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ANTRIEBE Größte Baustelle

Wann kommt das Brennstoffzellen-Auto? Wasserstoff, aus erneuerbaren Energien gewonnen, soll im 21. Jahrhundert die herkömmlichen Treibstoffe Benzin und Diesel ersetzen. Über den richtigen Weg zu diesem Ziel streiten die Autokonzerne erbittert.
Von Gerd Rosenkranz
• aus DER SPIEGEL 37/2001
Dieser Beitrag stammt aus dem SPIEGEL-Archiv. Warum ist das wichtig?

F ür einen Testfahrer eigentlich ein Kündigungsgrund: Ganze Tage fuhr Andreas Voigt vom Opel-Entwicklungszentrum für alternative Antriebe im Kreis herum - bei Tempo 20 und mit einem Fiepsgeräusch im Ohr, akustisch angesiedelt zwischen einem Föhn und einer elektrischen Kaffeemühle.

Voigt tröstete sich: »Das musste sein, war ja für eine gute Sache.«

Die Schleichfahrten auf der Teststrecke im hessischen Dudenhofen dienten als Generalprobe für einen besonderen PR-Auftritt: Als bei den Olympischen Spielen 2000 in Sydney die freundliche Japanerin Naoko Takahashi ihren triumphalen Marathonlauf absolvierte, wies ihr ein Opel-Compact-Van mit der Aufschrift »HydroGen1« den über 42 Kilometer weiten Weg - lungenschonend, denn aus dem Auspuff quollen nur ein paar Wölkchen Wasserdampf.

Inzwischen hat der unscheinbare Fünfsitzer weitere Härtetests bestanden. Anfang Mai dieses Jahres legte der Prototyp bei glühender Hitze auf einem Testgelände der Opel-Mutter General Motors in der Wüste Arizonas in 24 Stunden 1387 Kilometer zurück.

Schaltung? Getriebe? Überflüssig. Beim Kick auf das Gaspedal setzt sich das Gefährt mit einem leichten Ruck in Bewegung, um dann stufenlos wie die S-Bahn zu beschleunigen, in 16 Sekunden auf 100 Stundenkilometer.

Die Kraft dazu kommt aus der Kiste (siehe Grafik): Ein mit Flüssigwasserstoff aus dem Tiefkühltank gespeistes Brennstoffzellen-Aggregat liefert elektrische Energie für einen 55 kW (75 PS) starken Drehstrommotor. Bei einer Reichweite von 400 Kilometern erreicht das Elektroauto 140 Stundenkilometer Höchstgeschwindigkeit.

Unter der Haube von HydroGen1 schlummert, davon sind die Manager nicht nur bei Opel überzeugt, die Zukunft der PS-Branche. Ob in Europa, in den USA oder in Japan, überall halten die revolutionären Zellen, in deren Innern sich Wasserstoff und Luftsauerstoff höchstwirksam in Strom und Wasserdampf verwandeln, Techniker, Konstrukteure und Konzernvorstände in Atem.

Als »ganz große Alternative« für das 21. Jahrhundert preist DaimlerChrysler-Chef Jürgen Schrempp die Brennstoffzelle. Ford-Chairman Bill Ford jubelt, die neue Technik werde »die einhundertjährige Vorherrschaft des Verbrennungsmotors beenden«. Auch Gerhard Schröder, bekennender Automobilist, ist »wirklich stolz« auf den »technologischen Quantensprung«, an dem die deutsche Autoindustrie maßgeblichen Anteil hat.

Ob DaimlerChrysler oder Ford, Toyota oder Honda, Peugeot, Fiat oder GM/Opel, fast alle Großen der Zunft arbeiten unter Hochdruck daran, das praxistaugliche Brennstoffzellen-Auto zu entwickeln.

Auf mindestens 15 Milliarden Dollar schätzt das Energieministerium in Washington die Entwicklungskosten, die amerikanische Konzerne aus Automobil- und Energiewirtschaft, verbunden in einem Forschungspool namens »California Fuel Cell Partnership«, bis zum Jahr 2010 aufbringen wollen. Allein DaimlerChrysler und General Motors stellen bis 2004 je zwei Milliarden Mark bereit.

