Frank Gibbard, mittelständischer Unternehmer in Belleville, New Jersey, sieht die Revolution ganz von allein heraufziehen: Der kapitalistische Markt werde dafür sorgen, dass die neue Technologie die alte ablöst.

Schon in zehn Jahren, verkündet er ohne falsche Bescheidenheit, werde »die Brennstoffzelle in den Industriegesellschaften zu jedermanns Alltag« gehören. Schließlich handle es sich um eine Schlüsseltechnologie des anbrechenden 21. Jahrhunderts.

Gibbards Firma H Power baut und vertreibt erste Brennstoffzellen für die Notstromversorgung von Kliniken, sensiblen Rechenzentren oder solarstrombetriebenen Verkehrssignalen. Der Unternehmer erwartet für die Zukunft einen Billionen-Dollar-Weltmarkt - und die Anleger jenseits des Atlantik geben ihm Recht. Die

Pioniere der Zunft gehören zu den Zugnummern an den Technologiebörsen.

Andere in den USA und Europa sagen der Brennstoffzelle eher einen verzögerten Siegeszug voraus. Doch spätestens seit Weltkonzerne wie DaimlerChrysler, Siemens Westinghouse, General Motors oder Motorola Milliarden in das zukunftsträchtige Hightech-Produkt investieren, geht es nicht mehr um das Ob des Durchbruchs, sondern nur noch um das Wann und Wo.

Brennstoffzellen produzieren aus den praktisch unerschöpflichen Elementen Wasserstoff und Sauerstoff elektrischen Strom und - obwohl in ihnen nirgends eine Flamme züngelt - Wärme als Beiprodukt. Sie tun dies zuverlässig, effizient, geräuschlos und im Idealfall ohne schädliche Emissionen. Als Reaktionsprodukt der elektrochemischen Energieumwandlung entsteht nichts als Wasserdampf.

Varianten der neuartigen Stromerzeuger können praktisch alle Leistungsklassen abdecken, von wenigen Watt für den Taschenrechner bis hin zu einigen zig Megawatt für Kraftwerke. Ihre Vielseitigkeit beschert der Brennstoffzelle im künftigen Energiesystem eine Position, die ihre Propagandisten mit der des Mikrochips in der Informationstechnologie vergleichen.

Brennstoffzellen können Industriebetriebe, Siedlungen, Hochhäuser, aber auch jedes einzelne Einfamiliendomizil von einer zentralen Strom- und Wärmeversorgung unabhängig machen. Schon in wenigen Jahren werden sie Handys, Laptops und Camcorder mit dem nötigen Saft versorgen - über Wochen und mit weniger Gewicht als die modernsten Batterien.

Vor allem aber haben Brennstoffzellen das Potenzial, mittelfristig eine der beherrschenden Technologien des 20. Jahrhunderts abzulösen: den Verbrennungsmotor. Ganz ohne Kolben, Dampf und Feuer produzieren die stillen Kleinkraftwerke direkt im Fahrzeug den Strom für Elektromotoren, die Pkw oder Linienbusse, Lkw oder Schiffe antreiben.

Die Brennstoffzellen-Revolution kann das 100-jährige Elektrizitätsversorgungssystem mit Großerzeugern auf der einen und einer Vielzahl von Verbrauchern auf der anderen Seite aus den Angeln heben.

In Sichtweite käme nicht nur eine Entlastung der abgas- und lärmgeplagten Ballungszentren. Zum Entzücken der Autoentwickler in aller Welt geriete erstmals die Rolle des Automobils als Hass-Objekt der Ökologen ins Wanken.

Auf über 20 Prozent könnte der Marktanteil des Alternativantriebs nach Überzeugung des Shell-Vorstands Fritz Vahrenholt bis 2020 emporschnellen, wenn der Staat die Weichen entsprechend stellt.

