Alltagstaugliche und bezahlbare Brennstoffzellen-VW ab 2020

Viel Geld (auch Fördergeld) steckte Volkswagen in die Entwicklung von brennstoffzellengetriebenen Alltagsfahrzeugen. Der VW Touran „HyMotion“ wurde im Rahmen der Ankündigung „VW-Forscher melden Durchbruch der Hochtemperatur-Brennstoffzelle auf dem Weg zur Serienreife“ gezeigt, wie sie noch heute in den Archiven des Solarserver nachzulesen ist. Gegen kaum etwas zeigen sich technik-affine Menschen so allergisch wie gegen Vaporware.

Grundlage der Ankündigung von VW war ein Durchbruch in der für die DFMC so entscheidenden Membrantechnologie. In der Tat scheint Methanol als Treibstoff alle Vorteile in sich zu vereinigen und dem Wasserstoff an Treibstoff weit überlegen. Die Methanolbrennstoffzelle und ihr Betrieb sind allerdings wesentlich komplexer als die Wasserstoffbrennstoffzelle. Ein Tankstellennetz, wie es zur Distribution von Methanol notwendig wäre, gibt mit den bestehenden Tankstellen und Ethanol ist in vielen Kraftstoffen schon enthalten. Einzig der Makel des CO₂-Ausstoßes haftet dem Gebrauch von Methanol natürlich an.

Das hindert jedoch auch die Volkswagen AG nicht, weiter an dieser Technologie zu arbeiten. „VW-Vorstand gibt Brennstoffzellen-Forschung exklusiv an Audi“ titelte die WAZ noch am 14. März 2016.

Sollen Brennstoffzellen der Nachfolger von Batterien im Antrieb der E-Autos werden? „VW feilt weiter an Elektro-Strategie – BMW: Hohe Investitionen nötig“ heißt es in einem Artikel auf Finanzen.net vom 30. Juni 2016. Hier ist nur noch von einem Marktanteil von 25% in der EU im Jahr 2025 die Rede. Vaporware und ohne Fundament, selbst bei staatlicher Förderung. E-Autos mit Batterie sind nicht per se CO₂-neutral und Methanolbrennstoffzellentechnik nicht per se eine klimaschädliche Technologie wegen des ausgestoßenen Kohlendioxids. Wenn das Ministerium für Bildung und Forschung in seiner Publication 2013 titelt „Elektromobilität – das Auto neu denken„, verrät es viel über das Reichenweitproblem seiner Gedanken. E-Autos sind ein Hype (warum auch immer), aber auch diese Energie muss gewonnen und konserviert werden. Das Konservieren – wie auch immer es gemacht wird – ist effizient und erzeugernah durchzuführen, denn sonst belastet es die Leitungsinfrastruktur und kostet Leitungsverluste. Der ökologische Fußabdruck je Kilowatt schwillt an. Energiespeicherung muss zeitnah entsprechend dem wechelnden Angebot mit gutem Wirkungsgrad und dauerhaft erfolgen. Jedem Notebook/Smartphone-Besitzer schwillt der Hals, wenn er an entstehende Kosten für „falsches Laden / Tiefentladen“ seines Akkus denkt.

Methanolbrennstoffzellen sind „Kohlenstoffneutral“

Diese Aussage stimmt so pauschal natürlich nicht. Sie kann jedoch zutreffen, wenn die Dinge als Ganzes und als Kreislauf gedacht werden. Man muss das Methanol ja nicht aus fossilen Materialien erzeugen, wie das die Studie „Methanol als Energieträger“ der KFA-Jülich 2003 beschreibt. Heute gibt es Photovoltaikmodule, die eine direkte Elektrolyse des Wasser mit einem Wirkungsgrad >10% durchführen und dabei nicht mehr auf hochreines Wasser angewiesen sind.

Möglich wird dies durch photoelectrochemische Nanosysteme. Das Modell im Titelbild des Beitrages stellt den Wasserstoff noch über den Umweg Fotozelle->Brennstoffzelle her.

Wie an anderen Stellen auf dieser Webseite gezeigt, lässt sich Kohlendioxid der Umgebungsluft effizient und extensiv einfangen und gewinnen. Die Herstellung von Synthesegas aus Wasserstoff und CO₂ liegt somit nahe. Vorteilhafterweise lässt sich dieser Prozess so steuern, dass auch andere Alkohole, Olefine und Rohstoffe der Kunststoffindustrie entstehen können. Damit schließt sich der Kohlenstoffkreislauf. Die Bilanz ist kohlenstoffneutral. Wasserstoff lässt sich auch durch herkömmliche H2-Generatoren aus Windstrom erzeugen. Da diese Generatoren auf schnelle Lastwechsel reagieren können, könnten bisher nicht verwertbare Produktionsspitzen der Vergangenheit angehören und über die Zwischenstufe „Wasserstoff“ in Form von Methanol gespeichert werden.

Ausführlich befasst sich der Chemienobelpreisträger George A. Olah in seinem Buch „Beyond Oil and Gas: The Methanol Economy“ mit dieser Thematik. Das Buch aus 2006 wurde zwar 2009 erweitert und überarbeitet, mit dem Einzug der Nanotechnologie und der Entstehung neuer, spannender Materialien gewinnt die Methanolgesellschaft aber noch mehr Perspektive.

Am 27. Mai 2016 titelt die Zeit „VW will eigene Batteriefabrik bauen“ und zitiert ihrerseits VW über das Handelsblatt mit „Wir wollen einen großen Wurf, mit dem wir uns an die Spitze der Industrie setzen können“. Es sollen demnach mehrere Milliarden Euro in neue Antriebstechnologien investiert werden. Es bleibt fraglich, ob all diese Milliarden von Volkswagen selber kommen sollen und ob es eine gute Investition all derer ist, die sich an den Kosten beteiligen ist.

„Me too“ ist kein Schlachtruf für Forscher und Konzerne, die sich „Zukunft“ auf ihre Fahnen geschrieben haben.

Ein wenig zur weiteren „Erleuchtung“ mag auch der spannende Beitrag „Energy from Sunlight“ von Daniel Nocera vom MIT zur Photocatalyse an Elektroden aus unter anderem Cobalt und Phosphat beitragen.