Schon öfter in der Vergangenheit gab es Versuche, neue Antriebskonzepte neben den hergebrachten Verbrennungsmotoren zu etablieren. Doch dieses Mal, beteuert Bernd Gottschalk, Präsident des Verbandes der Automobilindustrie, ist es ernst. Wasserstoffantrieb und Brennstoffzellen seien »keine Eintagsfliegen, sondern Teil einer langfristigen Strategie«- die derzeit größte Baustelle der Autoindustrie.

Nicht noch einmal will die Branche wie bei Erdgas-Fahrzeugen oder Batterie-Autos in der Nische oder Sackgasse landen. Ferdinand Panik, visionärer Chef des Brennstoffzellen-Projekts von DaimlerChrysler: »Wir setzen auf den Massenmarkt.« Konkurrenzfähigkeit heißt das Schlüsselwort, an dem sich die Entwicklungsteams von Anfang an orientieren. »In puncto Reichweite, Komfort und Sicherheit«, verkündet Panik, würden die umweltschonenden Zukunftskarossen »mindestens die gleichen Standards bieten wie herkömmliche Fahrzeuge«.

Doch die Protagonisten der neuen Antriebstechnologie versprechen noch mehr. Weil die »kalte Verbrennung« bei der Brennstoffzelle ganz ohne Kolben, Kurbel- oder Nockenwellen auskommt, verschwinden Motorlärm und Motorvibrationen. Auch das charakteristische Fiepen des Kompressors, der das Wasserstoffgas in die filigrane Schichtstruktur der Zellen ("Stacks") presst, wird in den Serienfahrzeugen »selbstverständlich« verschwunden sein, beteuern die Brennstoffzellen-Entwickler bei Opel. Was bleibt, sind Wind- und Reifengeräusche.

Überdies dient das Kleinkraftwerk an Bord jederzeit als zuverlässige Stromquelle, auch wenn der Wagen steht. So lässt sich das Auto wahlweise zur mobilen Wohnküche mit Kühlschrank und Mikrowelle oder zum vollklimatisierten Kommunikationszentrum umgestalten.

Weitere Forderungen an die Entwickler: Die Brennstoffzellen-Limousine, verkündet beispielsweise Opel, dürfe beim Händler nicht mehr kosten als ein Automatik-Diesel derselben Klasse. Sie muss den gleichen Nutzraum bieten wie die konventionelle Schwester, und sie muss auch bei extrem kaltem Wetter ebenso zuverlässig anspringen - bei minus 30 Grad kein trivialer Anspruch an ein System, in dem Wasser als Endprodukt entsteht.

Inzwischen verlassen die ersten Konzeptfahrzeuge die Testpisten und die Glitzerwelt der Autoausstellungen, um sich im Alltag zu bewähren. Ende Juli übergab DaimlerChrysler dem Hamburger Hermes Versand einen Brennstoffzellen-Lieferwagen vom Typ Sprinter für einen zweijährigen Praxistest. Im kommenden Jahr will der Stuttgarter Konzern die ersten wasserstoffgetriebenen Brennstoffzellen-Busse liefern, zwei Jahre später soll der Necar (New Electric Car) auf Basis der A-Klasse »marktreif« sein.

Also alles auf gutem Wege? Nicht ganz.

Zwar herrscht unter den Konzernen inzwischen weitgehende Einigkeit über das Ziel der angestrebten Umwälzung: Langfristig soll aus erneuerbaren Energien gewonnener Wasserstoff die herkömmlichen Autotreibstoffe Benzin und Diesel ablösen.

Doch damit endet die Harmonie. Über den besten Weg und die nächsten Schritte dahin wird erbittert gestritten. Das flüchtige Gas Wasserstoff spaltet die Mächtigen der Branche:

* Die einen wollen am liebsten morgen anfangen mit dem Aufbau der neuen Energiebasis. Das würde bedeuten: Wasserstoff statt Benzin, von Anfang an.