Visionäre der neuen Technologie, wie der Chef des Ford-Forschungslabors Pete Beardmore, sehen das neue abgasfreie Automobil bereits als »Stammhirn« einer dezentralen, ökologisch unbedenklichen Energieversorgung: Während die Privatvehikel heute über 90 Prozent ihrer Lebenszeit ungenutzt am Straßenrand oder in der Garage herumstehen, könnten sie in Zukunft als mobile Kleinkraftwerke nebenbei den Haushalt mit Strom versorgen und überschüssige Elektrizität ins öffentliche Netz einspeisen. Daheim wären dann nur noch Hilfssysteme zur Überbrückung der Zeiten nötig, in denen das fahrbare Energiebündel unterwegs ist.

Was sich da anbahnt, veranschaulicht ein Rechenbeispiel: Würde die Fahrzeugflotte der USA mit Brennstoffzellen statt mit Verbrennungsmotoren ausgerüstet, überträfe ihre Stromproduktion die derzeitige Elektrizitätserzeugungs-Kapazität des gesamten Landes um das Fünffache.

Als der britische Physiker Sir William Robert Grove im Jahr 1839 seine »galvanische Gas-Batterie« entdeckte, in der sich durch die »kalte Verbrennung« von Wasserstoff mit Sauerstoff Strom erzeugen ließ, interessierte sich kaum jemand für das Phänomen.

Vereinzelte Anläufe, Groves Idee für eine effektivere Stromproduktion zu nutzen, scheiterten am Mangel an geeigneten Werkstoffen. Erst über 100 Jahre nach ihrer Entdeckung erlebte die Brennstoffzelle ihre spektakuläre Wiedergeburt: in der Raumfahrt. Die Kraftpakete produzierten Energie und Trinkwasser während der Gemini-, Apollo- und Spacelab-Missionen der Nasa. Damit war die Zuverlässigkeit erwiesen - das Interesse der Militärs wuchs. Mittlerweile gilt die Brennstoffzelle als ideales Antriebssystem für U-Boote. Den chronisch kriselnden Kieler Howaldtswerken - Deutsche Werft bescheren die stillen Power-Pakete neuerdings volle Auftragsbücher.

Das Grundprinzip aller Brennstoffzellen ist eine Art gezügelte Knallgasreaktion:

Wasserstoff und Sauerstoff reagieren zu Wasser, die Reaktionsenergie verwandelt sich in Strom und Wärme (siehe Grafik). Für den praktischen Einsatz - etwa im Auto - müssen oft mehr als hundert dieser Minizellen in Stapeln ("stacks") hintereinander geschaltet werden.

Weltweit arbeiten rund 60 Firmen am Durchbruch für die neue Technik. Die Ziele der Entwicklungsabteilungen sind überall die gleichen: Kostenreduktion, Miniaturisierung, Effizienzsteigerung. Nach einer Dekade erfolgreicher kommerzieller Entwicklung ist jetzt die Zeit der Alltags-Tests.

Unter anderem in Hamburg, Berlin, Köln, Bielefeld und Essen sind Demonstrationsprojekte zur gekoppelten Strom- und Wärmeversorgung angelaufen oder in Vorbereitung, bei Leipzig versorgt eine mit Erdgas betriebene Brennstoffzelle ein Einfamilienhaus mit Strom und Wärme.

Gerätebauer wie Vaillant, Buderus oder Sulzer wollen die kompakten Energiezentralen in wenigen Jahren so selbstverständlich in Wohnhäusern installieren wie bisher Gasthermen. Vaillant zielt für 2010 auf einen Absatz von 100 000 Geräten jährlich. Wie vorletzte Woche bekannt wurde, plant auch der Essener Energieriese RWE den flächendeckenden Einsatz der erdgasbetriebenen Aggregate in den Kellern von Wohnhäusern.

Dazu wird aus dem Gas - das größtenteils aus Methan (CH4) besteht - in einem vorgeschalteten »Reformer« Wasserstoff isoliert, der dann die Brennstoffzellen versorgt.

Das Freiburger Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme präsentierte jüngst eine Mini-Brennstoffzelle für den riesigen Kleingerätemarkt. Der amerikanische Elektronikriese Motorola bereitet den Einsatz miniaturisierter Zellen für Laptop oder Handy vor.

Auf dem Gelände des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Köln errichtet das britische Unternehmen ZeTek Power die erste vollautomatische Brennstoffzellen-Fabrik der Welt. Zwei weitere Betriebe in England und den USA sollen 2001 folgen. Auch Gibbards H Power plant für nächstes Jahr den Einstieg in die Serienproduktion.

