brennstoffzellen liefern umweltfreundlichen Strom. Bild: DLR
Brennstoffzellen liefern umweltfreundlichen Strom. Bild: DLR

Schon 1838 wurde die Brennstoffzelle erfunden – übrigens von einem Deutschen namens Christian Friedrich Schönbein. Doch um diese Zeit herum entdeckte man auch, wie sich mit Generatoren Strom erzeugen lässt. Und so blieb die Brennstoffzelle – von klugen Köpfen wie eben Jules Verne abgesehen – lange Zeit ohne Beachtung. Erst im Raumfahrt-Zeitalter entdeckte man sie wieder neu: und zwar als die Amerikaner zum Mond flogen. Ihre Apollo-Raumschiffe hatten die ersten modernen Brennstoffzellen an Bord. Wenn Monsieur Verne das erlebt hätte!

Zu schön um wahr zu sein?

Die Brennstoffzelle ist sehr „bescheiden“ und braucht nicht viel: etwas Brennstoff – vorzugsweise Wasserstoff und Sauerstoff – und schon ist sie zufrieden. Allein damit, also mit den Bestandteilen des Wassers, kann sie arbeiten und Strom erzeugen.

Das Funktionsprinzip: Wasserstoff und Sauerstoff „reagieren“ und produzieren so elektrischen Strom. Bild: DLR
Das Funktionsprinzip: Wasserstoff und Sauerstoff „reagieren“ und produzieren so elektrischen Strom. Bild: DLR

Brennstoffzellen sind sogenannte „Energiewandler“: Sie wandeln chemische Energie direkt in elektrische Energie um, also in Strom. Und sie müssen dabei keinen Umweg über Turbinen oder Generatoren machen. Die braucht man dazu erst gar nicht. Deswegen ist der sogenannte „Wirkungsgrad“ der Brennstoffzelle auch sehr hoch. Denn es entweicht nur wenig ungenutzte Wärme – die bei Kohlekraftwerken etwa durch die Kühltürme in die Umgebung abgegeben wird, was man an den riesigen Dampfwolken erkennen kann, die da ausströmen. Weitere Vorteile der Brennstoffzelle sind: Sie arbeitet leise, fast schon geräuschlos. Und vor allem: Sie erzeugt keinerlei schädliche Abgase!

Zu schön um wahr zu sein? Keineswegs! Doch es sind noch einige technische Fragen zu klären. Zum Beispiel: Brennstoffzellen benötigen – wie schon gesagt – unter anderem Wasserstoff. Doch der wächst bekanntlich nicht einfach auf Bäumen oder Feldern. Sondern er muss künstlich gewonnen werden. Und man muss ihn sicher transportieren und lagern können.

Doch die Ingenieure sind da auf einem guten Weg: Wegen all der Vorteile, die Brennstoffzellen bieten, sollte das den Aufwand lohnen.

Brennstoffzellen im Einsatz

Schon bald sollen Brennstoffzellen auch in Kraftwerken eingesetzt werden – die Forscher arbeiten daran. Bild: DLR
Schon bald sollen Brennstoffzellen auch in Kraftwerken eingesetzt werden – die Forscher arbeiten daran. Bild: DLR

Brennstoffzellen werden jedenfalls heute schon in ersten Fahrzeugen erprobt. Hier treiben sie einen Elektro-Motor an, der also kein Benzin mehr benötigt. Und sogar schon in Forschungs-Flugzeugen werden sie im Test eingesetzt: Bei größeren Maschinen können sie die Stromversorgung an Bord übernehmen. Und kleine Flugzeuge lassen sich sogar komplett mit Brennstoffzellen antreiben: Mit einem Motorsegler ist das dem DLR schon gelungen.

Eine andere wichtige Anwendung, die von DLR-Wissenschaftlern untersucht wird, ist der Einsatz von Brennstoffzellen in Kraftwerken. Dabei können sie sogar als kleine „Mini-Kraftwerke“ in Wohnhäusern oder Industriebetrieben arbeiten und hier den Vorteil ihres hohen Wirkungsgrades ausspielen. Und in sogenannten Hybrid-Kraftwerken will man Brennstoffzellen mit einer Gasturbine kombinieren, um einen noch höheren Wirkungsgrad zu erreichen – um also aus der eingesetzten Energie noch mehr Strom herauszuholen.