Minikraftwerk vor der Marktreife

Im westlichen Ruhrgebiet arbeiten Forscher an der Serienreife von Brennstoffzellen. Größtes Problem der Energiewandler ist die Speichertechnik. Energiekonzerne fördern Forschungen, diskret zurück halten sich Batteriehersteller und Autofirmen

von HOLGER ELFES

In aller Munde ist sie seit Jahren. Doch die Brennstoffzelle, ie zugleich preiswert, effizient und umweltschonend, weist eben immer noch einen Schönheitsfehler auf – das Minikraftwerk ist bislang kaum zu kaufen.

Das im November 2001 gegründete Zentrum für BrennstoffzellenTechnik (ZBT) in Duisburg arbeitet mit Hochdruck an der Serienreife der Geräte. 22 Mitarbeiter aus Maschinenbau, Verfahrenstechnik, Elektrotechnik, Chemie und Schiffstechnik sind dort beschäftigt. Und ZBT-Leiterin Angelika Heinzel ist optimistisch, wertet auch das Engagement der Industrie als positives Signal: „2003 kamen 40 Prozent unserer Forschungsmittel aus der Privatwirtschaft. In diesem Jahr sieht es ähnlich gut aus.“

Zu den Hauptgesellschaftern des Forschungsinstitut gehört ein „Verein zur Förderung des Zentrums für BrennstoffzellenTechnik“, dem Unternehmen wie RWE, die Howaldswerke Deutsche Werft HDW, Ruhrgas und Steag angehören. Die Automobil- und Batterie-Industrie, denen Schlüsselfunktionen bei der Nutzung von Brennstoffzellen zugemessen werden, sucht man allerdings vergebens. Lieber verweist man in Duisburg auf das Kompetenz-Netzwerk mit den mehr als kooperierenden 300 Firmen und Forschungseinrichtungen. 50 einzelne Projekte sind angestoßen worden mit einem Gesamtvolumen von 100 Millionen Euro. Bis aber endlich die Minibrennstoffzelle für den Betrieb des Laptops oder gar des Handys einsatzbereit ist, gibt es noch eine Reihe Vorarbeiten zu leisten, betont man am ZBT.

Das Institut gliedert sich in Gasprozess- und Wasserstofftechnik, Materialien und Komponenten für Brennstoffzellen, Gesamtsysteme und Anwendungen sowie Systemsimulation und Integration. In der Gasprozess- und Wasserstofftechnik geht es um die Umwandlung von Kohlenwasserstoffen wie Erdgas, Flüssiggas oder Benzin und Diesel zur Bereitstellung von wasserstoffreichem Brenngas für Brennstoffzellen – eine Kerntechnologie für die Nutzung von Brennstoffzellen. So wurde bereits ein kompakter Dampfreformer entwickelt, der sowohl aus Erdgas als auch aus Flüssiggas ein wasserstoffreiches Synthesegas effizient produzieren kann.

Mit reinem Wasserstoff wird man Brennstoffzellen in der Praxis wohl in absehbarer Zeit nicht nutzen. „Wer hat schon Wasserstoff“, seufzt Angelika Heinzel. Seine Produktion durch aus umweltfreundlicher Sonnen-, Wind- oder Wasserkraft gewonnenem Strom ist viel zu teuer. Stattdessen setzen die Forscher auf die Steigerung des Wirkungsgrades bei der Nutzung fossiler Energieträger. Gerade bei Kleingeräten vom Boots-Stromgenerator bis zum PKW-Motor ist noch eine Menge drin, bringen die es doch gerade mal auf 25 bis 35 Prozent. In den ZBT-Laboren erreichen die experimentellen Brennstoffzellen aber bereits Wirkungsgrade von rund 50 Prozent – ein Wert, den sonst nur hochmoderne Großkraftwerke mit Kraft-Wärmekopplung schaffen.

Die Politik setzt große Hoffnungen in die Brennstoffzellentechnik. Die Förderung innovativer Energie- und Umwelttechnologien hat Ministerpräsident Steinbrück in dem 10-Punkte-Plan der Landesregierung „Mit Innovationen die Zukunft gewinnen“ als einen von sechs Forschungsschwerpunkten in NRW benannt. „Dabei kommt der Brennstoffzellenforschung eine herausragende Bedeutung zu. Nordrhein-Westfalen ist nicht nur das Energieland Nummer Eins in Deutschland, sondern nimmt auch bei der Brennstoffzellenforschung national und international einen Spitzenplatz ein“, so Wissenschaftsministerin Hannelore Kraft.

Eine große Hürde, die es bis zur Anwendungsreife zu überwinden gilt, ist die Speicherung des Wasserstoffs. Keine zwanzig Kilometer vom ZBT entfernt leistet das Max-Planck-Institut (MPI) für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr auf diesem Gebiet Pionierarbeit. Das 1912 als älteste Forschungseinrichtung des Ruhrgebiets gegründete Institut sucht nach geeigneten Materialien, die den komplizierten Kraftstoff sicher, preiswert und praktikabel speichern können. Sowohl die Aufbewahrung in Druckbehältern als auch die Verflüssigung in tiefgekühlten Tanks bringen vorwiegend Probleme mit sich.

Eine Alternative verspricht die Speicherung in Metallhydriden, an deren Entwicklung man in Mülheim arbeitet. Natriumaluminiumhydrid scheint ein solcher Wunderstoff zu sein. Das unscheinbare graue Pulver saugt den Wasserstoff wie ein Schwamm auf und gibt ihn wieder frei, ohne dass dabei eine zu große Energiemenge verloren geht. MPI-Forscher Michael Felderhoff hofft auf einen Durchbruch des neuen Speichermediums in der Automobiltechnik: „Die Brennstoffzellenauto-Entwickler bei Opel haben uns erklärt, dass jetzt alles am Speicher hängt.“