Brennstoffzellen im Auto-Härtetest

Bereits seit Jahren versprechen die Hersteller den Einzug von Brennstoffzellen in Notebooks, PDAs und Handys.

Auch die Automobilindustrie bastelt eifrig an der Serienreife von Brennstoffzellenautos, die neben einer besseren Energieeffizienz auch frei von Abgasen sind.

Im "Fuel Cell Marathon" testet Autobauer Opel derzeit seinen Brennstoffzellen-Prototyp "HydroGen3" auf einer Langstreckenfahrt über 10.000 Kilometer auf Schwächen und Verbesserungsmöglichkeiten der Technologie. Futurezone.ORF.at hat sich das Auto auf seiner Station in Salzburg näher angesehen.

Bis Salzburg hat das Auto 5.891 Kilometer offensichtlich ohne gröbere Probleme absolviert. Damit wurde laut Opel ein neuer Langestreckenrekord für Brennstoffzellenautos aufgestellt. Nächstes Etappenziel ist Turin, das Testende soll in Lissabon stattfinden.

Fuel Cell Marathon

Ein Auto wie jedes andere

Aufsetzend auf dem Modell Zafira unterscheidet sich der HydroGen3 außen von seinen Serienbrüdern nur durch eine auffällige Schrift. Im Innenraum fällt als Erstes der fehlende Schaltknüppel auf, der durch vier Knöpfe ersetzt wurde: vorwärts, rückwärts, Parkstellung und neutral.

Abgesehen von einer digitalen Anzeige über den Energiezustand zeigt sich auch im Innenraum weiter nichts Auffälliges. Beim Starten wird die Initialenergie wie gewohnt von einer 12-Volt-Batterie geliefert, die das Öffnen der Ventile und die grundlegende Energieversorgung ermöglicht.

Auffällig ist nach dem Start der Systeme ein leises Surren, das alsbald von gewohnten, aber weitaus leiseren Fahrgeräuschen überdeckt wird. Im Anfahren ist die Kraft des Elektromotors vorerst etwas schwach, entfaltet sich aber bei steigender Geschwindigkeit [160 km/h Spitze]. Abgesehen davon kann festgehalten werden, dass es sich tatsächlich um ein fahrbares Gefährt handelt, das allerdings noch des weiteren Feintunings bedarf.

Der Motorblock
Brennstoffzellen sind elektrochemische Energiewandler, in denen Wasserstoff mit Sauerstoff reagieren. Die dabei frei werdende chemische Energie der Stoffe wird in elektrische Energie umgewandelt.

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Wie Wasserstoff zu Wasser wird

Opel setzt in seinem HydroGen3 auf PEM-Brennstoffzellen, dabei dient eine Polymer-Elektro-Membran [PEM] als Mittler zwischen der Brennstoff-Elektrode [Anode] und der Sauerstoff-Elektrode [Kathode]. Wird Wasserstoff der Anode zugeführt, werden ihm Elektronen entzogen.

Die Wasserstoff-Protonen wandern durch den Elektrolyten [PEM] zur Anode, die freigesetzten Elektronen müssen über den Elektromotor ausweichen und treiben diesen an, bis sie sich schließlich wieder an der Anode zusammen mit den Protonen und Sauerstoff zu Wasser verbinden.

200 Zellen in Reihe geschaltet generieren bei 80 Grad Celsius eine Leistung von 94 Kilowatt und je nach Belastungszustand eine elektrische Gleichspannung zwischen 125 und 200 Volt [diese wird über einen Gleichspannungswandler auf einen festen Wert zwischen 250 und 380 Volt erhöht] - genug, um einen Elektromotor mit 82 PS anzutreiben.

Querschnitt
Vorteile des Brennstoffzellenantriebs sind neben den fehlenden Abgasen auch die Geräuscharmheit und der fehlende Verschleiß, da bei der Energiegewinnung keine mechanischen Teile arbeiten.

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Eiskalter Treibstoff

Der Treibstoff Wasserstoff kann in drei Arten mitgeführt werden: als komprimiertes Gas, in einem Metallhydrid-Speichersystem oder in tiefkalter, flüssiger Form. Opel hat in seinem Marathon-Auto die Flüssigform gewählt, dabei wird 4,6 Kilogramm Wasserstoff mit einer Temperatur von minus 253 Grad Celsius mitgeführt.

Da keine Kühlvorrichtung, die zusätzliche Energie verbrauchen würde, mit an Bord ist, erwärmt sich der Wasserstoff trotz Tankisolierung mit der Zeit und wechselt in den gasförmigen Zustand über.

Das Gas wird über spezielle Ventile an der Oberseite des Autos freigelassen, um den Druck im Tank zu vermindern. Laut Angaben kann es bis zu 14 Tage dauern, bis so kein Treibstoff mehr vorhanden ist.

Der Antrieb

Für eine vollständige Kommerzialisierung bedarf es laut Opel noch einiger Jahre, der Hersteller peilt bis 2010 die erste Serienreife an. Bedingung dafür sind jedoch bessere Wasserstoff-Speichersysteme, kostengünstigere Herstellung und ein halbwegs flächendeckendes Treibstoffnetz.