Wasserstoffwirtschaft und Brennstoffzelle - Der Beginn eines neuen Zeitalters?


Hausarbeit, 2002
231 Seiten, Note: 14 Punkte

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1. Einleitung

1.1 Einführung

Angestoßen durch die globale Klimaentwicklung und die steigenden Ölpreise ist die schadstoffarme und energieeffiziente Erzeugung von Strom und Wärme mehr denn je ein Ziel in der Energiewirtschaft. Diese Arbeit soll deshalb der Frage nachgehen, ob die Brennstoffzelle dazu einen wichtigen Beitrag leisten könnte. Unternehmen der Energie- und Automobilwirtschaft sowie Forschungseinrichtungen beschäftigen sich mit ihrer Markteinführung. Bisher sind erst einige wenige Anlagen in Betrieb, allerdings befinden sich bereits etliche Prototypen in der Erprobung und viele Laborexemplare in der Entwicklung.

Um ihren Platz am Markt zu erobern, müßte sich die Brennstoffzelle in einem liberalisierten Energiemarkt bewähren, der den größten Umwälzungen seit etwa 60 Jahren unterworfen ist. Sie wird Anforderungen hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Umweltschutz ebenso genügen müssen wie bereits etablierte Technologien. Andererseits könnten durch den Einsatz von Brennstoffzellen in der dezentralen Stromerzeugung wiederum starke Impulse auf den Markt ausgehen. Zur Zeit wird deshalb heftig diskutiert, inwieweit Brennstoffzellen bei einer zukünftigen Wasserstoffwirtschaft eine wichtige Funktion übernehmen könnten.1

1.2 Zielsetzung und Themenabgrenzung

Im Rahmen dieser Arbeit sollen dem Laien auf dem Gebiet der Brennstoffzelle die Grundidee und die vielfältigen Einsatzgebiete dieser Technologie nahe ge- bracht werden. Im Vordergrund stehen deshalb nicht technische Details, sondern das Potential dieser Technik und die Wege, dieses möglichst optimal auszuschöp- fen. Die gesellschaftspolitischen Aspekte, die sich rund um die Einführung dieser schon seit Jahrzehnten bekannten aber erst vor kurzem in das Blickfeld der Öf- fentlichkeit getretenen Technologie ergeben, nehmen deshalb auch einen wichti- gen Platz in dieser Arbeit ein. So ist die Suche nach möglichen Hemmnissen auf dem Weg zu einer im Einklang mit der Natur agierenden Wirtschaftsgesellschaft eine der Kernfragen, die im Folgenden behandelt werden. Des weiteren wird aber auch betrachtet, inwieweit das Element Wasserstoff in der Lage ist, eine globale Veränderung des Energiemarktes zu bewirken und zu einer internationalen Ver- schiebung der Kräfte beizutragen.

Die Vielschichtigkeit des Themas erlaubt in weiten Teilen nur eine generelle Be- trachtung und klammert dadurch spannende Detailfragen aus. So kann im Bereich der technischen Entwicklung nur ein Überblick über den derzeitigen Forschungs- stand (im September 2000) und die bedeutendsten Ergebnisse vermittelt werden. Auch ein Vergleich der Brennstoffzellen-Technologie mit anderen alternativen Energiequellen wäre zu umfangreich und kann deshalb nicht erfolgen.

Trotz dieser Einschränkungen ist es ein besonderes Anliegen dieser Arbeit, ein Grundlagenwissen zu vermitteln, das es dem Leser ermöglicht, bei der weiteren Diskussion um die Wege aus der weltweiten Umwelt- und Energiekrise sowie deren gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Auswirkungen, einen möglichen Lösungsansatz zu bewerten.

1.3 Aufbau der Arbeit

Um die ganze Diskussion rund um das in letzter Zeit in Mode gekommene Phänomen „Brennstoffzelle“ verstehen zu können, ist es erst einmal von grundlegender Bedeutung, das Funktionsprinzip dieser Technologie zu verstehen. Während der Erstellung dieser Arbeit kam bei interessierten Beobachtern oftmals die Frage auf, ob es sich hierbei um eine Abhandlung zum Thema „Kernenergie“ handelt, da der Begriff „Brennstoffzelle“ bei vielen eine Assoziation mit Schlagworten wie „Brennstäbe“ oder „Brennelement“ auslöste. Dieses Mißverständnis auszuräumen, ist das Ziel des ersten Hauptabschnitts dieser Arbeit.

Anschließend soll kurz die schon 160 Jahre dauernde Geschichte der Brennstoff- zelle beleuchtet werden, wobei hier bereits die Hindernisse im Mittelpunkt stehen, die schon auf dem langen Weg bis zur Marktreife überwunden werden mußten. Im darauf folgenden Abschnitt werden die unterschiedlichen Brennstoffzellen- Typen und deren technische Besonderheiten beschrieben, wobei - wie allgemein üblich - der verwendete Elektrolyt als Unterscheidungskriterium gewählt wurde. Da die Frage des zukünftig verwendeten Kraftstoffes und die Bereitstellung der benötigten Infrastruktur zentrale Probleme bei der Kommerzialisierung der Brennstoffzelle darstellen, wird im fünften Abschnitt hierzu ausführlich Stellung genommen.

Aufgrund der vielfältigen Möglichkeiten und zur Unterstreichung der Bedeutung der Technologie ist den verschiedenen Einsatzgebieten von Brennstoffzellen das nächste umfangreiche Kapitel gewidmet. Dabei stehen zuerst die stationären Anwendungen im Vordergrund, da es hier bisher die meisten kommerziellen Produkte gibt. Anschließend wird der wirtschaftlich fast noch interessantere Bereich der mobilen Anwendungen intensiv vorgestellt, wobei sowohl die zivilen als auch die militärischen Nutzungsmöglichkeiten erläutert werden.

Den eigentlichen Kern der Arbeit stellt das 7. Kapitel dar, in dem alle bedeutsa- men politischen Aspekte rund um das Thema „Wasserstoffwirtschaft und Brenn- stoffzelle“ diskutiert werden. Dies umfaßt sowohl die wirtschaftlichen als auch die umweltpolitischen Zusammenhänge. Dabei soll u.a. ein Einblick in die inter- nationalen Verknüpfungen auf dem Energiesektor ermöglicht und auf die Kon- fliktpotentiale, wie etwa im Bereich der Wirtschafts- und Betriebsspionage, hin- gewiesen werden. An Hand der Beispiele „Island“ und „Kalifornien“ wird an- schließend der Versuch unternommen, die Zukunftsperspektiven für eine weltwei- te Wasserstoffwirtschaft zu veranschaulichen.

Bevor zum Schluß noch ein Ausblick auf die weitere Entwicklung der Brennstoffzellen-Technik geworfen wird, liegt noch im achten Kapitel das Augenmerk auf dem aktuellen Stand der Forschung in Deutschland.

Nahezu sämtliche Aussagen dieser Arbeit beruhen auf Daten, die direkt von der Industrie oder von staatlichen Stellen, die sich mit dieser Thematik befassen, zur Verfügung gestellt wurden. Aufgrund des bisher relativ geringen Bekanntheits- grades der Brennstoffzellen-Technik und dem damit verbundenen Mangel an Se- kundärliteratur, beschränken sich die übrigen Quellen weitestgehend auf Informa- tionen aus dem Internet. Vereinzelt wurde jedoch auch auf die aktuelle Berichterstattung in den deutschen und internationalen Printmedien zurückgegriffen.

2. Das Funktionsprinzip der Brennstoffzelle

Bei der Knallgasreaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff wird explosionsar- tig Energie freigesetzt. In der Brennstoffzelle wird die gleiche Energiemenge frei, sie tritt nur weniger heftig auf, da sie bei einer kontrollierten elektrochemischen Reaktion, der sogenannten „Kalten Verbrennung“, entsteht. Idealerweise werden bei diesem Prozeß nur Wasserdampf, aber keine Schadstoffe freigesetzt.2 Das ermöglicht auch den von Brennstoffzellen-Herstellern immer wieder gerne zu Demonstrationszwecken eingesetzten Versuch, interessierten Besuchern ein Glas Wasser aus dem Auspuff eines Brennstoffzellen-Fahrzeuges anzubieten.3

Die Technologie der Brennstoffzelle basiert auf der Umkehrung der elektrolytischen Zersetzung des Wassers. Während bei der Wasserelektrolyse durch einen Stromfluß die Gase Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) gebildet werden, dreht sich diese Reaktion bei der Brennstoffzelle um:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Diese Gesamtreaktion wird in der Brennstoffzelle in zwei Einzelreaktionen getrennt, welche separat an den beiden Elektroden erfolgen. An der Anode wird der Wasserstoff zu Protonen oxidiert:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

während an der Kathode der Sauerstoff umgesetzt wird:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

An der Kathode herrscht also ein Elektronenmangel und an der Anode ein E- lektronenüberschuß.4 Verbindet man nun die beiden Elektroden mit einem elektrischen Leiter („Last“), so fließt ein elektrischer Gleichstrom, der in einem sogenannten Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt werden muß. Die entstehende Abwärme der Brennstoffzelle wird über einen Kühlkreislauf ausgekoppelt und kann zu Heizzwecken genutzt werden.5

Jede Brennstoffzelle besteht somit aus zwei Elektroden, die mit Wasserstoff bzw. mit Sauerstoff versorgt werden müssen, und einer dazwischen liegenden Trennschicht, dem Elektrolyten. Dieser Elektrolyt, ein ionendurchlässiges Diaphragma, verhindert, daß sich die Gase mischen und in direkten Kontakt treten, wodurch sonst die bekannte Knallgasreaktion entstehen würde.6

Prinzipiell können Brennstoffzellen alle flüssigen, oxidierbaren Substanzen umwandeln. In der praktischen Umsetzung bestehen jedoch durchaus Unterschiede zwischen Kohlenwasserstoff und reinem Wasserstoff. Brennstoffzellen, die Kohlenwasserstoff direkt elektrochemisch in Strom wandeln können, befinden sich zur Zeit noch immer im Laborstadium.7

Die Brennstoffzelle wandelt chemische Energie direkt in elektrische um. Die E- nergieumwandlung ist daher nicht wie bei Wärmekraftmaschinen durch den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik begrenzt, der besagt, daß Wärmeenergie nicht vollständig in die höherwertige Energie umgewandelt werden kann.8

Durch das Hintereinanderschalten einzelner Zellen kann jede erforderliche Span- nung erreicht werden. Zwischen den einzelnen Zellen müssen sogenannte Bipo- larplatten installiert werden, in denen die Gaszuführung zu den Elektroden und die Verbindung der Einzelzellen untereinander erfolgt. Normalerweise werden Ein- zelzellen und Bipolarplatten wie in einer Filterpressenanordnung aufeinanderge- stapelt und zwischen zwei Endplatten eingespannt. Solche Pakete nennt man dann - abgeleitet vom englischen Begriff - „Brennstoffzellen-Stacks“.9 Höhere Leistungen werden durch die Parallelschaltung von Brennstoffzellen realisiert.

Die Stromkennzahl, das Verhältnis von elektrischer zu thermischer Leistung, liegt bei Brennstoffzellen zwischen 1 und 2.10

Die erzielbaren Wirkungsgrade liegen - auf den Primärenergie-Einsatz bezogen - mit 40 bis 65 % (teilweise sogar noch höher, insbesondere bei Teillast) deutlich über denen der Konkurrenztechniken wie Ottomotor (10-20 %), Dieselmotor (20- 35 %) oder Gasturbine (15-40 %).11 Sogar die Wirkungsgrade eines Brennstoff- zellen-Antriebs mit Reformierung sind im Vergleich zu herkömmlichen Verbren- nungsmotoren höher. Die Kohlendioxid-Emissionen sind zusätzlich noch deutlich geringer. Bei der katalytischen Reformierung (inklusive katalytischer Nach- verbrennung der Abgase) entstehen keine flüchtigen Kohlenwasserstoffe und da die Energieumwandlung bei wesentlich niedrigeren Temperaturen stattfindet, werden im Gegensatz zur Verbrennung in Motoren auch keine Stickstoffoxide gebildet.12

Im stationären Bereich demonstrieren bereits jetzt Brennstoffzellen ihre Umwelt- freundlichkeit: Pro erzeugter Kilowattstunde Strom entstehen nur 0,008 g Stick- oxide (NOX), 537 g Kohlendioxid (CO2) und 0,035 g Kohlenmonoxid (CO). Zum Vergleich: Ein klassisches Kraftwerk erzeugt 0,7 g Stickoxide, 838 g Kohlendi- oxid und 0,19 g Kohlenmonoxid. Zusätzlich gibt es aber noch 0,446 g Schwefel- oxide (SOX) ab, die bei Brennstoffzellen überhaupt nicht entstehen.13

Die Schadstoffemissionen einer Brennstoffzelle betragen somit weniger als 5 % der aktuellen gesetzlichen Anforderungen.14 Bei der Verwendung von Wasserstoff und reinem Sauerstoff fallen gar keine schädlichen Abgase an.15

Aus dem Prinzip der Brennstoffzelle ergeben sich somit folgende Vorteile:

Die Brennstoffzelle ermöglicht in jeder Größe eine gleichermaßen effiziente und schadstoffarme Energieumwandlung und eignet sich besonders gut für die paralle- le Erzeugung von Strom und Wärme. Es lassen sich nicht nur bei Voll- sondern auch bereits bei Teillastbetrieb hohe Wirkungsgrade erzielen. Brennstoffzellenan- lagen sind gut regelbar und bieten durch den modularen Aufbau die Möglichkeit einer optimalen Leistungsanpassung. Der Wartungsaufwand ist ebenso gering wie die Lärmemissionen, die beim Betrieb einer Brennstoffzelle entstehen, da keine beweglichen und für Reibungsverschleiß anfälligen Teile vorhanden sind. Im Ge- gensatz zu Verbrennungsmotoren treten auch keine störenden Vibrationen auf. Veraltete Zellen werden im Bedarfsfall ausgetauscht und können in der Regel recycelt werden.

Womit man auch bereits bei den Nachteilen der Brennstoffzelle angelangt wäre, denn die Lebensdauer der meisten Brennstoffzellen-Typen muß noch verlängert werden. Außerdem verringert sich der Wirkungsgrad mit zunehmendem Alter der Zelle. Das größte Problem stellen aber nach wie vor die hohen Kosten dar.16

3. Die Geschichte der Brennstoffzelle

Wie die inzwischen mehr als 160-jährige Entwicklungsgeschichte der Brennstoff- zelle beweist, steckt in der vor allem in der öffentliche Verwaltung oft gehörten Behauptung, daß Juristen alles können, ein gewisser Funken Wahrheit. Schließ- lich war der 1811 in Swansea (Wales) geborene Erfinder der Brennstoffzelle, Sir William Robert Grove (g 1896), im Hauptberuf Rechtsanwalt und auch als Rich- ter in London tätig. Gleichzeitig beschäftigte er sich aber noch mit der Physik und besaß hierin sogar einen Professorentitel. Im Jahr 1839 gelang ihm eine bemer- kenswerte Entdeckung, die nachher zur Grundlage der heutigen Brennstoffzelle werden sollte: die „galvanische17 Gasbatterie“, ihm zu Ehren auch „Grove- Element“ genannt.18

Das von ihm durchgeführte Experiment verlief folgendermaßen: Er tauchte ein Stück Zinn in verdünnte Schwefelsäure und gleichzeitig einen winzigen Barren Platin in Salpetersäure. Verband er nun beide Metalle mit einem Kupferdraht, dann floß ein schwacher elektrischer Strom mit einer Spannung von bis zu zwei Volt vom edlen zum weniger edlen Element. Grove hatte im Grunde genommen nichts anderes getan, als das Prinzip der Elektrolyse, mit der 40 Jahre zuvor sein Landsmann Anthony Carlisle zum ersten Mal Wasser mit Hilfe von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt hatte, umzukehren. Doch die Brennstoffzelle blieb nicht Groves einzige Erfindung. Im Jahr 1840 brachte er eine Vakuum- Glühlampe zum Leuchten und war somit dem Amerikaner Thomas Alva Edison und seiner „Glühbirne“ um 40 Jahre voraus.19

Im Jahr 1880 machte C. Westphal den Anspruch geltend, daß Brennstoff- Elemente einen höheren Wirkungsgrad als Wärmekraftwerke besitzen.20 Die Bezeichnung „Brennstoffzelle“ geht übrigens auf die beiden Wissenschaftler Ludwig Mond und Charles Langer zurück, die im Jahr 1889 das erste funktions- tüchtige Modell bauten und dabei Luftsauerstoff und industrielles Kohlengas ver- wendeten.21

Einer der ersten Wissenschaftler, der die Bedeutung von Groves Entdeckung er- kannte, war der Nobelpreisträger Wilhelm Ostwald (1853-1932), der von 1887 an Direktor des ersten Lehrstuhls für physikalische Chemie an der Universität in Leipzig war. Im Jahre 1894 sagte er bereits eine technische Umwälzung durch die Brennstoffzelle voraus, welche die Erfindung der Dampfmaschine in den Schatten stellen sollte. Grund dafür sei, daß für sie nicht das Gesetz des Carnot-Prozesses gelten würde, welches den Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen immer auf einen Wert sehr weit unter 100 % begrenzt.22 Allerdings erkannte er auch, daß bis dahin noch einige Zeit vergehen dürfte.23

Zwar ließ in St. Petersburg der deutsche Physiker Moritz Jacobi wenige Monate nach Groves Entdeckung das erste Boot mit Brennstoffzellen-Antrieb auf dem Fluß „Newa“ fahren, doch auf Dauer wurde der Strom wegen der eingesetzten Platinstücke so teuer, daß Jacobi seine Versuche einstellen mußte.24

Das Jahr 1879 ist zwar für die Geschichte der Brennstoffzelle nur indirekt von Bedeutung, gilt aber als Geburtsstunde der regenerativen Energieerzeugung. In diesem Jahr nutzte Augustin Muchot, der Begründer der modernen Solartechnik, erstmals Strom aus Sonnenenergie zur Elektrolyse von Wasser und schaffte somit die Voraussetzung für die regenerative Brennstoffzelle. Muchot entwickelte auch das Konzept der Solar-Wasserstoff-Gesellschaft, eine Idee, die vielleicht in einigen Jahren endlich umgesetzt werden könnte.25

Zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts versuchte man dann Brennstoffzellen zu konstruieren, die Kohle und Kohlenstoffverbindungen direkt in Elektrizität um- wandeln sollten, scheiterte jedoch aufgrund mangelnder Materialkenntnis. Zur gleichen Zeit wurde aber auch der Verbrennungsmotor entwickelt und so nahm das Interesse an batteriebetriebenen Fahrzeugen rapide ab.26 Außerdem hatte be- reits die Entwicklung des Dynamos durch Werner Siemens im Jahre 1867 eine billige und bequeme Möglichkeit geschaffen, Strom von nahezu unbegrenzter Stärke zu erzeugen.27

Ein wichtiger Entwicklungsschritt gelang 1932 dem Ingenieur Francis T. Bacon, indem er bei Temperaturen von 200 °C und Drücken von 40 bar28 einen weniger schnell korrodierenden, alkalischen Elektrolyten und kostengünstige Nickel- Elektroden verwendete. Allerdings waren Bacon und seine Mitarbeiter erst 1959, also mehr als ein Vierteljahrhundert später, in der Lage, ein funktionstüchtiges 5- kW-System zu präsentieren, das den Antrieb für eine Schweißmaschine lieferte. Im Oktober des gleichen Jahres stellte Harry Karl Ihring von der amerikanischen Allis-Chalmers Manufacturing Company seinen inzwischen legendären 20-PS- Brennstoffzellen-Traktor vor.

In der Mitte des 20. Jahrhunderts begannen auch in Deutschland die ersten Unter- nehmen, sich vermehrt für die Brennstoffzellen-Technologie zu interessieren. Siemens und Varta entwickelten Prototypen von alkalischen Brennstoffzellen.29 1985 bauten Techniker von Siemens eine solche Brennstoffzelle mit einer Leis- tung von 17,5 kW in einen VW -Bus des Kernforschungszentrums Karlsruhe ein.30

In den späten 50er Jahren begann eine bis dahin wenig bekannte amerikanische Behörde namens National Aeronautics and Space Administration (NASA) mit der Suche nach einer kompakten Energiequelle für ein geplante Serie von bemannten Weltraummissionen. Nachdem Atomreaktoren als zu riskant ausgeschieden wa- ren, damalige Batterien ein enormes Gewicht und auch nur eine kurze Lebensdau- er besaßen und Solarzellen als zu unhandlich eingestuft wurden, wandte man sich den Brennstoffzellen zu.31 Die „Gemini“-Raumkapseln, mit denen die NASA ab 1965 die bemannte Weltraumfahrt vorantrieb, bezogen den benötigten Strom für Bordcomputer und Funkverkehr aus mehreren 1-kW-starken Polymer-Elektrolyt- Membran-Zellen32. Sie arbeiteten aufgrund fehlender mechanischer Bestandteile auch in der Schwerelosigkeit des Weltraums. Gleichzeitig sollte das in der Zelle entstehende Wasser der Besatzung als „Eiserne Reserve“ dienen. Da die damali- gen Brennstoffzellen aber nur eine kurze Lebensdauer von wenigen hundert Stun- den besaßen, erwiesen sie sich für längere Missionen als ungeeignet.33 Die NASA finanzierte jedoch mehr als 200 Versuchsprogramme, die sich mit den verschie- densten Aspekten dieser Technologie beschäftigten. So kam es doch noch zu er- folgreichen Einsätzen von alkalischen Brennstoffzellen im „Apollo”-Programm (Mondlandung), im „Spacelab” und im „Space Shuttle”, in dem heute drei Brenn- stoffzellen-Stacks34 im Einsatz sind. Die Brennstoffzellen dürfte damit inzwischen ihre Weltraumtauglichkeit bewiesen haben.35

Von den Erfolgen im Weltraum inspiriert, glaubte man in den 60er Jahren bereits, den Schlüssel zur Lösung der weltweiten Energieprobleme in der Hand zu halten. Allerdings stießen die Forscher bei der Umsetzung ihrer Erkenntnisse aus der Raumfahrt auf einige Probleme. So waren etwa die Kosten für die Zellen ebenso enorm wie die Entfernungen, die von den bisherigen Modellen bei ihren Welt- raummissionen zurückgelegt wurden. Die von der NASA eingesetzten alkalischen Zellen stellten extrem hohe Ansprüche an die Qualität und Reinheit der verwende- ten Brennstoffe, eine Nutzung von günstigeren Stoffen wie Kohle oder Erdgas war somit ausgeschlossen.36

Inzwischen sind weitere 30 Jahre vergangen, und es wurden mehr als eine Milli- arde US-Dollar an Forschungsgeldern investiert. Mit Erfolg: In der japanischen Hauptstadt Tokyo befindet sich heute die mit 11 Megawatt größte Anlage37 der Welt. Rund um den Globus wurden mehr als 100 kommerzielle 200-kW-Anlagen installiert. Nach mehr als 160 Jahren scheint die Brennstoffzelle doch noch ihren Durchbruch zu schaffen.38

4. Die verschiedenen Brennstoffzellen-Typen

Man unterscheidet derzeit fünf verschiedene Brennstoffzellentypen. Sie werden in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur - man unterscheidet zwischen Niedertemperatur- und Hochtemperatur-Brennstoffzellen - und dem verwendeten Elektrolyten klassifiziert, der entweder aus einer Säure, einer Lauge oder einem Polymer besteht. Dieser Elektrolyt übernimmt bei der chemischen Reaktion den Ionentransport (Ione = griech. für „Wanderer“)39.

Zu den Niedertemperatur-Brennstoffzellen zählen:

- Alkalische Brennstoffzellen (AFC)
- Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen (PEMFC)
- Direkt-Methanol-Brennstoffzellen (Sonderform der PEMFC)
- Phosphorsäure-Brennstoffzellen (PAFC)

Zu den Hochtemperatur-Brennstoffzellen werden gezählt:

- Schmelzkarbonat-Brennstoffzellen (MCFC)
- Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC)40

Bei den verschiedenen Brennstoffzellentypen steigt der elektrische Wirkungsgrad mit zunehmender Temperatur und Anlagenkapazität, d. h. die großen Hochtempe- ratur-Brennstoffzellen erzielen im allgemeinen einen höheren Wirkungsgrad als die meist kleineren Niedertemperatur-Brennstoffzellen.41 Außerdem sinken mit steigender Temperatur die Ansprüche an die Reinheit des Brennstoffes.42

Tabelle: Übersicht der Brennstoffzellen-Typen und deren Anwendungsgebiete:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Zur Zeit wird aber auch noch an anderen Brennstoffzellentypen geforscht:

Die amerikanische Purdue Universität entwickelt zum Beispiel eine Zelle, bei der eine chemische Reaktion zwischen Wasserstoffperoxid und Aluminium stattfindet und die 20 mal mehr Energie produzieren soll als eine gewöhnliche Autobatte- rie.43

4.1 Die Alkalische Brennstoffzelle

(AFC - Alkaline Fuel Cell)

Das Kernstück der alkalischen Brennstoffzelle ist eine 30-%ige, wäßrige Kalilau- ge44, die entweder in einer Schwamm-ähnlichen Matrix eingelagert ist oder per- manent durch die Zelle gepumpt wird.45 Durch sie bewegen sich Hydroxylionen (OH-) von einer Elektrode zur anderen.46 Die alkalische Brennstoffzelle arbeitet mit vergleichsweise niedrigen Betriebstemperaturen - zwischen 60 und 90 °C - und verspricht hohe elektrische Zellenwirkungsgrade von etwa 70 Prozent. Sie eignet sich für einen Leistungsbereich bis 100 kW.47 Als Elektrodenmaterialien werden Raney-Nickel (für die Wasserstoffseite) und Raney-Silber (für die Reduk- tion des Sauerstoffs) eingesetzt. Gelegentlich kommt auch mit Edelmetallen akti- vierter Kohlenstoff zur Anwendung. Für die Stromableitung wird in der Regel reines Nickel verwendet, während die Rahmen der einzelnen Zellen aus Kunst- stoff bestehen. Ein Vorteil der AFC ist somit die Verwendung von relativ preis- werten Materialien, insbesondere im Bereich der Katalysatoren.48 Andererseits benötigt man zum Betrieb von alkalischen Brennstoffzellen hochreinen Wasser- stoff und auch der einfache Sauerstoff aus der Luft reicht für gewöhnlich nicht aus. Der Betrieb mit Kohlenwasserstoffen ist nur unter sehr großem Aufwand bei der Gasaufbereitung möglich und spielt derzeit keine Rolle.

Wegen der extrem hohen Anforderungen an die Reinheit des Brennstoffs - Koh- lendioxid führt bei Kalilauge zur Zersetzung49 - und der immer noch geringen Lebensdauer, haben sich für diese in den 50er und 60er Jahren entwickelte Zellen- art bisher kaum Anwendungsbereiche ergeben, die über die Raumfahrt oder den militärischen Sektor hinausgehen.50 Während des „Apollo“- und „Space-Shuttle“- Programms diente sie den Astronauten nicht nur zur Stromerzeugung, sondern auch zur Trinkwasserversorgung. Im militärischen Bereich wird sie vor allem auf U-Booten als Teil eines von der Außenluft unabhängigen Antriebes eingesetzt.51 Auf künftigen Massenmärkten wird die alkalische Brennstoffzelle aufgrund der hohen Kosten jedoch wohl „außen vor“ bleiben.

Das US-Unternehmens Metallic Power entwickelt zur Zeit eine Brennstoffzelle, bei der Zink in Gegenwart von Kalilauge (als Elektrolyt) mit Sauerstoff reagiert und dadurch elektrische Energie und Zinkoxid erzeugt wird. Das Zinkoxid kann anschließend über ein Regenerationssystem wieder aufgespalten werden, so daß eine Wiederverwendung des Zinks möglich ist.52

Die ZOXY® (Zink Oxygen) des deutschen Unternehmens chemTEK funktioniert nach dem gleichen Prinzip und wird sogar schon seit Mitte 1997 in einer Kleinse- rie produziert. Kernstück dieser Zelle, die in Zusammenarbeit mit den Stadtwer- ken Karlsruhe und der Badenwerk AG konzipiert wurde, ist ebenfalls eine Zink- Anode. Die ZOXY®, die auch Kalilauge als Elektrolyt verwendet, ist mit einem Gewicht von 2 kg um 80 Prozent leichter als eine vergleichbare Bleibatterie und liefert eine Energiedichte von 150 Wh/kg. Außerdem zeichnet sie sich durch eine lange Lagerfähigkeit in geladenem Zustand aus (Energieverlust pro Woche unter 2 %). Wird die Luftzufuhr unterbrochen, reduziert sich der Energieverlust sogar auf unter 1 %. Und entfernt man auch noch die Kalilauge, so findet praktisch kei- ne Entladung statt. Die Zink-Luft-Brennstoffzelle ist in einem Temperaturbereich von -20 bis +40 Grad einsetzbar. Ist die Energie der Batterie/Brennstoffzelle auf- gebraucht, wird einfach die Zink-Anode ausgewechselt und dem Recycling zuge- führt. Nach ca. 10 Entladungen wird die Reaktivierung des Gerätes durch den Hersteller empfohlen.

Eingebaut in ein Versuchsfahrzeug erreichte man bei einer Weltrekordfahrt im Sommer 1997 eine Reichweite von 1.650 km. In Singapur sind bereits zwei Busse mit der ZOXY®-Technologie im Einsatz. Weitere potentielle Anwendungsgebiete sind die Luft- und Raumfahrt und die Telekommunikation - als Primärzelle für Backup-Systeme - aber auch der wachsende Markt der Satellitennavigations- Geräte.53

4.2 Die Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle

(PEMFC - Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)

Die Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle, auch Protonenaustausch-Mem- bran-Zelle54 genannt, zeichnet sich durch einen einfachen, kompakten Aufbau und ein sehr flexibles Verhalten aus, das schnelle Lastwechsel ermöglicht. Aufgrund der guten Kaltstarteigenschaften (Temperaturbereich von 50 bis 80 °C55 ) und der hohe Leistungsdichte, speziell im Teillastbereich, empfiehlt sie sich besonders für mobile Anwendungen. Der Gesamtwirkungsgrad von Brennstoffzellen-Anlagen dieses Typs liegt bei ca. 60 Prozent.

Die erste PEMFC wurde 1963 von General Electric für das „Gemini“- Raumfahrtprogramm gebaut und hatte eine Leistung von 1 kW.56 Charakteristi- sches Kennzeichen dieser Brennstoffzellenart ist die dünne, feste Polymermemb- ran (Handelsnamen z.B. Nafion©, Dow Polymer©, Gore©) als Elektrolyt.57 Die derzeit bevorzugten fluorierten Basispolymere sind nur 50 bis 200 Mikrometer dick58 (Zum Vergleich: ein Blatt Papier mißt ca. 25 Mikrometer59 ) und relativ teuer, weshalb man heute versucht, preiswertere Fluor-freie Materialien herzustel- len.60

In diese wassergequollene, ionenleitende Kunststoffhaut sind Säuregruppen ein- gebunden, d. h. die Protonen wandern, wie bei allen sauren Zellen, von der Anode zur Kathode.61 Der eingelagerte Kohlenstoff sorgt dafür, daß es nicht zu einem Kurzschluß kommt.62 Die strapazierfähige, Teflon-ähnliche Membran ist mit Pla- tin-haltigen Katalysatoren beschichtet, die für eine Beschleunigung der Reaktion sorgen. Daran grenzen zwei poröse, oft kohlenstoffhaltige Gasdiffusionselektro- den, die den Gasmolekülen eine große innere, ebenfalls katalysatorbeschichtete Kontaktfläche bieten.63 Durch eine Reduzierung des Platinbedarfs auf deutlich unter 1 mg/cm²64 konnte bereits eine erhebliche Kostensenkung erzielt werden. So benötigt man heute für den Brennstoffzellen-Antrieb eines Fahrzeugs nur noch eine Platinmenge im Wert von ca. DM 1.000,-65. Vor fünf Jahren lagen allein die Kosten für das Platin in einem Brennstoffzellen-Stacks noch in Bereichen, die denen eines kompletten Autos entsprachen (ca. DM 60.000,-).66

Je schneller die Reaktions- und Transportvorgänge ablaufen, je größer Membranfläche, Ionisierungsrate und Protonen-Leitfähigkeit sind, um so größer sind auch Stromdichte und Gesamtleistung der Zelle.67 Die Leistung der PEMFC wird durch die langsame Reaktionsgeschwindigkeit des Sauerstoffs limitiert, die 100 mal langsamer ist, als die des Wasserstoffs.68

Maximal kann eine Spannung von 1,228 Volt69 erzielt werden. Thermodynamisch bedingt können allerdings höchstens 83 % der von den Reaktanden bereitgestellten chemischen Energie in Gleichstrom umgewandelt werden.70 Die restliche E- nergie entweicht in Form von Wärme.71

Die Leistungsdichte der PEMFC ist von allen Brennstoffzellen-Typen am größten und beträgt 700 mW/cm². Zum Vergleich: Die Leistungsdichte der verschiedenen Hochtemperaturzellen liegt zwischen 120 und 140 mW/cm², die Phosphorsäure- Brennstoffzelle erreicht immerhin einen Wert von 210 mW/cm².72 Auf der ande- ren Seite ist jedoch der Wirkungsgrad der PEM-Brennstoffzelle mit nur 40 % am geringsten. Andere Systeme, wie etwa die Alkalische Brennstoffzelle, erreichen Werte von 70 % und mehr.73

Promise of Methanol Fuel Cell Vehicles; Info-Broschüre des American Methanol Institute (AMI); Washington; im folgenden zitiert als: Nowell, The Promise of Methanol Fuel Cell Vehicles).

Die einzelnen, weniger als ein Millimeter dicken Membran-Elektroden-Einheiten der PEMFC werden durch sogenannte Separator- oder Bipolarplatten (auch Inter- konnektoren genannt) elektrisch verbunden, gestapelt und in Serie geschaltet, so daß sich die realen Einzelspannungen, die zwischen ca. 0,5 und 1 Volt liegen, addieren. In den Bipolarplatten sind winzige Nuten eingefräst oder eingeprägt, die die Gaszufuhr- und abfuhr gewährleisten und zur Befeuchtung der Membran bei- tragen. Dadurch bleibt deren Ionenleitfähigkeit erhalten. Zwischen den Bipo- larplatten befindet sich ein Kühlkreislauf, der mit Wärmeüberträgern in Kontakt steht. Eine kostengünstige Luftkühlung der Brennstoffzellen-Stapel ist ebenfalls möglich, sorgt aber für eine geringere spezifische Leistungsdichte.74 Als Vorteile sind hingegen der einfachere Aufbau, der geringere Nebenenergiebedarf, die schnelle Ansprechzeit und die gute direkte Kühlung zu nennen.75

In Zukunft sollen die Zellen auch mit möglichst geringem Überdruck betrieben werden, da die Luftverdichtung Energie und Platz kostet und der benötigte Kom- pressor störende Geräusche von sich gibt. Den Ingenieuren der Firma Siemens ist es bereits gelungen, den benötigten Überdruck bei konstanter Leistung auf 0,5 bar zu senken.76 Durch den Einsatz von unterschiedlichen Festelektrolyt-Materialien könnten außerdem Leistungssteigerungen von über 100 % bei gleicher Zellgeo- metrie erreicht werden, was zu einer weiteren Reduzierung der Kosten führen würde.77

Brennstoffzellen-Block und Betriebsteil - also die Einrichtungen zur Versorgung der Zellen mit Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff sowie zur Produktwasser- und Verlustwärmeabfuhr, Befeuchtung der Reaktanden und Separation der Gas- verunreinigung - werden in einem Unterdruckbehälter (Container) zusammenge- faßt, der mit Stickstoff bei einem statischen Druck von 3,0 bar gefüllt ist. Dadurch wird im Falle eines Leckes eine Knallgasreaktion außerhalb des Modulblocks verhindert.78

Mit der Zeit verringern sich Zellspannung und Wirkungsgrad einer PEMFC um durchschnittlich 1 mV pro 1000 Betriebsstunden, da die Leitfähigkeit der Memb- ran und der Elektroden durch Korrosion beeinträchtigt wird. Und das obwohl die auf Karbon basierenden Elemente bereits bis zu 1000 mal unempfindlicher sind als Edelstahl79. Auch unvermeidbare Fremdstoffeinlagerungen, zum Beispiel aus Gummidichtungen und Leitungen, sowie Reste an Kohlenmonoxid und Ammoni- ak (NH3), auf die die Zelle besonders empfindlich reagiert (max. 100 ppm)80 und die deshalb durch Brenngasaufbereitung reduziert werden müssen, tragen dazu bei.81

Im allgemeinen ist die Spannungsdegradation der PEM-Brennstoffzelle jedoch eher gering und die Lebensdauer verhältnismäßig hoch.82

Die Möglichkeit, Luft und Wasserstoff sowie wasserstoffhaltige Gasgemische, die durch Reformierung von Methanol, Benzin oder Erdgas hergestellt werden können, als Brenngas zu nutzen, eröffnet der Polymer-Elektrolyt-Membran- Brennstoffzelle ein breites Einsatzfeld und somit auch ein großes Marktpotential.83 Inzwischen ist es auch verschiedenen Forscherteams gelungen, die Kohlenmonoxid-Empfindlichkeit durch den Einsatz von relativ kostengünstigen Hilfsaggregaten zu verringern. So kann eine maximale Konzentration von 10.000 ppm erreicht werden, ohne daß die Zelle geschädigt wird.84

Das Leistungsgewicht eines mobilitätstauglichen Brennstoffzellen-Stapels liegt derzeit bei ca. 0,5 kW pro Kilogramm. Ziel ist es, die Modulgröße zu halbieren. Das stellt die Werkstofftechnik vor eine große Herausforderung, denn bei hohen Leistungsdichten muß an den Elektroden auch für entsprechend hohen Gas- durchfluß und eine schnelle Wärmeabfuhr gesorgt werden. Zudem muß die Stack- Stabilität bei der Montage und unter Rüttel- und Stoßeinwirkungen gewahrt blei- ben.85

Die PEMFC bietet neben dem Einsatz in der stationären Kraft-Wärme-Kopplung, der unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) und - aufgrund der Möglichkeit eines kurzzeitigen Überlastbetriebes - in der Notstromversorgung, auch die notwendigen Voraussetzungen für den mobilen Einsatz in Kraftfahrzeugen, Mobiltelefonen und anderen Kleingeräten.86

Von besonderem Interesse ist auch die Möglichkeit des Einsatzes als außenluft- unabhängiger Stromerzeuger auf U-Booten und in der Raumfahrt. So sind zum Beispiel PEM-Brennstoffzellen mit einer Leistung von 34 bzw. 120 kW für den Einsatz auf den neuen U-Booten der Deutschen Bundesmarine (Klasse „212“) vorgesehen.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich in der:

- Nutzung von sogenannten „Boil-off-Gasen“87 auf Gastankern
- sicheren, schadstoffarmen Stromversorgung auf Frachtschiffen, insbesondere während des Aufenthaltes im Hafen
- Langzeitspeicherung von Energie, zum Beispiel bei der Umwandlung von Solarenergie in chemische Energie (Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff), die bei Bedarf wieder als elektrische Energie genutzt werden kann („regenerative Brennstoffzelle“).88

Durch die technisch erreichbaren Vorlauftemperaturen von 75 °C eignet sich die PEMFC ebenfalls zur Heizwärmeversorgung. Der wirtschaftlich interessante Leistungsbereich liegt hierbei zwischen wenigen Watt und etwa 300 kW.89

Nicht zuletzt durch den Einsatz in der dezentralen Strom- und Wärmeversorgung und als Kraftfahrzeugantrieb könnte - aufgrund der hohen Stückzahlen - eine deutliche Reduzierung der Kosten realisiert werden.90 Im Augenblick schlägt ein 50-kW-Modul noch mit mindestens 1 Mio. DM zu Buche. Es gibt aber bereits einige Methoden, um die Produktionskosten zu senken: Währen die meisten Her- steller die Platten der Zellen mit teuren Diamantfräsen aus Graphit fertigen, ist es der Firma Siemens gelungen, Zellen aus Blech zu pressen. Allerdings müssen die- se Bleche, die künftig aus einer Eisenlegierung bestehen sollen, noch mit einer dünnen Goldschicht überzogen werden, um den elektrischen Kontakt zu optimie- ren. Man hofft aber, bei der Reduzierung des Goldanteils den gleichen Erfolg zu erzielen wie bereits bei der Verringerung des Platingehalts.91

Im Jahr 1995 wurden weltweit etwa 100 Millionen Dollar in die PEMFC- Technologie investiert. In diesem Jahr werden es schätzungsweise 1 Milliarde92 Dollar sein. Ziel ist es, den Stack-Preis durch Massenproduktion um den Faktor Hundert auf 100,- bis 200,- DM pro Kilowatt elektrische Leistung zu senken. Das ist besonders für einen baldigen Einsatz im Kfz-Sektor von großer Bedeutung. Laut einer Siemens- Studie könnte dieses Ziel schon ab dem Jahr 2005 bei einer jährlichen Produktion von mehr als 100.000 Stück erreicht werden. Eine solche Entwicklung würde auch einen kräftigen Schub für die Kommerzialisierung von PEMFC-Blockheizkraftwerken bedeuten, deren Investitionskosten auf 1.000,- bis 2.500,- DM/kWel reduziert werden müssen, um wettbewerbsfähig zu sein.93

Grob kalkuliert entfallen etwa ein Viertel bis ein Drittel der Investitionskosten auf die Brennstoffzelle selbst, der Rest muß für die Peripherie aufgewendet werden, d.h. für Gasaufbereitung, Stromkonditionierung, Steuerung, Regelung und ggf. Wärmenutzung. Durch eine weitere Reduzierung des Edelmetallgehalts (derzeit ca. 1 mg/cm²) auf etwa ein Zehntel des heutigen Bedarfs und durch ein kompo- nentenarmes Stack-Design könnte man sowohl die Kosten senken als auch ein ökonomisches Edelmetall-Recycling erreichen. Die Membranpreise können vor- aussichtlich von heute 1.000,- DM/cm² auf deutlich unter 100,- DM gesenkt wer- den. Dabei ließe sich dennoch eine Erhöhung der Leistungsdichte verwirklichen.94

4.2.1 Die Direkt-Methanol-Brennstoffzelle

(DMFC - Direct Methanol Fuel Cell)

Aus Gründen der Vollständigkeit und da sie in der Literatur häufig erwähnt wird, muß an dieser Stelle noch die Direkt-Methanol-Brennstoffzelle angeführt werden. Hierbei handelt es sich im Prinzip jedoch nur um eine Abwandlung der PEM- Brennstoffzelle, bei der die Zelle anstatt mit dem sonst üblichen Wasserstoff di- rekt mit Methanol (flüssig oder als Dampf) betrieben wird. Der Vorteil dieser Technik liegt darin, daß der Reformierungsprozeß entfällt und somit Kosten, Platz und - was vor allem für den mobilen Einsatz von Bedeutung ist - Gewicht einge- spart werden.

