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Wie umweltfreundlich sind Brennstoffzellen?

Am Brennstoff sollt Ihr sie erkennen…

Brennstoffzellen gelten als umweltfreundlich und klimaschonend, sind sie doch effektiv und vor allem emissionsarm. Als solches werden sie auch gerne von Umweltorganisationen und Industrie gleichermaßen propagiert. Doch dieses „grüne Gütesiegel“ gilt längst nicht für alle Brennstoffzellen – im Gegenteil. Von Null-Emissions-Prototypen bis hin zu regelrechten „Giftschleudern“ ist fast alles dabei. Wie „öko“ eine Brennstoffzelle tatsächlich ist, hängt entscheidend von ihrem Bautyp und den jeweils eingesetzten Brennstoffen ab.

Arbeit an einem Methanolreformer © DOE

Um wirklich klima- und umweltfreundlich zu sein, darf eine Brennstoffzelle einerseits möglichst keine Treibhausgase oder andere Schadstoffe emittieren, andererseits dürfen aber auch bei der Gewinnung des Brennstoffes keine Emissionen anfallen. Und genau hier liegt das Problem: Wasserstoff, der eigentliche Energieträger der Brennstoffzelle, kommt in der Natur nicht frei vor, er muss erst unter Energieaufwand erzeugt werden.

Als Quellen für das Wasserstoffgas kommen entweder Wasser oder aber Kohlenwasserstoffe wie Erdgas, Erdöl oder Methanol in Frage. Die Aufspaltung des Wassers durch Elektrolyse ist im Prinzip ökologisch verträglich – aber nur dann, wenn die dafür benötigte Energie auch aus regenerativen Energieträgern wie Wasser, Sonne oder Wind gewonnen wird und nicht aus konventioneller Stromerzeugung.

Brennstoffe

In vielen heutigen Brennstoffzelltypen wird jedoch noch kein reiner Wasserstoff als Brenngas genutzt, sondern ein fossiler Brennstoff wie Erdgas, Benzin oder Methanol. Vor allem in der Automobilindustrie sollen sie den Übergang von konventionellen auf alternative Antriebe erleichtern. Bei solchen Mischformen wandelt ein in die Brennstoffzelle integrierter „Reformer“ beispielsweise das Erdgas unter Zuführung von Wärme in Kohlenmonoxid und Wasserstoff um. Der Wasserstoff dient der Zelle als eigentlicher Brennstoff und wird verbraucht, das Kohlenmonoxid aber bleibt übrig. Es reagiert mit Wasser und wird als klimaschädliches Treibhausgas Kohlendioxid freigesetzt.

Fahrzeugantriebe

Eine Studie des Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland (BUND) hat ergeben, dass Brennstoffzellenautos zwar deutlich geringere lokale Emissionen als konventionelle Antriebe aufweisen, dass aber bei der Gewinnung von Wasserstoff aus fossilen Energieträgern der Beitrag zum Treibhauseffekt insgesamt deutlich höher liegt. Die Emissionen werden damit lediglich verlagert: vom Fahrzeug weg und hin zu den Orten, an denen der Wasserstoff erzeugt wird.

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Werden statt Wasserstoff fossile Energieträger wie Methanol, Dimethylester aus Erdgas oder Benzin als Brennstoffe genutzt, sind die Klimawirkungen mit denen des normalen Ottomotors vergleichbar. Immerhin sind aber die Emissionen von Schwefelverbindungen und gesundheitsschädlichen Schadstoffen bei den Brennstoffzellenautos eindeutig geringer.

Zusammenfassend kommt die Studie zu dem Schluss, dass Brennstoffzellen-Fahrzeuge eine echte Alternative für die Zukunft sein könnten – dies aber erst dann, wenn regenerativ erzeugter Wasserstoff in ausreichendem Maße verfügbar und speicherbar sein wird. Dennoch könnten nach Ansicht der Experten selbst die mit fossilen Brennstoffen angetriebenen Brennstoffzellenfahrzeuge sinnvoll sein: Sie fördern die Verbreitung, Entwicklung und Akzeptanz der Technologie und ebnen so langfristig gesehen den Weg für die echten Null-Emissions-Fahrzeuge.

Kraftwerke und Hausenergieversorgung

Bei Brennstoffzellenanlagen in Kraftwerken und für kleinere Hausanlagen gilt Erdgas als der geeignetste Brennstoff. Die vergleichende Studie des BUND hat hier ergeben, dass zwar auch hier regenerativ erzeugter Wasserstoff die ökologischste Variante wäre, aber dass auch erdgasbetriebene Brennstoffzellenanlagen immerhin dreimal weniger Stickoxide und deutlich weniger Schwefelverbindungen ausstoßen.

Beim Einsatz in Kraftwerken könnte nach Einschätzungen der Experten die Emission von Treibhausgasen bis 2010 immerhin bis zu vier Prozent gesenkt werden. Zudem könnte die Strom- und Wärmeproduktion weiter dezentralisiert werden, kleinere Anlagen für den „Hausgebrauch“ wären leichter realisierbar und erheblich effektiver als herkömmliche Technologien. Insgesamt stellen die Autoren der Studie auch hier fest, dass die Brennstoffzellentechnologie gegenüber den bestehenden konventionellen Verfahren zur Stromerzeugung deutlich umweltfreundlicher sind.

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Stand: 27.07.2002

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Brennstoffzellen
Alleskönner auf Wasserstoffbasis?

Überblick
Das Wichtigste in Kürze

Neuer Boom für Brennstoffzellen
Renaissance einer alten Idee

Am Brennstoff sollt Ihr sie erkennen...
Wie umweltfreundlich sind Brennstoffzellen?

Der direkte Weg ist der effektivste...
Das Funktionsprinzip einer Brennstoffzelle

Die Weltraumzelle und das Multitalent...
Brennstoffzellentypen von AFC bis PEMFC

Von DMFC bis PAFC
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