* Die anderen verweisen auf die noch fehlende technische Infrastruktur und favorisieren Zwischenschritte.

Beträchtliche Hemmnisse sind auf dem Weg ins Wasserstoffzeitalter noch aus dem Weg zu räumen. Zwar ist Wasserstoff allgegenwärtig, doch um den Stoff aus den vielfältigen Verbindungen in seiner elementaren Form als Energieträger zu gewinnen, muss zuvor eine große Menge Energie eingesetzt werden, zum Beispiel elektrischer Strom bei der elektrolytischen Wasserspaltung. Solange aber der Strom aus konventionellen Kraftwerken stammt und nicht aus den erneuerbaren Quellen Sonne, Wind und Wasser, entstehen schon bei der Wasserstoffproduktion die klimaschädlichen Treibhausgase, die gerade vermieden werden sollen.

Auch die Speicherung genügender Mengen des leichten Gases in einem Pkw ist enorm schwierig. Die Tanks sind entweder zu groß oder müssen für gewaltige Drücke von etwa 700 Bar ausgelegt werden, um die heute üblichen Reichweiten von Autos möglich zu machen.

Ein anderer Weg - die Wasserstoffverflüssigung bei minus 253 Grad - führt zwar zu einer höheren Energiedichte im Tank. Doch frisst schon der Kühlvorgang fast ein Drittel der gespeicherten Energie auf. Anschließend dampft selbst bei aufwendiger Isolierung immer ein Teil des Treibstoffs ungenutzt in die Atmosphäre.

Völlig ungelöst ist auch die zentrale Frage nach der künftigen Infrastruktur. Wo wird es Tankstellen geben und wie sollen sie aussehen? Deutschland verfügt derzeit über ganze zwei öffentliche Wasserstofftankstellen, am Flughafen München und bei den Hamburger Gaswerken.

Mindestens 1500 bis 2000 Zapfstellen, gleichmäßig übers Land verteilt, wären nach Expertenschätzungen nötig, um eine ausreichende Versorgung mit Wasserstoff sicherzustellen. Vage Kostenschätzungen für den Aufbau eines solchen Netzes bewegen sich zwischen 10 und 14 Milliarden Mark. Kein Mineralölkonzern, auch kein Stromunternehmen wird eine derart teure Infrastruktur aufbauen, in der Erwartung einer Kundschaft, die es noch gar nicht gibt. Und umgekehrt: Kein Automobilhersteller findet Kunden für Zukunftsautos, solange die nirgends tanken können.

Dieses Dilemma brachte die meisten Hersteller dazu, zunächst auf Zwischenschritte zu setzen: auf die Verwendung von wasserstoffreichen Treibstoffen wie Methanol, Erdgas oder synthetisch hergestelltem Designer-Sprit an Stelle von reinem Wasserstoff.

Die Handhabung dieser Alternativ-Treibstoffe ist weniger aufwendig. Bei der Einrichtung der Tankstellen-Infrastruktur kann auf bestehendes Know-how zurückgegriffen werden. Allerdings: Mit Hilfe eines »Reformer« genannten Minireaktors muss an Bord des Automobils der Wasserstoff aus den Treibstoffverbindungen erst herausgezogen werden.

Diese Technik ist noch nicht ausgereift; sie macht die Fahrzeuge schwerer und kostet Platz. Außerdem sind mit Methanol-, Erdgas- oder Benzinreformern betriebene Fahrzeuge nicht völlig abgasfrei. Bei der Umwandlung im Reformer entsteht unter anderem das Treibhausgas Kohlendioxid.

So gingen die Konzerne in ihren Labors seit Anfang der neunziger Jahre unterschiedliche Wege:

* DaimlerChrysler setzte lange auf Methanol und brachte damit alle gegen sich auf, die Zwischenschritte für überflüssig oder kontraproduktiv hielten.

* BMW verwarf - als weltweit einziges großes Unternehmen - das Brennstoffzellen-Konzept und entschied sich für eine moderate Umrüstung des traditionellen Verbrennungsmotors von Benzin auf Wasserstoff. Bis heute sind die Bayern überzeugt, dass ihre PSverliebte Kundschaft die »Dynamik des Verbrennungsmotors auch in Zukunft nicht missen will«. Brennstoffzellen sollen allenfalls die immer opulentere Bordstromversorgung der Münchner Luxuslimousinen übernehmen.