Bei diesem Brennstoffzellentyp kann man Wirkungsgrade von etwa 40 % erzie- len. Diese Werte ließen sich jedoch noch durch Erhöhung der Betriebstemperatur verbessern.95 Zur Zeit beschäftigt die Forscher aber noch ein größeres Problem: Die heutigen Membrane sind in gewissem Maße Methanol-durchlässig („cross- over“-Effekt), was die Leistungsdichte drastisch senkt und einen Betrieb bei ho- hem Luftüberschuß erfordert, also ein starkes Gebläse voraussetzt.96

Die Schwierigkeit bei der direkten Oxidation von Kohlenwasserstoff liegt außer- dem darin, daß man entweder sehr große aktive katalytische Oberflächen oder eine hohe Reaktionstemperatur benötigt.97

Das Forschungszentrum Jülich hat auf der diesjährigen „Hannover-Messe“ eine Direkt-Methanol-Brennstoffzelle mit einer Leistung von 50 Watt in der Größe eines Schuhkartons vorgestellt, die zum Betrieb eines Fernsehers genutzt wurde. Bei einer 5-%igen Methanol-Wasser-Lösung verbraucht das Gerät etwa 0,1 Liter Methanol am Tag. Allerdings entstehen zur Zeit im Bereich der Elektroden noch zu viele Nebenprodukte: Auf der einen Seite wird der Katalysator mit der Zeit durch Kohlenmonoxid vergiftet, auf der anderen Seite bildet sich so viel Wasser, daß die Zelle im wahrsten Sinne des Wortes absäuft. Darüber hinaus sind auch die Kosten noch viel zu hoch. Allein die Membran schlägt mit rund 2.000,- DM zu Buche und auch der Platingehalt des Katalysators, der wesentlich höher ist als bei der herkömmlichen PEMFC, muß noch um ein Vielfaches sinken.98

Ebenfalls auf der „Hannover-Messe 2000“ stellte das israelische Unternehmen Medis El eine besondere Entwicklung auf dem Gebiet der DMFCs vor. Dessen Zellen arbeiten mit einer speziellen Elektrolyt-Methanol-Lösung, so daß auf eine Membran völlig verzichtet werden kann. Außerdem schützt man die Elektroden mit leitenden Kunststoffen vor Verunreinigungen. Dadurch läßt sich die Metha- nolkonzentration auf 27 % erhöhen und entsprechend mehr Leistung erzielen.99

Anläßlich des „ DaimlerChrysler Innovationssymposiums“, das am 9. November 2000 in Stuttgart stattfand, präsentierte der Autohersteller ein mit einer DMFC angetriebenes Demonstrationsfahrzeug in der Größe eines Go-Karts. Bei einer Leistung von 3 kW erreicht das Kart, das lediglich dazu dient, die Funktionsfä- higkeit der neuen Technologie zu beweisen, eine Geschwindigkeit von 35 km/h.

Die Serienreife der Zelle, die mit einem Wasser-Methanol-Gemisch arbeitet, soll in etwa zehn Jahren erlangt werden.100

Forscher der Universität von Pennsylvania haben inzwischen auch ein Verfahren zur direkten Nutzung anderer Kohlenwasserstoffe wie etwa Methan oder Butan vorgestellt. Eine Schlüsselrolle spielen hierbei spezielle Katalysatoren, die aus einer Mischung von Kupfer und Samariumoxid bestehen.

Das American Methanol Institute rechnet zur Zeit damit, daß ab dem Jahr 2008 die Direkt-Methanol-Brennstoffzelle ihre Marktreife erreichen wird. Mit ein Grund für den verspäteten Zeitpunkt ist die in der Vergangenheit eher „stiefmütterliche“ Behandlung dieser Technologie durch staatliche Stellen.101

Generell wäre die kommerzielle Entwicklung einer solchen Brennstoffzelle ein großer Schritt nach vorn, da für einen flüssigen Kraftstoff die Infrastruktur und die Akzeptanz beim Verbraucher bereits vorhanden sind.102

4.3 Die Phosphorsäure-Brennstoffzelle

(PAFC - Phosphoric Acid Fuel Cell)

Bei dieser Brennstoffzellenart, deren Entwicklung in den sechziger Jahren im mi- litärischen Bereich begann, wird konzentrierte Phosphorsäure als Elektrolyt ver- wendet, die in einem porösen, meist aus Siliziumcarbid bestehenden103 Kunst- stoffvlies, auch „Matrix“ genannt, eingelagert ist. Mit Betriebstemperaturen von 160 bis 220 °C104 zählt sie schon zu den Mitteltemperatur-Brennstoffzellen und empfiehlt sie sich u.a. auch für den Einsatz in der Kraft-Wärme-Kopplung, als Alternative zum herkömmlichen Motor-Blockheizkraftwerk (BHKW).105 Im Leer- laufbetrieb muß die PAFC stets auf eine Temperatur von 40 bis 50 °C gehalten werden, damit der Elektrolyt nicht auskristallisiert.106

Als Energieträger können neben reinem Wasserstoff auch Kohlenwasserstoffe wie Methanol oder Benzin verwendet werden. Die PAFC braucht außerdem keinen reinen Sauerstoff, sondern arbeitet auch mit Luft und bei Umgebungsdruck.107 Die Verwendung einer Säure als Elektrolyt erlaubt auf der Brennstoffseite den Einsatz von CO2-haltigen Gasen, da Kohlendioxid nicht mit der Säure reagiert. Allerdings ist der Einsatz von Edelmetallkatalysatoren wie Platin oder Gold notwendig.108 Da sie bei einer höheren Temperatur arbeitet, hat die PAFC im Vergleich zu anderen Niedertemperatur-Systemen auch eine erhöhte Toleranz gegenüber Kohlenmonoxid (1,5 Vol.-% Maximal-Belastung).109

Bei der bisher kommerziell erfolgreichsten Anlage dieser Art, der „PC25 C“ (200 kWel, 220 kWth, 20 t Gewicht) des US-amerikanischen Herstellers ONSI/IFC, wurden elektrische Wirkungsgrade von 50 Prozent und Systemwirkungsgrade von etwa 40 Prozent gemessen.110 Nutzt man zusätzlich noch den entstehenden Dampf in einer Turbine, lassen sich sogar Wirkungsgrade von nahezu 85 % erzielen, also doppelt so hohe Werte wie bei konventionellen Generatoren.111

Da Phosphorsäure-Brennstoffzellen, wie bereits beschrieben, mit einer Mindest- temperatur von etwas mehr als 40 °C gefahren werden müssen und der Aufheiz- vorgang bis zum Erreichen der Betriebstemperatur von ca. 180 °C etwa drei Stun- den dauert, eignet sich dieser Zellentyp vor allem für den kontinuierlichen Betrieb in der Grundlastversorgung. Nach einer vergleichsweise langen Betriebszeit von 40.000 Stunden müssen die Brennstoffzellen-Stapel ausgetauscht werden.

Der Entwicklungsstand der PAFC ist, verglichen mit anderen Brennstoffzellen- Typen, weit fortgeschritten. Verbesserungsbedarf besteht jedoch noch hinsichtlich der Abnahme der elektrischen Spannung (ca. 20 % vom Nennwert) durch Alte- rung der Zellen und, wie bei allen Brennstoffzellen-Arten, bei der Kostenredukti- on.112

Die Phosphorsäure-Brennstoffzelle wird bereits zur stationären Energieversorgung genutzt und befindet sich in mehreren Krankenhäusern, Kindergärten, Hotels, Bürogebäuden, Schulen und in einem Flughafenterminal im Einsatz. Sie könnte in Zukunft aber auch in großen Fahrzeugen wie zum Beispiel in Bussen oder Lokomotiven verwendet werden.113

In Japan wurden bereits rund 90 Demonstrationsanlagen mit einer elektrischen Leistung von 50 bis 500 kW installiert. Anfangserfolgen zum Trotz kommen in- zwischen Zweifel auf, ob diese erste kommerzielle Entwicklungslinie die einst hoch gesteckten Erwartungen erfüllen kann. Vor allem die begrenzten Standzeiten und die eingeschränkte Teillastfähigkeit - sonst eher eine Stärke von Brennstoff- zellen - erschweren eine Marktdurchdringung dieser Brennstoffzellenart.114 Dies hatte in den letzten Jahren zu Folge, daß sich die Forschung und Entwicklung für den stationären Einsatz immer mehr auf die oxidkeramischen Zellen konzentrier- te.115

4.4 Die Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle

(MCFC - Molten Carbonate Fuel Cell)

Die Entwicklung der Hochtemperaturzellen begann in den frühen 70er Jahren in den USA. Dort wurden auch die ersten Schmelzkarbonat-Brennstoffzellen konzi- piert. Bei diesem Zellentyp wird der Kathode Luft und Kohlendioxid (CO2) zuge- führt, während die Anode wie gewohnt mit Wasserstoff versorgt wird. Als Elekt- rolyt dient eine Schmelze, die meist aus Kalium- und Lithiumkarbonat besteht und in eine keramische Lithiumaluminat-Matrix116 eingelagert ist. Diese Mischung ist bis etwa 480 °C fest. Beim Erreichen der Betriebstemperatur von ca. 600 - 650 °C 117 weist die Salzschmelze eine gute elektrolytische Leitfähigkeit auf. Charakteris- tisch für diese Brennstoffzellenart ist, daß der Luftsauerstoff durch die doppelt negativ geladenen Karbonat-Ionen, die sich durch Lösung von Luftsauerstoff und CO2 im Elektrolyten bilden, von der Kathode zur Anode transportiert wird. Dort reagieren die Karbonat-Ionen mit dem Wasserstoff zu Wasser und Kohlendioxid, welches als Anodengas wieder der Kathode zugeführt wird und so den CO2- Kreislauf schließt.118

Im Gegensatz zu den Niedertemperatur-Brennstoffzellen muß die Anode im Fall der MCFC nicht mit teuren Edelmetallkatalysatoren beschichtet werden. Gewöhn- liches Nickel reicht aus, um die Brennstoffzellen-Reaktion in Gang zu bringen.119 Die Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle ist unempfindlich gegen Kohlenmonoxid, nur Schwefel-Verbindungen und Halone sind vorher aus den Gasströmen zu ent- fernen. Erdgas kann unmittelbar als Brenngas eingesetzt werden, denkbar sind aber auch andere Kohlenwasserstoffe wie Bio- und Klärgas. Die Brenngasrefor- mierung („Shift-Reaktion“) wird außerdem durch einen speziellen Reformierkata- lysator direkt in der Anodenkammer untergebracht. Diese Umstände weisen alle auf spätere Kostenvorteile gegenüber anderen Brennstoffzellen-Typen hin, die eine externe Gasreformierung benötigen.

Die MCFC soll in einem Leistungsbereich von ca. 250 bis 400 kW gebaut werden. Kleinere Anlagen werden aus Kostengründen eher mit anderen Brennstoffzellen-Typen, wie etwa der PEMFC, realisiert.120

Höhere Leistungsbereiche sind ebenfalls möglich. So wurde in Santa Clara (USA) an einer 1,8-MW-Anlage gearbeitet121, die mit Erdgas und einem integrierten Reformer arbeiten sollte.122

Der Zellenwirkungsgrad der bei Überdruck arbeitenden Schmelzkarbonat- Brennstoffzelle ist mit mehr als 60 % recht hoch. Die Leistung der Zellen soll von derzeit 1,2 kW/m² auf 2 kW/m² gesteigert123 werden. Aufgrund der zellinternen Reformierung wird bei der Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle ein elektrischer Sys- temwirkungsgrad zwischen 52 und 54 % erzielt. In Kombination mit einem nach- geschalteten Dampf-Prozeß wären bis zu 65 % möglich. Eine zusätzliche Wärme- auskopplung läßt sogar einen Nutzungsgrad von mehr als 80 Prozent machbar erscheinen.

Da diese Brennstoffzellen mehrere Stunden Aufheizzeit benötigen und zur Ver- meidung von Wärmespannungen langsam abkühlen sollten, werden sie bei der Energiegewinnung hauptsächlich für die Grundlastversorgung in Frage kommen. Aufgrund der hohen Betriebstemperaturen dürften sie zusätzlich zur Stromerzeu- gung auch für die Bereitstellung von Prozeßwärme auf mittlerem Niveau und von Prozeßdampf interessant sein.

Dem baldigen kommerziellen Einsatz der Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle ste- hen noch einige Probleme entgegen: Die Lebensdauer der Brennstoffzellen-Stacks - sie beträgt zur Zeit etwa 20.000 Stunden, also etwa 2,5 Jahre124 -, wird weiterhin durch die Instabilität der Kathode (Gefahr der Auflösung), das schnelle Korrodieren der Trennbleche zwischen den Stacks (Separatoren) und durch die leicht deformierbare Elektrolytmatrix erheblich eingeschränkt. Ein Elektrolyt- und CO2- Management ist notwendig.125 Die Zerfallsrate eines Stacks beträgt zur Zeit immer noch 1 % in 1.000 Stunden.126

Die MCFC gilt jedoch jetzt schon, im Hinblick auf die Markteinführung, als Brennstoffzelle der zweiten Generation. Sie wird wahrscheinlich nach den phosphorsauren Zellen als nächste kommerziell eingesetzt. Zielgröße ist hierbei ein Zellenpreis von 2000,- DM/kW.

Neben Entwicklungsprogrammen in Italien, den Niederlanden und Deutschland sind vor allem japanische und amerikanische Unternehmen sehr in der MCFCForschung engagiert.127

4.5 Die Festoxid-Brennstoffzelle

(SOFC - Solid Oxide Fuel Cell)

Die seit etwa 1970 in der Entwicklung befindliche Festoxid- oder auch Festelekt- rolyt-Brennstoffzelle hat ähnlich wie die PEMFC einen festen Elektrolyten, der in diesem Fall aber nicht aus einem Polymer, sondern aus Zirkondioxid (ZrO2/Y2O3), einer Yttrium-stabilisierten Keramik, besteht. Deshalb findet man in der Literatur auch häufig die Bezeichnung „Oxidkeramische Zelle“.128 Normaler- weise wird Erdgas als Brenngas eingesetzt, es sind aber auch, wie bei der MCFC, andere Brenngase einsetzbar.

Bei einer Betriebstemperatur von 800 bis 1.000 °C129 wird der Kathode Luft zuge- führt. Doppelt negativ geladene Sauerstoff-Ionen (O2 -) werden durch den Elektro- lyten zu der überwiegend aus Nickel bestehenden Anode transportiert, an der sie sich mit aus dem Brenngas gewonnenen Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff zu Kohlendioxid und Wasserdampf verbinden. Der gesamte Reformierungsschritt kann bei Verwendung von Erdgas (Methan) in die Zelle integriert werden, so daß sich wesentliche Vereinfachungen bei der Betriebsführung ergeben.130 Inzwischen hat man auch bei der Verwendung von Benzin als Energieträger entscheidende Erfolge erzielt.131

Die Festoxid-Brennstoffzelle zeichnet sich durch einen vergleichsweise einfachen Aufbau, eine hohe Lebensdauer (bis zu 80.000 Stunden132 ) und durch hohe Zel- lenwirkungsgrade von rund 65 % bzw. Systemwirkungsgrade von 55 % aus. Die hohe Betriebstemperatur bereitet nicht nur große Werkstoffprobleme - so werden spezielle, kostspielige Legierungen und schwer zu bearbeitende, spröde Kerami- ken benötigt - sondern sie legt auch die industrielle Nutzung der Abwärme, zum Beispiel durch Nachschaltung von Dampfprozessen nahe. Durch die Kombination mit einer Dampfturbine sind so Wirkungsgrade von mehr als 70 %133 möglich.

Die zur Zeit hergestellten Baugrößen reichen von 1 kW bis zu mehreren hundert Megawatt elektrischer Leistung.134 Der Preis für diese Anlagen wird in Zukunft wohl bei ca. 1.000,- US-Dollar pro Kilowatt liegen, was in etwa doppelt so teuer wäre wie ein modernes, konventionell betriebenes Kraftwerk.135 Allerdings gibt es inzwischen auch Bestrebungen eines nordamerikanischen Konsortiums, den Preis langfristig auf unter 700,- $/kW zu drücken und dabei noch Wirkungsgrade von 47 bis 65 % zu erzielen.136

Im Bereich der Festoxid-Brennstoffzellen unterscheidet man drei verschiedene Konstruktionen, die sich bei der Anordnung der einzelnen Zellen unterscheiden: die Flachzelle, die Röhrenzelle und die monolithische Zelle, wobei letztere eher unbedeutend ist und deshalb hier nicht näher beschrieben wird.

- Die Röhrenzelle wurde schon früh, vor mehr als 25 Jahren, vom amerikani- schen Unternehmen Westinghouse entwickelt. Sie trägt deshalb in der Litera- tur auch häufig den Namen „ Westinghouse -Zelle“ oder „SureCell“. Ein SOFC-Röhrenmodul besteht aus Hunderten keramischen Hohlzylindern mit den Abmessungen eines Besenstils (1,5 m lang und 22 mm im Durchmesser). Sie entwickeln eine Leistung von 2,5 kW/m² bzw. von 285 kW/m³, wenn man sie zu einem Bündel zusammenfaßt. Die Kathode befindet sich im Inneren der Zelle, während die Anode auf der Außenseite angebracht ist, von der auch der Brennstoff zugeführt wird.137 Das System ermöglicht eine thermische Aus- dehnung und erzeugt pro Zelle eine Spannung von einem Volt.138 Das Ge- wicht eines solchen Stacks beträgt ca. 12 Tonnen pro Megawatt. Für eine op- timale Ausnutzung des Brennstoffes schaltet man mehrere solcher Einheiten hintereinander. Außerdem ist es ökonomischer, nicht mehr als 95 % des Brennstoffes umzusetzen. Der Rest wird in einem Nachbrenner in Energie umgewandelt, was jedoch zur unerwünschten Entstehung von Stickstoff führt.139

In Japan laufen bereits seit mehr als 13.000 Stunden zwei 25-kW-Systeme mit voller Leistung. Die Alterungsrate liegt bei 0,1 % je 1.000 Stunden. Eine neuere 100-kW-Anlage befindet sich seit mehr als 9.500 Stunden140 in den Niederlanden in Betrieb. Sie soll einen thermischen Wirkungsgrad von 50 % und einen Gesamtwirkungsgrad von 75 % erreichen. Ihre Kosten werden mit 10 Millionen US-Dollar angegeben.

Noch laufen diese Systeme bei einem Druck von 1 bar. An Konzepten für hö- here Drücke, die eine Kombination des Brennstoffzellen-Systems mit einer Gasturbine ermöglichen würden, arbeitet u.a. auch ein deutsches Konsorti- um.141 Die erste 1-Megawatt-Anlage mit nachgeschalteter Mikro-Gasturbine und einem elektrischen Wirkungsgrad von bis zu 70 % soll bis Ende 2001 in Betrieb gehen. Ein Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerk mit einer Leistung von 250 kW, die nächste Entwicklungsstufe auf dem Weg zur kommerziellen Leistungsgröße, soll im gleichen Zeitraum unter der Federführung der RWE in Betrieb gehen.142 Außerdem gibt es bereits Pläne für eine 300-MW-Anlage, die ein Volumen von mehr als 1.000 m³ und ein Gewicht von ca. 3.600 Ton- nen einnehmen soll.143

Für die SOFC-Gasturbinen-Kraftwerke sprechen folgende Vorteile: Sie laufen nahezu vollautomatisch, benötigen keine speziell ausgebildeten Betriebs- mannschaften und können aus der Ferne beobachtet und sogar gesteuert wer- den.144 Nachteilig ist nur die relativ schlechte Volumenausnutzung der Zel- len.145

- Die quadratische Flachzelle wurde von den amerikanischen Argonne National Laboratories konstruiert und vom japanischen Mitsubishi -Konzern sowie der amerikanischen Firma Allied Signal weiterentwickelt. Da die Fläche einer Einzelzelle nicht beliebig vergrößert werden kann, hat das deutsche Unter- nehmen Siemens/KWU eine Fenstertechnik entwickelt, bei der mehrere Elek- tolytplatten in einem metallischen Rahmen untergebracht werden. Dieses Sys- tem arbeitet bei 950 °C und besitzt eine Nennspannung von 0,7 V pro Zelle. Die kommerzielle Markteinführung größerer, druckbetriebener Systeme soll bis etwa 2010 erfolgreich abgeschlossen sein.146 An dieser Stelle ist jedoch anzumerken, daß sich Siemens inzwischen zu Gunsten des Röhrenkonzepts des Tochterunternehmens Westinghouse entschieden hat, da diese Technik nä- her an der Marktreife liegen soll und den Einsatz von einfachen und billigen Fertigungsverfahren ermöglicht.147 Weitere Gründe für den Konzeptwechsel:

Dichtungsprobleme und die thermische Materialermüdung sind bei der Flach- zellen-Konstruktion stärker ausgeprägt als beim Röhrensystem.148 Seit Anfang der 90er Jahre entwickelt die Schweizer Firma Sulzer Innotek o- xidkeramische Zellen, die in sich sowohl die elektrochemische Zelle als auch den Luftvorwärmer und den Nachbrenner vereinen. Beim sogenannten „He- xis-System“ (Heat Exchange Integrated Stack) sind Anode und Kathode auf planare, runde Zellen mit Innenloch aufgetragen, so daß die keramischen Ele- mente nur geringen mechanischen Spannungen unterworfen sind. Ein 7-kW- System dieser Art ist bei der Dortmunder Gas- und Wasserversorgung instal- liert, bei der bis Ende 1997 das Langzeitverhalten bei wechselnden Gasquali- täten untersucht wurde. Bei einem Betrieb über 5.000 Stunden wurde prak- tisch kein Leistungsabfall festgestellt. Die „Hexis-Zelle“ eignet sich auch zur Wärme- und Stromerzeugung in kleinen Leistungsbereichen, beispielsweise in der Haustechnik.149

Auch das Forschungszentrum Jülich arbeitet an der Weiterentwicklung dieser Hochtemperatur-Brennstoffzelle. Durch ein neues Zellendesign, das soge- nannte Substratkonzept, bei dem auf einer freitragenden Anode ein sehr dünner Elektrolytfilm (0,02 mm) aufgebracht wird150, konnte die Betriebstem- peratur ohne Leistungsverluste um rund 200 °C gesenkt werden. Bei 750 °C erreicht man nun eine elektrische Leistung von bis zu 0,2 Watt pro Quadrat- zentimeter Zellfläche. Außerdem sind keine Spezialwerkstoffe mehr nötig, so daß nicht so schnell korrodierende Eisen-Chrom-Metalle und andere, im Ma- schinen- und Anlagenbau längst bekannte Materialien verwendet werden kön- nen. Durch die Erhöhung der Lebensdauer und der Entdeckung einer Methode zum Bau größerer Zellen wurden inzwischen zwei weitere Entwicklungsziele erreicht. Allerdings verlieren die „Jülicher Zellen“ immer noch innerhalb von nur 1.000 Betriebsstunden 1-3 % ihrer Leistungsfähigkeit, ein Wert, der in- nerhalb der nächsten Jahre um eine Zehnerpotenz151 herabgesetzt werden soll.

Probleme bereitet weiterhin die Tatsache, daß der Prozeß der WasserstoffErzeugung im Rahmen der Gasreformierung und der Prozeß der WasserstoffOxidation in der Zelle unterschiedlich schnell ablaufen und so die Energiebilanz noch nicht optimiert werden kann.152

Bei der Festoxid-Brennstoffzelle bedarf es keines Elektrolyt-Managements. Sie verspricht ein großes Entwicklungspotential, da sie wegen der hohen Arbeitstem- peraturen auch eine hohe CO-Toleranz besitzt. Aber aus dem selben Grund stehen die Forscher derzeit noch vor materialtechnischen Problemen.153 Diese könnten langfristig durch das Erreichen von Temperaturbereiche unter 600 °C gelöst wer- den.154

Die SOFC eignet sich besonders für die industrielle Anwendung sowie für große zentrale Kraftwerke. Einige Entwickler können sich sogar eine Verwendung im Fahrzeugbau vorstellen.155 Die ersten kommerziellen Anlagen sollen ab dem Jahr 2003 erhältlich sein156 und würden den Einstieg in einen Markt bedeuten, dessen jährliches Volumen bei ca. ½ Milliarde Dollar liegt.157

5. Die Brennstoffproblematik

Seit dem Beginn der Menschheit und der Verwendung der ersten Energieträger zeichnet sich ein deutlicher Trend ab, daß nämlich deren Kohlenstoff-Anteil im- mer geringer und der Wasserstoff-Anteil immer größer wird. Anfangs nutzte man noch Holz zur Energieerzeugung, dann folgten Kohle, Öl und schließlich Erdgas.

Der nächste Schritt wäre nun der völlige Verzicht auf Kohlenstoff. Die Folge: zukünftig würde man nur noch reinen Wasserstoff verwenden.158

Die Autohersteller wissen heute, daß der Erfolg bei der Markteinführung von Brennstoffzellen-Fahrzeugen in großem Maße davon abhängt, ob man sich unter- einander und mit den großen Öl-Konzernen auf einen einheitlichen Treibstoff einigt.159 Zahlreiche Firmen sind bereits mit Methanol- bzw. Ölproduzenten Ko- operationen eingegangen (z.B. DaimlerChrysler mit Methanex, Ford mit Mobil oder General Motors mit Amoco) und suchen nun gemeinsam nach dem günstigs- ten Kraftstoff für die zukünftigen Massenmarkt.160 Dies ist auch notwendig, denn sonst könnte die Idee der Wasserstoff-Gesellschaft bereits an der alten „Huhn- oder-Ei-Geschichte“ scheitern: Die Brennstoffzellen-Industrie kann nur Anlagen und Fahrzeuge verkaufen, wenn die entsprechende Infrastruktur vorhanden ist, und die Kraftstoffproduzenten werden ihre Tankstellen nur umrüsten, wenn auf dem Markt eine entsprechende Nachfrage herrscht.161

Doch allein schon unter den Öl-Multis gibt es bereits Uneinigkeit, was die Brenn- stofffrage angeht: Noch vor vier Jahren wetterten die Konzerne in der Börsenzei- tung Wall Street Journal in einer ganzseitigen Anzeige gegen die Brennstoffzel- len-Technologie.162 Während einige weiterhin versuchen, an ihrem bisherigen Erfolgsprodukt Benzin festzuhalten, denken andere, wie zum Beispiel der briti- sche Ölproduzent BP, bereits darüber nach, direkt auf Wasserstoff umzuschwen- ken, da eine Übergangsphase mit Methanol doppelte Kosten verursachen würde. Firoz Rasul, Vorstandsvorsitzender des kanadischen Brennstoffzellen-Herstellers Ballard Power Systems Inc., dessen Module bereits in 20 verschiedenen Fahrzeu- gen installiert wurden163, sieht jedoch auch die Vorteile, die bei der Einführung eines „Übergangstreibstoffes“ zum Tragen kämen. So könnte dieser Zwischenschritt vor allem zu einer schnelleren Etablierung des Systems beitragen.164

Ein Gruppe von sieben deutschen Unternehmen, darunter auch so bekannte wie der Volkswagen -Konzern, DaimlerChrysler und BMW, sucht momentan im Rah- men einer „Verkehrswirtschaftlichen Energiestrategie“ (VES) zusammen mit der Bundesregierung nach einer Antwort auf die Frage, welcher Alternativkraftstoff in Zukunft - neben dem Wasserstoff - als Standard fungieren soll.165 Als mögliche Energieträger kommen derzeit Erdgas, Gasgemische aus fossilen Brennstoffen (Kohlevergasung), Biogase, flüssige Energieträger wie Methanol und Naphtha oder andere aus Biomasse hergestellte Alkohole (z.B. Ethanol aus Mais) sowie Ammoniak (NH3) in Betracht.166 Sie alle haben gemeinsam, daß sie vor der Verwendung in der Brennstoffzelle zu Wasserstoff reformiert, gereinigt und entschwefelt werden müssen.167 In der Gasreinigungsstufe werden die in den Primärstoffen enthaltenen kondensierbaren Bestandteile, Staub und unerwünschte Schwefel- und Chlorverbindungen durch verschiedene Reinigungsstufen ausge- schieden. Anschließend steht der Brennstoff, der nun als „Feedgas“ bezeichnet wird, für die Zellen zur Verfügung.168 Während die Temperatur während der Me- thanol-Reformierung zwischen 300 und 400 °C liegt, beträgt der Temperaturbe- reich für die Reformierung von anderen Kohlenwasserstoffen 650-750 °C und bei Erdgas sogar 700-800 °C.169

Tabelle: Reformertechnologie170

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Auch der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle hängt entscheidend von der verwendeten Kraftstoffart ab. Für Methan ist der Zellwirkungsgrad praktisch bei jeder Temperatur konstant, wohingegen bei Wasserstoff der Wirkungsgrad mit steigender Temperatur abnimmt.171

Noch decken fossile Brennstoffe 85 % des weltweiten Energiebedarfs der Indust- rie. Bei der individuellen Mobilität sind es sogar fast 100 %.172 Bei den fossilen Kohlenwasserstoffen ergibt sich jedoch die Problematik, daß sie endlich sind und nur noch für einen begrenzten Zeitraum zur Verfügung stehen. Experten sehen zum Beispiel eine Erschöpfung der Erdgasvorräte in spätestens 120 Jahren vor- aus173, wobei die Berechnungen auf der Annahme einer konstanten Fortschrei- bung des bisherigen Verbrauchs beruhen.174 Das Ende der Rohölreserven ist nach Prognosen des Mineralölkonzerns BP bereits in der Mitte des 21. Jahrhunderts zußenverkehr“ im Rahmen der „Austro Solar 99“ in Knittelfeld am 19.06.1999; im folgenden zitiert als: Volkswagen AG, Technische Anforderungen an brennstoffzellenangetriebene Elektrofahrzeuge erwarten.175 Bereits seit Ende der sechziger Jahre ist die Zahl der jährlich neu ent- deckten Ölfelder stark rückläufig.176 Schon innerhalb der nächsten 10 bis 20 Jahre soll die weltweite Ölproduktion zurückgehen, was zu weiter steigenden Preisen, aber auch zu einer größeren Bedeutung von alternativen Kraftstoffen führen dürf- te.177

Nach Auffassung der Volkswagen -Forschung scheiden gasförmige Kraftstoffe, aufgrund des großen Raum- und Gewichtsbedarfs, für eine zukünftige flächendeckende Anwendung aus. Von den alternativen Kraftstoffen räumen die Wolfsburger lediglich dem Methanol eine Chance ein, sich als vom Rohöl unabhängiger Kraftstoff zu etablieren.178

Da heute noch nicht absehbar ist, ob die Additive in gewöhnlichem Heizöl dessen Verwendung in Reformern behindern, sind die Marktchancen von Heizölbetriebenen Brennstoffzellen-Anlagen in Frage gestellt. Mit Methanol als Brennstoff werden - unter Berücksichtigung der derzeitigen Marktpreise - die Kostenziele möglicherweise nicht erreichbar sein. Darüber hinaus beansprucht Methanol gegenüber Heizöl das doppelte Lagervolumen. Es ist daher eher unwahrscheinlich, daß die gesetzlichen Regelwerke die Lagerung größerer Mengen Methanol in Kellerräumen von Privathäusern zulassen.179

Ein mögliches Szenario einer langfristigen und sinnvollen Strategie zum Betrieb von Wasserstoff-getriebenen Fahrzeugen sieht daher die folgenden drei Schritte vor:

1. Wasserstoffproduktion an Bord des Fahrzeugs aus (flüssigen) Kohlenwasser- stoffen
2. Stationäre Wasserstoffproduktion aus Kohlenwasserstoffen und Speicherung als Wasserstoff an Bord des Fahrzeugs
3. Wechselkartuschen-System für Wasserstoff auf Basis von GraphitNanofasern180

Da zur Zeit noch nicht absehbar ist, mit welchem Kraftstoff die kommerziellen Brennstoffzellen letzten Endes betrieben werden, soll der folgende Abschnitt die Vor- und Nachteile der drei bedeutendsten Alternativen beleuchten.

