Die Energiewende braucht Energiespeicher! Darüber herrscht keinen Zweifel mehr, denn für einen stabile Stromversorgung braucht es Speicher, die Flauten und Dunkeltage ausgleichen. Doch trotz sehr stark gesunkener Preise für Lithium-Ionen-Batterien wird es notwendig sein, zusätzliche Energiespeichervarianten zu etablieren.
Lithium-Ionen-Batterien haben heute Zykluszahlen, die im Automobil verbaut Gesamtreichweiten von zwei Millionen Kilometern entsprechen. Zudem kann man je Zyklus einen sehr großen Anteil der eingespeicherten Energie wieder entnehmen. Das steht im Gegensatz zu dem weiteren Energiespeicher der Zukunft: Die Wasserstofftechnik. Die Umwandlungseffizienz beträgt derzeit deutlich unter 50%. Das heisst, der Strom, der regenerativ mit Wind- und Solarenergie erzeugt wurde, kann in einer Lithiumbatterie sehr verlustarm zwischengespeichert werden. Dahingegen muß bei der Wasserstofftechnik zunächst Wasserstoff durch Elektrolyse erzeugt werden und dann in der Brennstoffzelle wieder in Strom zurück verwandelt werden. Diese Stroffumwandelungen sind verlustbehaftet.
Dennoch wird weltweit die Wasserstofftechnologie als langfristiger Energiespeicher nicht in Frage gestellt. Denn diese Speichertechnologie ist transportabel: Wasserstoff, in sonnenreichen Gebieten (Sahara, Australien) oder windreichen Arealen (Westküste von Südamerika) produziert, kann als Wasserstoff, Ammoniak oder E-Fuel exportiert werden. Damit eröffnen sich neue Einnahmequellen für Länder, die zum Teil wenig anderes zu bieten haben. Im Gegenzug können Länder wie Deutschland damit ihren Energieimport von Rohöl und Erdgas auf regenerative Quellen umstellen.
Was in der seit wenigen Jahren herrschenden Euphorie für die Brennstoffzelle leicht vergessen wird ist der Umstand, dass die Technologie alles andere wie neu ist. Die letzte große Hochphase war kurz nach dem Milleniumjahr. Seitdem war es jedoch lange still rund um die Brennstoffzelle.
Während der vergangenen Jahre haben Unternehmen wie Ballard Power oder Plug Power und die deutsche SFC jedoch die Produktion weiterentwickelt. Zahllose Forschungseinrichtungen weltweit erforschen Möglichkeiten, den Prozess der Energieumwandlung zu optimieren und dabei immer weniger Platin als Katalysator zu benötigen.
Doch der eigentliche Kern des weltweiten Wettbewerbs ist nicht mehr die Technik des Elektrolyseurs oder der Brennstoffzelle, sondern deren effiziente, automatisierte Herstellung. Denn wer 400 V in einem Hybridfahrzeug mit Brennstoffzellen bereitstellen will, muß über 400 einzelne Zellen zu einem Stack zusammenfügen. Man braucht keine große Phantasie, um zu erkennen, dass bei größeren Stückzahlen von Fahrzeugen (PKX, LKW, Schiffe, Eisenbahnen) diese Aufgabe eine gewaltige wird.
Das wichtigste Wettrennen findet also nicht auf der Seite der Einsatzstoffe statt, sondern auf der Rpoduktionsseite. Wer kann zuverlässig, qualitätssicher und vor allem schnell Brennstoffzellen stapeln?
In Deutschland gibt es dazu an verschiedenen, industrienahen Forschungseinrichtungen Projekte mit dem Ziel, die Fertigung der Membran-Elektroden-Einheit (MEA) und das Stapel zusammen mit Gasdiffussionslayer und Bipolarplatten zu beschleunigen. Besonders spezialisiert ist das ZSW (Zentrum für Solarenergie- und Wasserstrofftechnologie) in Ulm und das ZBT (Zentrum für Brennstoffzellentechnik), einer Ausgründung aus der Hochschule Duisburg. Doch auch Unternehmen wie Thyssen, Manz und Freudenberg entwickeln Anlagentechnik, um schneller fertigen zu können. Und Unternehmen wie HAMPA und Laufenberg entwickeln innerhalb des Projektes „COLDMEA“ Lösungen, die eine massentaugliche Fertigung der MEA-Einheit ermöglichen kann. Denn das ist der Wettbewerbsvorteil, den es zu erhalten gilt: Schneller fertigen zu können wie die „billige“ Konkurrenz aus Asien. Dabei kommt der Qualitätssicherung eine entscheidende Rolle zu, denn bislang galten Ausschußquoten bei fertig assemblierten Brennstoffzellen-Stapeln im zweistelligen Prozentsatz durchaus als üblich. Bei dem massenhaften Einsatz der Wasserstofftechnologie ein unhaltbarer Zustand.
© 02/2021 Gerald Friederici