* VW-Boss Ferdinand Piëch erklärte im letzten Frühjahr aus heiterem Himmel, er wolle »weitgehend vom Wasserstoff abgehen«, beim Umgang mit dem Gas komme es häufig zu Explosionen, es sei deshalb zu gefährlich. In Zukunft will VW aus Erdgas oder aus Biomasse hochreinen Designer-Sprit synthetisieren, um damit Reformer in Brennstoffzellen-Autos zu füttern.

Schon zuvor hatten sich die Wolfsburger in der Debatte über neue Treibstoffe auffällig zurückgehalten und nur gelegentlich die Konkurrenz mit kleinen Nadelstichen gepiesackt. Im letzten Jahr propagierte Piëch das »Ein-Liter-Auto« mit herkömmlichem Otto-Motor - ein Plädoyer gegen den technologischen Paradigmenwechsel.

Ähnlich quer schießen seit Jahren Wissenschaftler des Berliner Umweltbundesamtes. »Aus heutiger Sicht«, erklärte das dem Berliner Umweltministerium nachgeordnete Amt, sei der Einsatz von Wasserstoff »auf Grund der hohen Energieverluste bei der Herstellung und Aufbereitung des Energieträgers nicht zu befürworten«. Der Präsident des Amtes, Andreas Troge, warnte davor, die Brennstoffzelle als »Placebo« gegen den Treibhauseffekt einzusetzen.

Einig sind sich die Skeptiker aus Industrie und Wissenschaft, dass der Übergang länger dauern wird, als die Protagonisten der Brennstoffzelle glauben machen - schon weil weltweit immer noch ein Heer von Ingenieuren an der Perfektionierung herkömmlicher Verbrennungsmotoren arbeitet, an den neuen Antriebstechnologien dagegen tüfteln kaum 5000.

Eine von Verkehrsminister Kurt Bodewig (SPD) moderierte Arbeitsgruppe soll verhindern, dass erneut eine zentrale Zukunftstechnologie im Dickicht aus divergierenden Interessen und landesüblicher Bedenkenträgerei hängen bleibt. Sie stellt die Weichen neuerdings in Richtung Wasserstoff und drückt mächtig aufs Tempo.

Jahrelang hatte sich der öffentlichkeitsscheue Zirkel ("Verkehrswirtschaftliche Energiestrategie"), in dem die wichtigsten Unternehmen der Automobil-, der Mineralöl- und der Energiewirtschaft vertreten sind, selbst neutralisiert. Nach dem neuen Konzept hingegen soll ab 2002 in Berlin die künftige Wasserstoffinfrastruktur - Tankstelle, Fahrzeuge, Treibstoffproduktion - in einem Demonstrationsprojekt öffentlich präsentiert werden.

Ab 2005 wollen die beteiligten Unternehmen in eigener Regie 30 Wasserstofftankstellen einrichten ("Lernphase"). Der systematische Ausbau könnte 2007 beginnen, mit dem Ziel einer flächendeckenden Versorgung mit 2000 öffentlichen Tankanlagen bis 2010.

Dann, so hoffen die Initiatoren, werde auch die Nachfrage nach Strom aus Wasser, Wind und Sonne stark wachsen. Immer mehr Wasserstoff würde klimaneutral produziert. Eine schöne Vision. Doch andere spekulieren in eine andere Richtung. Ende Juni verkündete der französische Autokonzern PSA (Peugeot/Citroën) eine Kooperation zur Förderung der Brennstoffzellen-Technik. Einer der Partner: die staatliche Atomenergiebehörde CEA in Paris.

Wenn es nach ihr ginge, käme für die Wasserstoffherstellung vor allem eine, bei vielen in Misskredit geratene Energiequelle in Frage: Atomstrom. GERD ROSENKRANZ

* Bei einer Präsentation in Peking im Oktober 2000.

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