Vor allem aber gilt die öffentliche Aufmerksamkeit dem Brennstoffzellen-Engagement der großen Automobilbauer in aller Welt. Firmen wie DaimlerChrysler, Ford und Honda wollen bis 2004 mit den ersten Brennstoffzellen-Pkw auf dem Markt sein.

Im April präsentierte Klaus-Dieter Vöhringer, Technologie-Vorstand bei DaimlerChrysler, einen Stadtbus mit 250 Kilowatt Leistung, der 2002 als erstes Brennstoffzellen-Fahrzeug der Welt an Kunden ausgeliefert werden soll. Der Preis von 2,5 Millionen Mark liegt allerdings noch um das Vier- bis Fünffache über den Kosten herkömmlicher Linienbusse.

Der Start mit einem Stadtbus umgeht noch einmal die Gretchenfrage der ganzen Branche: Wo sollen die Brennstoffzellen-Autos tanken, die ab 2004 über europäische Straßen rollen? Und: Welchen Treibstoff sollen sie tanken? Über diese Frage tobt seit Jahren ein unübersichtlicher Streit unter Herstellern, Wissenschaftlern und Umweltschützern. Reiner Wasserstoff gilt auf lange Sicht unbestritten als der Kraftstoff der Wahl. Doch Wasserstoff ist ein brisantes Gas, die Probleme der Speicherung an Bord sind noch nicht befriedigend gelöst. Gewaltige Aufwendungen wären nötig, um das Tankstellen-Netz vom gewohnten Flüssigsprit auf den ökologisch sauberen Treibstoff umzustellen.

Viele Autobauer neigen deshalb zu einer Strategie der Zwischenschritte. Die für 2004 angekündigte Brennstoffzellen-A-Klasse von DaimlerChrysler soll flüssiges Methanol tanken, aus dem erst an Bord in einem Reformer der eigentliche Treibstoff produziert wird. Opel dagegen wählt den direkten Weg: Die 80-Kilowatt-Zelle einer Konzeptstudie auf der Basis des Zafira wird mit Flüssigwasserstoff aus einem 75-Liter-Tank gespeist. Einige Ölmultis testen ein neues Spezial-Benzin, das an Bord zu Wasserstoff reformiert wird. BMW schließlich hält nichts vom Brennstoffzellen-Antrieb und bietet statt dessen Großlimousinen mit Wasserstoff-Verbrennungsmotor an.

Ausgerechnet Greenpeace und das Berliner Umweltbundesamt stehen der gesamten Entwicklung skeptisch bis feindlich gegenüber. Weil die Ausgangstreibstoffe der Brennstoffzellen-Fahrzeuge noch über Jahre aus den fossilen Reserven stammen oder der Wasserstoff mit Hilfe von fossil oder gar atomar erzeugtem Strom produziert werden solle, sei mit der neuen Technik für die Umwelt wenig gewonnen.

Selbst aus Sonnenenergie-Strom erzeugter Wasserstoff eigne sich wegen der »großen Verluste bei den Herstellungs- und Aufbereitungsprozessen« kaum als Autotreibstoff. Effektiver entlaste Solarenergie die Umwelt, wenn sie als Ersatz für fossile Kraftwerke zum Einsatz komme.

Die Wasserstoff-Anhänger verfolgen die eskalierende Diskussion mit Grausen. Ihre Diagnose: »Zu viel Disput, zu wenig Kooperation.« Der Aufbruch ins Brennstoffzellen-Zeitalter drohe an dem Infrastrukturproblem zu scheitern.

Egal welcher Treibstoff, drängt Reinhold Wurster von der Ludwig-Bölkow-Systemtechnik, ein Verfechter des direkten Wegs in die Wasserstoff-Wirtschaft, die Entscheidungen müssten jetzt getroffen werden. Die Industrie sei hoch motiviert, werde aber von den Politikern in ihren Entwicklungsanstrengungen allein gelassen. Während in den USA die »Blaupausen für eine neue Tankstellen-Infrastruktur« vorbereitet würden, gebe es dafür in Deutschland keine öffentliche Mark.