5.1 Wasserstoff

Schon 1876 konnte man es in Jules Vernes „Die geheimnisvolle Insel“ nachlesen: Auf die Frage „Was machen wir, wenn eines Tages das köstliche Mineral, die Kohle, am Ende ist?“ antwortete Vernes Romanheld Cyrus Smith: „Dann heizen wir mit Wasser. Wasser jedoch, zerlegt in seine chemischen Elemente Wasserstoff und Sauerstoff - und zwar durch Elektrizität. Wasser ist für mich die Kohle der Zukunft.“181

Derzeit entsteht 90 % der weltweiten Energieproduktion durch die Verbrennung fossiler Energieträger wie Erdöl, Erdgas und Kohle. Wie bereits erwähnt, sind deren Vorräte begrenzt, so daß in absehbarer Zeit Alternativen geschaffen werden müssen. Vor allem ist aber die Umweltbelastung dieser Energienutzung kaum akzeptabel. Denn neben Schwefeldioxiden und Stickoxiden entsteht bei der Ver- Verbrennung fossiler Energieträger immer auch das Treibhausgas Kohlendioxid, das eine weltweite Klimaveränderung verursacht. Eine umweltverträgliche Ener- gieversorgung kann langfristig nur auf erneuerbaren Energiequellen mit uner- schöpflichen Vorräten basieren, wie z.B. Sonnenenergie, Biomasse, Wind- und Wasserkraft. Diese Energien lassen sich auf relativ einfache Weise in elektrischen Strom umwandeln, allerdings sind sie nicht in großen Mengen speicherbar. Durch Elektrolyse erzeugter Wasserstoff könnte eine Lösung für dieses Problem sein.182

Wasserstoff ist das häufigste Element im Weltall, es stellt über 90 % aller Atome und rund - der gesamten Masse. Wirkung und Häufigkeit sind erst seit 1766 be- kannt, als der britische Privatgelehrte Henry Cavendish den Wasserstoff entdeck- te183. Im Jahr 1783 begann man erstmals Wasserstoff praktisch zu nutzen, indem man Wetter- und Beobachtungsballons damit füllte. Knapp 40 Jahre später, im Jahr 1820, feierte das leichte Gas seine Premiere als Kraftstoff in einem Verbren- nungsmotor.184

Auf der Erde ist der größte Teil des Wasserstoffs in Wasser gebunden (H2O). Da- her leitet sich auch das chemische Symbol „H“ ab, das für Hydrogenium („Was- serbildner“) steht. Atomarer Wasserstoff verbindet sich mit den meisten Elemen- ten zu Hybriden. In freiem Zustand kommt Wasserstoff deshalb nur spurenweise in der Atmosphäre und in Vulkangasen vor185. Ungebunden bildet er zweiatomige Moleküle (H2) und somit ein ungiftiges, farb- und geruchloses Gas, das 15 mal leichter ist als Luft. Da Wasserstoff nahezu unsichtbar verbrennt und man ein Gas-Leck auch nicht riechen kann, wird es in Zukunft aus Sicherheitsgründen notwendig sein, eine Art „Erkennungsstoff“ beizumischen186, der allerdings nicht die Vorgänge in der Brennstoffzelle negativ beeinflussen darf.187

Eigentlich ist die Verwendung von Wasserstoff als Energiequelle gar nicht unge- wöhnlich: Beim Prozeß der Photosynthese, der permanent in Pflanzen abläuft, spielt das Gas eine wichtige Rolle. Das Chlorophyll in Grünpflanzen verwendet Sonnenlicht, um das durch die Wurzeln aufgenommene Wasser in seine Grund- elemente, Wasserstoff und Sauerstoff, zu zerlegen. Während der Sauerstoff als Abfallprodukt an die Atmosphäre abgegeben wird, kombinieren die Pflanzen den Wasserstoff mit Kohlendioxid zu Kohlenhydraten und somit zur Grundlage einer komplizierten Nahrungskette, an deren Ende u.a. auch der Mensch steht.188

Die Speicherung von Wasserstoff kann in mehreren Formen erfolgen: Entweder als Flüssigwasserstoff, der bei Temperaturen unterhalb von -240 °C entsteht, oder als Gas, wobei hierfür ein hoher Druck (300 bar) benötigt wird. Außerdem gibt es die Möglichkeit, Wasserstoff in Metallen oder Legierungen anzulagern, aus denen er durch Wärme wieder freigesetzt wird. Durch diese sogenannten Metallhydrid- speicher sind Transport und Lagerung dieses Elements problemlos möglich. Al- lerdings ist der Platzbedarf189, die Betankungszeit190 und das Gewicht solcher Speicher sehr groß, was besonders bei mobilen Anwendungen ein nicht unerhebliches Problem darstellt.191 Um hohe Speicherdichten und dadurch mit Benzinoder Dieselfahrzeugen vergleichbare Reichweiten zu erreichen, müßte der Tankdruck auf bis zu 600 bar angehoben werden.192

Auch wenn es bisher forschungsmäßig noch keinen Durchbruch gab, zeichnet sich in der Frage der Wasserstoffspeicherung bereits eine interessante Lösung ab: So- genannte „Nanospeicher“ sollen in Zukunft den Umgang mit dem neuen Treib- stoff erleichtern. Hierbei handelt es sich um Fasern auf Kohlenstoffbasis, in deren Zwischenräumen die Wasserstoffteilchen - ähnlich wie beim Metallhydrid, aller- dings bei einem wesentlich geringeren Gesamtgewicht - eingebunden werden. Experten rechnen allerdings damit, daß noch etwa 20 Jahre vergehen werden, bis dieses System praktikabel ist.193 So muß die Speichermenge194 noch erhöht und der Speicherdruck erheblich reduziert werden.195 Sollte es den Forschern schließ- lich gelingen, diese Hindernisse zu überwinden, dann könnten Fahrzeugreichwei- ten von mehreren tausend Kilometern mit nur einer Tankfüllung erzielt werden - eine energietechnische Revolution.196 Um dieses Vorhaben möglichst bald zu verwirklichen, läuft auch in Deutschland bereits ein 2 Mio. DM teures For- schungsprojekt, an dem u.a. das Max-Planck-Institut in Stuttgart und die Universi- tät Karlsruhe beteiligt sind.197

Ein weiteres neues Verfahren zur Speicherung und zum Transport von Wasserstoff nennt sich „Powerball“. Es besteht aus Polyethylen-ummantelten Natriumhydrid-Kügelchen in der Größe eines Tischtennis-Balles198, die mit Wasser reagieren und so Wasserstoff erzeugen. Aber wie die „Nanospeicher“ befindet sich auch dieses System zur Zeit noch im Versuchsstadium.199

Tabelle: Speichervolumen- und Gewichtsbedarf*

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

*(im Vergleich zu 50 Litern „gasoline equivalent“)200

Wasserstoff kann nicht aus natürlichen Quellen bezogen werden und ist daher kein Primärenergieträger.201 Die Gewinnung von Wasserstoff erfolgt, wie bereits erwähnt, entweder durch Reformierung (z.B. von Kohlenwasserstoffen), durch Elektrolyse von Wasser oder durch Bakterien202 und Algen, die mit Hilfe von Sonnenlicht und Abfällen aus der Zuckerrübenverwertung Wasserstoff produzie- ren (photobiologische und photochemische Methoden).203 Weitere relevante kon- ventionelle Verfahren sind die thermische Erdgasspaltung im Plasmabogen (Kværner -Prozeß) und die Kohlevergasung (Lurgi - und Koppers-Totzek - Verfahren).204

Ein neues und kostengünstiges Verfahren haben Wissenschaftler der University of Illinois entwickelt: Ein synthetisches Enzym soll bei Raumtemperatur unter Ver- wendung von Wasser und Eisenkatalysatoren aus Kohlenwasserstoffen das be- gehrte Gas herstellen. Allerdings sind bis zur praktischen Umsetzung dieses Prin- zips noch einige Forschungs- und Entwicklungsarbeiten notwendig, da momentan das Enzym nur eine kurze Zeit arbeitet und dann plötzlich die Wasserstoffproduk- tion einstellt.205

Ein natürliches Enzym, das von Forschern der Utah State University in Mikroorganismen aus dem Erdreich gefunden wurde, könnte sich ebenfalls zur Wasserstoffproduktion eignen. Die sogenannten „Clostridium pasteurianum“-Bakterien können Eisenatome in Wasserstoff umwandeln.206

Ihren Forscherkollegen vom Oak Ridge National Laboratory ist es sogar gelungen, Wasserstoff biochemisch aus Traubenzucker herzustellen. Hierfür verwendeten sie Enzyme aus Archaebakterien, die in glimmenden Kohlehalden oder Tiefseevulkanen vorkommen.207

Die verschiedenen Verfahren zur Wasserstoffherstellung sind natürlich auch mit unterschiedlich hohen Kosten verbunden. Die spezifischen Wasserstoff- Produktionskosten sind heute für die Erdgas-Dampfreformierung mit 4,6 Pf/kWh am geringsten und für die photovoltaisch betriebene Wasser-Elektrolyse mit 22- 400 Pf/kWh am höchsten. Zu den Verfahren mit den geringsten Kosten zählen auch die Großwasserkraft-Elektrolyse (5-10 Pf/kWh) und die Biomassevergasung (8-10 Pf/kWh), die besonders in Deutschland von wirtschaftspolitischer Bedeu- tung ist.208 Allein in Bayern ließen sich dadurch schon heute über 6 Milliarden Kubikmeter Wasserstoff erzeugen, eine Menge die ausreichen würde, um 80.000 Busse zu versorgen.209

Die Gesellschaft für Hochleistungselektrolyseure zur Wasserstofferzeugung mbH (GHW), an der die Hamburgischen Electricitäts-Werke AG, MTU Friedrichshafen und Norsk Hydro Electrolysers AS beteiligt sind, treibt seit mehreren zr elektrolytischen Wasserstofferzeugung voran. Entwickelt wurde eine standardisierte und universell einsetzbare Elektrolyseanlage mit einem Wirkungsgrad von über 80 % und einer Leistung von 0,5 MW. Die Wasserstoffproduktion dieser Anlage ist ausreichend zur Treibstoffversorgung von mehr als 100 Fahrzeugen. Am Wasserstoffprojekt Flughafen Mün chen wird dieser Elektrolyseur erstmals eingesetzt.210 Seit Mitte 1999 sind hier eine BMW -Limousine und mehrere MAN - und Neoplan -Gelenkbusse mit Wasserstoff-Verbrennungsmotoren im Einsatz.211

Die genannten Unternehmen besitzen bereits mehrjährige Erfahrung in der Was- serstofferzeugung. Bereits 1989 beteiligten sie sich am Euro-Qu é bec-Wasserstoff- Pilot-Projekt (EQHHPP). Dessen Ziel war es, 100 MW elektrische Leistung aus kanadischer Wasserkraft zur elektrolytischen Herstellung von Wasserstoff zu nut- zen und diesen in flüssiger Form nach Hamburg zu transportieren. Allerdings wurde das Projekt, an dem etwa 80 Organisationen aus 7 Ländern beteiligt wa- ren212, vor allem aus Kostengründen nicht in vollem Umfang realisiert und 1992 beendet.213 In diesem Zusammenhang wurden aber auch Kalkulationen zu den möglichen Kosten von Flüssigwasserstoff aus Kanada angestellt. Dabei kam man auf einen Wert von 29,9 Pf pro Kilowattstunde, was in etwa einem Preis von 3,- DM pro Liter Dieseläquivalent entspricht.214

Die beiden derzeit größten Wasser-Elektrolyse-Anlagen befinden sich in Norwe- gen und werden von der Firma Norsk Hydro betrieben. Hier werden über 60.000 Nm³ Wasserstoff pro Stunde produziert.215

Nach Schätzung des Umweltbundesamtes (UBA) ergeben sich für komprimierten Solarwasserstoff Kosten von 2,86 DM je Liter (Benzinäquivalent). Die Nutzung von solarem Überschußstrom zur Erzeugung von Wasserstoff lohnt sich daher erst bei einer hohen solaren Durchdringung von über 50 %. Bei der Nutzung von So- larstrom aus Nordafrika schneidet deshalb noch die Hochspannungs-Gleichstrom- Übertragung in der Gesamtbilanz besser ab als die Verwendung von Wasserstoff als Solarstromspeicher und dessen Transport zur weiteren Nutzung in Europa.216

Eine kürzlich veröffentlichte Studie der japanischen David Suzuki Foundation hat ergeben, daß von den heute verfügbaren Verfahren nur die großtechnische Ge- winnung von Wasserstoff aus Erdgas garantiert, daß sich die Kohlendioxid- Emissionen um 70 % reduzieren.217 Allein im mobilen Einsatz würden sich bei der Verwendung von Erdgas als Energieträger, aufgrund der höheren Wirkungs- grade, die CO2-Emissionen pro gefahrenem Kilometer auf etwa 35 % des Wertes verringern, der heute von Benzin- bzw. Diesel-getriebenen Fahrzeugen erreicht wird.218

Zur Zeit werden weltweit etwa 500 Milliarden Nm³ Wasserstoff pro Jahr ver- braucht (davon ca. 20 Milliarden Nm³ allein in Deutschland219 ), was - auf das Volumen bezogen - etwa einem Viertel des Erdgasverbrauchs entspricht.220 Die chemische Industrie ist hierbei der größte Abnehmer. Sie benötigt Wasserstoff vor allem zur Herstellung von Ammoniak oder zur Eisenerzreduktion.221 Außerdem ist Wasserstoff auch ein wichtiges Nebenprodukt bei der Herstellung anderer Chemikalien, wie z.B. Chlor.222 Weitere wichtige Wasserstoffproduzent und gleichzeitig auch dessen größte Verbraucher sind Erdölraffinerien, die das Gas zur Aufbereitung der verschiedenen Brennstoffe benötigen.223

In Zukunft möchte man auch dem bestehenden Erdgasnetz Wasserstoff hinzufü- gen, um so die Emissionsbelastung zu reduzieren.224 Führt man zum Beispiel dem Treibstoff-Luft-Gemisch in einem Verbrennungsmotor nur 5 % Wasserstoff zu, nehmen die Stickoxid-Emissionen bereits um 30 bis 40 Prozent ab.225 Das Erdgas- Wasserstoff-Gemisch wird auch „Hythane“ genannt, besteht zu 20 % aus Wasser- stoff und wurde bereits im Rahmen des Euro-Qu é bec-Projekts in einem Stadtbus erprobt.226

Wasserstoff besitzt gegenüber anderen Energieträgern, zum Beispiel Methan (Erdgas), keine sicherheitstechnischen Nachteile. Er hat eine sehr geringe Dichte, was schnelles Aufsteigen und Verdünnen in der Luft bewirkt.227 Trotzdem gibt es bei der Bevölkerung immer noch Vorbehalte gegenüber diesem Energieträger. Mit Wasserstoff verbinden viele Menschen Begriffe wie „Wasserstoffbombe“ oder denken an die Explosion des Luftschiffes „Hindenburg“ im Jahr 1937, bei der 35 Menschen starben und 62 verletzt wurden. Hierzu muß jedoch gesagt werden, daß es bei der Explosion einer H-Bombe zu eine Kernfusion kommt und nicht zu einer Oxidationsreaktion, wie sie innerhalb einer Brennstoffzelle oder einem Wasser- stoff-Verbrennungsmotor stattfindet. Was den anderen Aspekt angeht, so zeigen die neuesten Forschungsergebnisse von NASA -Wissenschaftlern, daß die Un- glücksursache der „Hindenburg“-Katastrophe nicht in der Unsicherheit des Ele- ments Wasserstoff begründet ist. Vielmehr hat sich inzwischen herausgestellt, daß ein Großteil der Verbrennungen und Verletzungen sowohl auf den Absturz selbst, als auch auf die chemische Zusammensetzung der Außenhülle228 und den in Brand geratenen Dieselkraftstoff des Antriebs zurückzuführen sind.229 Um den hierdurch fälschlicherweise in Mißkredit geratenen Wasserstoff wieder von sei- nem schlechten Ruf zu befreien, muß in Zukunft einiges - zum Beispiel im Rah- men von Demonstrationsprojekten - getan werden, um die Akzeptanz in der Öf- fentlichen wieder zu steigern. Die hat zum Teil schon gute Erfahrungen mit dem leichten Gas gemacht, bestand doch die gesamte Gasversorgung in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts aus Stadtgas, einem Kohlegas, das sich zu mehr als der Hälfte aus Wasserstoff zusammensetzte.230

In der Europäischen Union (EU) wird bereits an einheitlichen Sicherheitsnormen für die Nutzung von Wasserstoff gearbeitet. In zwei bis drei Jahren, also pünktlich zur geplanten Markteinführung der ersten Brennstoffzellen-Fahrzeuge, sollen die sogenannten ECE -Richtlinien verabschiedet werden.231 Auch die International Standards Organization (ISO) beschäftigt sich mit Standardisierung der verschie- denen Wasserstoff-Komponenten und hat dazu Arbeitsgruppen gebildet, die unter der Führung einzelner Länder stehen. Diese Gruppen beschäftigen sich mit be- stimmten Teilaspekten der Brennstoffzellen-Entwicklung, wie etwa der Konstruk- tion von Fahrzeugtanks.232

Als kritische Komponenten sind im Vorfeld - neben der Brennstoffzelle selbst - alle im Gasstrom liegenden Komponenten, wie z. B. Behälter, Rohrleitungen und Armaturen sowie deren Peripherie, zu analysieren. Dementsprechend muß etwa im mobilen Bereich alles so angeordnet werden, daß es bei einer mechanischen Beschädigung des Fahrzeugs außerhalb des unmittelbaren Gefährdungsbereichs liegt. Im Falle von Störungen oder Leckagen muß eine Begrenzung des Gasaus- tritts erfolgen, und die Bildung eines zündfähigen Gasgemisches verhindert wer- den. Außerdem darf es keine Möglichkeit zum Überfüllen der Wasserstofftanks geben.

Die notwendigen Infrastruktureinrichtungen, wie z. B. Garagen und Tankstellen, müssen ebenfalls bewertet werden. Zur Vermeidung von Gasansammlungen in geschlossenen Bauwerken ist beispielsweise auf eine ausreichende Belüftung zu achten. Da derzeit nur wenige Betriebserfahrungen mit Brennstoffzellen vorliegen, sind aus Sicht der technischen Überwachungsorganisationen Grundsatzuntersuchungen zum Betriebs- und Störfallverhalten, aber auch zur Standfestigkeit der hochbelasteten Bauteile und Komponenten erforderlich.233

Aus technischer Sicht wäre Wasserstoff der ideale Energieträger für den Betrieb von Brennstoffzellen, da er eine exzellente Kinetik für die Oxidationsreaktion besitzt. Es gibt aber bisher kein in energiewirtschaftlichen Maßstäben praktikables Verteilsystem für reinen Wasserstoff. Das gleiche gilt im übrigen für reinen Sau- erstoff. Zwar existiert im Ruhrgebiet234 bereits seit Jahrzehnten ein 210 km langes Leitungsnetz für die chemische Industrie, daß einen Durchsatz von 250 Mio. m³ Wasserstoff pro Jahr erreicht, aber dennoch fehlt eine flächendeckend Infrastruk- tur.235 Daher werden Brennstoffzellen kathodenseitig meist auch mit Luft unter atmosphärischem Druck betrieben. Zur Wasserstoffversorgung der Anode nutzt man Reformierungsverfahren, die aus Kohlenwasserstoffen mit hoher Energie- dichte Wasserstoff erzeugen. In den USA und Deutschland wird zum Beispiel an Erdgas- und Benzin-Reformern gearbeitet, letztere sind allerdings noch nicht se- rienreif. Es besteht u.a. noch Entwicklungsbedarf hinsichtlich kürzerer Startzeiten und Kompaktheit, aber auch der Geräuschpegel und das Druckniveau müssen noch optimiert werden.236 Außerdem benötigen Reformer z. Z. noch rund 20 % der eingesetzten Energie zur Deckung des Prozeßwärmebedarfs. Diese Reformierungsenergie wird durch Verbrennung von nicht in der Brennstoffzelle verarbeitetem Wasserstoff erzeugt.237

Da Erdgas und Benzin Substanzgemische sind, ist zum Schutz der Zellen auch noch ein vergleichsweise hoher Gasreinigungsaufwand erforderlich.238 In häuslichen Gasleitungen herrscht nur ein Druck von rund 20 mbar. Dieser muß angehoben werden, um die Widerstände im Reformer, im Brennstoffzellen-Stack und in ggf. nachgeschalteten Verbrennungsstufen zu überwinden. Erreichen ließe sich dies entweder durch den Einsatz von Kompressoren oder Hochleistungs- gebläsen.239

Die Reformierung von überwiegend aus Methan (CH4) bestehendem Erdgas (Wasserstoffanteil von 25 Gewichts-%240 ) bietet sich an, da dieses fast flächende- ckend in Deutschland zur Verfügung steht und der Reformierungsprozeß kosten- günstig ist. Prinzipiell gibt es zwei Reaktionen, mit deren Hilfe „fossiler Wasser- stoff“ aus Methan gewonnen werden kann. Dies ist zum einen die partielle Oxi- dation (POX oder CPO = Catalytic Partial Oxidation), bei der Methan in Anwe- senheit eines Katalysators bei ca. 700 bis 1.000 °C mit Sauerstoff reagiert:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bei dieser Reaktion wird Energie frei (exotherme Reaktion), so daß der Reformer gekühlt werden muß, während bei der zweiten, effizienteren und deshalb am häu- figsten verwendeten Methode241, der sogenannten Dampfreformierung, Energie zugegeben, der Reformer also beheizt werden muß (endotherme Reaktion):

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Hier reagiert Methan mit Wasserdampf (I.), was eine größere Menge an Wasser- stoff, aber auch das unerwünschte Anfallen von Kohlenmonoxid zu Folge hat (vgl. die Reformierung von Methanol unter 5.2).242 Das Kohlenmonoxid wird entweder in einem sogenannten Shift-Konverter (II.) unter Zugabe von Wasser- dampf bei mindestens 200 °C in ungiftiges Kohlendioxid und Wasserstoff oder durch einen sogenannten PrOx-Konverter (PrOX = Preferential Oxidation; siehe 5.2) unter Zugabe von Sauerstoff in CO2 umgewandelt (III.).243 Bei kleineren Anlagen wird häufig eine Kombination beider Reaktionsprozesse eingesetzt.244

Den Ingenieuren der Deutschen Shell AG ist es inzwischen gelungen, mit Hilfe der Nanotechnologie einen Fingerhut-großen Reformer herzustellen, der 600 Liter Wasserstoff pro Stunde produzieren kann.245 Außerdem hofft der Öl-Konzern bereits im Jahr 2001 seinen ersten Prototypen einer Wasserstoff-Tankstelle vor- stellen zu können. Dieser soll dann innerhalb von drei Jahren bis zur Serienreife weiterentwickelt werden, so daß rechtzeitig zur Markteinführung der ersten kom- merziellen Brennstoffzellen-Fahrzeuge eine Tankinfrastruktur bereitsteht. Nach Angaben eines Shell -Sprechers soll der US-Bundesstaat Kalifornien als weltweit erste Region mit einer solchen Tankanlage versorgt werden.246

Euhyfis (European Hydrogen Filling Station), die Arbeitsgemeinschaft Wasser- stofftankstelle, stellte bereits im Frühjahr 2000 auf der Hannover Messe das erste europäische Druckwasserstoff-Betankungssystem vor. Der Wasserstoff wird vor Ort erzeugt und über eine Zapfsäule bei einem Druck von 300 bar zur Verfügung gestellt.247

Bundesverkehrsminister Reinhard Klimmt verkündete erst kürzlich, daß im Jahre 2030 mindestens 15 Prozent aller Kraftfahrzeuge in Deutschland mit Wasserstoff fahren sollen. Um dies zu erreichen, will man schon in zwei Jahren mit der Planung beginnen, wie ganz Deutschland mit den dafür notwendigen neuen Tankstellen versorgt werden kann. Bis 2005 sei dann „alles geregelt“, so Klimmt in einem Artikel der Süddeutschen Zeitung.248

Die Union of Concerned Scientists geht davon aus, daß eine weltweite Umstellung aller Tankanlagen auf Wasserstoff etwa 200 Milliarden Dollar kosten würde.249 Diese Kosten wird wohl letztendlich der Verbraucher zu tragen haben. Nach Meinung von Experten könnte sich allein schon aus diesem Grund der kom- plette Umbau des heute genutzten Energiesystems über einen Zeitraum von 50 Jahren hinziehen.250

5.2 Methanol

Methanol (CH3OH), eine Wortschöpfung aus den Begriffen Methan und Alkohol,

wird zumeist für mobile PEMFC-Anlagen bevorzugt. Die farblose Flüssigkeit hat zwar nur etwa die Hälfte der Energiedichte von Benzin, kann dafür aber relativ kostengünstig aus Erd- oder Biogas hergestellt werden. Außerdem ist bei dieser einfachsten chemischen Verbindung aus der Reihe der Alkohole der Wasserstoff- gehalt im Vergleich zu anderen Kohlenwasserstoffen sehr hoch (12,5 Gewichts- %251 ), der Kohlenstoffgehalt jedoch gering. Da Methanol bei Raumtemperatur flüssig und einfach zu handhaben ist, ließe es sich ohne größere Probleme über das bestehende Tankstellennetz vertreiben.252 So könnten man zum Beispiel die Zapfsäulen, aus denen früher verbleites Superbenzin abgegeben wurde, wieder mit Methanol in Betrieb nehmen.253

Bisher war der Kraftstoff Sondernutzungen vorbehalten. So wurde er im mobilen Bereich nur für bestimmte Flugzeugmotoren und Rennwagen eingesetzt, zum Beispiel in der amerikanischen „Indy-Car-Serie“.254

Methanol kann aus Erdgas mit einem Wirkungsgrad von ca. 65 bis 70 % refor- miert werden. Wenn Methanol aus Biomasse gewonnen wird, erzielt man einen Wirkungsgrad von 60 %.255 Die Energie- und Emissionsbilanz ist hierbei neutral, da das vom Reformer freigesetzte Kohlendioxid vorher beim Wachstum absor- biert wurde.256

In Methanol-Reformern wird der flüssige Alkohol nach dem Prinzip der Dampfre- formierung unter Zuhilfenahme von Wasserdampf und Katalysatoren, bei Tempe- raturen unter 300 °C und bei einem Druck von 20 bar in ein sogenanntes Reform- gas verwandelt. Hierbei handelt es sich um eine Mischung aus Wasserstoff, Koh- lenmonoxid (ca. 1 %) und Kohlendioxid. Zwar beeinträchtigt letzteres die Ano- denfunktion nicht, das giftige Kohlenmonoxid, welches die Platin-Katalysatoren blockiert, muß jedoch aus dem Anodengasstrom entfernt werden. Eine dem Dampfreformer nachgeschaltete Feinreinigungsstufe kann mit dem Verfahren der Wärme-erzeugenden selektiven Oxidation (PrOX oder SelOX = Selective Oxidation) oder mit Hilfe von kostspieligen, aber sehr effizienten Silber-Palladium- Membranen den Kohlenmonoxidgehalt auf 100 ppm verringern. Eine solche COKonzentration wird von Ruthenium-haltigen Platin-Elektroden toleriert.257 Allerdings fällt bei der Verwendung von Luftsauerstoff noch zusätzlich Stickstoff an, so daß als Endprodukt somit folgendes Gasgemisch entsteht:

70 % Wasserstoff, 24 % Kohlendioxid, 6 % Stickstoff und Spuren von Kohlenmonoxid.258

Die vereinfachte Reaktionsgleichung für den gesamten Reformierungsprozeß lautet somit259:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Methanol läßt sich auch mit Hilfe der partiellen Oxidation reformieren, muß dafür aber erst in ein Gas umgewandelt werden. Außerdem werden ähnlich wie bei der Reformierung von Methan höhere Temperaturen benötigt. Aufgrund der Verwendung von Luftsauerstoff entsteht zusätzlich ein großer Stickstoff-Anteil von ca. 42 %.260 Andererseits ermöglicht dieses Verfahren kürzere Start-up-Zeiten und spricht bei Lastwechseln relativ schnell an.261

Methanol-Reformer der neuesten Generation benötigen nur noch wenige Sekun- den Startzeit, was in etwa mit der Vorglühzeit eines Dieselmotors vergleichbar ist. Ein energie- und platzbeanspruchender Reformer wäre jedoch überflüssig, wenn Methanol direkt an der Elektrode umgesetzt werden könnte. Für eine günstige

Reaktionskinetik benötigt man aber Betriebstemperaturen von weit über 100 °C, zu hoch für viele protonenleitende Kunststoffe. Zwar gibt es Materialien, wie etwa eine hitzeabschirmende Textilfaser, die sich bis 200 °C als gut ionenleitfähig und stabil erwiesen haben, doch bei den heute verfügbaren Membranen ist die Durchlässigkeit für Methanol noch zu hoch und die Leistungsdichte zu klein. Daher wird zur Zeit an neuen Katalysatoren, Membranen und verfahrenstechnischen Lösungen für die Direkt-Methanol-Brennstoffzelle gearbeitet.262

Die Verwendung von Methanol hat allerdings auch einige Nachteile: Bei der E- nergieumwandlung Erdgas-Methanol-Wasserstoff-Strom geht sehr viel Energie verloren. Der Gesamtwirkungsgrad einer Brennstoffzelle vom Primärenergieträger zum Verbraucher, d.h. bei einer mobilen Anwendung bis zum Rad, ist nur wenig höher als der eines Turbodieselmotors mit Direkteinspritzung. Andererseits ist der Kohlendioxidausstoß nur halb so groß wie bei einem Benzinmotor, und es fällt nur ein Bruchteil der Schadstoffmenge an.263

Methanol ist ein sehr aggressiver Stoff, der schnell andere Materialien korrodieren läßt. Außerdem ist er giftig, kann auch über die Haut aufgenommen werden und verbrennt ebenso wie Wasserstoff mit einer unsichtbaren Flamme. Dadurch ist Methanol für die Menschen, die mit ihm umgehen, nicht ohne Risiko ist.264 Im Gegensatz zu Benzin gilt dieser Treibstoff aber nicht als krebserregend265, ist bio- logisch abbaubar und nicht so leicht entzündlich wie andere Kohlenwasserstoffe. Sollte er doch einmal in Brand geraten, so verbrennt er um etwa 60 % langsamer und bei einer geringeren Temperatur. Ein Methanol-Feuer läßt sich relativ leicht mit Wasser löschen.266

Methanol ist nicht gleich Methanol: Man unterscheidt reines Methanol („M100“) und Methanol-Benzin-Gemische („M85“), mit einem Benzin-Anteil von 15 %. Dieser ist notwendig, um den Kraftstoff auch in konventionellen Motoren verbrennen zu können. Außerdem werden oftmals, u.a. aus Sicherheitsgründen, Zusatzstoffe (Additive) beigefügt. Um für die Zukunft einen einheitlichen Qualitätsstandard festzulegen, der den Einsatz von Methanol in Verbrennungsmotoren und Brennstoffzellen ermöglicht, will man in den Vereinigten Staaten ein Methanol Specification Council gründen, an dem sich sowohl Methanol-Produzenten als auch Autohersteller und Öl-Konzerne beteiligen sollen.267

Früher wurde Methanol sehr aufwendig durch Destillation aus Holz gewonnen. Heute wird es auch aus Kohlenoxid und Wasserstoff bei 250 °C und mit Hilfe eines Katalysators (Kupferoxid-Zinkoxid) synthetisch hergestellt.268 Mit 79 % Produktionsanteil ist jedoch Erdgas die wichtigste Methanol-Quelle.269 Methan, der Hauptbestandteil von Erdgas, wird aber auch beim Kohlebergbau in großen Mengen freigesetzt. Man findet es außerdem in Form von Hydraten auf dem Grund der Weltmeere.270

Eine weitere, nahezu unerschöpfliche Quelle für Methangas und somit auch für Methanol sind Kläranlagen und Mülldeponien. Bisher wurden die hier entstehenden Gase meist ungenutzt abgefackelt. In Köln und Berlin gibt es inzwischen aber die ersten Versuchsanlagen, die das Methan u.a. auch in Brennstoffzellen zur Stromgewinnung nutzen.271

Eine der größten und effizientesten Methanol-Produktionsanlagen betreibt die Firma Statoil im sogenannten „Heidrun“-Ölfeld. Hier werden jährlich 830.000 Tonnen Methanol aus Erdgas produziert. Das bekannteste deutsche Methanol- Werk ist das Sekundärrohstoff Verwertungszentrum „Schwarze Pumpe“ bei Cott- bus, in dem jährlich 100.000 Tonnen dieses Treibstoffes hergestellt werden.272 Er dient dabei hauptsächlich der chemischen Industrie als Lösungs- oder Gefrier- schutzmittel.273

Beim COREX-Verfahren, einem Produktionsprozeß in der Stahlindustrie, läßt sich ebenfalls Methanol gewinnen. Dies führt zu einer effizienteren Energieaus- nutzung und einer Verringerung der Treibhausgas-Emissionen.274 Derzeit beträgt die weltweite Nachfrage nach Methanol etwa 26 Mio. Tonnen pro Jahr.275 1998 betrug die Produktion ca. 34 Mio. Tonnen, so daß zur Zeit noch ein großes Überangebot besteht.276 Man könnte deshalb bereits jetzt problemlos bis zu 5 Millionen Fahrzeuge mit Methanol versorgen.277 Und wenn man nur 10 % des jährlich ungenutzt abgefackelten Erdgases für die Treibstoff-Produktion einsetzen würde, könnte man zusätzlich 9,5 Mio. Brennstoffzellen-Fahrzeuge betanken. Würde man außerdem das beim Bohren nach Erdöl anfallende Erdgas nicht wie bisher wieder zurück in die Erde pumpen, sondern es statt dessen zur Methanol- Herstellung verwenden, ließen sich zusätzlich über 250 Millionen Fahrzeuge be- treiben.278

Der geschätzte Methanolverbrauch der zwei Millionen PKW, die mit diesem Kraftstoff im Jahr 2010 auf den Straßen der Welt fahren sollen, macht weniger als 8 % der gegenwärtigen Kapazität aus. Die bis zum Jahr 2020 erwarteten 35 Millionen Fahrzeuge würden weniger als 2 % des derzeitigen Erdgasverbrauchs benötigen.279 Im Durchschnitt braucht man zum Betrieb eines Methanol-Fahrzeugs jährlich ca. 1,5 Tonnen Treibstoff.280

In einer amerikanischen Studie wurden im vergangenen Jahr die Kosten für den Umbau einer Tankstelle von Benzin- auf Methanol-Betrieb errechnet. Dabei kam man für die Veränderungen an den Vorratstanks und an der Einfüllanlage auf einen Gesamtbetrag von ca. 20.000,- Dollar.281

Eine Shell -Studie hat ermittelt, daß die komplette Umrüstung der bestehenden Tank-Infrastruktur in Nordamerika, Europa und Japan auf Methanol ca. 19 Milli- arden US-Dollar kosten und sich mit etwa 5 US-Cent auf den Literpreis des Kraft- stoffes auswirken würde. Aus diesem Grund wollen Teile die Ölindustrie auf eine Zwischenlösung verzichten und ihr Vertriebssystem direkt auf Wasserstoff um- stellen.282

Bei der Firma Methanex Corporation, dem mit einem Marktanteil von 25 % weltweit283 führenden Methanol-Produzenten, geht man davon aus, daß die not- wendige Infrastruktur für die Produktion des alternativen Kraftstoffs in weniger als drei Jahren errichtet werden könnte. Beim Vertrieb würde bereits eine 10-%ige Flächendeckung zum Einstieg in die wirtschaftliche Nutzung genügen.284 Dieses Ziel ließe sich nach Angaben des American Methanol Institute bereits für eine halbe Milliarde US-Dollar verwirklichen. Laut dessen Berechnung wäre eine 25- %ige Umstellung aller Tankstellen in den USA, Deutschland und Japan bereits zu einem Preis von 1,2 Milliarden Dollar möglich. Allein in den Vereinigten Staaten wären über 200.000 Tankstellen von der Umrüstung betroffen, in Deutschland mehr als 17.000.285

In Kalifornien ist bereits an 38 Tankstellen286 ein Methanol-Benzin-Gemisch für Verbrennungsmotoren zu Preisen zwischen 0,88 und 1,10 US-Dollar287 pro Gal- lone (Stand: Juni 1999) erhältlich.288 Die Gesetzgebung dieses Bundesstaates stuft Methanol-betriebene Brennstoffzellen-Fahrzeuge aufgrund der Verdunstungs- emissionen in die Kategorie „Equivalent Zero Emission Vehicles“ (EZEV) ein.289

Die Marktchancen von Methanol ließen sich um einiges verbessern, wenn man - vor allem in den USA - davon abkommen würde, die verschiedenen Kraftstoffe nach Volumen zu besteuern und statt dessen eine steuerliche Bewertung nach ihrem Energiegehalt vornehmen würde. Der US-Staat Kalifornien ist dieser Forderung bereits nachgekommen. In South Dakota ist die Steuer für Methanol sogar niedriger als für konventionelle Kraftstoffe.290

5.3 Benzin

Es sind hauptsächlich die großen Erdöl-Konzerne, allen voran das amerikanische Unternehmen Exxon, die gerne weiterhin an diesem Treibstoff festhalten wollen. Für sie ist eine direkte Umstellung auf Wasserstoff nicht durchführbar und zu kos- tenintensiv. Andererseits fürchten sie auch die Konkurrenz der Erdgas-Produzen- ten, die ebenfalls auf das große Geschäft mit den Brennstoffzellen hoffen. Der Einsatz von Benzin hätte zu Folge, daß es nicht zu einer solchen Reduzierung des Treibhausgases Kohlendioxid kommen würde wie bei der Verwendung der bisher genannten Energieträger. Andererseits ist der spezifische Energie-Inhalt von Benzin (Wasserstoffanteil von 13 Gewichts-%291 ) höher als der von Metha- nol. Die Nutzung dieses Kraftstoffes wäre somit ein Schritt in die richtige Rich- tung, zumal die Brennstoffzellen-Technik effizienter und hinsichtlich der Entste- hung von Rußpartikeln auch umweltfreundlicher ist als herkömmliche Motoren.292

Benzin ist immer noch eine sehr gefährliche Flüssigkeit: Allein in den USA sterben jedes Jahr durchschnittlich 720 Menschen bei Bränden von benzingetriebenen Fahrzeugen, fast 3.900 werden schwer verletzt. Insgesamt gehen jährlich ca. 180.000 amerikanische PKW in Flammen auf.293 Trotz alledem ist dieser Kraftstoff schon seit Jahrzehnten von den Kunden akzeptiert.

Will man zukünftig Benzin in Brennstoffzellen verwenden, müßte der Treibstoff jedoch vorher noch modifiziert werden. Zur Zeit enthält er einige Komponenten, zum Beispiel Schwefel und Aromate, die einen Einsatz von Reformern erheblich erschweren. Außerdem wäre ein erhöhter Reinigungsaufwand notwendig, da bei der Benzin-Reformierung mehr Kohlenmonoxid anfällt als etwa bei der Reformie- rung von Methanol. Eine Umstellung der Raffinerie-Anlagen auf ein solches „Spezialbenzin“ dürften deshalb für die Ölindustrie auch nicht ohne zusätzliche Kosten ablaufen.294

Im Oktober 1997 präsentierten die US-Unternehmen PlugPower und Arthur D. Little zusammen mit dem amerikanischen Energieministerium und dem Los Ala- mos National Laboratory, das durch den Bau der ersten Atombombe bekannt wurde, ein ca. 1-kWel-starkes Brennstoffzellen-System, das mittels eines partiellen Oxidators Benzin in Wasserstoff umwandeln und daraus Strom erzeugen konn- te.295 Inzwischen erreicht man mit solchen Anlagen schon Wirkungsgrade von bis zu 40 %.296

Die bisherigen Benzin-Reformer gelten jedoch, wie bereits erwähnt, für den All- tagsgebrauch als noch nicht ausgereift genug. Die bereits entwickelten Prototypen sind verhältnismäßig schwer und benötigen hohe Temperaturen (über 800 °C)297, so daß sie sich nicht für den mobilen Einsatz eignen.298 Aufgrund der hohen Komplexität lehnt DaimlerChrysler deshalb auch Benzin als Kraftstoff für Brenn- stoffzellen-Fahrzeuge ab.299 Der Konkurrent General Motors setzt dagegen wei- terhin auf den Kraftstoff Benzin - zumindest für die Übergangszeit, also bis zum Beginn einer praktikablen Wasserstoffwirtschaft. Man hat deshalb auch in Zu- sammenarbeit mit Exxon Mobil einen entsprechenden Reformer konzipiert, der nun innerhalb der nächsten 18 Monate getestet werden soll.300

Jason Mark von der Union of Concerned Scientists brachte es im November 1997 in einem Artikel im San Francisco Examiner auf den Punkt: „Benzin ist für Brennstoffzellen nicht der Treibstoff der Wahl. Es macht sie sowohl dreckiger als auch komplexer. Man hätte praktisch eine Technologie aus dem 21. Jahrhundert, die mit einem Treibstoff aus dem 20. Jahrhundert betrieben wird“.301

Graham Batcheler vom Texaco -Konzern sieht die ganze Diskussion hingegen eher pragmatisch: Seiner Meinung nach ist es egal, welcher Treibstoff letztendlich das Rennen macht. Wichtig ist für ihn nur, daß die Kunden diesen weiterhin von Te xaco beziehen. Für das Vorankommen der Brennstoffzellen-Technik ist diese Einstellung auf jeden Fall von Vorteil.302

6. Die Einsatzmöglichkeiten

Derzeit experimentieren ca. 60 Unternehmen - unter ihnen acht der zehn umsatz- stärksten Gesellschaften der Welt - mit Brennstoffzellen und entwickeln Prototy- pen für die verschiedensten stationären und mobilen Anwendungen. Allein diese Entwicklung deutet schon auf die zukünftige Bedeutung dieser Technologie hin.303

Um im zivilen Bereich mit konventionellen Verbrennungsmotor-Systemen kon- kurrieren zu können, müssen Brennstoffzellen-Anlagen eine gewisse Mindestle- bensdauer erreichen. Diese kann aber für jedes Einsatzgebiet unterschiedlich aus- fallen: So werden zum Beispiel während einer 10jährigen PKW-Lebensdauer rund 5.000 Fahrstunden absolviert, bei Bussen liegt der Einsatzzeitraum jedoch bei etwa 20.000 Stunden. Ein Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerk muß sogar mindestens 50.000 Betriebsstunden leisten.304

Entscheidend für die erfolgreiche Kommerzialisierung der Brennstoffzellen- Technik ist aber auch ihr Preis. Hier hat sich in den vergangenen Jahren bereits einiges getan. Inzwischen liegt die Kosten pro Kilowatt Leistung „nur“ noch bei einigen tausend US-Dollar - mit weiterhin fallender Tendenz. Um allerdings dem Konkurrenzdruck heutiger Verbrennungsmotoren standhalten zu können, müssen die Kosten noch auf ca. 100,- bis 200,- DM pro Kilowatt reduziert werden.305

Generell darf man aber nicht den Fehler begehen, den heutigen Leistungsstand und die momentanen Kosten der noch in der Entwicklung befindlichen Brenn- stoffzelle mit etablierten und weitgehend optimierten Systemen zu vergleichen.306

In den folgenden Abschnitten werden die verschiedenen Einsatzgebiete an Hand von Beispielen erläutert. Gerade im mobilen Bereich gibt es inzwischen eine Vielzahl von Prototypen und die Fortentwicklung läuft unaufhaltsam und kontinu- ierlich weiter, so daß hier nur die Meilensteine der wichtigsten Hersteller darge- stellt werden können.

