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KWK

Strom aus der Brennstoffzelle

Brennstoffzellen sind ideal, um Gebäude effizient mit Strom und Wärme zu versorgen. Nur die Herstellungskosten sind noch zu hoch.

Strom aus der Brennstoffzelle Strom aus der Brennstoffzelle
energlobe.de, Denny Rosenthal

Die Grundidee der Brennstoffzelle ist genial einfach: die Gewinnung elektrischer Energie durch die Umkehr der Elektrolyse, bei der Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt wird. Schon 1839 baute William Robert Grove den ersten Prototypen. Doch 170 Jare später ist diese Technik zur Wärme- und Stromerzeugung noch immer nicht im Massenmarkt einsetzbar. "Die beiden Hauptprobleme sind die hohen Material- und Herstellungskosten und die bislang zu geringe Haltbarkeit", erläutert Olaf Conrad vom EWE-Forschungszentrum für Energietechnologie Next Energy in Oldenburg.

Hoher Wirkungsgrad - vielseitig einsetzbar

Grundsätzlich sind Brennstoffzellen sowohl in Gebäuden zur Erzeugung von Wärme und Strom einsetzbar als auch zur Erhöhung der Reichweite von Fahrzeugen mit Elektromotor. Sie haben einen hohen Wirkungsgrad und können mit verschiedenen Energieträgern betrieben werden. "Neben Wasserstoff aus Erdgas eignen sich auch erneuerbare Ressourcen wie Biomasse oder Biogas", weiß Conrad, Leiter des Forschungsbereichs Brennstoffzelle bei Next Energy.

Er sieht den besonderen Vorteil der Brenstoffzelle darin, dass sie, anders als die gängigen KWK-Anlagen, theoretisch auch in der Lage ist, wesentlich mehr Strom als Wärme zu erzeugen und dennoch einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen. "Je besser die Wärmedämmung von Gebäuden wird, um so relevanter wird es künftig, dass eine dezentrale Hausversorgung nicht mehr in der Hauptsache Wärme erzeugt", sagt Conrad. Genau dies sei mit den derzeit gebräuchlichen Mikro-KWK-Anlagen jedoch nicht möglich.

Technisch ausgereift, aber nicht kosteneffizient

Technisch sind Brennstoffzellen schon heute so ausgereift, dass sie in U-Booten und in der Raumfahrt zum Einsatz kommen. "In diesen Bereichen fallen die hohen Kosten nicht so ins Gewicht, da die Projekte insgesamt sehr teuer sind", sagt Conrad. Gerade beim Bau der sogenannten Polymer-Elektrolyt-Membran-Brenstoffzelle PEM, die sich aufgrund ihrer unkomlizierten Handhabung und flexiblen Größe gut für den Massenmarkt eignet, kann bis heute nicht auf Platin verzichtet werden. "In einer PEM herrscht ein sehr niedriger pH-Wert, also eine stark saure Umgebung, in der sich die meisten Materialien nach kürzester Zeit auflösen", erläutert Conrad. Lediglich Platin könne der Säure einige Zeit widerstehen.

Conrad und sein Team sind überzeugt: PEMs müssen alkalisch werden. Sie arbeiten daran, den pH-Wert in den Brennstoffzellen zu erhöhen, damit Materialien wie Nickel, Eisen, Kobalt oder Keramik das Platin ersetzen können. Damit würden einerseits die Materialkosten gesenkt und andererseits die Lebensdauer erhöht. Ziel der Industrie ist ein Mikro-KWK mit Brennstoffzellenantrieb, das rund 40.000 Betriebsstunden schafft – also im Normalbetrieb etwa zehn Jahre läuft – und pro Kilowatt installierte Leistung zwischen 1.000 und 3.000 Euro kostet. Conrad schätzt, dass dies in den kommenden drei bis vier Jahren gelingen wird. Die Markteinführung könnte also 175 Jahre nach Entdeckung des Brennstoffzellen-Prinzips endlich glücken.

www.callux.net

www.next-energy.de

»DIE KRISE DER IDEE VON EINER WELTORDNUNG

(IST) DAS ULTIMATIVE INTERNATIONALE

PROBLEM VON HEUTE«

Henry Kissinger,„World Order”, August 2014