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Antriebstechnik: Wasserstoff startet jetzt durch

Der Transport von Wasserstoff war bisher aufwendig. Eine Innovation gibt den mit Wasserstoff betriebenen Autos einen neuen Impuls. Auf Brennstoffzellen setzt seit kurzem verstärkt auch die Firma Bosch in Bamberg.
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Schon die Frage ist falsch. "E-Auto oder lieber Brennstoffzelle?", heißt es vielfach. Dabei handelt es sich beim mittels Wasserstoff über eine Brennstoffzelle angetriebenen Gefährt auch um ein Elektro-Auto, mit einem Elektromotor unter der Haube.

Wer liefert den Strom für den Antrieb? Darum geht es. Die Brennstoffzelle oder eine Batterie?

Für Roland Kaisik ist das keine Frage. Der Zahnarzt aus Stegaurach (Landkreis Bamberg) beschäftigt sich schon lange mit der Brennstoffzelle. Seit 20 Jahren versucht der 56-Jährige in seiner Freizeit, diese Art der Energiegewinnung voranzutreiben. Unter www.h2you.eu betreibt er eine eigene Internetseite, testete schon vor Jahren einen Wasserstoff-Mercedes und wird regelmäßig im Rathaus seiner Heimatstadt Bamberg vorstellig, um dort für den Bau einer Wasserstofftankstelle zu werben. Bislang ohne Erfolg.

Wer in der Region Wasserstoff tanken will, muss zum Beispiel nach Geiselwind fahren. Vorausgesetzt, er besitzt eines der laut Kraftfahrtbundesamt rund 400 registrierten Brennstoffzellenfahrzeuge in Deutschland. Die Autos der Marken Toyota, Hyundai und Mercedes - mehr hat der Markt aktuell nicht zu bieten - sind mit 60 000 bis 80 000 Euro nicht gerade günstig. Ein Grund, warum wasserstoffbetriebene Autos bisher nicht in die Gänge kommen. "Das Wasserstoffauto hat verloren", betitelte die ARD vor gut einem Jahr eine Wissenschaftssendung.

Prinzip aus dem 19. Jahrhundert

Inzwischen zeigt sich, dass die mobile Brennstoffzelle in der Autobranche wieder Fahrt aufnimmt und auch von der Politik ernst genommen wird. Seit den 1830er Jahren ist das Prinzip bekannt: An eine Membran kommt auf der einen Seite Wasserstoff aus einem Tank, auf der anderen Seite Sauerstoff aus der Luft. Die Moleküle verbinden sich zu Wasser, dabei fließt Strom. Viele solcher Membranen übereinander geschichtet treiben einen Elektromotor an. Eine saubere Sache, wenn Wasserstoff aus den Überschüssen regenerativer Energie hergestellt wird. Die Reichweite ist deutlich höher als bei Batterie-Autos, der Tankvorgang dauert nur wenige Minuten.

Sechs Wasserstofftankstellen gibt es aktuell in Franken: in Berg, Bayreuth, Geiselwind, Schnelldorf, Fürth und Nürnberg. In einigen Monaten soll Biebelried dazukommen, im nächsten Jahr eine Tankstelle in Erlangen. Letztere wird dabei ein zukunftsweisendes Konzept nutzen, das in Franken entwickelt wurde: die LOHC-Technik.

Vor knapp zehn Jahren begannen Forscher der Uni Erlangen-Nürnberg um die Professoren Wolfgang Arlt und Peter Wasserscheid, Wasserstoff in einer Flüssigkeit chemisch zu binden. Der Wasserstoff kann dadurch drucklos und bei Umgebungstemperatur problemlos gelagert und transportiert werden. Die Fachleute sprechen von flüssigen organischen Wasserstoffträgern, englisch Liquid Organic Hydrogen Carriers, kurz LOHC. Solche LOHC gibt es mehrere. Die fränkischen Forscher haben inzwischen als ideale Trägerflüssigkeit Dibenzyltoluol ausfindig gemacht - eine Kohlenstoffverbindung auf Erdölbasis.