6.1 Stationäre Einsatzgebiete

Gerade in gering besiedelten Gebieten könnten Brennstoffzellen eingesetzt wer- den, um elektrische Energie zur Verfügung zu stellen, ohne erst teure Überlandlei- tungen bauen zu müssen. Dies ist von besonderer Bedeutung in Anbetracht der über zwei Milliarden Menschen, die weltweit immer noch ohne elektrischen Strom auskommen müssen.307 Für diese Regionen käme im übrigen nur ein flüssi- ger Treibstoff in Frage, da der Transport und die Lagerung von Gasen zu aufwen- dig wäre.308

Auch in Ballungsgebieten würde sich der Einsatz dieser Technologie lohnen, um damit auf umweltfreundliche Weise Strom und Wärme für nahegelegene Verbraucher zu erzeugen. Hierfür bietet sich aufgrund des gut ausgebauten Versorgungsnetzes die Verwendung von Erdgas an.309

Bei der Deregulierung der Energiemärkte in Amerika und Europa gibt die Brenn- stoffzellen-Technologie neuen Firmen eine Möglichkeit in die Hand, günstige und effiziente Energiequellen in Kundennähe zu installieren.310 Da heutzutage selbst private Haushalte und kleine Büros auf eine sichere Energieversorgung, zum Bei- spiel für Computersysteme, angewiesen sind, bietet hier die Brennstoffzelle eine qualitativ hochwertige Alternative zum herkömmlichen Stromnetz. Schließlich ist dies - selbst in Industrieländern - oftmals erheblichen Spannungsschwankungen unterworfen. Und die Tendenz deutet eher auf eine negative Entwicklung hin: So plant man in den Vereinigten Staaten bis zum Jahr 2007 den Bau von Energiean- lagen mit einer Gesamtleistung von nur 70 Gigawatt, obwohl bereits jetzt abseh- bar ist, daß eine Leistung von bis zu 150 Gigawatt erforderlich sein wird.311

In den letzten Jahren kamen immer häufiger noch folgende Situationen hinzu:

Am 26.12.1999 jagte der Orkan „Lothar“ über Mittel- und Südwesteuropa hin- weg. „Lothar“ ,der stärkste Sturm seit Beginn der Wettermessungen, tötete rund 100 Menschen und verursachte gewaltige Schäden an Häusern, in Wäldern und vor allem am Stromversorgungssystem. Etwa 1.150 Hochspanngungsmasten und 25.000 Masten der Ortsnetze wurden zerstört. In Frankreich waren zeitweise mehr als drei Millionen Menschen ohne Strom. Selbst eine Woche danach blieben noch immer 500.000 Haushalte von der Energieversorgung abgeschnitten. Erst drei Wochen nach dem Sturm wurden die letzten französischen Kunden wieder mit Strom versorgt, viele allerdings mit Hilfe kleinerer Dieselgeneratoren. Das staatli- che Stromversorgungsunternehmen kündigte an, daß die Reparaturarbeiten noch bis zu drei Jahre in Anspruch nehmen könnten. Die Schäden beliefen sich unter- schiedlichen Quellen zufolge auf 5 bis 17 Milliarden Franc. Vor allem in dünn besiedelten, ländlichen Gegenden hatten sich notgedrungen wieder „dezentrale Techniken“ wie Holz, Kerzen und kleine Dieselgeneratoren durchgesetzt. Wer einen Anschluß an das Gasnetz besaß und somit noch kochen und heizen konnte, war eindeutig im Vorteil.312

Dieses dramatische Beispiel zeigt, wie anfällig auch heute noch moderne Industrienationen gegenüber Naturkatastrophen sein können und welche Risiken ein zentrales Energieversorgungsnetz in solchen Fällen bergen kann. Bei einer dezentralen Stromversorgung mit Brennstoffzellen wären die geschilderten Folgen wohl wenig dramatisch ausgefallen, hätte doch die benötigte Energie aus dem intakt gebliebenen Gasnetz bezogen werden können.

Auch bei dem verheerenden Eissturm in der kanadischen Provinz Québec vor zwei Jahren wurden die Nachteile einer zentralen Stromversorgung deutlich. Nachdem über 1.000 Hochspannungsmasten und mehr als 30.000 hölzerne Strommasten unter der Last des Eises zusammengebrochen waren, standen fast 1,7 Millionen Menschen teilweise wochenlang bei Frostgraden ohne Stromversorgung dar. Allein der wirtschaftliche Verlust betrug damals ca. 700 Millionen CAN-Dollar.313

Der Kostenfaktor spielt natürlich auch in der stationären Energieversorgung eine wichtige Rolle. Marktuntersuchungen der amerikanischen Unternehmensberatung Arthur D. Little haben ergeben, daß die Verbraucher durchaus bereit sind, für die Vorteile einer kleinen Kraft-Wärme-Anlage einen Kilowatt-Preis von bis zu 1.000,- Dollar zu zahlen.314 Zur Zeit liegen die Investitionskosten für ein Brennstoffzellen-Kraftwerk, je nach Konzept, noch bei 8.000,- bis 20.000,- US-Dollar pro Kilowatt.315 Einmal in Betrieb, soll in Deutschland die durch Brennstoffzellen erzeugte Kilowattstunde Strom ca. 9 Pfennig kosten.316

Das Marktvolumen für stationäre Brennstoffzellen wird in einem Report des USUnternehmens Allied Business Intelligence für das Jahr 2010 auf über 10 Milliarden Dollar geschätzt.317 Die weltweite Brennstoffzellen-Kapazität soll dann im stationären Bereich bei über 13.500 MW liegen.318

Für das Umweltbundesamt ist der Einsatz von Brennstoffzellen in Bereichen der stationären Energieversorgung - im Gegensatz zu mobilen Anwendungen - schon heute sinnvoll, da hier fossile Energieträger wesentlich effizienter in Strom- und Nutzwärme umgewandelt werden als bei bisherigen Kraftwerken oder Wärmeer- zeugern. Die Förderung dieser zukunftsweisenden Technologie wird vom Bun- desamt allein schon aus Gründen des Umweltschutzes befürwortet.319

6.1.1 Die Stromerzeugung

Mit der Einführung der Brennstoffzelle wird sich der bereits in Bewegung gerate- ne Energiemarkt noch weiter verändern. Privat- und Geschäftshäuser könnten ihren eigenen Strom erzeugen und mit den Elektrizitätswerken in eine gegenseiti- ge Stromhandelsbeziehung treten. Die großen Stromkonzerne begrüßen diese Entwicklung, da der Bau neuer Großkraftwerke weltweit immer seltener bewilligt wird. Beim Bau von Brennstoffzellen-Kraftwerken sind in der Regel keine Stand- ortdiskussionen zu erwarten, da die Akzeptanz in der Bevölkerung größer sein dürfte als bei herkömmlichen Kraftwerken.320 Die dezentrale Stromversorgung ist sowohl ökonomisch als auch ökologisch von Vorteil, da sich durch die verbesser- ten Wirkungs- und Nutzungsgrade der Primärenergieverbrauch reduzieren läßt und Verteilverluste, die etwa 3-7 % der eingesetzten Energie ausmachen321, mi- nimiert werden.322 Zur Zeit kommt nämlich nur etwa ein Drittel der eingesetzten Energie auch beim Verbraucher als Strom an, zwei Drittel gehen in Form von Abwärme oder bei der Übertragung verloren.323

Bereits in den 80er Jahren erfolgten in den USA die ersten Feldversuche zur stati- onären Stromerzeugung mit etwa 40 Erdgas-betriebenen PAFC-Aggregaten (ca. 40 kWel).324 Seit ein paar Jahren wird u.a. auch ein Bürogebäude am Time Square in New York über eine 200-kW-PAFC-Anlage mit Strom versorgt.325 In der sel- ben Stadt beziehen übrigens die Computer von 55 Schulen ihren „Saft“ aus einer ähnlichen Brennstoffzellen-Anlage, die schon seit mehr als 22.000 Stunden ohne Störungen läuft.326

Über 50 % der Endenergie wird jedoch in den privaten Haushalten verbraucht, davon etwa 60 % für die Raumheizung und die Warmwasserbereitung. Ein deut- scher 3-Personenhaushalt verbraucht im Jahr durchschnittlich 3.500 kWh und hat damit eine Durchschnittsdauerleistung von nur 0,4 kW. Im Tagesgang sind Se- kundenspitzen bis 3 kW und Nachtverbräuche um 0,1 kW normal. In Mehrfamili- enhäusern gleichen sich die Spitzen bereits deutlich aus und liegen bei ca. 10 kW, der Nachtverbrauch unter 0,4 kW. Durch den Einbau eines Brennstoffzellen- Gerätes könnte man den Lastgang glätten („Peak Shaving”) und den teuren Spit- zenstrom substituieren. Würde man solche Geräte in mehrere Gebäude eines Stadtgebietes einbauen und diese über eine Kommunikations-Schnittstelle zu ei- ner virtuellen Erzeugungseinheit zusammenschließen, könnte man dies als ein lokales Kraftwerk ansehen. Deshalb spricht man bei dieser Idee auch von einem „Virtuellen Kraftwerk“. Zukünftig könnte man beispielsweise in 1.200 Gebäuden eines Stadtviertels etwa 5,5 MW Leistung installieren und damit ca. 7.000 Kunden versorgen. Ein zentrales Netzmanagement-System würde die einzelnen Geräte in Spitzenlastzeiten ansteuern. Die lokale Verbrauchssituation und die Kapazität des Wärmespeichers ließen sich von einem integrierte „EnergyManager“ erkennen, der daraus die zur Verfügung stehende Spitzenlast berechnen würde. Über das „Virtuelle Kraftwerk“ ließe sich so die individuelle Verbrauchssituation vieler einzelner Wohnobjekte mit dem übergeordneten Lastmanagement des Netzbetrei- bers verbinden. Dies könnte dazu beitragen, die Spitzenbezugskosten für alle spürbar zu reduzieren.327 Der Endverbraucher wäre damit nicht mehr Betreiber der Heizungsanlage, auch wenn sie in seinem eigenen Keller steht, sondern würde anstelle des Gerätes nur noch die Leistung einkaufen.328 So ergibt sich auch die Vision einiger amerikanischer Brennstoffzellen-Hersteller: Jeder produziert da- heim seinen eigenen Strom für etwa 5 US-Cent pro Kilowattstunde, anstatt wie bisher dem Energieversorger durchschnittlich zehn Cent dafür zu bezahlen.329

Auch hinsichtlich der Versorgungssicherheit bietet das „Virtuelle Kraftwerk“ er- hebliches Redundanzpotential. Es ist unwahrscheinlich, daß alle Einheiten gleich- zeitig ausfallen und, wie beim Versagen eines einzelnen Kraftwerksblocks, die erforderliche Leistung komplett aus der Stand-by-Reserve substituiert werden muß. Für ein Gesamtnetz bedeutet dies, daß mit zunehmender Verbreitung dezen- traler Einheiten die Stand-by-Kapazitäten reduziert werden könnten.330

Für den japanischen Markt werden bis zur Markteinführung im Jahr 2003 Erdgas- betriebene PEM-Brennstoffzellen-Generatoren entwickelt, die mit einer Leistung im einstelligen Kilowatt-Bereich Privathäuser mit Energie versorgen sollen. Japan ist ein besonders interessanter Markt, da hier die Stromkosten doppelt so hoch sind wie in Deutschland und nahezu dreimal höher als in Nordamerika331. An dem geschilderten Projekt ist u.a. das größte japanische Erdgas-Unternehmen Tokyo Gas beteiligt, das 25 Millionen Haushalte versorgt. Dies unterstreicht, daß der Brennstoffzellen-Technologie auch in Japan eine große Bedeutung beigemessen wird.332 Das Marktpotential ist übrigens enorm, schließlich entstehen in Japan jährlich etwa 1,4 Millionen neue Häuser.333

Eine weitere interessante Zahl liefert ein US-Hersteller für kleinere Brennstoffzel- len-Anlagen: Aufgrund des mancherorts herrschenden Mißverhältnisses zwischen niedrigen Erdgas- und hohen Strompreisen, könnten sich in den USA etwa 4 % der Haushalte zum Einbau eines kleineren PEMFC-Systems zur Stromerzeugung entschließen.334

Auch die amerikanische Großstadt Los Angeles setzt inzwischen bei der Energie- gewinnung auf Brennstoffzellen. Für 2,45 Millionen Dollar soll noch in diesem Jahr eine 250-kW-Anlage in Betrieb genommen werden, die einen Wirkungsgrad von mehr als 47 % besitzen soll.335

Für das letzte Quartal des Jahres 2001 plant der kanadischer Hersteller Ballard Power Systems die Markteinführung und Serienfertigung von PEMBrennstoffzellen-Anlagen in derselben Größenordnung. Die ersten Feldtests hierfür laufen bereits seit Ende 1999.336 Als primäre Einsatzgebiete sind Industrieund Ölförderanlagen sowie Krankenhäuser vorgesehen.337

Als eines der ersten Unternehmen, das besonders auf die Funktionstüchtigkeit seines Computersystems angewiesen ist, hat die First National Bank of Omaha (USA) vor kurzem eine 200-kW-Brennstoffzelle von ONSI in Betrieb genommen. Die Anlage soll das Rechenzentrum der Bank mit Strom versorgen und wurde deswegen ausgesucht, weil sie mit einem Wert von 99,9999 % die gleiche Zuver- lässigkeitrate gewährleistet, wie die an sie angeschlossenen EDV- Installationen.338 Aus dem gleichen Grund hat man sich auch im Postverteilungs- zentrum von Anchorage (Alaska) für ein solches Aggregat entschieden. Insgesamt werden dort fünf „PC25™“-Module eingesetzt, die eine Ausgangsleistung von einem Megawatt liefern und damit eine der weltweit größten Anlagen dieser Art darstellen.339

Ein Brennstoffzellen-Kraftwerk liefert künftig auch den Strom für das Mercedes - Benz „M-Klasse“-Werk in Tuscaloosa (USA). Es wurde von MTU Friedrichsha- fen, einem Tochterunternehmen des DaimlerChrysler -Konzerns, entwickelt und soll mit Erdgas betrieben werden. Mit diesem Pilotprojekt will DaimlerChrysler Erkenntnisse über die Leistungsfähigkeit der neuen Technologie gewinnen.340

Mit der Einführung von kommerziellen Großkraftwerken im Megawatt-Bereich wird nicht vor dem Jahr 2005 gerechnet.341 Dann könnten solche Anlagen jedoch dafür sorgen, daß nicht wie bisher ein Großteil der Energie ungenutzt als Wärme an die Atmosphäre abgegeben wird. So soll sich statt dessen die Energieeffizienz um bis zu 60 % erhöhen.342

Wissenschaftler und Ingenieure der Shell International Exploration and Produc- tion B.V. haben sich inzwischen eine Entwicklung patentieren lassen, mit deren Hilfe man aus Erdgas Strom erzeugen kann, ohne dabei Treibhausgase freizuset- zen. Dabei wird das Kohlendioxid, welches bei der „Verbrennung“ von Erdgas in Festoxid-Brennstoffzellen entsteht, wieder in die unterirdischen Erdgasreservoirs zurück gepumpt. Die Kosten für dieses Verfahren sollen nicht mehr als 1,5 mal so hoch sein wie bei der konventionellen Energiegewinnung. Dies wäre wesentlich günstiger als alle anderen „klassischen“ Methoden zur erneuerbaren Energiege- winnung, wie zum Beispiel Solar- oder Windkraftwerke. Allerdings dürften sich zusätzliche Kosten ergeben, da man beim Bau solcher Kraftwerke in der Nähe von Gasfeldern oftmals lange Überlandleitungen für die Stromverteilung zum End- verbraucher errichten müßte. Ansonsten wären lange Pipelines nötig, um das CO2 wieder zurück zu den Erdgasgebieten zu pumpen. Das Kohlendioxid ließe sich auch für sogenannte „Enhanced-Oil-Recovery”-Programme nutzen, d.h. man würde dadurch Erdöl mit Druck aus seinen Lagerstätten pressen, um diese so bes- ser ausbeuten zu können.343 Somit wäre dieses System ideal für die Stromversor- gung von Bohrinseln und abgelegenen Bohranlagen auf dem Land.344

Für Gebiete mit vielen Sonnenstunden bietet sich noch eine relativ neue Variante der Brennstoffzellen-Nutzung an, die u.a. auch von der NASA für Weltraumeinsät- ze erforscht wird: Die regenerative Brennstoffzelle. Bei diesem System wird zu- nächst Wasser mit Hilfe von Sonnenenergie in Wasserstoff und Sauerstoff gespal- ten. Anschließend werden die beiden Gase der Brennstoffzelle getrennt zugeführt, wodurch neben elektrischer Energie und Wärme auch wieder Wasser entsteht, das dann erneut dem Spaltungsprozeß zufließt.345 Diese „Endlosschleife“ ermöglicht es, Sonnenenergie für die Nachtstunden und für Tage mit ungünstigen Witte- rungsbedingungen zu speichern. Das Prinzip funktioniert natürlich auch mit Ener- gie aus Wind- oder Wasserkraft und wird schon seit 1993 im Rahmen des Jülicher PHOEBUS-Projekts (Photovoltaik-Elektrolyse-Brenstoffzelle und Systemtech- nik) praktisch angewandt. So nutzt man Solarzellen und eine alkalische sowie eine PEM-Brennstoffzelle, um die Beleuchtungsanlage der Zentralbibliothek des For- schungszentrums rund um die Uhr mit Energie zu versorgen.346

Auf ähnliche Weise funktioniert auch das „Energieautarke Solarhaus 2000“ in Freiburg, das in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für Solare Energie- systeme entwickelt wurde. Das Energienutzungskonzept sieht die direkte Nutzung des Solarstroms bei Sonnenschein vor; Überschußstrom wird in Bleibatterien ge- speichert. Sobald die Batterien voll sind, wird mittels einer Membran-Elektrolyse Wasserstoff und Sauerstoff produziert und gespeichert. Der Wasserstoffspeicher ist als Saisonspeicher mit einer Periode von einem Jahr konzipiert. Im Winter wird der Wasserstoff entweder in einer Brennstoffzelle in Strom oder in einem katalytischen Brenner, d. h. in einem Herd oder einer Luftheizung, in Wärme um- gewandelt. Das Batteriesystem kommt bei den Stromspitzen zum Tragen, die von der Brennstoffzelle nicht abgedeckt werden können.347

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der regenerativen Brennstoffzelle, aller- dings im mobilen Bereich, wurde 1998 von der amerikanischen Firma AeroVironment Inc. präsentiert, die damit ein unbemanntes Ultraleichtflugzeug antreibt, das u.a. als „fliegender Funkturm“ fungiert (siehe auch 6.2.1.6).348

6.1.2 Die Kraft-Wärme-Kopplung

Unter dem Begriff „Kraft-Wärme-Kopplung“ (KWK) werden alle Energieerzeu- gungsanlagen zusammengefaßt, die durch die gleichzeitige Bereitstellung von Strom und nutzbarer Wärme eine energetisch hohe Ausnutzung des eingesetzten Brennstoffs erreichen. Durch KWK-Anlagen sind Gesamtnutzungsgrade von bis zu 90 % möglich. Voraussetzung für den Einsatz solcher Anlagen ist die Verbrau- chernähe, da sonst keine ökonomisch sinnvolle Wärmenutzung stattfinden kann.349

Der Niedertemperaturmarkt, d.h. der Bereich der Raumwärme- und Warmwasserbereitung, ist für Brennstoffzellen das Haupteinsatzgebiet in der dezentralen Versorgung. Der hierfür in Deutschland registrierte Energiebedarf belief sich im Jahr 1996 auf rund 200 Mio. t Steinkohleeinheiten (SKE) und entsprach etwa 40 % des gesamten Primärenergieverbrauchs dieses Jahres. Das KWK-Potential der Brennstoffzelle ist dementsprechend hoch einzuschätzen.350

Da bei „heißen“ Verbrennungstechniken, z. B. bei Gas-Brennwertgeräten mit ka- talytischer Verbrennung, inzwischen die Grenzen des physikalisch Machbaren hinsichtlich Energieausnutzung und Emissionen erreicht wurden, muß nun der Ausbau innovativer Technologien wie der Brennstoffzelle gefördert werden. Der deutsche Heizungsbauer Vaillant mit Hauptsitz in Remscheid und 16 ausländi- schen Tochtergesellschaften hat aus diesem Grund bereits Ende 1997, zusammen mit den beiden US-Unternehmen Plug Power und GE Fuel Cell Systems, ein For- schungsprojekt zur Entwicklung und Markteinführung eines Brennstoffzellen- Heizgeräts (BZH) ins Leben gerufen. Ziel dieses 40-Millionen-DM teuren, inter- nationalen Projekts, das von einer koreanischen Wissenschaftlerin geleitet wird351, ist die Entwicklung des ersten für die Serienproduktion geeigneten Heizgerätes auf Brennstoffzellen-Basis. Es soll in der dezentralen Kraft-Wärme-Kopplung direkt beim Endverbraucher hochwertigen Strom und Wärme erzeugen und somit die zentrale Stromproduktion in konventionellen Kraftwerken entlasten. Als Brennstoffzellentyp für die maximal 10-kW-starken Anlagen wird zur Zeit die PEM-Brennstoffzelle favorisiert. In Verbindung mit einem „Nachbrenner“ kann die thermische Leistung in einem weiten Bereich dem Bedarf angepaßt werden und erreicht somit einen Gesamtwirkungsgrad von ca. 80 %352. Als potentielle Kunden sind Besitzer von Ein- und Mehrfamilienhäusern und kleinere Gewerbe- betriebe vorgesehen. Diese sollen dadurch nicht nur einen wertvollen Beitrag zum Umweltschutz leisten, sondern auch Energiekosten sparen.353 Die Haushalte blei- ben jedoch weiterhin an das Stromnetz angeschlossen. Ein völlig autarker Betrieb ist aufgrund des üblicherweise stark schwankenden, in den Kurzzeit-Spitzen sehr hohen Strombedarfs und den zumindest in den ersten Jahren zu erwartenden ho- hen Kosten des Brennstoffzellen-Systems derzeit nicht wirtschaftlich und unter dem Aspekt der bedarfsausgleichenden dezentralen Stromerzeugung („Virtuelles Kraftwerk“) auch nicht sinnvoll.354 Somit kann die Maximallast der vorrangig wärmeorientierten Anlage deutlich geringer ausfallen, was sich wiederum positiv auf die Investitionskosten auswirkt. Die Grundlast wird in der Regel preiswerter über stetig laufende Kraftwerke bereitgestellt, die natürlich auch aus Brennstoff- zellen bestehen können.355

Da die Brennstoffzellen-Heizgeräte mit Erdgas betrieben werden, müssen diesem, wie bereits erläutert, zuerst die schwefelhaltigen Bestandteile, die überwiegend als Odorierungsmittel (Tetrahydrothiophen, Mercaptane) vorliegen, entzogen wer- den356, um eine Schädigung der Katalysatoren im Reformer und in der Brenn- stoffzelle zu vermeiden.357 Generell ist Erdgas aber bereits emissionsärmer als Kohle oder Heizöl, so daß durch die neuen Heizgeräte nicht nur Kondensations- wärme vermieden, sondern auch der CO2-Ausstoß um mindestens 25 % reduziert wird.358

Was die Größe betrifft, so dürften sich die neuen Geräte nicht wesentlich von den bisherigen Heizungssystemen unterscheiden. Ein Wohnhaus oder ein kleines Büro ließen sich bereits mit einer Brennstoffzellen-Anlage in der Größe einer Wasch- maschine ausreichend mit Elektrizität und Wärme versorgen.359 Beim Austausch eines konventionellen Wärmeerzeugers gegen die neuen Brennstoffzellen- Heizgeräte, der durch Fachhandwerksbetriebe erfolgen soll, könnte die bestehende Heizperipherie weiter genutzt werden.360 Hinzu käme lediglich der Stromanschluß durch eine Elektrofachkraft.

Die Lebensdauer eines solchen Brennstoffzellen-Systems beträgt 15 Jahre, wobei jeweils nach einer Periode von 5 Jahren der Brennstoffzellen-Stapel ausgetauscht werden muß.361 Außerdem erfolgt jährliche eine Inspektion der Anlage und alle zwei Jahre eine umfassende Wartung.362

Bereits ab Ende 2001 soll eine Serie von 400 Pilot-Anlagen mit einer Leistung von 4,5 kWel und 7 kWth (mit integriertem Zusatzheizgerät sogar 35 kWth) auf den mitteleuropäischen Markt kommen, die den Wärme- und Strombedarf eines Wohnhauses mit vier bis zehn Wohnungen abdecken. Vor allem im umsatzträch- tigen Renovierungsgeschäft sollen diese Geräte für die nötige Marktakzeptanz sorgen. Der Absatz könnte ab dem Jahr 2003, im Anschluß an den breit angeleg- ten Feldtest, sukzessive gesteigert werden363. Bis zum Jahr 2010 will das Unter- nehmen mit dem Hasen im Firmenlogo einen jährlichen Absatz von 100.000 Ge- räten erreichen, was einem Marktanteil von über 40 % entsprechen würde.364 Der Preis für ein Gesamtsystem dürfte nach heutigen Schätzungen unter 20.000,- DM liegen und wäre somit niedriger als für ein vergleichbares Blockheizkraftwerk mit Verbrennungsmotor.365 Aufgrund der höheren Energieeffizienz könnten sich die Anschaffungskosten bereits nach sechs Jahren amortisieren.366 Bei einem Durch- schnittshaushalt ließen sich so jährlich etwa 500,- DM an Stromkosten sparen.367 Plug Power, der amerikanische Partner von Vaillant, hat inzwischen angekündigt, daß er seine Geräte bis zum Jahr 2003 zu einem Preis von umgerechnet rund 8.000,- DM anbieten möchte.368

Der amerikanische Hersteller General Electric (GE) rechnet für seine „HomeGen 7000“-Brennstoffzellen-Anlage mit einem Einführungspreis von 7.500,- Dollar. Bis zum Jahr 2005 soll dieser jedoch um die Hälfte verringern werden. Einmal im Jahr wird eine Wartung für etwa 200,- $ erforderlich sein, alle vier bis sechs Jahre müssen einige Komponenten ausgetauscht werden.369

Einige Experten halten inzwischen sogar den Einsatz einzelner BrennstoffzellenStapel als Heizkörperersatz für denkbar. Dadurch ließe sich die heute übliche Wasserverteilung durch eine Luftheizung ersetzen.370

Allein im Bereich der Brennstoffzellen-Heizgeräte betragen die jährlichen Investi- tionen weltweit etwa 50 Milliarden US-Dollar. Optimisten rechnen für die nächs- ten zehn Jahre mit einem Marktpotential von 10 %.371 Das würde bedeuten, daß allein das deutsche Fachhandwerk jährlich etwa 70.000 Brennstoffzellen-Anlagen installieren könnte.372

In 10 Jahren wird etwa die Hälfte des gesamten deutschen Wohnungsbestandes mit zentraler Heizung und Warmwasserversorgung ausgestattet sein. Wie eine Potentialabschätzung zeigt, könnten nahezu 100 % dieses Bestandes mit Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerken versorgt werden.373

Die Förderung von privaten Brennstoffzellen-Anlagen im stationären Bereich hätte auch positive Auswirkungen auf den mobilen Einsatz. So ließe sich etwa nachts der hausinterne Erdgasreformer zur Wasserstofferzeugung für die mor- gendliche Autofahrt zur Arbeit nutzen. Umgekehrt könnten die Brennstoffzellen- Fahrzeuge, die wie alle konventionellen Pkw auch durchschnittlich bis zu 96 % des Tages ungenutzt auf Parkplätzen herumstehen, als mobile Generatoren zur Stromerzeugung für Büros oder Wohnhäuser dienen und somit zentrale Kraftwer- ke ersetzen. Ein theoretisches Beispiel veranschaulicht das Potential: Würde man alle amerikanischen Kraftfahrzeuge auf Brennstoffzellen-Antrieb umstellen, könn- te man fünf mal so viel Strom erzeugen wie mit allen stationären Kraftwerken zusammen. Experten entwickeln deshalb bereits auf Basis dieser Idee die Vision eines „energietechnischen Internets“.374

Die größte Verbreitung haben bisher die phosphorsauren Brennstoffzellen- Anlagen der bereits erwähnten Firma ONSI, deren 600.000,- bis 800.000,- Dollar teuren Geräte zum Teil vom amerikanischen Verteidigungsministerium subventi- oniert wurden.375 Mittlerweile produziert man die Module mit Hilfe von vollau- tomatischen Montagetechniken. ONSI verfügt so über eine Fertigungskapazität von 200 Anlagen pro Jahr.376

Ein Anlage dieses Typs wird seit 1990 beim Darmstädter Energieversorger HEAG AG betrieben. Hier läuft sie nun schon seit mehr als 36.000 Stunden mit einer Verfügbarkeit von 89 %.377 Außerdem befinden sich ONSI -Module bei der Ruhr gas AG, der Thyssengas GmbH, der Stadtwerke Saarbrücken AG, der Energieversorgung Halle GmbH und bei der Gasversorgung Anhalt GmbH in der Erprobung bzw. im regulären Einsatz.378

Auf dem Gelände des Columbia Boulevard Wastewater Treatment Plant in North Portland, Oregon (USA), soll bald ebenfalls eine ONSI -Anlage installiert werden. Hier möchte man - unterstützt durch staatliche Fördermittel - das in der Kläranla- ge anfallende Methan zur Stromerzeugung für 125 Haushalte einsetzen.379 In Nürnberg versorgt seit Januar 1998 eine zwei Millionen Mark teure 215-kWth- Anlage des gleichen Herstellers etwa 760 Wohnungen mit Wärme und spart dabei über 30 % Primärenergie gegenüber herkömmlichen Kraftwerken ein.380 Dies ist mit ein Grund, weshalb die Betriebskosten von Brennstoffzellen-Anlagen im Ver- gleich zu konventionellen Energielieferanten um 25 bis 40 % niedriger liegen dürften.381

Ein großer Vorteil dieser Art von Brennstoffzellen liegt in der möglichen Nutzung der Abwärme, die in Form von 60 bis 80 °C heißem Wasser abgekoppelt werden kann, wodurch man einen Gesamtwirkungsgrad von bis zu 80 % erhält.382 Allerdings ist auch hier, ähnlich wie bei Anlagen mit Verbrennungsmotor, eine jährliche Mindestnutzungsdauer von ca. 4.000 Stunden notwendig, um einen wirtschaftlichen Betrieb zu gewährleisten.383

In den nächsten zwei bis drei Jahren will ONSI weltweit rund 100 Geräte installie- ren. Zu den neuen Kunden sollen auch deutsche Unternehmen zählen, zum Bei- spiel die Stadtwerke von Oranienburg und Frankfurt sowie die Betreiber der Köl- ner Kläranlagen. Nach Angaben der Hamburg Gas Consult GmbH betragen die Kosten für eine derartige Anlage ca. 1,73 Mio. DM.

Professor Wendt von der TU Darmstadt, der das dortige Projekt wissenschaftlich betreut, geht davon aus, daß die PAFC-Kraftwerke der 100-kW-Klasse innerhalb der nächsten zehn Jahren den Energiemarkt erobern werden.384

In Hamburg-Bahrenfeld betreibt die Hamburgische Electricitäts-Werke AG (HEW) gemeinsam mit der Hamburger Gaswerke GmbH (HGW) zwei 200-kWel- PAFC-Anlagen im BHKW-Einsatz. Erstmals in Europa werden hier auf einer Flä- che von ca. 1.000 m² Brennstoffzellen zum Beheizen und zur Warmwasserversor- gung von ca. 40 Wohngebäuden genutzt und außerdem die Stromversorgung von etwa 200 Wohnungen gesichert. Seit 1995 wurde in einer ersten Phase eine Erd- gas-Brennstoffzelle mit 220 kWth und einem Wirkungsgrad von über 40 % erfolg- reich eingesetzt. Im Sommer 1997 ergänzte man die Anlage um eine Brennstoff- zelle, die mit industriell hergestelltem Wasserstoff betrieben wird und eine ther- mische Ausgangsleistung von 150 kW besitzt. Die erzeugte Elektrizität wird über einen Transformator direkt in das 10 kV-Mittelspannungsnetz der HEW einge- speist. Der Gesamtwirkungsgrad der Anlage liegt bei über 85 %. Der verwendete Wasserstoff wird in flüssiger Form mit speziellen Tankfahrzeugen, die eine Transportkapazität von 40.000 bis 50.000 Litern besitzen, angeliefert. Das Umfül- len in den stationären Wasserstoffspeicher dauert ca. 1-2 Stunden und muß alle 2- 3 Wochen wiederholt werden. Der Tank hat einen doppelwandigen Aufbau mit Vakuumisolierung und bietet durch spezielle Ventile und eine ständige Fernüber- wachung ein hohes Maß an Sicherheit. Eine Beaufsichtigung vor Ort ist somit nicht nötig.385

Neben der technischen Realisierung dieser Anlage wird hier weltweit erstmals Wasserstoff als Energieträger in urbane Versorgungssysteme eingeführt und die Genehmigungsfähigkeit und Akzeptanz dieses Energieträgers demonstriert.386 Das Verfahren zur Wasserstoffversorgung wurde auf der Grundlage eines Antrages nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz und eines Sicherheitsgutachtens der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) - unter der Beteiligung der Öffentlichkeit - im Sommer 1996 genehmigt.387

Die Chancen dieser Brennstoffzelle in den diversen Anwendungsgebieten werden durch die Realisierbarkeit einer Kostensenkung bei der Zelle und deren Peripherie bestimmt, das Marktvolumen entspricht jedoch dem von Blockheizkraftwerken gleicher Leistung.388 Laut einer Studie der Universität Karlsruhe ist in Zukunft mit einem mittleren Investitionsvolumen für Blockheizkraftwerke von rund zwei Milliarden DM pro Jahr zu rechnen. Die Brennstoffzellen-Hersteller können somit durchaus rosigen Zeiten entgegensehen, selbst wenn sie anfangs nur geringe Marktanteile erringen dürften.389

Im höheren BHKW-Leistungsbereich konkurrieren solche PAFC-Anlagen zusätz- lich mit PEM- und Hochtemperatur-Brennstoffzellen um Marktanteile. Ab dem Jahr 2005 sollen sie nicht nur in der Lage sein, die konventionelle Konkurrenz in Sachen Öko-Bilanz, sondern auch in der Wirtschaftlichkeit und Effizienz390 zu überflügeln.

In Berlin wird zur Zeit ein von der kanadischen Firma Ballard entwickeltes, Erd- gas-betriebenes PEMFC-Blockheizkraftwerk mit 250 kWel und 237 kWth bei ei- nem Gesamtwirkungsgrad von 80 % betrieben. Es hat eine Größe von 2,4 x 2,4 x 6 m und wiegt 12 Tonnen.391 Ballard möchte nach dem Ende der Testphase im Jahr 2002 mit der Serienproduktion dieser Kleinkraftwerke beginnen, die bis zu 60 Haushalte mit Energie versorgen können. Wichtigste Voraussetzung für die Wettbewerbsfähigkeit dürfte eine Mindestproduktion von 1.000 Einheiten sein.392 Als Preisziel setzten die Kanadier 375.000,- US-Dollar an, zur Zeit müssen Inte- ressenten aber noch zwei Millionen Dollar beim Kauf mitbringen. Die Kilowatt- stunde kostet anschließend zwischen 6 und 8 US-Cent und ist damit etwa doppelt so teuer wie bei einem konventionellen Kraftwerk. Anwendung sollen solche Ge- räte u. a. bei der Stromversorgung von abgelegenen Telefon- und Mobilfunkanla- gen finden, die bisher noch mit Dieselgeneratoren betrieben werden.393 Ähnliche Aggregate werden wahrscheinlich in Zukunft auch in Japan gebaut und vertrie- ben. Man plant, diese Kraftwerke mit Methangas aus Entsorgungsanlagen zu betreiben.394

Das Konkurrenzunternehmen FuelCell Energy Inc. will bis spätestens 2002 mit eigenen Brennstoffzellen-Anlagen zur Energieversorgung von Universitäten und Krankenhäusern auf den Markt kommen. Der Preis soll zwischen 300.000,- und 400.000,- US-Dollar pro Einheit liegen.395

Die bedeutendste Entwicklung eines deutschen Unternehmens auf diesem Sektor ist das sogenannte „Hot Module“ der MTU Friedrichshafen. Es basiert auf einer Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle mit einem Elektrolyten aus Lithium-Kalium- Karbonat und arbeitet bei 650 ° C. Aufgrund der hohen Temperaturen kann das „Hot Module“ den benötigten Wasserstoff direkt aus dem zugeführten Brenngas - in erster Linie Erdgas, aber auch industrielle Restgase und Biogas - gewinnen, wodurch ein energieschluckender externer Reformer entfällt und der Wirkungs- grad, bei nachgeschalteter Dampfturbine, auf bis zu 65 % steigt. Außerdem läßt sich der entstehende Wasserdampf als Prozeßdampf in vielen Anwendungen nut- zen. Somit ersetzt das „Hot Module“ gleich mehrere Einrichtungen: einen Dampfkessel, ein Blockheizkraftwerk und ein Notstromaggregat. Am effektivsten arbeitet dieser Anlagentyp in einem Einsatzspektrum von 300 kW bis 3 MW. Beim „Hot Module“ wurde das Gefahrenpotential durch einen sehr einfachen Aufbau minimiert: Alle heißen Teile sind horizontal in das zentrale Gehäuse aus Stahl integriert, das der Gesamtanlage den Namen gibt und es ermöglicht, sie auch im Freien aufzustellen. Mit maximal 9 Metern Länge und 2,5 Metern Breite paßt das MCFC-Gerät in jeden Überseecontainer und auf die Ladefläche eines Tiefla- ders. Es wird fertig montiert ausgeliefert und kann deshalb schnell in Betrieb ge- nommen werden. Die Zellen sind wartungsfrei und haben eine Lebensdauer von fünf Jahren. Nach dieser Zeit wird der Zellblock ausgewechselt und die übrigen Komponenten überholt. Das „Hot Module“ ist dadurch nicht nur im Betrieb, son- dern auch in der Herstellung und Entsorgung ökologisch vorbildlich. Beim Bau werden keine umweltgefährdenden Materialien oder Produktionsverfahren ver- wendet, und am Ende ihrer Lebensdauer lassen sich die Zellblöcke problemlos recyceln. Dabei können ca. 80 % des Zellenmaterials wiederverwertet werden.

