Wasserstoff – Treibstoff der Zukunft?

Ausgangslage

Heutzutage werden Motoren für unterschiedliche Antriebszwecke größtenteils mit Benzin, Diesel oder Kerosin betrieben. Diese Betriebsstoffe gehören zu den Kohlenwasserstoffen, deren Umsetzungsprodukte umweltschädigende Wirkung besitzen. Die Forschung arbeitet an alternativen Treibstoffen. Hierbei gilt Wasserstoff als Favorit, da er bei der Verbrennung zum umweltfreundlichen Wasser oxidiert. Das leicht entzündliche chemische Element ist auf der Erde fast ausschließlich in gebundener Form vorhanden. Die wohl bekannteste wasserstoffhaltige Verbindung ist das Wasser – eine schier unerschöpfliche Ressource. Wasserstoff ist auch Bestandteil aller organischen Verbindungen. Erdgas und Erdöl sind hierfür bekannte Beispiele.

Möglichkeiten des Einsatzes von Wasserstoff

Eine einfache – jedoch in der Praxis mit Problemen behaftete Möglichkeit – ist Wasserstoff direkt in Verbrennungsmotoren einzuleiten. Eine weitere Methode ist die Verwendung von Wasserstoff als Energieträger in Brennstoffzellen, in sogenannten mobilen Energiequellen.

In der besagten Zelle wird Wasserstoff mit Sauerstoff oder Luft zu Wasser oxidiert. Die dabei entstehende chemische Energie kann direkt in elektrische Energie umgewandelt werden. Die gewonnene elektrische Energie treibt dann Elektromotoren an.

Brennt in der Brennstoffzelle irgendetwas?

Nein! Der Name „Brennstoffzelle“ ist auf die Brennbarkeit des zugeführten Brennstoffs Wasserstoff zurückzuführen. Die modernen Zellen enthalten eine Polymermembran, das heißt, eine poröse Trennwand aus Kunststoff, die die beiden Reaktionsräume – Wasserstoff und Sauerstoff – voneinander trennt. Sie ist durchlässig für Protonen (Wasserstoffionen).

Die Protonen treffen auf Sauerstoffmoleküle, wobei Wasser gebildet wird und Elektronen freigesetzt werden. Vereinfacht gesagt, kann der Elektronenfluss als elektrische Energie nutzbar gemacht werden.

Die Zukunft hat schon begonnen

Vor mehr als einem Jahrzehnt wurden in Hamburg die ersten mit Brennstoffzellen versehenen Busse im Linienbetrieb eingesetzt. Schiffe, Autos und selbst Bahnen können bereits mit Wasserstoff betrieben werden, wobei die Technologie immer ausgefeilter und effizienter wird.

Ist Wasserstoff als Treibstoff eine echte Alternative für konventionelle Energielieferanten?

Die Vorteile des Einsatzes von Wasserstoff sind, dass der Rohstoff Wasserstoff nahezu unbegrenzt verfügbar ist. Beim Einsatz von Wasserstoff entsteht das unbedenkliche Wasser, das heißt, die umweltschädigende Emission von Kohlenstoffdioxid entfällt. Die Speicherung von Wasserstoff ergibt jedoch noch immense Probleme. Besonders die Gefährlichkeit des brennbaren Wasserstoffs stellt die Forscher vor große Herausforderungen. Zur Lagerung bieten sich folgende Systeme an: Tieftemperatur-Flüssiggasspeicher, Hochdrucktanks und Hybridspeicher.

Ein weiterer Nachteil ist, dass die mit Wasserstoff betriebenen Brennstoffzellen in Reihe geschaltet werden müssen. Je nach Verbrauch kann es hier zu hohen Gewichten solcher Brennstoffzellenaggregate kommen. Im Besonderen für den Betrieb großer Schiffe wie Luxusliner ist die heutige Technik noch nicht ausgereift genug.

Warum fahre ich kein Wasserstoffauto?

Neben dem Vorteil, dass bei der Fahrt das umweltfreundliche Wasser entsteht, gibt es für mich bisher noch zu viele Nachteile. Vor allem erwähnenswert ist das Problem des Tankens. Es gibt bisher kaum Tankstellen, die Wasserstoff anbieten. Außerdem trage ich letztendlich doch zur Umweltverschmutzung bei, solange der Wasserstoff selber mit hohem Energieaufwand aus fossilen Energieträgern (u. a. dem Erdgas) gewonnen werden muss.

Lösung des Abgas- und Energieproblems oder Verlagerung des Problems?

Zu Beginn des Jahrtausends haben Umwelt- und Verkehrspolitiker den Einsatz von Wasserstoff als Kraftstoff der Neuzeit befürwortet. Hierfür sprechen immer noch die ausreichende Rohstoffverfügbarkeit und die saubere Verbrennung. Trotz der prognostizierten Chancen für Wasserstoff als Treibstoff bleibt aber noch die unbeantwortete Frage: Wo soll die Energie zur Herstellung des Wasserstoffs herkommen?

Mein Fazit: Die sehr kostspielige und zum Teil noch unausgereifte Technik bzw. Infrastruktur macht Wasserstoff bisher nicht zum Allheilmittel für unsere Abgas- und Energieprobleme.