Fränkische Pionierleistung

Über die Forschung sind die Mittelfranken längst hinaus. 2013 wurde von Professoren und dem heutigen Geschäftsführer Daniel Teichmann in Erlangen die Firma Hydrogenious Technologies gegründet. Mit 60 Mitarbeitern liefert sie heute schon einsatzbereite LOHC-Speichersysteme. Eine fränkische Pionierleistung, die in der Öffentlichkeit noch wenig bekannt ist, im Herbst aber immerhin für den Deutschen Zukunftspreis des Bundespräsidenten nominiert war. "Wir sind die ersten, die in der Lage sind, LOHC-gebundenen Wasserstoff zu verstromen", sagt Peter Wasserscheid, Professor für Chemische Reaktionstechnik und Hydrogenious-Gesellschafter.

An der geplanten Wasserstofftankstelle in Erlangen soll erstmals Wasserstoff bereitgestellt werden, der mit Hilfe der LOHC-Technologie kostengünstig transportiert und gelagert wurde. Dieser wird mit einer Anlage von Hydrogenious bei Bedarf wieder freigesetzt.

Die Wasserstoffautos an der Erlanger Tankstelle werden dann wie andernorts auch mit Wasserstoffgas unter einem Druck von 700 bar betankt.

Eine Vision der fränkischen Forscher ist, dass Fahrzeuge eines Tages direkt LOHC-gebundenen Wasserstoff tanken. Es wäre eine Art Kreislauf: Tanken der mit Wasserstoff beladenen Flüssigkeit und gleichzeitig Abpumpen des inzwischen "wasserstofffreien" Trägermaterials. Bis dahin ist es aber noch ein weiter Entwicklungsweg. "Aufgrund der Kompaktheit im Pkw schwierig zu realisieren, bei dauergenutzten Schwerlastfahrzeugen dagegen schon eher", meint Hydrogenious-Mitgründer Arlt.

Kollege Wasserscheid und andere Wissenschaftler des Helmholtz-Instituts Erlangen-Nürnberg sind seit anderthalb Jahren dabei, die Vision eines LOHC-Fahrzeugs Wirklichkeit werden zu lassen. "Der Wasserstoffzug der Firma Alstom ist schon jetzt ein erstes Beispiel für Wasserstoffantrieb im Bahnverkehr", sagt Wasserscheid. In vier bis fünf Jahren soll dann ein LOHC-Zug fahren.

Bosch sieht lukrativen Markt

Bis dahin will der Autozulieferer Bosch seine mobile Brennstoffzelle für Lkw und Pkw längst zur Serienreife gebracht haben. "Bis 2030 werden nach Bosch-Schätzung bis zu 20 Prozent aller Elektrofahrzeuge weltweit mit Brennstoffzellen angetrieben", sagt Stefan Hartung, Bosch-Geschäftsführer und Vorsitzender des Unternehmensbereichs Mobility Solutions. 2021/2022 soll die gemeinsam mit der Firma Powercell entwickelte Bosch-Brennstoffzelle für Fahrzeuge daher in Serie gehen.

Und auch hier spielt die Region eine entscheidende Rolle. Im Bosch-Werk Bamberg, das zuletzt ausschließlich Technik für Verbrennermotoren produzierte, arbeitet man inzwischen nicht mehr nur an stationären Brennstoffzellen. "Bamberg ist Leitwerk für den sogenannten Brennstoffzellen-Stack - das Herzstück der mobilen Brennstoffzelle, das Wasserstoff und Luftsauerstoff in elektrische Energie umwandelt", ließ der Konzern unlängst verlauten.

Es ist das, was der teuren Brennstoffzelle bisher gefehlt hat: eine Industrialisierung, die die Kosten für solche Systeme sinken lässt. Ausgehend von Nutzfahrzeugen hat insofern auch das Wasserstoffauto als Konkurrent von Batterieantrieben noch lange nicht verloren.

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