Das Brennstoffzellen-System erzeugt einen sehr konstanten Wechselstrom, wie er in sensiblen Industriezweigen, etwa bei der Herstellung von elektronischen Pro- dukten, benötigt wird. Der Hersteller hat aber auch noch andere potentielle Kun- den im Visier: So könnte das „Hot Module“ beispielsweise im Krankenhaus- Einsatz nicht nur kontinuierlich und unterbrechungsfrei Strom liefern, sondern es ließe sich auch der entstehende Dampf zu Sterilisationszwecken nutzen. Ähnliche Anwendungsmöglichkeiten finden sich auch in der Pharma-, Kosmetik- und Nah- rungsmittelindustrie. Die holzverarbeitende Industrie könnte von dieser neuen Erfindung ebenfalls profitieren, indem sie den Strom für die Bearbeitung des Hol- zes verwendet und mit dem Dampf die fertigen Produkte trocknet, härtet und ver- leimt. Im Rahmen einer Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung in sogenannte „Absorpti- onskälte-Maschinen“ kann der Dampf auch zur Klimatisierung von gewerblichen Großbauten eingesetzt werden.396

Der weltweit erste Kunde von MTU ist die Universität Bielefeld, die Strom und Prozeßdampf ihrer 250-kW-Anlage in das interne Versorgungsnetz einspeist.397 Im Krankenhaus von Bad Neustadt, das von der Firma Rhön Klinikum betrieben wird, soll noch in diesem Jahr für 6,5 Millionen DM ein „Hot Module“ eingebaut werden und bis 2002 im Rahmen eines Versuchsprojektes laufen. Langfristig plant man in allen 22 Kliniken des Unternehmens den Austausch der Notstromge- neratoren gegen Brennstoffzellen-Anlagen, da diese nicht nur sehr zuverlässig arbeiten, sondern auch äußerst leise sind und so die Ruhe der Patienten weniger beeinträchtigt wird. Außerdem will man, wie vom Hersteller bereits angedacht, den entstehenden Wasserdampf zum Sterilisieren von medizinischen Instrumenten nutzen.398

Hochtemperatur-Anlagen können in günstigen Einzelfällen bereits bei Investitionskosten von 3.000,- DM pro kW wirtschaftlich sein. Ein breiter Markt eröffnet sich für Aggregate mit einer elektrischen Leistung von weniger als 1 MW aber nach Expertenmeinungen erst bei Preisen unter 2.500,- DM/kW. Die Kosten verteilen sich dabei zu etwa einem Drittel auf die eigentlichen Zellen und zu zwei Dritteln auf die Peripherie-Geräte. Zum Erreichen der Zielkosten ist ein Produktionsvolumen von ca. 50 MW pro Jahr notwendig.399

Der Einführungszeitraum und das Einsatzpotential stationärer Brennstoffzellen zur Kraft-Wärme-Kopplung hängt von einer Reihe von Unsicherheitsfaktoren ab, von denen einige im Folgenden genannt sind:

- Das Verhältnis vom Strom- zum Gaspreis, d.h. je geringer dieses Verhältnis ist, desto ungünstiger ist dies für den Brennstoffzellen-Einsatz
- Die Stellung der Kraft-Wärme-Kopplung in der politischen Debatte, d.h. Schaffung von Begünstigung z.B. durch Quoten, Einspeisevergütungen oder im Rahmen der Ökosteuer
- Die Erfüllbarkeit der technischen und ökonomischen Entwicklungsziele für kleine Erdgasreformer und Brennstoffzellen-Anlagen
- Die Marktakzeptanz des Produktes beim Kunden
- Der weitere Verlauf des Liberalisierungsprozesses auf dem Energiemarkt
- Die Kommerzialisierungserfolge der Brennstoffzellen-Technik im Fahrzeug- bau400

6.2 Mobile Einsatzgebiete

Es gibt eine ganze Reihe von Faktoren, die für den Einsatz von Brennstoffzellen in mobilen Anwendungen sprechen: Brennstoffzellen-Fahrzeuge erzeugen wenige bis gar keine Emissionen, sind energieeffizient, leise, unabhängig von fossilen Energieträgern und benötigen nur einen geringen Wartungsaufwand. Außerdem ermöglichen sie nicht nur gute Beschleunigungswerte, sondern auch den Betrieb von diversen komfortsteigernden Nebenaggregaten wie Klimaanlage oder Stand- heizung. Auf Lichtmaschine, Starteranlage, aufwendiges Getriebe und Abgas- anlage kann verzichtet werden, dafür ist jedoch ein größeres Kühlsystem401 not- wendig. Die sogenannte „Well-to-Wheel“-Effizienz von Brennstoffzellen-Fahr- zeugen, also der Wirkungsgrad des Kraftstoffes vom Bohrloch bis zur Kraftüber- tragung auf die Straße, hält mit 25 bis 32 % bereits durchaus einem Vergleich mit Diesel- oder Benzinmotoren (24 bzw. 27 %) stand. Sollte der Umstieg der Auto- mobilwelt von Erdöl auf Erdgas fortgesetzt werden, dürfte diese Differenz sogar noch größer ausfallen, da der Wirkungsgrad von Gas-Verbrennungsmotoren nied- riger ist als der von Erdgas-betriebenen Brennstoffzellen.402

Brennstoffzellen können u.a. in Schiffen, PKW, LKW, Bussen und Straßenbahnen eingesetzt werden. Hinsichtlich der Wahl des geeigneten Elektromotors, der die elektrisch Energie der Brennstoffzelle zum Antrieb des Fahrzeuges nutzt, werden verschiedene Bauarten wie z.B. Permanentmagnet-Synchronmotor, Asynchron- maschine und der kostengünstige Reluktanzmotor diskutiert. Die wichtigsten Qualitätskriterien für ein mobiles Brennstoffzellen-Systems sind neben Stoß- unempfindlichkeit und Kompaktheit vor allem eine schnelle Lastdynamik. Letzte- re ist auf lange Sicht ein zusätzlicher Verschleißfaktor, da die Stacks wechselnden Betriebstemperaturen ausgesetzt sind. Außerdem müssen die Brennstoffzellen noch bei Außentemperaturen unterhalb des Gefrierpunktes von (destilliertem) Wasser funktionieren.403

Obwohl die Möglichkeit eines mobilen Einsatzes von Brennstoffzellen immer noch mit Skepsis betrachtet wird, investiert die Industrie Milliardenbeträge in de- ren Weiterentwicklung. Aufgrund der unterschiedlichen Ansprüche an die Brenn- stoffzelle läßt sich hierbei zwischen vier Hauptanwendungsgebieten unterschei- den: der zivile und der militärische Fahrzeugbau, die Raumfahrt und der vielfältige Bereich der Kleinanwendungen.

6.2.1 Ziviler Fahrzeugbau

Seit Mitte des 20. Jahrhunderts wird der größte Teil der Transportwege mit PKW und Bussen zurückgelegt. Neuere Verkehrsmittel, z.B. der Luftverkehr und Schnellbahnen wie der „TGV“ und „ICE“, nehmen trotz ihrer stark steigender Bedeutung nur einen nachgeordneten Platz ein. Der Weltfahrzeugbestand betrug 1960 ca. 100 Millionen Fahrzeuge, für das Jahr 2010 wird eine Zahl von ca. 950 Millionen Fahrzeugen prognostiziert.404 Zur Zeit bewegen sich mehr als 500 Mil- lionen PKW und über 170 Millionen Lastwagen auf den Straßen der Erde und verbrennen dabei mehr als die Hälfte der weltweiten Erdölproduktion.405 Allein auf amerikanischen Straßen sind mehr als 200 Millionen Fahrzeuge unterwegs.406 Während in Europa und Nordamerika seit 1990 eine gewisse Sättigung des Fahr- zeugbestandes vorhergesagt wird, ist der Anstieg in den übrigen Regionen, insbe- sondere in Südamerika, Osteuropa und Südostasien, ungebrochen. Während 1960 noch Nordamerika und Europa ca. 90 % der Fahrzeugflotte stellten, wird dieser Anteil im Jahr 2010 voraussichtlich auf ca. 50 % sinken.407

Die jährliche Zunahme an Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren von rund 3 % zeigt nicht nur die Grenzen des Wachstums, sondern deutet auch auf das Marktpotential von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben hin. Nach Meinung von Experten ist schon beim jetzigen Forschungsstand der Umstieg vom Verbrennungsmotor auf die Brennstoffzelle in absehbarer Zeit realisierbar.408

Nach Ansicht von Dr. Wolfgang Steiger (Volkswagen) werden Diesel- und Ottomotoren aber auch in 10 Jahren noch ihre Anwendung finden und sollten daher kontinuierlich weiterentwickelt werden.409

Die stetige Zunahme des Energieverbrauches im Straßenverkehr hat dazu geführt, daß der Anteil des Verkehrs am Gesamtverbrauch von Erdöl und flüssigen Kohlenwasserstoffen inzwischen fast 40 % ausmacht. Ein Umdenken ist deshalb gerade im mobilen Bereich dringend notwendig.410

Das Umweltbundesamt hält Brennstoffzellen prinzipiell für eine interessante Op- tion, um Energieträger effizient für die gekoppelte Erzeugung von Strom und Wärme zu verwenden, steht aber dem Einsatz dieser Technologie in Kraftfahrzeu- gen zur Zeit noch sehr skeptisch gegenüber. Einer der Gründe dafür ist die Ver- mutung, daß der benötigte Wasserstoff bis zur Markteinführung im Jahr 2005 we- gen des technischen Aufwandes und der daraus resultierenden Kosten nur in ge- ringfügigen Mengen auf Basis von regenerativen Energieträgern zu gewinnen sein dürfte. So ist selbst bei einer ausschließlich auf alternative Stromgewinnung auf- gebauten Wasserstoffelektrolyse der Energiebedarf zur Erzeugung und Aufberei- tung des Wasserstoffes mindestens doppelt so hoch wie bei der Aufbereitung von Benzin aus fossilem Rohöl. Nach Auffassung des Umweltbundesamtes könnte jedoch die regenerative Elektrizität wesentlich effektiver direkt genutzt werden und damit fossile Energieträger bei der Stromerzeugung ersetzen. Selbst die Opti- on, Methanol aus Erdgas herzustellen, wird nicht befürwortet, da das Erdgas auch direkt in Fahrzeugen mit niedrig emittierenden Verbrennungsmotoren eingesetzt werden könnte. Die Vorteile niedriger Kohlendioxid-Emissionen seien fast aus- schließlich auf die Verwendung des kohlenstoffarmen Treibstoffes Erdgas zu- rückzuführen und könnten deshalb auch in Verbrennungsmotoren erzielt werden. Die Brennstoffzellen-Technologie würde nur dann Vorteile für den Umweltschutz erbringen, wenn die Energieverluste bei der Treibstoffherstellung wieder im Fahr- zeug kompensiert werden könnten. Der Wirkungsgrad müßte somit um 30 bis 35 % höher sein als bei Fahrzeugen mit Benzin- oder Erdgasverbrennungsmotor.

Berechnungen zu Folge wird die Brennstoffzelle den Verbrauch eines Dieselmo- tors in Zukunft aber nur um maximal 25 % unterbieten. Außerdem geht das Um weltbundesamt davon aus, daß bei Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor zukünftig mit einer Halbierung des Treibstoffverbrauchs ohne Einschränkungen der Nutzungsmöglichkeiten411 zu rechnen ist:

Nach bisherigen Kosten-Nutzen-Analysen zeichne sich ab, daß Emissionsminde- rungen und Ressourcenschutz in den nächsten 10 bis 20 Jahren wesentlich kos- tengünstiger durch verbrauchsoptimierte Fahrzeuge mit Ottomotor realisierbar seien. Das gelte selbst dann, wenn sehr viel kostengünstigere Brennstoffzellen- Fahrzeuge verfügbar wären. Der Vorteil der Brennstoffzelle läge deshalb nicht im geringerer Energieverbrauch, sondern in deren Möglichkeit, regenerative Energie- träger nutzen zu können.

Das Betreiben von Nebenaggregaten wie Klimaanlage oder Navigationssystem - ein Effekt, der sich aufgrund der zusätzlich verfügbaren elektrischen Energie geradezu anbietet - wird zwar von Herstellern und Verbrauchern gleichermaßen als Vorteil angesehen, vom Umweltbundesamt aber als Energieverschwendung abgelehnt. Die hiermit verbundene Gewichtszunahme beim Fahrzeug würde außerdem zu einem weiter erhöhten Kraftstoffverbrauch führen.

Da bis zur Markteinführung von Brennstoffzellen-Autos noch ein paar Jahre vergehen werden, die CO2-Emissionen aber bereits jetzt erheblich verringert werden müssen, sieht das Umweltbundesamt auf absehbare Zeit nur durch die Weiterentwicklung der konventionellen Fahrzeugtechnik eine Chance zur Emissionsminderung. Eine wirklich effiziente Nutzung alternativer Energieträger im Straßenverkehr sei erst in 60 bis 80 Jahren sinnvoll und erfolgversprechend.

Trotz aller Kritik will das Umweltbundesamt auch weiterhin die Entwicklungen auf dem Verkehrssektor begleiten.412

Die Umweltschutzorganisation Greenpeace teilt weitestgehend die Meinung des Umweltbundesamtes und fordert die Industrie auf, Konzepten wie dem „SmILE“, einem nach Umweltschutzgesichtspunkten umgebauten Renault „Twingo“, mehr Beachtung zu schenken. Im Mittelpunkt müsse zur Zeit die schnellstmögliche Reduzierung der Treibhausgas-Emissionen stehen. Dies sei aber aufgrund des derzeitigen Entwicklungsstandes der Brennstoffzelle nur durch eine Verbesserung der konventionellen Technologien zu erreichen.413

Die Verbrennungsmotoren haben, was den Umweltschutz angeht, in den letzten Jahren gegenüber der Brennstoffzelle kräftig aufgeholt. Aufgrund der neuen EU - Normen (z.B. Euro IV) ist in Europa bei steigender Verkehrsleistung bereits mit- telfristig ein deutlicher Rückgang der PKW-bedingten Emissionen zu erwarten. Alternative Antriebe müssen letztendlich in der Summe ihrer Eigenschaften den konventionellen Motoren mindestens ebenbürtig sein und dürfen in keinem Krite- rium deutlich gegenüber dem heute Gewohnten zurückbleiben. Die Industrie favo- risierte lange Zeit den Batterie-Antrieb als emissionslose Energiequelle. Die Verbraucher lehnten dies jedoch ab, da die Autos entweder zu klein oder zu leis- tungsschwach waren bzw. eine zu geringe Reichweite aufwiesen414. Brennstoff- zellen haben allerdings das Potential, eine in allen Nutzungskriterien vollwertige Alternative zu Verbrennungsmotoren zu werden.415

Etwa 70 % aller Autofahrten erfolgen im Stadtverkehr. Insbesondere im dort vorherrschenden Teillastbetrieb ist der Wirkungsgrad von Brennstoffzellen erheblich höher als der von Verbrennungsmotoren. Somit sind fallen Energieverbrauch und Emissionen deutlich geringer aus.416

Eine Kombination von Brennstoffzellen mit einem extrem leichten und energie- sparenden Automobilkonzept - wie zum Beispiel dem vom amerikanischen Rocky Mountain Institute entwickelten „Hypercar“ - könnte die Verkehrstechnik revolu- tionieren. Konsequenter Ultraleichtbau, Verbesserung sowohl der Aerodynamik als auch des Rollwiderstands und die effektivste Form des Elektroantriebs zu- sammengenommen, könnten aus dem Drei-Liter-Auto nur eine Episode auf dem Weg zum Zwei- oder Ein-Liter-Auto machen. Durch solche „Hypercars“, die nur 400 kg schwer sind und darum einen erheblich geringeren Bedarf an Antriebs- energie benötigen, wären die Haupthindernisse der Brennstoffzellen-Technik - Kosten, Volumen und Gewicht - möglicherweise leichter zu überwinden. Modell- rechnungen zeigen für eine normale Limousine einen Energieverbrauch von um- gerechnet zwei Litern Benzin auf 100 Kilometer als möglich an - eine Verbesse- rung um den Faktor fünf gegenüber dem heutigen Durchschnitt. Solche Werte wären zwar theoretisch auch mit einem Verbrennungsmotor erreichbar, die Brennstoffzelle hat aber bei regenerativer Energieerzeugung den Vorteil, Bestand- teil eines wirklich dauerhaft nachhaltigen Energiesystems zu sein.417

Diverse Autohersteller haben inzwischen die Markteinführung von Brennstoffzel- len-Fahrzeugen ab und teilweise sogar schon vor dem Jahr 2004 angekündigt. William Clay Ford Jr., Vorstand des gleichnamigen US-Unternehmens und Uren- kel des berühmten Autobauers, ließ bereits verbreiten, daß die Brennstoffzelle das einzig saubere Antriebssystem sei und sein Unternehmen deshalb die Entwicklung im 21. Jahrhundert stark vorantreiben möchte.418 Bisher wurden bereits, in Zu- sammenarbeit mit dem DaimlerChrysler -Konzern, etwa 750 Millionen US-Dollar in diese Technologie investiert. Dr. Ferdinand Panik, der verantwortliche Mann für die Brennstoffzellenforschung bei DaimlerChrysler, möchte im Jahr 2004 mit einer Produktion von 40.000 Fahrzeugen beginnen und diese bis zum Jahr 2006 auf jährlich 100.000 Fahrzeuge ausbauen.419

Der Markt für Brennstoffzellen im Automobilsektor wird im Allgemeinen um einiges größer eingeschätzt als der für stationäre Anwendungen. Einer Studie der Consultant-Agentur Hagler & Bailly zu Folge soll das Marktvolumen bis zu 15 mal so groß sein.420

Tabelle: Marktvorhersagen für Brennstoffzellen-Systeme*

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

* lt. Hagler-Bailly Consultants 421

Für Dr. Peter Hupfer vom TüV Süddeutschland ist im Jahre 2010 ein bis zu 5 %- iger Anteil von Brennstoffzellen-Autos an den PKW-Neuzulassungen nicht völlig abwegig.422 Wolfgang Burmeister vom Wasserstoff-Projekt am Münchner Flughafen geht sogar davon aus, daß zum besagten Zeitpunkt bereits ein Fünftel aller Neufahrzeuge mit Wasserstoff angetrieben wird, und zwar sowohl in Brennstoffzellen als auch in konventionellen Verbrennungsmotoren.423

Das American Methanol Institute rechnet damit, daß bis zum Jahr 2010 mindes- tens 2 Millionen und bis zum Jahr 2020 über 35 Millionen Brennstoffzellen- Fahrzeuge verkauft werden. Die ersten kommerziellen Brennstoffzellen-PKW werden wahrscheinlich 10 bis 20 % teurer sein als solche mit konventionellen Verbrennungsmotoren. Steigende Stückzahlen sollen bis 2006 den Kostennachteil ausgleichen.424

Auch das Argonne National Laboratory hat Schätzungen zu den US-Markt- anteilen von Elektrohybridfahrzeuge vorgenommen, denen zu Folge der Anteil an PEM-Brennstoffzellen-Fahrzeugen bis zum Jahr 2020 zwischen 1 und 9 % liegen wird. Der Einsatz von Gasturbinenantrieben wird hingegen mit 2-8 %, der von Elektrohybridfahrzeugen mit Verbrennungsmotor sogar mit 3-14 % prognosti- ziert.425

Dagegen ist das Shell -Vorstandsmitglied Fritz Vahrenholt außerordentlich optimistisch: Auf über 20 % Marktanteil bis zum Jahr 2020 könnte es der Alternativantrieb seiner Ansicht nach bringen - vorausgesetzt der Staat stellt die entsprechenden Weichen.426

6.2.1.1 Personenkraftwagen

Im Jahr 1970 konstruierte der österreichische Brennstoffzellen-Pionier Karl Kordesch in den USA den ersten für den praktischen Gebrauch geeigneten Brennstoffzellen-PKW, in dem er einen britischen Austin mit einer alkalischen Brennstoffzelle ausstattete.427

Die Automobilindustrie nahm sich erstmals ernsthaft der Brennstoffzellen- Technologie an, als Kalifornien - traditionsgemäß der fortschrittlichste der 50 amerikanischen Bundesstaaten - vor einigen Jahren seine Umweltgesetze dras- tisch verschärfte. So muß dort ab dem Jahr 2004 ein Zehntel aller Neuwagen e- missionsfrei sein, sonst droht dem Hersteller ein Verkaufsverbot (siehe auch 7.6.2). Seit dieser Ankündigung wurden von den Autokonzernen und ihren Zulie- ferern mehr als 1,5 Milliarden Dollar in die Forschung und Entwicklung inves- tiert.428 Diese Initiative der Industrie wird inzwischen durch verschiedene staatli- che Projekte gefördert.429

Sieben der 11 größten Automobilhersteller der Welt arbeiten zur Zeit an der kon- kreten Umsetzung von Brennstoffzellen-Konzepten und wollen zwischen 2003 und 2005 mit entsprechenden Fahrzeugen auf den Markt kommen.430 Zwei Gruppen, die zusammen fast 40 % aller weltweit verkauften Autos herstel- len, sind hierbei von besonderer Bedeutung, da sie mit Milliardenaufwand der Brennstoffzelle zum Durchbruch verhelfen wollen: zum einen General Motors zusammen mit Toyota, die vom amerikanischen Ölkonzern Exxon Corp. unter- stützt werden431, und auf der anderen Seite das Firmenkonsortium DaimlerChrys- ler in Verbindung mit Ford und dem kanadischen PEM-Spezialisten Ballard Po- wer Systems. Aber auch andere Autofirmen wie VW, Renault oder Peugeot haben ihre Forschungsanstrengungen auf diesem Gebiet verstärkt und so die Bedeutung dieser Technologie unterstrichen. Unterstützung finden sie hierbei immer häufiger bei der Europäischen Union, die aus verschiedenen Töpfen Fördermittel432 bereit- stellt. Die Autofirmen schätzen, daß die Brennstoffzelle 2015 ein Marktsegment abdecken könnte, das dem heutigen Anteil des Dieselmotors entspricht. Allein im Bereich der PEM-Zellen, die in Zukunft die Hälfte der „Zero Emission Vehicles“ antreiben sollen, wird dann mit einem Umsatz von ca. 6 Milliarden DM433 ge- rechnet.434

Für den Einsatz im Straßenverkehr eignet sich nach überwiegender Experten- meinung die PEM-Brennstoffzelle besonders gut, da sie eine hohe Leistungsdichte besitzt, die Betriebstemperaturen verhältnismäßig niedrig sind und sehr schnell erreicht werden können. Außerdem erübrigt sich eine aufwendige und voluminöse Wärmeisolation.435

Professor Bernd Höhlein von der Fachhochschule Aachen geht davon aus, daß man mit Wasserstoff-betriebenen Brennstoffzellen-Autos mit integriertem Methanol-Reformer den spezifischen Energiebedarf um rund 40 % gegenüber einem mit Benzin betriebenen Referenzfahrzeug mit Verbrennungsmotor senken könnte. Der Verbrauch würde dann nach dem „Neuen Europäischen Fahrzyklus“ bei fünf Litern auf 100 Kilometern liegen.436

Auch wenn die im folgenden aufgeführten Prototypen von verschiedenen Herstellern konzipiert wurden, sind sie sich jedoch in einem Punkt sehr ähnlich: Bei allen hört man beim Vorbeifahren das gleiche turbinenartige Geräusch, an das sich die Kunden wohl erst noch gewöhnen müssen. Es geht meist vom Lüfter und dem Elektroantrieb aus, dessen Klang wiederum bestimmt wird durch das Getriebe und den Wechselrichter.437 Wie die verschiedenen Konstrukteure mit diesem und anderen Problemen umgehen, zeigt der folgende Abschnitt:

DaimlerChrysler:

Im Jahr 1994 präsentierte der damals noch rein schwäbische Autobauer Daimler- Benz einen Kleinbus mit Brennstoffzellen-Antrieb: den NECAR I („New Electric Car“). Dieses rollende Labor auf der Basis des „MB 180“ besaß ein Gewicht von 3,5 Tonnen438 und war noch weit von der Serienproduktion entfernt. Neben dem 800 kg schweren439 50-kW-Antrieb, der aus 12 Stacks bestand, und den Kontroll- aggregate, fand sich nur noch Platz für den Fahrer und einen Beifahrer. Die Höchstgeschwindigkeit lag bei eher langsamen 90 km/h.440

Zwei Jahre später wurde dann eine überarbeitete Version, der NECAR II, vorge- stellt. Bei diesem Fahrzeug wurden nur noch zwei Brennstoffzellen-Stapel mit je 25 kW Bruttoleistung benötigt, die unter die Hecksitzbank paßten. Aufgrund der erfolgreichen Verkleinerung der verschiedenen Komponenten fanden somit sechs Personen in dem umgebauten Mercedes „Vito“ Platz. Die neue Brennstoffzellen waren nicht nur wesentlich kleiner und leichter als beim ersten Prototyp, sondern auch deutlich leistungsstärker.441 Der Kleinbus erreichte eine Höchstgeschwindig- keit von 110 km/h und konnte mit einer Tankfüllung über 250 km bewegt wer- den.442

Der NECAR II erzielte mit reinem Wasserstoff, der in zwei Tanks auf dem Dach transportiert wurde, einen Wirkungsgrad von 28,8 %. Zum Vergleich: Kraftfahr- zeuge mit Otto- oder Dieselmotoren nutzen den Treibstoff durchschnittlich nur zu 15 - 21 % aus.443

Im NECAR III, einer im Jahre 1997 von Daimler-Benz vorgestellten „A-Klasse“ mit 50-kW-Brennstoffzelle, verwendete man einen 40 Liter Methanol-Tank, der eine Reichweite von 400 km ermöglichte.444 Die Spitzengeschwindigkeit lag bei passablen 120 km/h.445 Beim Betrieb des Testautos, das aufgrund des großen Me- thanol-Reformers nur zwei Personen Platz bot446, entstand nur halb soviel Koh- lendioxid447 wie bei einem konventionellen Verbrennungsmotor.448

Die nächste Generation der Brennstoffzellen-Fahrzeuge aus dem Hause Daim- lerChrysler erschien im vergangenen Jahr erneut in Form einer „A-Klasse“ und wurde der Tradition folgend NECAR 4 getauft. Der mit Wasserstoff betriebene Fünfsitzer läßt die fast normale Nutzung des Kofferraums zu und erreicht mit sei- nem 55-kW-Asynchron-Elektromotor eine Spitzengeschwindigkeit von 145 km/h. Die maximale Reichweite liegt bei rund 450 km. Sein maximales Drehmoment erreicht der Motor bereits beim Anfahren, so daß sich ein sehr dynamisches Fahr- verhalten ergibt. Die für einen Elektromotor übliche lineare Beschleunigung ist durch einen Drehzahlwandler so gestaltet worden, daß der Eindruck entsteht449, man führe mit einem herkömmlichen Verbrennungsmotor.

Den Technikern ist es bei diesem Fahrzeug gelungen, die Kosten der Brennstoff- zelle auf 545,- US-Dollar pro Kilowatt zu senken450 und die Leistung durch Ver- änderung der Gasführung innerhalb der Zellen und durch Verbesserung der Kata- lysatorschichten um 40 % zu erhöhen. Die beiden 35-kW-Stacks im NECAR 4 bestehen jeweils aus 160 einzelnen Zellen und befinden sich in einem koffergro-ßen Kasten, der vollständig im Sandwichboden des Wagens verschwindet und sich in nur zwei Stunden komplett montieren läßt.451 Diese Unterfluranordnung der Komponenten führt zu einer höheren Sitzposition und damit auch zu höheren Fahrzeugaufbauten. Andererseits erhält man aber auch einen tieferliegenden Schwerpunkt, eine gleichmäßigere Gewichtsverteilung und eine gute Rundum- sicht.452 Lediglich der 5-kg-Flüssigwasserstofftank453, dessen Auffüllvorgang et- wa so lange dauert wie bei einem herkömmlichen Benzintank, beansprucht einen Teil des Kofferraums. Die Brennstoffzellen des NECAR 4 arbeiten mit wesentlich höheren Stromstärken als die des Vorgängermodels (340 Ampere gegenüber den 260 Ampere des NECAR 3) und erzielen einen Wirkungsgrad von 50 bis 80 %, d.h. die chemische Energie des Wasserstoffs wird zu 80 % in elektrische Energie umgewandelt. Nach dem neuen europäischen Fahrzyklus (NEFZ) liegt der Wir- kungsgrad am Rad bei 36 %, d.h. über ein Drittel der im Wasserstoff steckenden chemischen Energie wird in mechanische Energie umgewandelt, die das Fahrzeug vorwärts treibt. War beim NECAR II für 1 kW Leistung noch ein Einbauvolumen von 9 Litern nötig, schrumpfte es beim NECAR 4 auf 6 Liter zusammen. Auch die Masse, bezogen auf ein Kilowatt Leistung, konnten die Ingenieure um rund 15 % reduzieren.454 Der Verbrauch des Fahrzeugs liegt - auf Diesel übertragen - bei nur 3,2 bis 3,7 Litern pro 100 km.455 Dadurch ist dessen Reichweite fünfmal grö-ßer als beim ersten Erprobungsfahrzeug.456

Nur das Armaturenbrett und das Fehlen des Auspuffs lassen von Außen den Un- terschied zu einem konventionellen Fahrzeug erkennen. Allerdings ist die Brenn- stoffzellen-Version immer noch 300 kg schwerer als die konventionelle „A- Klasse“457. Der für die Sauerstoffversorgung der Zellen zuständige Kompressor ist außerdem noch nicht leise genug und erzeugt eine Geräuschkulisse, die der einer Waschmaschine ähneln soll458. Ein verbessertes elektronisches Diagnosesystem erlaubt es, daß alle Fahrzeugdaten leicht ausgewertet werden können, was die spä- tere Wartung wesentlich vereinfacht und verkürzt. Die Verkabelung ist bereits serientauglich und gegen elektromagnetische Felder abgeschirmt.459 Seine All- tagstauglichkeit konnte der emissionslose Fronttriebler bereits während eines dreiwöchigen Tests auf dem Münchner Flughafen unter Beweis stellen. Dort wur- de er als VIP- und Shuttle-Fahrzeug auf dem Vorfeld eingesetzt und an der welt- weit ersten robotergesteuerten Tankstelle für flüssigen und gasförmigen Wasser- stoff betankt. Die Serienreife will man bei DaimlerChrysler aber erst im Jahr 2004 erreichen.460 Dann hofft man auch bereits auf eine punktuelle Infrastruktur für die neuartigen Fahrzeuge.461 Deren Verkaufspreis soll nach den Wünschen der Entwickler bei unter 40.000,- DM liegen.462 Dafür hat der Kunde jedoch den Vorteil, daß aufgrund der nicht vorhandenen beweglichen Teile der Verschleiß wesentlich geringer ist und somit auch die Kosten für die regelmäßigen Inspektionen niedriger ausfallen dürften.463

Die neueste Entwicklung aus dem Hause DaimlerChrysler ist der NECAR 5, der am 7. November 2000 im Beisein des Bundeskanzlers in Berlin vorgestellt wur- de.464 Hierbei handelt sich wieder um eine Mercedes „A-Klasse“, die mit der kos- tengünstigen „Mark 900“ PEM-Brennstoffzelle von Ballard Power ausgestattet ist. Der NECAR 5 bietet fünf Personen samt Gepäck Platz und erreicht eine Spit- zengeschwindigkeit von über 150 km/h.465 Der neue Brennstoffzellen-Stack ist um 30 % leichter, verfügt über 30 % mehr Leistung und ist mit den Maßen von 80 x 40 x 25 cm nur noch halb so groß466 wie das u.a. im NECAR 4 eingebaute Vor- gängermodell „Mark 700“.467 Die 75-kW-Brennstoffzelle wird normalerweise mit reinem Wasserstoff betrieben, im NECAR 5 setzt man jedoch den Treibstoff Me- thanol ein, der vorher in einem Reformer in Wasserstoff umgewandelt wird. Der Methanol-Reformer produziert stündlich ca. 70 Liter Wasserstoff468 und ist um 40 % kleiner als das Gerät, das noch im NECAR 3 verwendet wurde.469 Die „Mark 900“ soll sich aufgrund eines speziellen Kühlmittels bei Temperaturen von bis zu -25 °C starten lassen, benötigt aber ähnlich wie ein Dieselmotor eine gewisse Aufheizzeit, die durch den Einsatz einer zusätzlichen Batterie470 verkürzt wird. Durch Bremskraftrückgewinnung471 senkt diese Batterie außerdem den Kraftstoffverbrauch. Das System, das sich wegen der einfach konstruierten Schnittstellen besonders leicht in Straßenfahrzeuge integrieren läßt472, soll in der ersten Fahrzeuggeneration473 zum Einsatz kommen und dann bis zu 10 Jahre wartungsfrei laufen.474 Aufgrund der geringen Emissionen wird der NECAR 5 von der kalifornischen Regierung vielleicht sogar als sogenanntes „Zero Emission Vehicle“ (ZEV) eingestuft und damit steuerlich begünstigt.475

Da eine einzelne Zelle nur eine Spannung von ca. 0,6 V und eine Stromstärke von rund 200 Ampere erreicht, benötigte man bisher zwei 30-PS-Stack mit jeweils 250 Zellen476, um eine akzeptable Antriebsleistung zu erzielen.477 Die neue „Mark 900“-Brennstoffzelle erreicht mit ihren 440 Einzelzellen478 schon eine Leistung von ca. 80 kW (1.310 Watt pro Liter), so daß eine weitere Verkleinerung der ein- zelnen Module zu erwarten ist.479 Außerdem sollen die Kosten der nur 90 kg schweren Zelle letztendlich auf rund 20,- $/kW gesenkt werden.480

Der letzte Prototyp vor der eigentlichen Serienproduktion wird vermutlich der NECAR 6 sein. Seine Präsentation war ursprünglich für das Jahr 2000 geplant, dürfte sich aber noch ein wenig verzögern, da sein Vorgänger erst im November fertiggestellt wurde. Der NECAR 6 ist wieder als Methanol-Fahrzeug konzipiert, weil man bei DaimlerChrysler hofft, mit diesem Treibstoff schneller die Akzeptanz des Marktes zu erreichen.481

Den Ingenieuren von Chrysler ist es vor circa zwei Jahren sogar gelungen, einen Geländewagen vom Typ „Jeep® Commander“ auf ein Methanol-betriebenes Brennstoffzellen-Hybrid-System umzurüsten.482

Im Oktober 2000 wurde bereits das Nachfolgemodell, der „Jeep® Commander 2“, der Öffentlichkeit präsentiert. Das sogenannte „Sport Utility Vehicle“ (SUV) der Luxusklasse verbraucht nur halb so viel Kraftstoff wie ein konventionelles Gelän- defahrzeug. Der 1.100 kg schwere Hybridantrieb besteht aus einer PEM-Brenn- stoffzelle und einer Nickel-Metall-Hydridbatterie, die zwei Elektromotoren an Vorder- und Hinterachse mit Strom versorgen und einen permanenten Allradan- trieb ermöglichen. Wie beim NECAR 5 wird auch hier durch die Rückgewinnung der Bremsenergie eine zusätzliche Verbrauchsreduzierung erreicht. Aufgrund der leichten Spezialkarosserie bringt der „Commander 2“ nur rund 2.500 kg auf die Waage, geringfügig mehr als herkömmliche SUVs. Chrysler könnte mit diesem Fahrzeug in einem der am schnellsten wachsenden Marktsegmente in Nordameri- ka eine umweltfreundliche Alternative anbieten.483

Der schwäbisch-amerikanische Konzern kann sich grundsätzlich vorstellen, die Brennstoffzellen-Technik in alle seine Straßenfahrzeuge einzubauen, schließlich hat man in den letzten sechs Jahren bereits 16 unterschiedliche Modelle484 damit ausgestattet. Vorerst will man aber nur Busse und Pkw der „A-Klasse“ damit auf den Markt bringen, wobei die Marktanteile bereits im Jahr 2010 im Prozentbe- reich und zehn Jahre später sogar schon bei 25 %485 liegen sollen. Für das Flagg- schiff des Konzerns, die „S-Klasse“, gibt es bisher keine entsprechenden Planun- gen.486 Hier denkt man zur Zeit nur an einen Einsatz von zusätzlichen 3-kW- Brennstoffzellen (APU = Addition Power Unit) für die Energieversorgung der Bordelektronik.487

Auch wenn DaimlerChrysler sich noch mit konkreten Ankündigung bezüglich der Serienproduktion von Brennstoffzellen-Fahrzeugen zurückhält, so hat man zu- mindest schon angekündigt, bis dahin insgesamt rund 2 Milliarden DM investie- ren zu wollen.488

Ford:

Der US-Automobilkonzern Ford, zweitgrößter PKW-Hersteller der Welt und Partner von DaimlerChrysler auf dem Gebiet der Brennstoffzellen-Forschung, präsentierte im vergangenen Jahr das 90-PS-Brennstoffzellen-Fahrzeug „P2000“. Der mit gasförmigem489 Wasserstoff betriebene Prototyp auf Basis des „Mondeo“ besaß nur eine begrenzte Reichweite von 160 km. Trotz des geringen Gewichts von nur 1.514 kg erreichte der Fünfsitzer, dessen drei PEM-Module unter dem Kofferraumboden montiert waren, mit 128 km/h eine Maximalgeschwindigkeit, die zeigte, daß noch einiges an Forschungsarbeit nötig war.490

Auf der „Internationalen Automobil-Ausstellung (IAA)“ in Frankfurt wurde dar- aufhin im September 1999 das Konzeptfahrzeug „FC5“ (Fuel Cell - 5th Generati- on) des Tochterunternehmens Th!nk Group vorgestellt. Die Minivan-Studie491 sollte Eindrücke vermitteln, wie ein zukünftiges Brennstoffzellen-Serienfahrzeug aussehen könnte. Im Gegensatz zu ihrem Vorgänger war sie mit einem Kraftstoff- Reformer ausgestattet, der den Einsatz von Kohlenwasserstoffen ermöglichte.492

Im Januar 2000 wurde auf der „Detroit Motor Show“ das bisher letzte For- schungsergebnis, eine viertürige Familienlimousine auf Basis des neuen „Focus“ gezeigt. Unter dem Fahrzeugboden befindet sich, wie beim nahezu baugleichen „FC5“, eine mit Methanol-gespeiste Brennstoffzellen-Anlage aus dem Hause Bal- lard Power Systems. Diese sorgt für Leistungswerte, die denen eines modernen PKW mit Verbrennungsmotor um nichts nachstehen sollen. Dabei versprechen die amerikanischen Entwickler eine um 50 % gesteigerte Effizienz gegenüber kon- ventionellen Antriebsaggregaten und dies ohne den sonst üblichen Verlust an Stauraum in Fahrzeugfond.493

Die Brennstoffzellen-Version des „Focus“ soll auch im Rahmen des Testprogramms der California Fuel Cell Partnership zum Einsatz kommen.494

Die Firma Ford, die seit den 80er Jahren in der Brennstoffzellen-Forschung tätig ist, möchte wie die meisten ihrer Konkurrenten im Jahr 2004 mit der Serienferti- gung von Brennstoffzellen-Fahrzeugen beginnen.495 Der Preis für ein solches Au- to soll dann nur 1.500,- bis 2.000,- Dollar höher sein als für einen konventionellen PKW.496 Man möchte bis dahin aber auch einen Wasserstoff-Verbrennungsmotor auf den Markt bringen, um die Übergangszeit zu nutzen und die Infrastruktur zu fördern. Hierfür wurde bereits im vergangenen Jahr mit der Eröffnung einer Was- serstoff-Tankstelle im US-Bundesstaat Michigan der Grundstein gelegt.497 Es ist jedoch gerade in den USA, dem Heimatland des Herstellers, fraglich, ob die Kun- den überhaupt ein Interesse für diese Art von Fahrzeugen entwickeln werden. Zur Zeit stehen in Amerika, trotz steigender Kraftstoffpreise, eher PS-strotzende Pick- up-Trucks mit großem Hubraum und enormem Spritverbrauch hoch im Kurs. Es gibt dort also noch großen Handlungsbedarf für Politiker und Werbefachleute.498

General Motors / Opel:

Bereits im Jahr 1968 präsentierte der amerikanische Autohersteller General Mo- tors (GM) sein erstes Fahrzeug mit Brennstoffzellen-Antrieb: einen Kleinbus, der mit seinen 32 in Reihe geschalteten Stacks eine Spitzenleistung von 160 kW auf die Straße brachte und im Dauerbetrieb immerhin 32 kWel lieferte. Auf knapp 200 km Reichweite brachte es das damals revolutionäre Auto und das bei einem Verbrauch von rund 10 Litern Wasserstoff. Damit ließ es schon zu jener Zeit her- kömmliche Elektrofahrzeuge mit Batterieantrieb alt aussehen.499 Allerdings nah- men die Brennstoffzellen und der Tank für den flüssigen, tiefgekühlten Wasser- stoff damals noch den Platz der kompletten Ladefläche ein.500

Inzwischen zeigen Studien aus den Entwicklungslabors des Tochterunternehmens Opel, daß auch bezüglich Design und Raumausnutzung eine Revolution zu erwar- ten ist. Spritzige Sportwagen mit ultraniedrigem Schwerpunkt und Minivans, bei denen die Maße des Innenraums mit der Grundfläche nahezu identisch sind, wer- den erst durch das hohe Drehmoment501 und die neuen Bauformen der Brenn- stoffzelle möglich. Denn anders als beim Verbrennungsmotor können die einzel- nen Module nahezu beliebig im Fahrzeug untergebracht werden.502

Eine Renaissance erlebten die Brennstoffzellen-Überlegungen bei General Motors Mitte der 80er Jahre, als amerikanische und kanadische Ingenieure und Chemiker neue kompakte Module mit höherer Leistungsdichte entwickelten. In einem zwei- jährigen Forschungsprogramm wurde außerdem ein transportabler Methanol- Reformer für die Treibstoffversorgung entwickelt. Als 1990 schließlich das US- Energieministerium Fördermittel zur Verfügung stellte, konnte GM zusammen mit dem Chemiekonzern Dow Chemicals ein umfassendes Programm zur Weiterentwicklung des Brennstoffzellen-Antriebs forcieren, an dessen Ende im Jahr 1994 die Entwicklung einer 10-kW-Zelle mit Methanol-Reformer stand. In den folgenden Jahren erprobte man eine fünfmal so starke Antriebseinheit und konstruierte wichtige Nebenaggregate.503

General Motors hat im Januar 2000, zeitgleich mit dem Konkurrenten Ford, ein weiteres Brennstoffzellen-Fahrzeug mit dem Namen „Precept“ vorgestellt und gleichzeitig angekündigt, keine Batterie-betriebenen Autos mehr herzustellen.504 Der „Precept“, eine Konzeptstudie mit 800 km Reichweite und einem Verbrauch von 2,2 Litern Benzinäquivalent auf 100 km, fährt mit einem dickflüssigen Hyd- rid, das in Tanks unter der Rückbank gespeichert wird.505 Die von General Motors selbst entwickelte PEM-Brennstoffzelle der 9. Generation erzeugt eine Leistung von maximal 105 kW.506

Inzwischen hat der GM -Konzern angekündigt, wegen der möglichen Gefahr für das Grundwasser zukünftig auf Methanol als Ausgangsprodukt für die Wasserstoffgewinnung zu verzichten.507

Bis zum Jahr 2004 will das deutsche Tochterunternehmen Opel deshalb auch ein marktfähiges Auto mit Brennstoffzellenantrieb konzipieren, das ohne Reformer auskommt.508 Der „Sintra“ mit Brennstoffzellen-Technik, den das Unternehmen erstmals im Frühjahr 1998 auf dem Genfer Automobilsalon vorstellte, verfügte nur über vier anstatt der für diesen Fahrzeugtyp sonst üblichen sieben Sitzplätze. Den Bereich der hintersten Sitzreihe füllten Methanol- und Wassertanks sowie weitere Systembauteile zur Kraftstoffaufbereitung aus. Auf dem Mittelplatz der zweiten Sitzreihe machte sich schließlich der eigentliche Brennstoffzellen-Block breit. Dies hatte allerdings auch den Vorteil, daß die Forscher problemlos an alle Antriebselemente herankommen konnten.509

Im Herbst des gleichen Jahres stellten die Rüsselsheimer Autobauer auf dem Pari- ser Automobilsalon einen umgebauten, fünfsitzigen „Zafira“ mit 75 PS, einer Höchstgeschwindigkeit von 120 km/h510 und einer Reichweite von 400 km vor.511 Beeindruckend war auch das Drehmoment von 251 Nm, das kontinuierlich zur Verfügung stand.512 Allerdings wog das Auto auch 1.850 kg und konnte nur drei Personen ohne Gepäck befördern, da das Brennstoffzellen-System auf einer Palet- te im hinteren Teil des Innenraums eingebaut war. Gewicht und Einbauvolumen der Zelle sollen aber bis zur Marktreife um etwa zwei Drittel verringert werden.513 Als Treibstoff wurde beim ersten „Zafira“ noch Methanol verwendet, das man in einem 54-Liter-Tank mitführte. Das Fahrzeug konnte selbst bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes - man testet mittlerweile beim Nachfolgemodell bis zu -40 °C514 - in nur 30 Sekunden gestartet werden, was auch den Einsatz in käl- teren Regionen der Welt ermöglichte.

Die Brennstoffzelle der 7. Generation, wie sie im neuen „Zafira“ eingebaut wurde, ist um 15 % kleiner als die meisten Konkurrenzprodukte und nur halb so groß wie das Vorgängermodell von Opel. Außerdem konnte der Platinbedarf der Zellen gegenüber früheren Anlagen um die Hälfte reduziert werden, was sich auch posi- tiv auf die Kosten des Fahrzeugs auswirkt. Der neue „Zafira“, den GM/Opel im Februar 2000 in Genf präsentierte, fuhr bei den Olympischen Sommerspielen in Sydney als „Pace-car“ vor dem Feld der Marathonläufer her.515 Das bereitete dem Fahrzeug jedoch keine größeren Probleme, beträgt dessen Spitzengeschwindigkeit doch 140 km/h - ein hervorragender Wert für einen Brennstoffzellen-PKW.516 Im Gegensatz zum Vorgängermodell wird die 80-kW-Brennstoffzelle direkt mit Wasserstoff betrieben, der in einem rund einen Meter langen, zylinderförmigen Tank mitgeführt wird. In ihm befinden sich bis zu 75 Liter flüssigen Wasserstoffs, dies entspricht einer Masse von 5 kg. Die Tankisolierung aus Glasfasermatten hält den Treibstoff auf -253 °C und widersteht auch Beschleunigungskräften von bis zu 30 g. Die Dämmwirkung des Materials ist vergleichbar mit einer 9 Meter di- cken Styroporschicht.517

Das Fahrzeug, das Opel im Jahr 2004 der Öffentlichkeit präsentieren will, soll in den Punkten Fahrleistung, Raumökonomie und Preis dem Niveau eines vergleich- baren Fahrzeuges mit Direkteinspritzer-Turbodiesel und Automatikgetriebe ent- sprechen. Opel strebt damit bis zum Jahr 2010 einen Verkaufsanteil von 10 % an. Dabei sollen nicht nur sogenannte Minivans wie der „Zafira“, sondern auch Sportwagen wie das Konzeptfahrzeug „Speedster“ in die Produktpalette der Brennstoffzellen-Fahrzeuge mit aufgenommen werden. Trotzdem rechnet auch bei den Rüsselsheimern niemand mit einer radikalen Ablösung der konventionell motorisierten Autos durch Fahrzeuge mit Brennstoffzellen-Antrieb, sondern eher mit einer parallel verlaufenden Nachfragekurve, wobei die Brennstoffzellen-Autos die Rolle von Trendsetter-Fahrzeugen spielen dürften.518

Volkswagen:

Der Volkswagen -Konzern setzt wie die meisten seiner Konkurrenten auf die PEM- Brennstoffzelle, allerdings vorläufig nur als Hybridantrieb, d.h. in Verbindung mit einer zusätzlichen Batterie, die als Energiespeicher fungiert und somit die Reich- weite vergrößert. Außerdem verkürzt die Batterie die Startzeit des Fahrzeugs, da sie bis zur vollen Betriebsbereitschaft des Brennstoffzellen-Systems die Energie für den Antrieb liefern kann. Des weiteren wird beim Abbremsen die kinetische Energie des Fahrzeugs über den generatorischen Betrieb des Elektromotors teil- weise zurückgewonnen und in der Batterie gespeichert. Hierdurch sind Verbrauchsminderungen von bis zu 20 % möglich.519

Die Volkswagen -Forschung favorisierte lange Zeit die Idee, daß der benötigte Wasserstoff aus flüssigem Methanol mittels eines Reformierungsprozesses im Fahrzeug gewonnen wird, da so die bestehende Infrastruktur weiterhin ohne große technische Änderungen genutzt werden könnte. Ein solches Fahrzeug sollte ur- sprünglich im Jahr 2000 auf die Räder gestellt werden. Im vergangenen Jahr wur- de eigens dafür ein neues Forschungslabor errichtet, in dem die Ingenieure nicht nur die Brennstoffzellen und Reformer testen und optimieren, sondern auch das komplette System im Fahrzeug auf den Prüfstand stellen können.520 Partner in diesem Projekt, das durch die Europäische Gemeinschaft geförderten wurde, wa- ren die britische Firma Johnson Matthey, der schwedische Autohersteller Volvo sowie das niederländische Forschungsinstitut ECN.521 Inzwischen haben die Wolfsburger jedoch angekündigt, daß sie in Zukunft auf modifiziertes Benzin als Brennstoffzellen-Kraftstoff setzen werden.522

Derzeit besitzen Mittelklassefahrzeuge, insbesondere 4-türige Limousinen, den größten Anteil am Fahrzeugmarkt. Deshalb hat sich VW für die „Golf“-Platform als Basis für ein Brennstoffzellen-angetriebenes Konzeptfahrzeug entschieden, auf der bereits verschiedene Autotypen gebaut werden. Der Automobilkonzern setzt sich dabei folgende Vorgaben: Das Fahrzeug muß 5 Personen oder einer Zula- dung von 400 kg Platz bieten, eine Höchstgeschwindigkeit von mindestens 165 km/h erreichen und dabei Beschleunigungszeiten von 12 Sekunden von 0 auf 100 km/h erzielen. Die Reichweite mit einer Tankfüllung soll 600 km betragen und der Verbrauch soll bei maximal 5 Litern Benzinäquivalent auf 100 km liegen. Das Gewichtsziel für das System „Brennstoffzelle“ einschließlich Tank beträgt 330 kg. Um all diese Vorgaben erreichen zu können, wird eine 100-kW-Brenn- stoffzellen-Anlage mit einem Gesamtwirkungsgrad von 84 % und ein ca. 60 Liter fassender Methanol-Tank benötigt. Das bisherige Versuchsfahrzeug, ein „Golf Variant mit einem 50-kW-starken Asynchronmotor, 1-Gang-Getriebe und An- trieb der Vorderräder, erreichte eine Höchstgeschwindigkeit von 130 km/h bei einer Beschleunigung von 0 auf 100 km/h in ca. 20 Sekunden. Die Reichweite mit einer Tankfüllung von 40 Litern Methanol lag bei ca. 400 km. Es bot zwar bereits die gewünschten 5 Sitzplätze, der Kofferraum wurde jedoch noch vom Brennstoffzellen-System beansprucht.

Die gesteckten Ziele lassen sich nur erreichen, wenn die Faktoren Gewicht, Fahrwiderstand und cw-Wert optimiert werden. Ein nicht unerhebliches Potential liegt auch im Leistungsgewicht und im Volumen des Elektroantriebs. Ein Wert von unter 1 kg/kW für das komplette System scheint erreichbar.523 Volkswagen rechnet nicht vor dem Jahr 2015 mit einer gesamtheitlichen Serienreife seiner Brennstoffzellen-Fahrzeuge, die mit direkt arbeitenden Methanol- oder Benzin-Brennstoffzellen betrieben werden sollen.524

Honda:

Auch der japanische Autohersteller Honda kündigte für das Jahr 2003 die Vorstel- lung eines eigenen, serienreifen Brennstoffzellen-Fahrzeugs an. Vorgesehen ist sowohl eine Wasserstoff- als auch eine Methanol-betriebene Version.525 Bisher hat das Unternehmen zwei Prototypen mit Brennstoffzellen präsentiert, von denen nur einer mit einer Brennstoffzelle aus eigener Herstellung ausgestattet war: Der 49-kW-Elektromotor des „FCX-V1“ wird mit Wasserstoff aus einem Metallhyd- ridspeicher versorgt und bezieht seinen Strom aus einer 60-kW-starken PEM- Brennstoffzelle des kanadischen Herstellers Ballard Power. Der identisch motori- sierte „FCX-V2“ besitzt eine von Honda selbst entwickelte PEM-Brennstoffzelle, die über einen Methanol-Reformer mit Wasserstoff versorgt wird.526 Die Arbeit an Batterie-Fahrzeugen hat Honda inzwischen eingestellt und investiert nun um- gerechnet rund eine Milliarde DM in das Brennstoffzellen-Projekt.527

Mazda:

Als weiterer japanischer Autohersteller demonstrierte Mazda Ende 1997 seinen Kleinbus „Demio“ in einer Brennstoffzellen-Version als reinen, nicht zur Kommerzialisierung vorgesehenen Prototypen. Eine 20-kW-PEM-Brennstoffzelle sorgte zusammen mit einem Hochleistungskondensator als Pufferspeicher für Leistungsspitzen und Bremsenergierückspeisung für Fahrleistungen von ca. 170 km Reichweite und rund 90 km/h Höchstgeschwindigkeit. Der benötigte Wasserstoff wurde in einem Metallhydridspeicher mitgeführt.528

Zusammen mit DaimlerChrysler und Japans größter Mineralölgesellschaft Nippon Mitsubishi Oil ist Mazda inzwischen auch an einem Projekt beteiligt, das die noch offenen Fragen bezüglich der zukünftigen japanischen Kraftstoff-Infrastruktur klären soll.529

Toyota:

Einige PKW-Konzepte, wie das vom japanischen Autobauer Toyota, der schon im Jahr 2003 ein alltagsfähiges Fahrzeug präsentieren will und dafür 1200 Mitarbei- ter abstellt530, sehen ergänzende Akkus vor. Diese sollen kurzfristig bei Spitzen- leistungen aktiviert werden und sich bei Talfahrten oder beim Bremsen wieder aufladen. Akkus besitzen jedoch ein hohes Gewicht und sind vergleichsweise kurzlebig.531

Die bisherigen Toyota -Prototypen auf Basis des „RAV4L V“, die in den Jahren 1996 und 1997 vorgestellt wurden, erzielten mit ihren PEM-Brennstoffzellen eine Höchstgeschwindigkeit von 100 km/h und eine Reichweite von ca. 250 km. Dabei wurde in einem Fall Wasserstoff aus einem 100 kg schweren Metallhydridspeicher und beim anderen Fahrzeug Methanol verwendet und so Stack-Wirkungs- grade von 60 % erzielt.532 Inzwischen hat der japanische Konzern ein neues Zellsystem entwickelt, das eine Leistung von 70 kW liefern soll.533

An den finanziellen Mitteln wird die weitere Entwicklung bei Toyota wohl nicht scheitern: Der Konzern stellt jedes Jahr angeblich mehr als 700 Millionen USDollar für die Entwicklung von alternativen Antriebssystemen bereit.534

Nissan:

Mit Nissan hat im Herbst 1998 noch ein japanischer Autohersteller die Brenn- stoffzellen-Bühne betreten. Dessen „FCV“ arbeitet mit einer PEM-Brennstoffzelle von Ballard Power und bezieht den benötigten Wasserstoff aus einem Methanol- Reformer.535 Als erstes eigenes Projekt wurde nun ein Hybrid-Fahrzeug in Angriff genommen, das mit einer selbst konstruierten PEM-Brennstoffzellen-Anlage und einer Lithium-Ionen-Batterie ausgestattet ist und auch über die Möglichkeit der Bremsenergie-Rückgewinnung verfügen soll. Die Serienreife könnte bereits in drei Jahren erreicht werden.536

Hyundai/Kia/Daewoo:

Die beiden südkoreanischen Autofirmen Hyundai und Kia haben für das Jahr 2000 knapp neun Millionen US-Dollar für die Brennstoffzellen-Forschung einge- plant. Hyundai will 2003 entscheiden, ob die Firma die Zellen selbst bauen oder sie bei einem anderen Hersteller kaufen wird. Daewoo wollte zusammen mit ei- nem Forschungslabor der Regierung ein eigenes Programm beginnen537, steht jetzt jedoch vor dem Bankrott.

Renault:

Im Rahmen eines französisch-italienisch-schwedischen Joint-ventures namens FEVER (Fuel cell Electric Vehicle for Efficiency and Range) entwickelte Renault im Sommer 1997 eine Brennstoffzellen-Version seines „Laguna Estate“. Mit einer zusammen mit dem italienischen Unternehmen DeNora entwickelten und mit Wasserstoff betriebenen 30-kW-Zelle erzielte das Fahrzeug eine Reichweite von 500 Kilometern und eine Höchstgeschwindigkeit von ca. 120 km/h. Allerdings bot der „Laguna“ nur zwei Personen538 Platz. Im internationalen Vergleich hinkt man somit der Konkurrenz noch um einiges hinterher.539

Peugeot:

Der andere große französische Autohersteller Peugeot hat inzwischen auch ein Brennstoffzellen-Fahrzeug vorgestellt. Der Minivan der „806“-Baureihe wiegt ca. zwei Tonnen, besitzt eine 30-kW-PEM-Brennstoffzelle von DeNora und bietet fünf Personen Platz. Die Höchstgeschwindigkeit wird mit „über 100 km/h“ ange- geben und die Reichweite mit eine Tankfüllung gasförmigen Wasserstoffs liegt bei ungefähr 300 km.540

PSA Peugeot-Citro ë n und Renault wollen in einem vierjährigen Projekt die Vermarktung eines Brennstoffzellen-Autos bis 2010 vorbereiten. Von den etwa 10 Mio. DM Forschungskosten kommen 34 % aus öffentlichen Mitteln, den Rest finanzieren weitere Partner wie zum Beispiel die Kernenergiebehörde CEA und die Öl-Konzerne Elf und Total Fina. Das Vorhaben gehört zum sogenannten „Fuel Cell Technological Network“, das im vergangenen Jahr von der französischen Regierung geschaffen wurde.541

BMW:

Moderne Fahrzeuge brauchen immer mehr Elektrizität für Zusatzfunktionen wie Klimaanlage, Bordcomputer, Stereoanlage oder Satellitennavigation - eine An- forderung, der die Brennstoffzelle entgegenkommt. Deshalb will auch der bayeri- sche Autobauer BMW, der ansonsten weiter auf Verbrennungsmotoren mit Was- serstoff als Energiequelle setzt, ab diesem Jahr zusätzlich kleinere SOFC-Module von DELPHI Automotive Systems in seine Fahrzeugen der 7er Reihe einbauen - als Ersatz für die Batterie.542 Im Gegensatz zu heute üblichen 12-V-Bordnetzen ermöglichen die APU-Brennstoffzellen, wie sie auch für die Mercedes „S-Klasse“ in Planung sind, beim „750 hL“ eine Spannung von 42 Volt. Außerdem sorgen sie insbesondere im Stadtverkehr für eine Energieeinsparung von ca. 10 %, da die Nebenaggregate nicht mehr durch einen laufenden Motor mit Strom versorgt werden müssen und Brennstoffzellen auch leichter sind als vergleichbare Bleibatterien. Des weiteren eröffnen sich Möglichkeiten für neue Fahrzeugfunktionen wie etwa Stop-Start-Anlagen, die den Motor im Stand abstellen und beim Betätigen des Gaspedals automatisch wieder startet.543

Das Münchner Unternehmen verfolgt für seine Fahrzeuge ein Stufenkonzept und geht davon aus, daß als Etappen auf dem Weg zum serienmäßigen Wasserstoff- auto zuerst komprimiertes und später flüssiges Erdgas zum Einsatz kommen wird.544

Die ersten Prototypen eines umweltfreundlichen Zwölfzylinders mit der Aufschrift „CleanEnergy“ wurden auf der EXPO in Hannover einer breiteren Öffentlichkeit vorgestellt, nachdem sie schon auf dem Münchner Flughafen im ShuttleService unterwegs waren. In zehn Jahren möchte man bei BMW bereits jährlich einige tausend Wasserstoff-betriebene Fahrzeuge verkaufen.545

Die neueste Generation der Brennstoffzellen-Fahrzeuge ist inzwischen nicht nur was die Motorleistung angeht, sondern auch in der Größe des Innenraums mit konventionellen PKW vergleichbar. Abstriche muß man zur Zeit eigentlich nur noch bei den Spitzengeschwindigkeiten machen, die bisher bei etwa 120 km/h liegen.546 Doch Fahrzeuge wie der NECAR 5 zeigen bereits, daß auch dies auf Dauer nicht so bleiben muß.547 Ob die ersten kommerziellen Brennstoffzellen- Fahrzeuge auch preislich mit der konventionell angetriebenen Konkurrenz mithal- ten können, ist bisher allerdings noch sehr fraglich. Zur Zeit sind die Produktions- kosten noch mindestens sechs mal so hoch548 wie die eines Verbrennungsmotors. Durch die Einführung der Massenproduktion und durch den Einsatz von billigeren Materialien wird aber in Zukunft eine drastische Kostenreduzierung erwartet.549 Die Automobilhersteller gehen davon aus, daß in der Anfangsphase ein Brenn- stoffzellen-Fahrzeug in der Anschaffung rund 10 bis 15 % mehr kosten wird als ein Fahrzeug mit Benzinmotor. Ein Systemzulieferer müßte sogar 15 bis 30 % höhere Kosten für den gesamten Antriebsstrang kalkulieren. Im Vergleich fallen besonders die Aufwendungen für die Brennstoffzelle (ca. 50 $/kW) und die Kraft- stoffaufbereitung (Wasserstoffherstellung aus Methanol mittels Gasreformer; ca. 20 $/kW) ins Gewicht.550

6.2.1.2 Omnibusse

Seit einigen Jahren fahren bereits die ersten Busse auf nordamerikanischen Stra-ßen, die ihre Energie aus Brennstoffzellen beziehen: Im Jahr 1993 bewiesen die Entwickler von Ballard Power mit einem 10 Meter langen und 125 PS starken Fahrzeug die Umsetzbarkeit der Brennstoffzellen-Technik im Omnibusbetrieb. Der für 20 Passagiere ausgelegte Linienbus mit einer Reichweite von 160 km war auch gleichzeitig das erste emissionslose Fahrzeug der Welt, das ausschließlich mit PEM-Brennstoffzellen angetrieben wurde. Zwei Jahre später folgte ein voll- wertiger 12-Meter-Bus mit 275 PS für 60 Passagiere und einer Reichweite von 400 km. Dieser wurde im Dezember 1997 in die Busflotte von Chicago (USA) und im August 1998 in die der kanadischen Stadt Vancouver eingeführt.551 In den beiden Großstädten durchliefen jeweils drei der ca. 1,5 Millionen Dollar teuren Fahrzeuge erfolgreich eine 2-jährige Erprobungsphase im Linienverkehr.552 Sie legten dabei mehr als 50.000 km zurück und beförderten über 100.000 Passagie- re.553 Inzwischen sind auch im US-Staat Florida einige dieser Busse („ZEBUS“ = Zero Emission Bus) in einer mehr als 2 Tonnen leichteren Version im Einsatz.554 Die Reaktionen der Fahrgäste auf die neuen Fortbewegungsmittel waren bisher sehr positiv: Passagiere lobten die ruhige und leise Fahrt und es gab keine Beden- ken bezüglich des Antriebs mit Wasserstoff. Die Fahrer hoben zwar das ange- nehm ruhige Fahrverhalten der Busse positiv hervor, bemängelten jedoch deren Schwerfälligkeit aufgrund des hohen Gewichts. Um die Brennstoffzellen-Anlage wartungsfreundlicher zu gestalten, wurde zwischenzeitlich der Motorraum umge- baut, wodurch die Mechaniker einen besseren Zugang zu den verschiedenen Komponenten erhielten. Für das Jahr 2002 plant Ballard Power den Start der Se- rienproduktion, wobei die Busse dann eine Reichweite von 560 km erzielen und 75 Fahrgästen Platz bieten sollen.555

Die US-Firma IFC entwickelte in Zusammenarbeit mit der Georgetown Univer sity ein Fahrzeug mit einer Methanol-betriebenen 100-kW-PAFC-Anlage und zusätzlichen Batterien für die Rückgewinnung der Bremsenergie. Im letzten Jahr wurde vom deutsch-kanadischen Unternehmen dbb fuel cell engines (heute: XCELLSIS) an die gleiche Universität ein ähnliches Model ohne Batterien, jedoch mit einer PEM-Brennstoffzelle, geliefert.556 Der 275 PS starke Bus ist mit einem neuen Modul ausgestattet, das um 40 % leichter ist als das in den Bussen, die bereits in Chicago und Vancouver im Einsatz waren.557

Die Georgetown University begann bereits 1994 zusammen mit der H Power Corp. die Piloterprobung von drei 9 Meter langen Midi-Stadtbussen mit Hybrid- antrieb. Dieser bestand aus einer 55 kW-Zelle und einer Nickel-Cadmium- Batterie, ermöglichte eine Reichweite von 300 km und wurde durch das amerika- nische Energieministerium gefördert.558

Der erste in Deutschland entwickelte Brennstoffzellenbus NEBUS („New Electric Bus“) wurde 1997 vorgestellt und ist das Resultat einer Zusammenarbeit der Daimler-Benz-Forschung mit dem Mannheimer Omnibusbereich und dem Kom- petenzzentrum für emissionsfreie Nutzfahrzeuge (KEN) der Daimler-Benz AG. Hierbei handelt es sich um einen 12 m langen Mercedes -Niederflur-Stadtbus mit 34 Sitz- und 24 Stehplätzen und einem Leergewicht von 14 Tonnen. Das vom TüV zugelassene Fahrzeug wird direkt mit Wasserstoff betrieben. Dies bietet sich bei einem Flottenbetrieb - wie er bei Linienbussen üblich ist - auch an, da hier der Betankungsvorgang von geschultem Personal zentral durchgeführt und somit auf einen On-Board-Reformer verzichtet werden kann. Die insgesamt 21 kg Was- serstoff werden in sieben glasfaserummantelten Aluminiumtanks auf dem Dach mitgeführt (Gesamtgewicht ca. 1.900 kg). Sie stehen unter einem Druck von 300 bar und ermöglichen eine Reichweite von etwa 250 Kilometern. Dies entspricht dem durchschnittlichen Tageszyklus eines Linienbusses. Durch Beschleunigungs- sensoren gesteuert, schaltet sich die Wasserstoffversorgung der Brennstoffzellen im Falle eines Unfalls automatisch ab.

Die Leistungsdichte der zehn 25-kW-Brennstoffzellen im NEBUS ist fünfmal größer als beim NECAR I. Der Zellwirkungsgrad des Busses liegt bei 55 % und die erreichbare Höchstgeschwindigkeit bei 80 km/h. Der NEBUS beschleunigt extrem leise und ohne Ruckeln mit einer Dynamik, wie sie nur Elektrofahrzeuge aufweisen können. Die PEM-Stacks liefern mit einer Leistung von 190 kW die Energie für den elektrischen Radnabenantrieb, der ohne Getriebe und Kardanwel- le auskommt, so daß der sonst von Dieselmotorblock und Hilfsaggregaten einge- nommene Platz im Heck völlig dem Brennstoffzellen-System überlassen bleibt. Da der Radnabenmotor beim Bremsen als Motorbremse und damit auch als Gene- rator arbeitet, produziert er überschüssigen Strom, der in wassergekühlten Brems- widerständen auf dem Dach in Wärme umgewandelt und an die Luft abgegeben wird.559

Letztendlich werden die DaimlerChrysler -Busse wohl nicht mit einem Radnaben- antrieb ausgestattet, sondern doch mit einem zentralen Elektromotor, der wie ein Dieselmotor eingebaut wird und über ein Getriebe mit der Hinterachse verbunden ist. Dadurch können für die Nebenaggregate, wie z. B. Lenkhilfpumpen, Stan- dardkomponenten verwendet werden, was sowohl zur Reduzierung des Gewichtes und der Kosten beitragen als auch die Zuverlässigkeit erhöhen würde.560 Das Fahrzeug wurde bereits in verschiedenen Städten im Linienverkehr erfolg- reich eingesetzt. Die DaimlerChrysler AG, der weltweit größte Hersteller von Omnibussen, hat inzwischen die ersten weiterentwickelten Serienmodelle auf Ba- sis des Mercedes-Benz „Citaro“-Busses für einen Stückpreis von 1,2 Millionen US-Dollar (2,45 Millionen DM) zum Kauf angeboten. Die umweltfreundlichen Busse, die eine Reichweite von bis zu 300 Kilometern erzielen und ca. 70 Fahr- gäste befördern können, sollen Ende 2002 ausgeliefert werden. Die Nachfrage ist laut Firmenaussagen so groß, daß sie gar nicht sofort befriedigt werden kann. Ins- gesamt wurden bereits 17 Busse von Verkehrsbetrieben aus ganz Europa geordert, die von der DaimlerChrysler -Tochter Xcellsis Fuel Cell Engines in der Nähe von Stuttgart hergestellt werden sollen.561 Insgesamt sind für den von der Europäi- schen Union geförderten Flottenversuch mit dem Namen „NEFLEET“ dreißig Citaro -Brennstoffzellen-Busse eingeplant.562 An jedem Standort will man mög- lichst mindestens drei dieser Fahrzeuge einsetzen, damit einwandfreie statistische Aussagen über die Zuverlässigkeit getroffen werden können und der Aufwand für Service und Infrastruktur finanzierbar bleibt.563

Der Preis für das Serienfahrzeug soll bis zum Jahr 2004 auf 700.000,- DM fallen. Das ist zwar weiterhin mehr, als man für einen vergleichbaren Diesel-Bus bezah- len müßte, beim Brennstoffzellen-Lieferant Ballard Power geht man jedoch da- von aus, daß die Brennstoffzellen-Busse ihre Konkurrenz aufgrund schärferer Umweltauflagen aus dem Geschäft drängen werden und nicht durch niedrigere Preise.564

Neben dem europäischen und dem japanischen Markt peilt DaimlerChrysler auch die Einführung seiner Brennstoffzellen-Busse in Brasilien an, da dieses Land eine starke Busindustrie mit ca. 150.000 Fahrzeugen565 besitzt und auch mit dem Ein- satz alternativer Kraftstoffe, wie z. B. Alkohol aus Zuckerrohr, bereits einige Er- fahrungen hat.566 Selbstverständlich ist der US-Markt für das deutsch-amerika- nische Unternehmen ebenfalls von großer Bedeutung. So sind derzeit ca. 72.000 Busse in den Vereinigten Staaten im Einsatz und jedes Jahr werden durchschnitt- lich 6.500 neue Busse gekauft.567

Um die große Nachfrage befriedigen zu können, plant man bei der DaimlerChyrsler -Tochter XCELLSIS inzwischen den Bau einer ersten Fabrik für OmnibusBrennstoffzellen. Sie soll bis zum Jahr 2007 ihre volle Auslastung von 500 „Motoren“ pro Jahr erreichen.568

Im Rahmen des vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Verkehr und Technologie geförderten Projekts „Brennstoffzellenbus für den Nahverkehr“ reali- sierten die beiden Starnberger Unternehmen Proton Motor Fuel Cell GmbH und Magnet Motor GmbH in Zusammenarbeit mit dem Bushersteller Neoplan G. Au- wärter GmbH & Co. einen Linienbus mit Brennstoffzellen-Antrieb. Der 2-achsige Niederflurbus mit gewichtsreduzierter Karosserie aus carbonfaserverstärktem Kunststoff ist über 10 m lang und besitzt ein modular aufgebautes, luftgekühltes PEM-Brennstoffzellen-System. Es besteht aus 18 Stacks mit insgesamt 70 kW Leistung, die zwei Radmotor-Einheiten mit einem maximalen Drehmoment von 740 Nm pro Rad antreiben. Zur Optimierung der Fahrfunktion wird ein Hybrid- system eingesetzt, bei dem ein magnetdynamischer Energiespeicher die Energie des Bremsvorgangs aufnimmt und für den nachfolgenden Anfahrvorgang wieder zur Verfügung stellt. Der benötigte Wasserstoff wird in einem Druckspeichersys- tem mit 120 Nm³ Tankvolumen auf dem Fahrzeugdach mitgeführt.569 Der 2,5 Mio. DM570 teure „Bayern-Bus II“ soll 33 Fahrgäste mit einer Höchstgeschwin- digkeit von 80 km/h maximal 250 Kilometer weit transportieren können.571 Der Wirkungsgrad (vom Tank zum Rad) wird mit 40 bis 45 % angegeben.572 Bereits vorher hatten die beteiligten Firmen die Idee des mit Brennstoffzellen an- getriebenen Busses getestet: Der erste Prototyp, ein 2-Achs-Niederflur-Stadtbus mit gelenkten Hinterrädern, erreichte eine Spitzengeschwindigkeit von ca. 80 km/h und war sogar in der Lage, Steigungen von bis zu 15% mühelos zu meistern. Neben der 70-kW-Brennstoffzelle war das Fahrzeug bereits mit einem Brems- energiespeicher ausgerüstet, der 140 kW lieferte und für eine optimierte Energie- ausnutzung sorgte.573

Der Freistaat Bayern unterstützte auch die Entwicklung eines 12 m langen Fahr- zeugs der Firma MAN. Auf der Grundlage eines serienmäßigen 18-Tonnen- Niederflurbusses, wie man ihn gewöhnlich im innerstädtischen Linienbetrieb ein- setzt, wurde für rund 13,5 Mio. DM574 ein Fahrzeug konzipiert, das mit einer von Siemens gefertigten, 120 kW starken PEM-Brennstoffzellen-Anlage ausgestattet ist. Zum Einsatz kommen außerdem zwei 75-kW-Asynchronmotoren, die über ein Summiergetriebe mechanisch miteinander verbunden sind und ohne Schaltge- triebe die Hinterachse antreiben. Für die Umwandlung des von der Brennstoffzel- le gelieferten Gleichstroms in Wechselstrom wird ein Umrichter benötigt, der gleichzeitig als Leistungsregler für die Motoren dient. Die Brennstoffzelle wird mit komprimiertem Wasserstoff aus einem Gasspeichersystem auf dem Fahrzeug- dach versorgt, das sich aus 9 Behältern mit einem Gesamtvolumen von 1548 Li- tern zusammensetzt und eine Reichweite von über 250 km ermöglicht. Die Druckbehälter bestehen aus einem nahtlosen Aluminium-Liner, der mit einem Kohlenstoffaser-Verbund umwickelt ist und somit Sicherheit garantieren soll.575 Nach der Präsentation am 8. Mai 2000 anläßlich des „Tages der Brennstoffzelle“ beim Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Verkehr und Technologie in München wird nun der MAN -Bus sechs Monate lang in Erlangen und Nürnberg im regulären Betrieb eingesetzt wird. Dabei soll auch das leise, aber unangenehme Pfeifen der Lenkhilfpumpe abgestellt werden, das derzeit noch die Fahrgäste be- lästigt und bei normalen Dieselbussen vom Motorengeräusch überdeckt wird.576 Im zweiten Quartal 2001 will MAN einen weiteren Brennstoffzellenbus im kun- dennahen Probebetrieb testen.577

Nach Aussage von Dr. Klaus Schubert, Vorstandsvorsitzender der MAN Nutzfahr- zeuge AG, ist ab dem Jahr 2010 ein Produktionsanteil bei Stadtbussen von 5 bis 10 % möglich. Voraussetzung dafür ist jedoch, daß es den Ingenieuren in den Labors innerhalb der nächsten fünf bis sieben Jahre gelingt, die Systemkosten auf das Niveau heutiger Erdgasantriebe zu senken und daß die Politik die Markteinführung des Wasserstoffs unterstützt. Schubert sieht aber auch die Vorteile von Verbrennungsmotoren und geht deshalb davon aus, daß der konventionelle Antrieb im Fernverkehr vorerst seine Stellung behaupten wird.578

Auch wenn der DaimlerChrysler -Konzern bereits die ersten Fahrzeuge einer Kleinserie zum Kauf anbietet, handelt es sich bei den hier vorgestellten Fahrzeu- gen noch um Prototypen. Bis zum Beginn einer Großserienfertigung dürfte noch einige Zeit vergehen. Es ist aber damit zu rechnen, daß die mit Wasserstoff betrie- benen Brennstoffzellen-Busse - aufgrund der bereits beschriebenen Vorteile des Flotteneinsatzes und der staatlichen Unterstützung - die Vorreiter dieser Techno- logie auf dem Fahrzeugmarkt sein werden. Schließlich gibt allein die amerikani- sche Regierung bereits jährlich über 200 Mio. Dollar für die Förderung von um- weltfreundlicheren Bussen aus.579 Der Preis für Brennstoffzellen-Busse wird je- doch langfristig noch um mindestens 70.000,- DM über dem eines konventionellen Omnibusses liegen.580

6.2.1.3 Sonstige Nutzfahrzeuge

Brennstoffzellen-Fahrzeuge lassen sich nicht nur zur Personenbeförderung nutzen sondern u.a. auch zum Transport von Waren. Fahrzeugflotten von Taxiunterneh- men, Post- und Lieferdiensten eignen sich besonders für den Einsatz dieser Tech- nologie, da hier eine zentrale Wasserstoff-Infrastruktur genutzt werden kann und sich zusätzlich die Abgas- und Lärmemissionen im stark belasteten Stadtbereich drastisch reduzieren lassen.581

Das erste mit Wasserstoff betriebene „Millennium Taxi“ wurde am 30. Juli 1998 von der englisch-belgischen Firma ZeTek Power Plc. vorgestellt.582 Fahrzeuge dieser Bauart wurden im vergangenen Jahr als erster kommerzieller Auftrag an die City of Westminster (London) verkauft.583 Der von der Tochtergesellschaft Z EVCO Ltd. konstruierte Prototyp ist mit einem Hybridantrieb ausgestattet, der aus einer NiMH-Batterie und einer alkalischen 5-kW-Brennstoffzelle besteht. Zum Wasserstoff-Transport wird zur Zeit noch ein Drucktank verwendet, in Zu- kunft möchte man aber aktivierten Kohlenstoff einsetzen. ZEVCO arbeitet ferner an AFC-Antrieben für Gepäckkarren, Gabelstapler, Stadtbusse und -bahnen sowie an Lieferfahrzeugen.584 So will man in London künftig ein Brennstoffzellen- Mobil für den Einsatz in den lokalen Grünanlagen nutzen.585

Die Firma Coval H2 Partners hat einen Klein-Verteillastwagen entwickelt, der neben einem Batterieantrieb eine 6,5-kW-PEM-Brennstoffzelle vom Mailänder Hersteller DeNora besitzt, die zur Verbesserung der Reichweite beiträgt. Mit der 6-Volt-Bleibatterie und einem 85 PS Elektromotor erreicht das 2,3 Tonnen schwere Fahrzeug eine Reichweite von 65 km, die durch zwei Druckwasserstofflaschen mit 1 kg Inhalt verdoppelt werden kann.586

Ein weiteres Beispiel für die Anwendung von Brennstoffzellen in Nutzfahrzeugen ist der von der Firma Siemens gebaute PEMFC-Gabelstapler.587 Das 10-kW- Fahrzeug mit Metallhydridspeicher wird seit 1997 im oberpfälzischen Neunburg vorm Wald im Rahmen des Solar-Wasserstoff-Programms Bayern getestet.588 Bei Gabelstaplern wirkt sich das hohe (Gegen-)Gewicht der Brennstoffzelle positiv aus. Zudem spielen der vergleichsweise große Platzbedarf des Antriebssystems und die beschränkte Reichweite nur eine untergeordnete Rolle.589

Um auch im Stand elektrische Energie zur Verfügung zu haben, will das amerikanische Unternehmen Freightliner LLC, eine Tochter des DaimlerChrysler Konzerns, zukünftig eine zusätzliche Brennstoffzelle in seinen LKW installieren. Die Zelle wird aus einem Flüssigwasserstoff-Tank mit 200 l Inhalt gespeist, leistet über 4 kW und soll von der Ballard -Tocher XCELLSIS in den nächsten drei bis fünf Jahren zur Marktreife gebracht werden.590

Aufgrund der geringen Abgasentwicklung und den niedrigen Arbeitstemperaturen eignen sich Brennstoffzellen-Fahrzeuge auch besonders gut für den Einsatz unter Tage. Das kanadische Unternehmen Hydrogenics Corporation entwickelt derzeit verschiedene Gerät für Bergbauprojekte.591 Arnold Miller, Präsident und Direktor des Fuelcell Propulsion Institute in Denver (Colorado), geht sogar davon aus, daß auf diesem Sektor der erste wirtschaftliche Einsatz ohne staatliche Unterstützung möglich sein wird. Seiner Meinung nach wären PEM-Brennstoffzellen mit Hyd- ridspeichern die sicherste Alternative für diesen Anwendungsbereich, der sowohl den Tunnelbau als auch den Abbau von Rohstoffen umfaßt. Ein Prototyp mit Brennstoffzellen des italienischen Herstellers DeNora soll noch in diesem Jahr vorgestellt werden. Der von den Sandia National Laboratories (Kalifornien) kon- struierte Wasserstoffspeicher soll eine Einsatzzeit von acht Stunden ermöglichen und kann in weniger als einer Stunde wieder aufgeladen werden.592

Mehr unter die Kategorie „Kuriositäten“ fällt die Konstruktion des ersten Brenn- stoffzellen-getriebenen Fahrrades, daß vor einigen Jahren bei der amerikanischen „Tour-de-Sol“ teilnahm. Hergestellt wurde es von der amerikanischen Firma H Power aus Belleville (New Jersey).593 Ein weiteres Fahrrad mit 650-W- Brennstoffzelle will das amerikanische Unternehmen Manhattan Scientifics noch in diesem Jahr vorstellen.594

6.2.1.4 Schienenverkehr

Der Einsatz von Brennstoffzellen ist nicht nur für den Individualverkehr auf der Straße interessant, sondern auch für den öffentlichen Personennah- und Fernverkehr auf der Schiene. So ließen sich die neuen Antriebsaggregate auch in Straßenbahnen und Schnellzügen einsetzen. Hierfür bieten sich besonders Strecken an, die nicht durch Oberleitungen elektrifiziert sind, aber auch nicht mehr mit den sonst üblichen Diesellokomotiven bedient werden sollen.

Für den Einsatz im Schienenverkehr eignen sich auch Festoxid-Brennstoffzellen, da hier die Größe der Zellen eher eine untergeordnete Rolle spielt.595 Allerdings ist der Einsatz von Hochtemperatur-Brennstoffzellen aufgrund der langen Anfahr- zeiten bis zum Erreichen der Betriebstemperatur nur auf größeren Strecken wirtschaftlich.596

Am weitesten in der Entwicklung ist man auch hier wieder in den Vereinigten Staaten. Dort forscht man bereits seit längerem an Phosphorsäure- und PEMBrennstoffzellen für den Einsatz auf der Schiene.597 Die Lokomotiven sollen in der Anfangsphase mit flüssigem Erdgas betrieben werden, da dies zur Zeit noch einfacher zu handhaben ist.598

6.2.1.5 Schiffsverkehr

Was den Einsatz von Brennstoffzellen im Schiffsverkehr angeht, so wird bisher nur die Verwendung in militärischen Unterseebooten und in kleineren Yachten und Ausflugsbooten konkret ins Auge gefaßt. Es wäre allerdings genauso mög- lich, größere Schiffe von Handelsmarinen oder Fischfangflotten mit Brennstoff- zellen auszustatten. Die Inselrepublik Island plant dies auch bereits (siehe 7.6.1).

Bei der Howaldtswerke-Deutsche Werft AG (HDW) in Kiel hat man inzwischen auch das lukrative Geschäft mit den Handelsschiffen gewittert und stellt erste Ü- berlegungen an, wie man die Brennstoffzelle in diesem Segment vermarkten könnte. Zunächst möchte man die Technologie zur Erzeugung der Bordenergie nutzen, später ließe sich dann ebenso der Hauptantrieb damit ausrüsten.599

Im Rahmen des Euro-Qu é bec-Projekts wurden in Kanada nicht nur zwei Busse, sondern auch ein Boot mit einer PEM- bzw. einer Phosphorsäure-Brennstoffzelle mit einer Leistung von 30 bis 50 kW betrieben.600

Ein Italien wurde vor einigen Jahren ein Passagierboot (Länge: 21,40 m; Verdrängung: 26 t) auf dem Lago Maggiore von der Firma Ansaldo mit einem Hybridantrieb versehen, der u.a. aus einer 40-kW-starken PEM-Brennstoffzelle von DeNo ra bestand. Mit den an Bord befindlichen 600 Litern flüssigen Wasserstoffs erzielte man eine Reichweite von 300 km.601

Am 19. Juni 2000 durfte die Oberbürgermeisterin der Stadt Bonn das erste euro- päische Schiff taufen, das allein durch Wasserstoff-betriebene Brennstoffzellen angetrieben wird. Die „Hydra“ des Bonner Unternehmens etaing GmbH, das erst seit dem vergangenen Jahr auf diesem Gebiet tätig ist und insgesamt 15 Mitarbei- ter beschäftigt602, hat das AFC-Modul „Europ 21“ mit einer Leistung von 5 kW an Bord, das in Zusammenarbeit mit dem britischen Unternehmen ZeTek Power Plc. entwickelt wurde. Die Zelle bezieht ihre Energie aus einem Hydridtank mit 32 Nm³ Wasserstoff.603 Das 12 Meter lange Ausflugsboot, das für 22 Passagiere aus- gelegt ist und eine Spitzengeschwindigkeit von 6 Knoten erreicht, soll aufgrund der fehlenden Emissionen und dem geringen Wellenschlag auch in Naturschutz- gebieten eingesetzt werden können. Die „Hydra“ wurde von Fachleuten des Ger- manischen Lloyd überprüft und ist nun nach Aussage der Firma das erste Brenn- stoffzellen-getriebene Fahrzeug überhaupt, das die offizielle Zulassung einer Be- hörde erhalten hat. Die Verantwortlichen der etaing GmbH sehen für ihr neues Produkt große Marktchancen. Schließlich fahren allein in Deutschland etwa 400.000 Segel- und Motorboote, von denen sich mindestens 10 % auf Brennstoff- zellen-Antrieb umrüsten ließen.604

Die gleiche Zielgruppe peilt man auch bei Zemar, der Tochtergesellschaft des britischen Partners ZeTek Power, an. Zur Zeit rüstet man in London ein sogenann- tes „Canal Narrowboat“, einen zum Hausboot umgebauten Lastkahn, mit einem 5- kW-Brennstoffzellen-Antrieb um. Das ca. 21 m lange und nur 2 m breite Stahl- Boot soll zu Demonstrationszwecken eingesetzt werden und beherbergt einen mit modernster Technik ausgestatteten Konferenzraum.605

6.2.1.6 Luftverkehr

Zur Zeit gibt es noch keine konkreten Pläne für einen baldigen Einsatz von Brennstoffzellen als Antriebsaggregat im zivilen Luftverkehr. Zwar berichtete der deutsche Luftfahrt-Presse-Club bereits im vergangenen Jahr, daß ein Fracht„Jumbo“ der Lufthansa mit einer Brennstoffzelle ausgestattet sein soll, deren Abgase über einen Schornstein entweichen, doch bei kritischer Betrachtung des Erscheinungsdatums dieser Meldung wurde dem Leser schnell klar, worum es sich hierbei in Wirklichkeit handelte: einen Aprilscherz.606

Die ersten richtigen „fliegenden Brennstoffzellen“ wird es deshalb wahrscheinlich an Bord eines unbemannten Spezialflugzeugs geben, das die amerikanische Firma AeroVironment Inc. in den nächsten Jahren produzieren will. Hierbei handelt es sich um ein ursprünglich Solar-betriebenes, ferngesteuertes Ultraleichtflugzeug, das bereits seit 1998 als mobiles Relais für Telekommunikations- und Luftaufklä- rungszwecke eingesetzt wird. Die bisherigen „Centurion“-Modelle, die in Zu- sammenarbeit mit der NASA konstruiert wurden, bewegen sich mit niedriger Ge- schwindigkeit in großer Höhe (bis zu 30 km) und können ein Gebiet mit einem Durchmesser von 300 Meilen abdecken. Bei dem 727 kg schweren Nachfolgemo- dell (Länge: 3,60 m; Spannweite: 76,80 m) mit der Bezeichnung „Helios“ will man nun eine regenerative 8-kW-PEM-Brennstoffzelle einbauen. Sie soll den Be- trieb bei schlechten Witterungsbedingungen und Dunkelheit gewährleisten und somit für eine verlängerte Flugdauer von mehreren Monaten sorgen. Mit den acht 2-PS-Elektromotoren läßt sich in dieser Zeit eine maximale Nutzlast von 100 kg durch die Luft bewegen. Aufgrund der relativ geringen Kosten und Risiken soll sich dieses System als Konkurrenz zu erdnahen Satelliten etablieren.607

Der Einsatz von regenerativen Brennstoffzellen ist auch für ein anderes Zukunftsprojekt interessant: die Wiederauferstehung des Luftschiffes in Form des sogenannten „CargoLifters“, der zum Transport von schweren Lasten in und aus abgelegenen Gebieten genutzt werden soll. Wie bei dem amerikanischen FlugzeugProjekt könnte man hier tagsüber mit Solarzellen, die auf der Außenhaut des Zeppelins angebracht werden, Strom erzeugen und durch Elektrolyse Wasserstoff herstellen, den man dann bei Nachtflügen in Brennstoffzellen oxidieren lassen und so Strom für den Elektroantrieb erzeugen könnte.608

Zwar nicht den Einsatz von Brennstoffzellen, aber immerhin die Verwendung von Wasserstoff plante der deutsche Flugzeughersteller Dornier zusammen mit DASA Airbus in Hamburg und mit finanzieller Unterstützung der deutschen und kanadi- schen Regierung.609 Man wollte sich die Vorteile von Wasserstoff - das geringe Gewicht, die hohe Sicherheit, die umweltfreundliche Verbrennung und die gerin- geren Kondensstreifen - zu Nutze machen.610 Auf Basis der Jet-Version des 34- sitzigen Regionalflugzeuges „Do 328“ von Fairchild Dornier wollte man bis zum Jahr 2000 ein Flugzeug mit Wasserstoff-tauglichen Triebwerken von Pratt & Whitney (CAN) umrüsten. Das russische Unternehmen Tupolev, das bereits bei einem Flugzeug vom Typ „TU 154“ ein Triebwerk mit flüssigem Wasserstoff betrieben hat611, sollte dabei für die H2-Versorgung an Bord sorgen und bei den Sicherheitssystemen zuarbeiten. Das sogenannte „Cryoplane” hätte um die Jahr- tausendwende in Deutschland im Demonstrationsbetrieb getestet werden sollen.612 Doch nachdem vorher bereits die Idee, einen „Airbus 310“ für den Einsatz von flüssigem Wasserstoff umzubauen, verworfen wurde, legte man auch dieses Pro- jekt aus technischen und finanziellen Gründen für einige Zeit auf Eis.

Jetzt hat man die alte Idee wiederentdeckt und möchte sie diesmal in einem euro- päischen Kontext verwirklichen. Mit 33 Partnern aus Industrie und Forschung, die in 11 verschiedenen europäischen Staaten beheimatet sind, hat die DASA eine auf zwei Jahre angesetzte Systemanalyse gestartet, in der die Möglichkeit eines mit flüssigem Wasserstoff betriebenen Flugzeugs geprüft werden soll. Finanzielle Unterstützung erhält das Projekt durch das „5. Rahmenprogramm“ der Europäi- schen Union. Man hofft aufgrund des geringen Treibstoffgewichts ein ökonomi- scheres und leistungsstärkeres „Cryoplane“ konzipieren zu können. Bis das erste serientaugliche Flugzeug vom Boden abhebt, dürften allerdings noch gut 10 Jahre vergehen.613

Der Triebwerkshersteller BMW Rolls-Royce AeroEngines ist ebenfalls an der Entwicklung von Wasserstoff-Flugzeugen beteiligt. Dessen Geschäftsführer Prof. Dr. Günter Kappler ist der Auffassung, daß Wasserstofftriebwerke schon heute technisch machbar sind und gegenüber konventionellen Maschinen sogar einige Vorteile aufweisen. So läßt sich die Flamme im Triebwerk mit Wasserstoff besser stabilisieren als mit Kerosin. Trotzdem glaubt Kappler nicht, daß die Flugzeugin- dustrie in absehbarer Zeit auf Wasserstoff setzt, da die Umstellung des weltweiten Flugverkehrs aufwendig und kostenintensiv wäre. Außerdem könnten sich für die Umwelt auch erhebliche Nachteile ergeben, da man auf Reiseflughöhe viermal soviel Wasser erzeugen würde wie mit herkömmlichen Treibstoffen und die dar- aus resultierende Eiskristallbildung möglicherweise zu Klimaveränderungen führt. „Wasserstoff als Energieträger der Zukunft bleibt ein großes Thema, aber nicht vorrangig für die Luftfahrt“, faßt der BMW -Vertreter seine Prognose zusam- men.614

6.2.2 Militärische Nutzung

Mit Ausnahme der maritimen Nutzung werden Brennstoffzellen im militärischen Bereich bisher nur stationär eingesetzt. Sie sollen in entlegenen Gebieten die e- lektrischen Geräte von Einsatz- und Planungsstäben mit Strom versorgen und so- mit die bisher gängigen Generatoren ersetzen. Doch obwohl das Anwendungs- spektrum bisher noch sehr begrenzt ist, sind es vor allem die Verteidigungs- ministerien, die Millionenbeträge bereitstellen, um die Weiterentwicklung der Brennstoffzellen-Technologie voranzutreiben. Dies ist besonders in den Vereinig- ten Staaten der Fall, wo die verschiedenen Entwicklungsprogramme vom De- partment of Defense (DoD) finanziert werden und das Department of Energy (DoE) die Koordinierung übernommen hat.615

Im Rahmen eines Demonstrationsprogramms installierte das US-Verteidigungs- ministerium 30 Phosphorsäure-Brennstoffzellen an militärischen Standorten in 17 verschiedenen Bundesstaaten, von Alaska bis Florida. In den Jahren 1993 und 1994 wurden hierfür insgesamt 36,75 Millionen Dollar im Haushaltsplan bereitgestellt. Genutzt werden die Anlagen zur zentralen Energieversorgung in Krankenhäusern, Unterkünften, Sporthallen, Schwimmbädern, Bürogebäuden, Küchen, Kontrollzentren und sogar in einer Wäscherei. Sieben Aggregate dienen der Notstromversorgung bei Stromausfällen im Hauptnetz.616

Bereits 1983 begann die kanadische Armee die ersten Forschungsaufträge bezüglich der Brennstoffzellen-Technologie zu vergeben und trug somit dazu bei, daß sich diese Technologie so schnell weiterentwickeln konnte.617 Inzwischen plant man dort sogar den Kauf von vier gebrauchten britischen U-Booten, um diese auf Brennstoffzellen-Antrieb umzurüsten.618

6.2.2.1 Marine

Im maritimen Bereich ist die Brennstoffzelle besonders für den Einsatz als Au-ßenluft-unabhängiger Antrieb (AIP = air-independent propulsion) von konventio- nellen, d.h. nicht-nuklearen U-Booten von Bedeutung. Selbst Länder, die sich zuerst für andere AIP-Systeme entschieden haben, z.B. Italien, Schweden, Austra- lien oder die Niederlande, setzen nun auf diese Technik. Der Vorteil gegenüber den anderen Außenluft-unabhängigen Antriebsarten wie Stirling-Motor, Kreis- lauf-Dieselmotor, Walter-Turbine oder Kreislauf-Turbine liegt darin, daß man bei ausgedehnten Tauchfahrten theoretisch ohne die bisher notwendigen, zusätzlichen Batterien auskommt und sich dennoch Auftauch- bzw. Schnorchelphasen vermei- den oder zumindest vermindern lassen. Außerdem bietet die Brennstoffzellen- Technologie die Möglichkeit einer besonders effizienten Energiegewinnung bei äußerst niedrigen Wärme- und Geräuschsignaturen, die eine Entdeckung durch potentielle Gegner erschweren und die Reichweite der eigenen Sensoren erhö- hen.619

Aufgrund ihrer Umweltfreundlichkeit, ihrer kompakten Bauweise, der niedrigen Betriebstemperaturen und des hohen Wirkungsgrades ist nach Ansicht des Bun- desamtes für Wehrtechnik und Beschaffung auch bald auf Überwasserschiffen, z. B. für den Betrieb im Hafen oder bei Versorgungsschiffen, mit dem Einsatz von PEMFC-Anlagen zu rechnen.620 Hieran arbeitet u. a. auch der große amerikanische Rüstungskonzern General Dynamics.621

Bereits gegen Ende der 70er Jahre entdeckte ein Konsortium, bestehend aus der Howaldtswerke-Deutsche Werft AG (HDW), der MAN -Tochter Ferrostaal AG (FS) und dem Ingenieurkontor Lübeck (IKL), das Potential der Brennstoffzellen- Technologie und begann mit der Entwicklung solcher Anlagen für den U-Boot- Einsatz.622

Seit 1985 entwickelt die Firma Siemens im Auftrag des Bundesamtes für Wehr- technik und Beschaffung (BWB) PEM-Brennstoffzellen für den Einsatz auf U- Booten der Deutschen Bundesmarine. Die grundsätzliche Systemeignung der Brennstoffzellen-Technik wurde im Jahr 1988 während eines neun Monate dau- ernden Testprogramms mit einer alkalischen 100-kW-Brennstoffzelle an Bord des deutschen U-Bootes „U-1“ bei mehreren Übungsfahrten in Nord- und Ostsee nachgewiesen.623 Bei den unterschiedlichen Abnahmeprüfungen wurde neben der technischen Funktion besonders auf die speziellen Anforderungen für den militä- rischen Einsatz geachtet. Dies sind neben der hohen Schockfestigkeit und dem geringen magnetischen Streufeld vor allem die geringen äußeren Abmessungen und die Einsatzfähigkeit bei höheren und niedrigeren Umgebungstemperaturen.624

Im August 1998 wurde die weltweit größte PEM-Brennstoffzellen-Anlage mit einem Gewicht von acht Tonnen an die Howaldtswerke-Deutsche Werft ausgelie- fert.625 Der Werftauftrag für diese Zellen war einer der ersten kommerziellen An- wendungen der PEM-Technologie, die bezüglich Überlastverhalten, Spannungs- degradation, Lebensdauer und Leistungsvermögen erhebliche Vorteile gegenüber den anderen Brennstoffzellen-Typen aufweist. Außerdem sind ihre Wärmesigna- turen aufgrund der niedrigen Arbeitstemperatur von 70 bis 90 °C sehr gering. Die entstehende Hitze wird zur Dehydrierung der Wasserstofftanks, zur Erwärmung des Sauerstoffs auf Betriebstemperatur und zum Beheizen des Bootes genutzt. Die einzelnen Module der Anlage sind elektrisch in Reihe geschaltet, ermöglichen jedoch auch beim Ausfall eines Stacks den weiteren Betrieb mit geringerer Leis- tung.626 Im Zusammenspiel mit einem effizienten und platzsparenden PERMASYN®-Drehstrommotor von Siemens können die Brennstoffzellen-Unter- seeboote bis zu fünfmal länger auf Tauchfahrt gehen als konventionelle U-Boote, die immer wieder zum Aufladen ihrer Batterien auftauchen und die Dieselmotoren anwerfen müssen.627 Außerdem produziert die gesamte Anlage keine Abgase, die bei Unterwasserfahrt gegen den mit der Tauchtiefe steigenden Wasserdruck nach außen abgegeben werden müßten.628

Als Resultat der langjährigen Forschung wird nun der Bau der neuen U-Boot- Klasse „212A“ als bilaterales deutsch-italienisches Kooperationsprogramm durch- geführt. Vier dieser für den küstennahen Einsatz („brown-water operations“) kon- zipierten Boote wurden im Juli 1994 von der Bundesmarine in Auftrag gegeben. Sie werden von einer Firmengemeinschaft, bestehend aus HDW in Kiel und der Thyssen Nordseewerke GmbH in Emden, produziert. Italien hat sich 1996 dem Programm mit dem Nachbau von zwei Booten angeschlossen, wobei eine Option auf zwei weitere Boote bestand, die nunmehr durch die italienische Regierung ausgeübt werden soll. Der Abschluß des Bauvertrages für die italienischen Boote erfolgte 1997 mit der italienischen Werft Fincantieri in La Spezia. Die Ausliefe- rung des ersten Bootes an die deutsche Marine ist für das Jahresende 2003 ge- plant.629

Die Brennstoffzellen der „212er“ Klasse werden mit reinem Wasserstoff und flüs- sigem Sauerstoff betrieben. Die benötigten 1,8 t Wasserstoff befinden sich in Me- tall-Hydrid-Zylindern, die außerhalb des Druckkörpers angebracht sind und wie die gesamte Anlage in Zusammenarbeit mit dem TüV und dem Germanischen Lloyd entwickelt wurden.630 Die Lagerung des Hydridspeichers an der äußeren Bordwand hat den Vorteil, daß seine beträchtliche Masse zur Reduzierung des tieffrequenten Schallpegels beiträgt.631 Bei diesen besonderen Zylindern werden die Zwischenräume in der Gitterstruktur der Metallgemische mit Wasserstoffato- men aufgefüllt, so daß große Mengen Wasserstoff bei Umgebungstemperatur und unter geringem Druck gespeichert werden können. Aus Sicherheitsgründen sind die Brennstoffzellen und alle Wasserstoffleitungen innerhalb des Druckkörpers doppelwandig und der Zwischenraum mit Stickstoff gefüllt. Der von der Firma Linde entwickelte und 15 Tonnen fassende Sauerstofftank befindet sich ebenfalls außerhalb des Druckkörpers und soll im Bedarfsfall auch die 27-Mann-starke Crew mit Atemluft versorgen. Das bei der Reaktion der beiden Stoffe entstehende Wasser wird in einem Tank gesammelt, so daß die Gewichtsbalance des Bootes erhalten bleibt. Es kann ebenfalls für den Crew-Bedarf verwendet werden. Die beiden Treibstoffe sollen in jedem Hafen der Welt problemlos gebunkert werden können. Zukünftig, d.h. etwa in 10 Jahren, ließe sich auch die Verwendung von anderen Treibstoffen wie Methanol, Erdgas, Kerosin oder Diesel realisieren, wofür jedoch ein platzraubender Reformer installiert werden müßte. Allerdings ließe sich so die Einsatzdauer verlängern, da diese Stoffe leichter in größeren Mengen gelagert und transportiert werden können.

Der Gesamtwirkungsgrad der Brennstoffzellen-Anlage, die eine Leistung von 240 kW632 liefern soll, liegt bei ca. 70 %. Die Spitzengeschwindigkeit der 57 m langen und 1500 t Verdrängung633 aufbietenden „212er“ Klasse liegt im Brennstoffzel- len-Betrieb bei 6 bis 7 Knoten (ca. 12 km/h). Die maximale Reichweite bei Tauchfahrt mit Brennstoffzelle und Batterie wird mit 3.000 Seemeilen angege- ben.634

Die Leistung der Brennstoffzelle ist somit ausreichend für „Marschfahrt“ im getauchten Transit und für die Patrouille im Einsatzgebiet. Etwa die halbe Missionsdauer kann mit der Brennstoffzellen-Anlage bei Ortungsgeschwindigkeit gefahren werden. Für die Höchstfahrt, die im Bereich gängiger konventioneller U-Boote liegt, ist das Boot weiterhin auf Bleibatterien angewiesen. Dieser Fahrtzustand ist daher weiterhin zeitlich begrenzt.635

Neben der „212er“ Klasse entwickelt HDW zusammen mit Ferrostaal und Thys- sen zusätzlich noch ein ozeangängiges U-Boot, das die Vorzüge des bisher erfolg- reichsten nicht-nuklearen Unterseebootes der Welt, der „209er“ Klasse, mit denen der „212er“ Boote verbinden soll. Der neue, 65-Meter-lange Bootstyp wird „214er“ Klasse heißen, längere Tauchzeiten und größere Tauchtiefen ermöglichen und dabei nur eine Verdrängung von 1.700 Tonnen aufweisen. Das mit acht Tor- pedorohren ausgestattete Boot soll von einer 35 Mann starken Besatzung bedient werden und wie die „212er“ Klasse über einen Brennstoffzellen-Antrieb verfügen. Dieser ist allerdings optional und kann auch nachträglich eingebaut werden. Als Spitzengeschwindigkeit im getauchten Zustand, der maximal drei Wochen andau- ern kann, werden bis zu 20 Knoten angegeben. Insgesamt ist eine Einsatzdauer von bis zu 12 Wochen möglich. Das Boot ist damit nicht nur für die Bekämpfung von anderen Unter- und Überwasserzielen geeignet, sondern geradezu prädesti- niert für die Unterstützung von Überwachungs- und Geheimdienstoperationen, bei denen die erschwerte Ortungsmöglichkeit von besonderer Bedeutung ist.636

Beide geplanten U-Boot-Klassen werden als Hybrid betrieben, d.h. sie verfügen zusätzlich noch über einen konventionellen Diesel-Antrieb und eine Fahrbatterie. Die Brennstoffzellen-Anlage selbst benötigt während eines Einsatzes keine be- sondere Wartung und keine zusätzliche Besatzung.637 Zur sicheren Lenkung und Aufrechterhaltung des Schiffsbetriebes in allen Fahrzuständen ist nur eine Wache von drei Mann notwendig.638

Da das Brennstoffzellen-System nicht nur für den Einsatz auf den beiden neuen U-Boot-Klassen konzipiert ist, lassen sich auch andere U-Boot-Typen damit nach- rüsten. Aufgrund der Aufteilung in Sektoren läßt sich ein Boot problemlos in Hö- he des Turmes auseinanderschneiden und um die Größe der kompletten Brenn- stoffzellen-Anlage verlängern. Der 6 Meter lange Einbau beinhaltet die zwei 120- kW-PEM-Brennstoffzellen, den Tank für den flüssigen Sauerstoff, der sich in diesem Fall innerhalb des Druckkörpers befindet, und alle sonstigen Peripheriean- lagen wie Leitungen, Kabel und zusätzliche CO2-Filter. Die Wasserstoffcontainer werden währenddessen entlang des Kiels befestigt.639 Dieses Verfahren spart Kos- ten, wirkt sich nicht negativ auf die Leistung und Sicherheit des Bootes aus und eröffnet der deutschen Werftindustrie, die sich in den vergangenen 40 Jahren mit dem Bau von mehr als 120 militärischen U-Booten zum Marktführer entwickelt hat640, ein neues Aufgabengebiet, zumal das Geschäft mit dem Neubau von Kriegsschiffen immer weiter zurückgeht.641

Griechenland hat kürzlich als eines der ersten Länder offiziell Interesse an der „214er“ Klasse angemeldet und sogar bereits einen Vertrag über drei Boote mit einer Option auf ein weiteres unterzeichnet. Der Auftragswert umfaßt ca. zwei Milliarden DM, wobei zwei der Boote in Griechenland gebaut werden sollen. Das erste in Deutschland gefertigte Boot könnte bereits im Jahr 2005 ausgeliefert wer- den.642

Für 1,6 Milliarden DM hat das südkoreanische Verteidigungsministerium im November 2000 ebenfalls drei U-Boote der „214er“ Klasse bestellt, die in Zusammenarbeit mit Hyundai Heavy Industries in dem ostasiatischen Land gebaut und ab 2007 ausgeliefert werden sollen. In Südkorea hat man bereits Erfahrung mit deutschen Kriegsschiffen, schließlich läßt HDW dort bereits seit mehreren Jahren Boote vom Typ „209“ in Lizenz bauen.643

Weitere potentielle Kunden, sowohl für die „214er“ als auch für die „212er“ U- Boote, dürften die übrigen Anrainerstaaten des Mittelmeers und die Länder des südamerikanischen Kontinents sein, also genau die Staaten, die bereits in der Ver- gangenheit bei der Landesverteidigung auf U-Boote „Made in Germany“ gesetzt haben.

Für kleinere Küstenstaaten mit geringem Verteidigungsbudget wird noch ein weiteres Boot in Aussicht gestellt: Die Boote vom „Typ 800“ sollen ebenfalls über einen Brennstoffzellen-Diesel-Hybrid-, vielleicht sogar über einen reinen Brennstoffzellen-Antrieb verfügen.644

Von Seiten der Bundesregierung werden weiterhin jährlich mehrere Millionen DM für Forschung und Entwicklung bereitgestellt, mit denen u.a. die zweite Serie der „212er“ Klasse, deren Bau ab dem Jahr 2008 geplant ist, gefördert werden soll.645 Auch die amerikanischen Navy hat im Oktober 1998 verschiedene Firmen beauftragt, Brennstoffzellen mit einer Leistung von bis zu 2,5 Megawatt für Schiffsantriebe zu entwickeln.646

Man will hier sogar noch einen Schritt weiter gehen und nicht nur Schiffe, sondern auch die von ihnen abgeschossenen Waffen, wie etwa Torpedos, mit Brennstoffzellen ausstatten.647

6.2.2.2 Heer

Für die Landstreitkräfte sind, wie bereits erwähnt, Brennstoffzellen vor allem für stationäre Anwendungen auf Stützpunkten oder in entlegenen Gebieten interessant, da sie dort all ihre Vorteile ausspielen können: Hoher Wirkungsgrad, geringe Emissionen (Lärm, Abgase, Wärme) und auf lange Sicht die Möglichkeit, mit den verschiedensten Treibstoffen betrieben werden zu können.

Im mobilen Bereich gibt es zwar schon einige Pläne und auch erste Entwicklungspartnerschaften, aber noch keine konkreten Umsetzungen in Form von einsatzbereitem Gerät. Es sind wieder einmal die Amerikaner, die auch auf diesem Gebiet an die Zukunft denken: Im Rahmen des Projekts „21st Century Truck“ entwickelt die US-Armee zusammen mit diversen Partnern aus der Industrie ein Transportfahrzeug, das u.a. mit einer Diesel-betriebenen Brennstoffzelle fahren soll. Das Militär ist besonders am Diesel-Aspekt interessiert, da dies immer noch der bedeutendste Kraftstoff im Großgeräte-Sektor ist.648

Einen weiteren Anwendungsbereich stellen kleine, portable Brennstoffzellen dar, die für den Infanterie-Einsatz interessant sind. Viele Utensilien des zukünftigen High-Tech-Kriegers sind ohne elektrische Energie nicht funktionsfähig und bei mehrwöchigen Einsätzen im Feld kann die Suche nach einer Steckdose zum Aufladen der obendrein noch schweren Akkus oft mühselig sein. So ließen sich Taschenlampen, Satelliten-Navigationsanlagen, Nachtsicht- oder Funkgeräte auch mit Hilfe von Brennstoffzellen betreiben.

Im vergangenen Jahr testete die US-Armee bereits einen Prototypen in der Größe einer Cola-Dose, der einen Manöverposten eine Woche lang mit Strom versorgte.649 Im Mai diesen Jahres beauftragte man das deutsche Unternehmen NovArs GmbH aus Passau, ein Partner der Manhattan Scientifics Inc. aus Los Alamos (USA), mit der Entwicklung von 15 bis 30 Watt starken Brennstoffzellen für ein portables Kommunikationssystem.650

Das kanadische Unternehmen Hydrogenics Corporation konzipiert zur Zeit einen Brennstoffzellen-Prototypen, der zum Betrieb von mobilen ABC-Spürgeräten verwendet werden soll.651

Ein Wissenschaftlerteam der Case Western Reserve University aus Cleveland (Ohio) hat in Zusammenarbeit mit dem amerikanischen Verteidigungsministerium eine PEM-Brennstoffzelle konstruiert, die nicht größer ist als ein Radiergummi. Diese Mini-Zelle soll in Zukunft in Kampfgebieten zur Energieversorgung von Bewegungs- und Giftgasmeldern eingesetzt werden.652

6.2.2.3 Luftwaffe

Derzeit gibt es weltweit keine offiziellen Pläne für den Einsatz von Brennstoffzel- len als Antriebsaggregat in militärischen Flugzeugen oder Hubschraubern. Der Hauptgrund hierfür dürfte das noch immer schlechte Gewichts-Leistungs-Verhält- nis von Brennstoffzellen sein. Langfristig ist diese Technologie aber aufgrund der geringen Geräuschemissionen für die militärische Luftfahrt von großem Interesse. In nicht ganz so weiter Ferne dürfte bereits der Einsatz von Brennstoffzellen zur Stromversorgung der Bordelektronik liegen653. Schließlich werden solche Anla- gen in der Raumfahrt schon seit Jahrzehnten erfolgreich eingesetzt.

Die U.S. Air Force ist zwar auch an der Erprobung von Brennstoffzellen-Geräten beteiligt, setzt diese aber nur zur Beleuchtung von Landebahnen654 oder zur Stromversorgung von Gebäuden ein.

6.2.3 Raumfahrt

Die Renaissance der Brennstoffzelle fand ihren Ursprung in der Raumfahrt- Forschung. Aufgrund der besonderen Anforderungen, die an jegliche Art von Technik in der Schwerelosigkeit gestellt werden, zeigten sich sehr schnell die Vorzüge dieser Möglichkeit der Stromerzeugung. Begünstigt wurde die Entwick- lung der damals noch außerordentlich teuren Brennstoffzellen-Technologie nicht zuletzt durch das Wettrennen der Weltmächte USA und Sowjetunion bei der Er- oberung des Weltraums. Beide Staaten investierten in der 60er Jahren Milliarden- beträge, um auf diesem Wege die Stärken ihrer politischen Systeme unter Beweis zu stellen.

Ebenfalls durch die Raumfahrt rückte Wasserstoff als Treibstoff in das Blickfeld der Öffentlichkeit. Er fungiert hier nicht nur als Kraftstoff für die äußerst leistungsstarken Antriebsraketen der „Space Shuttles“655, sondern ist auch Energiequelle für die Stromerzeugung durch Brennstoffzellen.

Die erste PEM-Brennstoffzelle wurde zu Beginn der 60er Jahre von General Electric 656 für das „Gemini“-Raumfahrtprogramm konstruiert657 und konnte im August 1965 zum ersten Mal eingesetzt werden. Die sechs Brennstoffzellen-Stacks mit einer Leistung von jeweils 350 Watt waren allerdings sehr störanfällig.658 Aufgrund der höheren Zuverlässigkeit setzte die NASA deshalb in der Folgezeit auf alkalische Brennstoffzellen von Pratt & Whitney, die u.a. auch ab 1968 bei den Mondflügen der „Apollo“-Missionen zum Einsatz kamen.659

Inzwischen konzentriert man sich bei der NASA auf die Entwicklung von regenerativen Brennstoffzellen, deren Einsatz im Weltraum sich gerade in Verbindung mit Solarzellen besonders anbietet.660

6.2.4 Kleingeräte

Die stetig steigenden Leistungsanforderungen der Elektronik erfordern gerade für transportable Kleinanwendungen innovative Konzepte zur Energieversorgung. In der Mikroenergietechnik werden deshalb leistungsstarke Miniatur- und Mikrobrennstoffzellen zielgerichtet auf den elektrischen Verbraucher als alleinigen E- nergiewandler oder auch als Hybridsystem entwickelt.661

Der Einsatz von Brennstoffzellen in Kleingeräten bietet sich vor allem aus fol- genden Gründen an: Im Vergleich zu Batterien sind Brennstoffzellen leicht, haben eine hohe spezifische Leistungsdichte und erlauben einen kontinuierlichen Lang- zeitbetrieb. Allerdings benötigen sie einen Speicher für den Energieträger, dessen Größe die maximale Betriebsdauer bestimmt. Der Wasserstoffvorrat kann aber z. B. mit Hilfe eines Miniaturelektrolyseurs an jeder Steckdose generiert werden.662

Im Frühjahr 1998 stellte das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) aus Freiburg auf der „Hannover-Messe“ eine flache, auf der PEM-Technologie basierende Streifenmembran-Brennstoffzelle mit einer Leistung von 20 Watt vor. Diese versorgt ein handelsübliches Notebook bis zu 10 Stunden mit Strom und arbeitet somit 2-3 mal länger als ein Lithium-Akku. Den Wasserstoff bezieht die Minizelle aus einem Metallhydridspeicher, der ausgetauscht oder z. B. durch ei- nen Wasser-Elektrolyseur an einer Steckdose wieder aufgeladen werden kann. „Selbstentladung“ und „Memory-Effekt“ sind für solche Geräte Fremdwörter.663 Der Wirkungsgrad liegt bei über 50 %, die Ausgangsspannung bei 2,0 V und die maximale Leistung bei 50 W. Als Brennstoff kann neben reinem Wasserstoff auch flüssiges Methanol zur Direktverbrennung eingesetzt werden. Im Zusammenhang mit den Abmessungen (nur 20 mm hoch und 144 mm im Durchmesser) und dem Gewicht (500 g) wird die Attraktivität dieser Art der Energieversorgung deut- lich.664 Bei einer Großserienfertigung könnte diese Technologie, die sich im Leis- tungsbereich von 1 bis 500 Watt etablieren dürfte, schon in 2 bis 5 Jahren mit Li- thium-Akkus konkurrieren.665 Bis dahin sollen Zelle und Wasserstoffspeicher noch so weit verbessert werden, daß sie eine Woche lang ununterbrochen funktio- nieren, ohne eine Steckdose zu benötigen.666

Gemeinsam mit dem Institut für Mikrosystemtechnik der Universität Freiburg entwickelte das Fraunhofer Institut im übrigen auch noch eine besonders kleine Mikrobrennstoffzelle (10 x 14 x 2,5 mm) mit einer Leistungsabgabe von 250 mW und einer sehr hohen Leistungsdichte von 1 W/ccm.667

Das System der kanadischen Firma Ballard Power Systems, das eine Leistung von 25 W und eine Kapazität von 300 Wh erreicht, dient ebenfalls der Versorgung von Laptops. Der Wasserstoff wird hier als Hybrid in einem speziellen Metallpulver gespeichert.668

Das amerikanische Unternehmen Motorola hat bereits zusammen mit dem Los Alamos National Laboratory eine Brennstoffzelle entwickelt, die mit Methanol betrieben werden kann und zehn mal länger halten soll als herkömmliche Akkus. Damit ließe sich ein Mobiltelefon mehr als einen Monat lang mit Energie versor- gen. Die 2,5 mal 2,5 Zentimeter kleine und 2,5 Millimeter669 dünne Zelle soll da- bei nicht nur leichter, sondern auch kostengünstiger sein als ein Akku.670 Die Be- tankung erfolgt ähnlich wie bei einem Füllfederhaltern über kleine Methanol- Patronen.671 Bis zum Erreichen der Marktreife dürften aber noch drei bis fünf Jah- re vergehen.

Schon vorher will jedoch das amerikanische Unternehmen Manhattan Scientifics einen Gürtel mit Brennstoffzelle anbieten, in dem man ein Handy mitführen und gleichzeitig dessen Batterien aufladen kann.672

Das israelische Unternehmen Medis El plant sogar eine Direkt-Methanol- Brennstoffzelle für Handys, die erst nach drei Monaten eine Methanol-Nach- füllung benötigt und eine Lebensdauer von zwei Jahren haben soll. Anfang 2001 könnte es bereits einen ersten Prototypen geben.673

Das ansonsten eher für Produkte wie Computer und Laptop bekannte japanische Unternehmen Toshiba hat noch ein weiteres Einsatzgebiet für die Brennstoffzel- len-Technologie gefunden: Verkaufsautomaten. Die ersten Geräte haben zwar schon mehrere tausend Teststunden hinter sich, sollen aber erst im Jahr 2003 auf den Markt kommen und einen Leistungsbereich von 10 bis 15 kW besitzen.674

Die Brennstoffzellen-Technik könnte in Zukunft auch Akkus und Batterien in anderen Kleingeräten wie zum Beispiel tragbaren CD-Spielern, Rasenmähern, Camping-Geräten oder Elektrowerkzeugen ersetzen.675 In den USA gibt es für den Profi-Bereich sogar schon Brennstoffzellen-Videokameras.676

Gerade im Heim- und Gartenbereich ist der Markt relativ groß. Jedes Jahr werden dort fast 8 Millionen Geräte mit 2-Takt-Motoren verkauft.677

Interessant ist ebenfalls der große Markt für transportable Generatoren, den vor allem die japanischen Firmen Honda und Yamaha sowie das amerikanische Unternehmen Coleman Powermate bedienen.678 Die amerikanischen Verbraucher besitzen schon jetzt über 10 Millionen mobile Generatoren, wobei das Marktvolumen in den vergangen sechs Jahren um 30 % zugelegt hat.679 Der kanadische Hersteller Ballard Power will bereits im Jahr 2001 die ersten portablen 1-kW- Generatoren mit Brennstoffzellen auf den Markt bringen.680

Inzwischen hat auch ein deutsches Unternehmen, die Berliner Firma Heliocentris, einen Prototypen für eine tragbare Stromversorgung mit Brennstoffzelle vorge- stellt. Mit ihm sollen kleine Stromverbraucher wie Kühlboxen oder Lampen vier- mal so lange mit Energie versorgt werden wie mit einer herkömmlichen Bleibatte- rie vergleichbaren Gewichts. Doch nicht nur der Freizeit- und Campingbereich ist für die Entwickler interessant, sondern auch Verkehrszeichenanlagen, Meßstatio- nen oder Telekommunikationseinrichtungen.681 So versucht der amerikanische Bundesstaat New Jersey seit dem Frühjahr 1998 den Verkehr auf seinen Autobah- nen südlich und westlich von New York mit 65 großen, durch Brennstoffzellen- Energie beleuchteten Hinweistafeln in den Griff zu bekommen. Und auch der Schiffsverkehr läßt sich mit den kleinen Brennstoffzellen regeln: Ein Gerät von ABB zum Betrieb elektrischer Leuchtbojen auf Flüssen erreicht eine Nennleistung von 30 bis 60 Watt, hat ohne Wartung eine Lebensdauer von etwa zwei Jahren und erzielt bei einer täglichen Einschaltdauer von etwa vier Stunden eine Gesamt- abgabe von 180 kWh. Zum Betrieb von Schiffahrtszeichen in besonders abgele- genen Teilen der Weltmeere ist diese Technik geradezu prädestiniert.682

Und auch das gibt es bereits: Für Hobby-Forscher bieten inzwischen verschiedene Hersteller (Kosmos, Conrad-Electronic, H-Tec, Heliocentris) kleine, meist auf der PEM-Technik basierende Brennstoffzellen mitsamt Wasserstoff-Patrone zum Ex- perimentieren an.683 Das Angebot richtet sich vor allem an Schulen und Universi- täten, die in zunehmendem Maße diese Thematik in ihre Lehrpläne einarbeiten.

Abschließend muß noch gesagt werden, daß der Marktbereich der Kleingeräte nicht das Umsatzpotential des Fahrzeug- und Kraftwerkbaus besitzt, welches in Milliarden-Höhe liegen dürfte, dafür aber zur Akzeptanz der Brennstoffzellen- Technologie in der Bevölkerung beiträgt, da der Einzelne direkt mit ihr in Kontakt kommt.684

7. Politische Aspekte

Die Brennstoffzellen-Technologie ist nun schon seit mehr als 150 Jahre bekannt. Die Frage ist deshalb, wieso sie ausgerechnet jetzt in den Mittelpunkt des öffentli- chen Interesses tritt. Der Grund ist wahrscheinlich das glückliche Zusammen- treffen mehrerer Umstände: ein gestiegenes Umweltbewußtsein, die Liberalisie- rung der Energiemärkte und schließlich die gravierenden Fortschritte in der technischen Entwicklung, die zur erheblichen Kostensenkung beitrugen.685 Den Anfang machte jedoch die Politik, so daß der Aspekt auch einen wichtigen Platz in dieser Arbeit einnimmt.

Daß die Begriffe „Wasserstoff“ und „Brennstoffzelle“ auch bereits in der deut- schen Politik Beachtung gefunden haben, zeigt die Diskussion, die vom Bundes- tagsabgeordneten Rezzo Schlauch (Bündnis90/Die Grünen) im Mai 2000 begon- nen wurde. In einem Grundsatzpapier verkündete er, zusammen mit einigen Par- teikollegen, den Beginn des Umdenkens innerhalb seiner Partei bezüglich des jahrelangen Reizobjekts „Auto“ und bekannte sich zu diesem Verkehrsmittel „Nummer 1“, das dem Bedürfnis nach individueller Mobilität Rechnung trage. Die Politik solle den Umstieg vom konventionellen Verbrennungsmotor auf um- weltfreundliche Antriebe wie Wasserstoffmotor und Brennstoffzelle „moderieren“ mit dem Ziel, bis zum Jahr 2010 einen 5- bis 10-%igen Anteil von emissionslosen Wasserstoff-Autos bei den Neuzulassungen in Deutschland zu erreichen. Außer- dem wolle man verhindern, daß Wasserstoff-Forscher - wie bisher - ins Ausland, vor allem nach Amerika, abwandern.

Die Grünen sehen Industrie und Politik vor einer „strategischen Grundentschei- dung“ über künftige Antriebssysteme, die ihrer Meinung nach zu Gunsten des Wasserstoff-Antriebs fallen sollte.686 Entscheidend sei natürlich, daß der benötigte Wasserstoff auf umweltfreundlichem Wege, d.h. durch regenerative Energiequel- len, hergestellt werde. Die völlige Unabhängigkeit von endlichen, fossilen Primär- energieträgern ließe sich nach Meinung der Grünen im Zeitraum von zwei Gene- rationen erreichen, wobei jedoch jetzt schon die Weichen hierfür gestellt werden müßten. Ein Solar-Wasserstoff-Netz soll bereits innerhalb eines Jahrzehnts ent- stehen.

Die Wasserstoffvision darf aber aus Sicht von Rezzo Schlauch nicht dazu führen, daß die Anstrengungen zur effizienteren Nutzung fossiler Energieträger nachlas- sen. Effizienzreform und Solar(-wasserstoff)zeitalter müßten miteinander verzahnt werden.687

Die ganze Entwicklung hat nicht nur einen wirtschaftlichen und einen Umweltaspekt, sondern ist auch für die nationale Sicherheit vieler Staaten, die von fremden Energiequellen abhängig sind, von großer Bedeutung. In einer InternetDiskussion der Washington Post zum Thema „Terrorismus“ erklärte der frühere CIA -Direktor R. James Woolsey im vergangenen Jahr, daß man die Verwundbarkeit gegenüber Terroristen reduzieren könne, wenn man weniger an importierte Kohlenwasserstoffe gebunden wäre und statt dessen mehr auf erneuerbare Energien und Brennstoffzellen setzen würde.688

Die USA sind heute abhängiger von importierten Energieträgern als während der Öl-Krise in den 70er Jahren und die Tendenz ist weiterhin steigend. So wurde beispielsweise im Jahr 1998 über 55 % des benötigten Rohöls importiert689. Mehr als ein Viertel der weltweiten Ölproduktion wird in den USA verbraucht. Das kos- tet die amerikanischen Verbraucher etwa 60 Milliarden Dollar und als Steuerzah- ler legen sie noch einmal 30 Milliarden für den Schutz ihrer Interessen im Persi- schen Golf dazu.690

Täglich verbrauchen allein schon die amerikanischen PKW 6 Millionen Barrel Öl, das entspricht 85 % der Öleinfuhren und 10 % der weltweiten Produktion. Jede Minute werden ca. 100.000,- US-$691 für den Kauf ausländischen Öls ausgegeben. Wenn nur 20 % der Fahrzeuge auf Brennstoffzellen umgestellt würden, könnte man jeden Tag 1,5 Millionen Barrel einsparen, und wenn jeder Neuwagen mit einer 60-kW-Brennstoffzelle ausgerüstet wäre, könnte man das amerikanische Energieangebot verdoppeln. Würde man 10.000 Brennstoffzellen-Fahrzeuge mit alternativem Kraftstoff betreiben, könnten die USA auf den Import von jährlich 6,98 Millionen Gallonen Öl (entspricht ca. 26.500 t) verzichten.692 Erklärtes Ziel des amerikanischen Energieministeriums ist es deshalb, den Anteil auf Öl basierender Kraftstoffe bis zum Jahr 2010 um 30 % zu reduzieren.693

Der US-Vizepräsident und Präsidentschaftskandidat der Demokratischen Partei, Al Gore, will den Verbrennungsmotor sogar ganz abschaffen. In einem global koordinierten Programm soll es seiner Ansicht nach möglich sein, dieses strategi- sche Ziel in etwa 25 Jahren zu erreichen. Diese Vision verkündete Gore bereits im Sommer 1992 in seinem Buch „Earth in the Balance“ und bekräftigte sie noch- mals anläßlich seines diesjährigen Wahlkampfes. Das Ende des Verbrennungsmo- tors dürfte aber nicht das gleichzeitige Ende des Automobils darstellen, stattdes- sen müßten andere Technologien gefunden werden. Diese Entwicklung könnte auch dem amerikanischen Arbeitsmarkt zu einem zusätzlichen Aufschwung ver- helfen.694

Energie ist ein elementares Grundbedürfnis des Menschen, und das Ergebnis des Energieeinsatzes ist letztendlich immer Komfort. Der Kunde möchte die Energie so einfach, bequem und preiswert wie möglich beziehen und, im Hinblick auf die vielfältig belastete Umwelt, diesen Komfort mit gutem Gewissen genießen. Letz- teres wird der Fall sein, wenn die Energie ökologisch verträglich erzeugt werden kann. Bei der politischen Förderung der Brennstoffzellen-Technologie müssen daher auch diese psychologischen Aspekte beachtet werden. Preiskampf allein zu Lasten der Umwelt oder Ökologie allein zu Lasten der Wirtschaftlichkeit ist ein- seitig betrachtet und wird nur von einseitig orientierten Minderheiten akzeptiert. Dies erklärt auch, weshalb derzeit nur 1,2 % der deutschen Kunden sog. „Öko- Strom“ beziehen.695

Eine JD Power -Studie besagt, daß 23 % aller Kunden bereit wären, ein Elektro- fahrzeug zu benutzen, wenn es ihren Anforderungen bezüglich Fahrleistungen und Preis entsprechen würde. Diese Aussage zeigt, daß nach wie vor der reine Um- weltnutzen eines Fahrzeugs nicht das entscheidende Kaufargument ist, sondern in erster Linie der Gebrauchswert und die Kosten. So geht die Kaufbereitschaft für Elektro- oder Hybridfahrzeuge bei einem Mehrpreis von 2.000,- US-Dollar schon um ca. 50 % zurück. Bei vollständiger Weitergabe der Systemmehrkosten an die Kunden würde deren Bereitschaft auf unter 25 % sinken.696

7.1 Staatliche Förderung

Bei der Entwicklung neuer Technologien geht die Initiative häufig von der Indust- rie aus, die mit ihren Produkten neue Märkte erobern und Kunden hinzu gewinnen möchte. Ihr stehen dabei meist große finanzielle Mittel zur Verfügung, die es ihr ermöglicht, auch entsprechend qualifizierte Fachkräfte an sich zu binden. Auf der anderen Seite sind die Unternehmen auch abhängig von ihren Umsätzen und müs- sen ihren Gesellschaftern und Aktionären Rechenschaft über ihre Strategien able- gen. Gerade der Aktienboom der vergangenen Jahre hat dazu geführt, daß der Druck auf die Forschungsabteilungen wächst, da eine schnelle Rückführung der Investitionskosten erwartet wird. Die Industrie kann deshalb keine langfristigen gesellschaftspolitischen Ziele, wie die Verbesserung der Luftqualität oder die Be- endigung der Abhängigkeit von ausländischen Ressourcen, verfolgen. Das Errei- chen dieser Ziele ist Aufgabe der Gesellschaft bzw. deren Vertretung, das heißt also der Regierung.697

In einigen Ländern hat die Politik bereits die Zeichen der Zeit erkannt: Seit 1984 unterstützt das Office of Transportation Technologies des amerikanischen Energieministeriums die Forschung und Entwicklung von Brennstoffzellen.698 Doch bereits seit der Öl-Krise in den 70er Jahren ist man in den Vereinigten Staaten am Thema „Wasserstoff“ interessiert.

In den USA wurden im Zeitraum von 1992 bis 1996 die Fördermittel für die Was- serstoff- und Brennstoffzellen-Forschung von 80 auf 170 Mio. Dollar pro Jahr erhöht.699 Für das Haushaltsjahr 2001 will das amerikanische Energieministerium mehr als 100 Millionen Dollar für Brennstoffzellen-Programme zur Verfügung stellen. Davon gehen 42,2 Millionen in den Forschungsbereich „Stationäre Groß- anwendungen“, in dem vor allem SOFCs und Hybrid-Anlagen gefördert werden sollen. Mobile Anwendungen von Brennstoffzellen werden voraussichtlich mit 41,5 Mio. Dollar unterstützt. Hier steht die Verbesserung der Reformer- technologie im Vordergrund. Mit 5,5 Millionen wird im nächsten Jahr die Gebäu- deversorgung durch PEM-Brennstoffzellen vorangetrieben und weitere 23 Millio- nen sind für die Grundlagenforschung im Bereich „Wasserstoff“ vorgesehen.700 Vergleicht man diese Beträge jedoch mit den Ausgaben für das amerikanische Atomwaffen-Programm, für das weiterhin ca. 16 Milliarden Dollar zur Verfügung stehen, so kann man hier wohl von den viel zitierten „Peanuts“ sprechen. Sandy Thomas vom US-Unternehmen Directed Technologies Inc., das u.a. die For- schungsarbeiten des Autoherstellers Ford begleitet, macht in diesem Zusammen- hang die Rechnung auf, daß man die Wasserstoff-Forschung um 10 Jahre voran- bringen könnte, wenn man nur 1 % der Atomwaffen-Gelder dafür abzweigen würde.701

Aber nicht nur die amerikanische Bundesregierung investiert hier in eine Zu- kunftstechnologie, sondern auch die einzelnen Bundesstaaten, wie zum Beispiel der Staat Pennsylvania, beteiligen sich an Förderprogrammen und unterstützen durch Subventionen die Einführung von Brennstoffzellen-Anlagen und - Fahrzeugen.702

Der amerikanische Präsident Bill Clinton rief im Jahr 1993 die Partnership for a New Generation of Vehicles (PNGV) ins Leben. Dieses Projekt wird von fast allen staatlichen Stellen, die mit dem Thema „Transport und Verkehr“ beschäftigt sind, und von der gesamten amerikanischen Automobilindustrie getragen. Ziel dieser Partnerschaft ist es, bis zum Jahr 2004 ein Fahrzeug zu entwickeln, das eine Fahr- leistung von mindestens 80 Meilen pro Gallone Kraftstoff (mpg = miles per gal- lon) erreicht.703

Im Mai 1999 wurde von vier US-Senatoren die „Alternative Fuels Promotion Act“ vorgestellt, die beim Tanken von Wasserstoff, Erdgas, Propangas und Methanol eine Subvention von 50 Cent pro Gallone vorsieht. Des weiteren sollen alternativ-angetriebene Fahrzeuge und der Bau von Tankstellen für umweltfreundlichen Kraftstoff steuerlich gefördert werden.704

Im Allgemeinen sind derzeit die Rahmenbedingungen für die Brennstoffzelle in Nordamerika um einiges besser als in Europa oder Japan. Ein Grund dafür ist die große Nachfrage nach Netzqualität und Verfügbarkeit von Elektrizität seit dem Beginn der Deregulierung des Energiemarktes.705

Die japanische Regierung investiert schon seit geraumer Zeit706 in die Entwick- lung von Brennstoffzellen und die dafür notwendige Gas-Infrastruktur, um die japanische Abhängigkeit von der Kernenergie und von Öl-Importen zu verringern. So wurde das Budget für diese Technologie erst jüngst auf 8,1 Milliarden Yen (über 150 Millionen DM) aufgestockt. Die Projekte zur Brennstoffzellen- Technologie sind eingebettet in Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zum Auf- bau einer Wasserstoffwirtschaft707.

Bis zum Jahr 2010 sollen in Japan Brennstoffzellen mit einer Gesamtleistung von 2,2 Millionen Kilowatt installiert werden.708 Ein wichtiger Schritt auf dem Weg dorthin ist die Entwicklung einer serienreifen Direkt-Methanol-Brennstoffzelle.

Das japanische Ministerium für internationalen Handel und Industrie (MITI) för- dert die sechs Jahre andauernden Forschungsanstrengungen mit umgerechnet 4,4 Millionen US-Dollar. Unterstützt wird es hierbei von den Unternehmen Nissan, Suzuki, Mitsubishi Gas Chemical und Sumitomo Metal.709 Ziel des Projekts soll u.a. der Bau eines Prototypen-Fahrzeugs im Jahr 2003 sein.710 Doch in Japan hat man noch größere Visionen: Einem Konzept des japanischen Ship Research Institute zu Folge, möchte man im Südpazifik auf 12.000 Pontonkonstruktionen Strom durch Photovoltaik erzeugen und daraus elektrolytisch jährlich 25 Mio. Tonnen flüssigen Wasserstoff gewinnen, der dann mit 270 Tankschiffen nach Japan transportiert werden soll.711

Die Brennstoffzellen-Technologie wird aber nicht nur von einzelnen Staaten ge- fördert, sondern es findet auch eine überstaatliche Förderung einzelner Projekte statt. So wird beispielsweise das Brennstoffzellen-BHKW der HEW in Hamburg durch finanzielle Mittel aus den Kassen der Europäischen Union unterstützt.712

Die Brennstoffzellen-Entwicklung in Europa begann in den 60er Jahren mit einer Vielzahl von Programmen insbesondere auf dem Gebiet der alkalischen Zellen (Belgien, Frankreich, Deutschland), aber auch im Hochtemperaturbereich mit MCFCs (Niederlande) und SOFCs (Deutschland). Sämtliche Aktivitäten, mit Ausnahme der Forschungsprojekte rund um die AFC (Belgien, Deutschland), lie- fen bis 1976 aus. Das Interesse an Brennstoffzellen nahm erst in den 80er Jahren wieder zu.713

Inzwischen soll eine europäische Zusammenarbeit auch bei der Normierung von Technologiekomponenten und bei der Suche nach einheitlichen Sicherheitsstan- dards stattfinden. In Zukunft wird außerdem intensiv an der Förderung von Aus- und Weiterbildungsmaßnahmen gearbeitet, damit junge Wissenschaftler und In- genieure in Brennstoffzellen-Technologie ausgebildet werden und deren ökono- misches Potential kennenlernen können. Ein gemeinsamer europäischer Ansatz würde es erlauben, bestimmte kritische Fragen, wie etwa das Eingrenzen der Brennstoffauswahl, anzugehen.714

Seit 1988 fördert die EU die Brennstoffzellen-Entwicklung.715 Das Budget hat sich dabei von 8 Millionen EUR im 2. Rahmenprogramm (1988 - 1992) auf 54 Millionen im 4. Rahmenprogramm (1994 - 1998) erhöht.716

Aufgrund verschiedener Studien stuft die EU inzwischen die Brennstoffzelle als eine Schlüsseltechnologie für das nächste Millennium ein und fördert sie momen- tan durch das sogenannte 5. Rahmenprogramm (1998 - 2002) mit mehr als 28 Mio. EUR.717 Im Mittelpunkt dieser Fördermaßnahmen stehen die Weiterentwick- lung der Niedertemperaturzellen718 (Kostenverringerung; höhere Arbeitstempera- turen zur Verbesserung der CO-Toleranz), Machbarkeitsstudien über den Einsatz von zentralen Reformern und der Ausbau von Demonstrationsprojekten zur Imageverbesserung (z.B. Busflotten). Außerdem sollen die Kosten bei den Hoch- temperaturzellen reduziert, die Kombination solcher Anlagen mit Gasturbinen unterstützt und die Lebensdauer erhöht werden. Die Forschung zur Brennstoffver- arbeitung konzentriert sich gegenwärtig auf den Kraftstoff „Methanol“, es wird aber auch die Reformierung von Benzin und Bioethanol gefördert. Für die Ent- wicklung von Brennstoffzellen für den Transportbereich stellte die Europäische Union bisher 11,4 Millionen EUR zur Verfügung. Ähnliche Beträge werden für die Förderung von SOFC- und MCFC-Technologieprojekten im Bereich der de- zentralen Elektrizitätsproduktion aufgebracht.

Die Finanzierung der einzelnen Projekte wird auf Kostenteilungsbasis durchge- führt, d.h. normalerweise übernimmt die EU 50 % der Kosten bei Forschungs- und Entwicklungsunternehmungen und 35 %719 bei Demonstrationsprojekten. Die Projekte erfordern die Teilnahme von Partnern aus mindestens zwei EU -Staaten oder einem EU -Staat und einem dem europäischen Forschungsprogramm assozi- ierten Staat.

Ziel der Europäischen Kommission ist es, mit ihren Förderprogrammen einen zusammenhängenden europäischen Forschungsraum für Brennstoffzellen zu schaffen, ein „Europäisches Brennstoffzellenforum“, das den Rahmen und die Strukturen bereitstellt für die Klärung der wichtigen Fragen, wie zum Beispiel nach der Wahl des zukünftigen Kraftstoffs oder auch nach sozio-ökonomischen Aspekten. Auf dem Weg dorthin sollen die bestehenden Entwicklungszentren vernetzt werden, so daß ein virtuelles Spitzenforschungszentrum entsteht.720

Das „ European Integrated Hydrogen Project “, bei dem auch der Autokonzern BMW beteiligt ist, möchte in Zukunft die Rahmenbedingungen für den Einsatz von Wasserstoffahrzeugen schaffen. Ziel ist zunächst eine internationale Harmo- nisierung aller Wasserstoff-relevanten Vorschriften. Damit soll die Markteinfüh- rung der neuen Technologie erleichtert und den nationalen Gesetzgebern tragfähi- ge Entscheidungsgrundlagen für die praktische Umsetzung der bisher entwickel- ten Ideen und Prototypen zur Verfügung gestellt werden. Dabei ist auch die Stan- dardisierung von Fahrzeugkomponenten erforderlich. Das Vorhaben im Rahmen des zu 50 % von der EU finanzierten JOULE-Projekts721 wurde im Februar 1998 gestartet und soll in diesem Jahr beendet werden.722

Mit dem World Energy Network (WE-NET) gibt es inzwischen sogar ein interkon- tinentales Programm, das sich den Aufbau eines weltweiten Energienetzwerks auf der Basis von Wasserstoff zum Ziel gesetzt hat. Die Laufzeit des Projekts er- streckt sich über 28 Jahre und endet voraussichtlich im Jahr 2020. In der ersten Phase, die 1998 abgeschlossen wurde, beschäftigte man sich mit grundlegenden Technologien wie Elektrolyseure, Tankschiffe und Metallhydridspeicher. Die ja- panische Regierung, der Initiator des Programms, unterstützt die Entwicklung jedes Jahr mit Millionenbeträgen.723 Das bisher eingeplante Gesamtbudget beträgt über 4,5 Milliarden DM.724 Zur Zeit steht die Standardisierung von Betankungs- einrichtungen im Vordergrund, die bis zum Haushaltsjahr 2002 abgeschlossen sein soll. Automobilhersteller wie DaimlerChrysler und General Motors haben hierfür bereits Daten an die japanischen Behörden weitergeleitet.725

7.2 Umwelt- und umweltpolitische Aspekte

Der enorme Anstieg der Weltbevölkerung und das Wachstum der Weltwirtschaft werden einen geradezu dramatischen Anstieg des Energieverbrauchs zur Folge haben. Je nach Szenario kommen Wissenschaftler zu dem Ergebnis, daß sich der Weltenergieverbrauch und damit u.a. auch der Kohlendioxidausstoß bis 2050 ver- doppeln, wenn nicht gar verdreifachen wird. Versucht man diesen enormen Ener- giehunger mit dem heutigen, zu rund 90 % auf fossiler Energie basierenden Ener- giemix zu decken, wird man auf erhebliche Probleme stoßen: So wird die End- lichkeit von fossilen Öl- und Gasressourcen sehr bald spürbar, doch schon vorher werden die im wesentlichen durch Kohlendioxid ausgelösten Klimaveränderun- gen eine Drosselung der Verbrennung dieser Energieträger erfordern.726

Die Umweltschutzorganisation Greenpeace befürwortet die Abkehr von fossilen Brennstoffen, sieht aber den Grund dafür nicht in der Endlichkeit dieser Ressour- cen, sondern in der Problematik der Treibhausgase, die bei der Verbrennung der bisher genutzten Energieträger entstehen. Andererseits sehen die Umweltaktivis- ten in den Schlagworten „Wasserstoff“ und „Brennstoffzelle“ nur die erfolgreiche Vermarktung einer Illusion, eine Werbekampagne der Industrie-Lobby.727 Green- peace befürwortet zwar die Brennstoffzelle im stationären Bereich, hält sie aber im mobilen Einsatz für Ressourcenverschwendung und schließt sich somit der Meinung des Umweltbundesamtes an. Die Hamburger Umweltschützer befürchten jedoch, daß die Automobilindustrie die Politik dennoch dazu verleiten könnte, für den Ausbau einer Wasserstoff-Infrastruktur Steuermittel zur Verfügung zu stel- len.728 Aufgrund der vielen Umwandlungsschritte, die für die Kraftstoff- Aufbereitung gerade beim mobilen Einsatz von Brennstoffzellen notwendig sind, wäre der Einsatz dieser Technologie unter Umweltgesichtspunkten nicht sinnvoll und unwirtschaftlich. Ganz besonders prangert Greenpeace die Herstellung von Wasserstoff aus Strom als die effektivste Strategie zur Energievernichtung an, unabhängig davon, ob der Strom fossil oder regenerativ erzeugt wird. Eine mögli- che Kraftstoff-Alternative können die Umweltschützer zur Zeit aber auch nicht präsentieren. Die auf mittlere und längere Sicht wirkungsvollste Strategie „weg vom Öl“ scheint für sie derzeit so auszusehen: Ersatz der „fossil fuels“ in stationä- ren Anwendungen; im Verkehrsbereich aber Erhöhung der Effizienz und Reduzie- rung des motorisierten Individualverkehrs.729

Die Verkehrsleistungen von Straßenfahrzeugen werden derzeit noch in überwie- gendem Maße durch die Nutzung fossiler Energieträger erbracht. Die Folgen sind Immissionsbelastungen („Smog“), vor allem in Zonen großer Verkehrsdichte. Aus Klimaschutzgründen müssen deshalb weltweit die CO2-Emissionen reduziert werden. Darüber herrschte auch während des Umweltgipfels in Kyoto (Japan)730 Einigkeit. Gleichzeitig ist aber auch dem wachsenden Bedarf an Mobilität Rech- nung zu tragen. Dem vorrangigen Ziel der Vermeidung sowohl lokal als auch glo- bal auftretender Belastungen für Mensch und Umwelt schließt sich der notwendi- ge Schutz der Ressourcen an. Ein Umdenken ist in Anbetracht der Tragweite der Folgen unverzichtbar. Nur der verantwortungsvolle und schonende Umgang mit Energieträgern führt zu einer verträglichen und an langfristigen Zielen orientierten weltweiten Energieversorgung. Wasserstoff als Kraftstoff und die Nutzung der Brennstoffzelle zu dessen Umsetzung in Energie kann die Umweltbilanz im Ver- kehrssektor, aber auch auf anderen Gebieten, deutlich verbessern.731

Etwa 25 % der von der Menschheit produzierten Treibhausgase entstehen im Transportsektor. Das bedeutendste Gas ist dabei wohl das Kohlendioxid, dessen Konzentration in der Atmosphäre im letzten Jahrhundert stark zugenommen hat, so daß auch die Weltdurchschnittstemperatur bereits um ca. 1 °C gestiegen ist. Allein im Jahr 1997 betrugen die globalen Kohlenstoff-Emissionen über 6 Milli- arden Tonnen, was einer Pro-Kopf-Produktion von mehr als einer Tonne ent- spricht.732

Der Anteil des Verkehrs an den CO2-Emissionen Deutschlands beträgt zur Zeit etwa 20 %. Würden die CO2-Emissionen aus dem Verkehr gleichbleiben, müßten alle übrigen Sektoren ihre Emissionen bis 2050 auf Null beschränken, wenn das von der Enqu ê te-Kommission des Bundestages benannte Ziel, den CO2-Ausstoß der Industrieländer gegenüber 1990 um 80 % zu vermindern, erreicht werden soll. Da das Verkehrsaufkommen jedoch ungebrochen ansteigt, wird es auch bei den verkehrsbedingten Emissionen zu einer weiteren Erhöhung kommen.733

Allein in den Jahren 1990 bis 1995 stiegen Fahrleistungen und KohlendioxidEmissionen gleichermaßen um 9 %. Zwischen 1997 und 2010 erwartet das Um weltbundesamt eine Zunahme der Fahrleistungen im Straßenverkehr um 23 % bei einem etwas geringeren Anstieg der CO2-Emissionen um weitere 15 %.734 Die Bundesregierung hat sich das ehrgeizige Ziel gesteckt, bis zum Jahr 2005 die CO2-Emissionen, bezogen auf 1990, um 25 % zu senken.735 Die Automobilhersteller haben jedoch bereits angekündigt, daß sie die geforderte Emissionsreduzierung erst im Jahr 2008 erreichen werden.736

Im Gegensatz zu den meisten anderen Gasen und Partikel-Emissionen läßt sich Kohlendioxid nur schwer und auch nur durch besonders kostenintensive Verfah- ren reduzieren. Am besten ist deshalb, wenn solche Gase gar nicht erst oder nur in geringeren Mengen entstehen, zum Beispiel durch den Einsatz von Brennstoffzel- len.737

Nach Berechnungen der amerikanischen Energiebehörde würde schon ein 10- %iger Anteil von Brennstoffzellen-Fahrzeugen am nationalen Fahrzeugbestand eine jährliche Treibhausgas-Reduzierung um 60 Millionen Tonnen mit sich bringen. Außerdem könnte man so täglich 800.000 Barrel, also 13 % des gesamten US-Ölimports, einsparen.738

Studien der amerikanischen Union of Concerned Scientists zu Folge beträgt der gesamte CO2-Ausstoß eines Brennstoffzellen-Fahrzeuges weniger als 200 Gramm pro gefahrener Meile, während ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor zur Zeit mehr als 300 Gramm/Meile ausstößt. Hierbei sind die Emissionen der vorgeschal- teten Umwandlungsprozesse für die Kraftstoffgewinnung bereits mit eingerech- net.739

Die Entwicklung der letzten Jahre hat gezeigt, daß sich die steigende Umweltbe- lastung durch private Kraftfahrzeuge nicht über höhere Treibstoffpreise verringern läßt. Vielmehr verzeichnen die Automobilkonzerne im Segment der besonders „Benzin-durstigen“ Sport- und Geländewagen steigende Absatzzahlen. Das Fah- ren mit dem eigenen Auto ist für viele Menschen nicht nur Mittel zum Zweck, sondern auch ein Stück persönliche Freiheit, die sie sich nicht durch höhere Steu- ern und Abgaben nehmen lassen. Wenn es also nicht gelingt, die Bevölkerung in irgendeiner Form umzuerziehen, dann muß zumindest dafür Sorge getragen wer- den, daß die Mobilität des Einzelnen nicht auf Kosten der Allgemeinheit geht. Dies funktioniert nur, indem man entweder die Fahrzeuge umweltfreundlicher gestaltet oder andere Wege findet, um die Menschen dazu zu bewegen, ihr Auto stehen zu lassen.740

Da die technische Entwicklung aber zur Zeit noch hinterherhinkt, muß weiterhin jeder vierte Amerikaner verschmutzte und somit gesundheitsschädliche Luft ein- atmen.741 Amerikanische Studien haben ergeben, daß allein in den USA jährlich 60.000 Menschen an den Folgen der anhaltenden Luftverschmutzung sterben. In Europa liegt die Zahl bei ca. 80.000 Toten pro Jahr.742 Die weltweite Todesziffer beläuft sich nach Angaben der Weltbank auf über 700.000 Menschen.743

Der Bürgermeister von Tokio, einer der am meisten durch Autoabgase belasteten Städte der Welt, hat aus diesem Grund sogar vor kurzem angedroht, alle Fahrzeuge mit Dieselantrieb aus dem Stadtverkehr zu verbannen.744

Auch die Luft über Deutschland ist nicht so sauber, wie man gemeinhin glauben mag. So ist zum Beispiel eine Minderung der Stickstoffoxid-Emissionen um 70 % gegenüber dem heutigen Stand notwendig, um die von der Welt-Gesundheits- organisation (WHO) bzw. der EU definierten Luftqualitätsziele zu erreichen. Krebserzeugende Stoffe wie Benzol und Dieselrußpartikel müssen in Deutsch- land, vor allem in den Ballungsgebieten, ebenfalls noch um 70 bis 80 % reduziert werden. Allerdings bestehen bereits seit einiger Zeit entsprechende EU -Richt- linien, deren Umsetzung, etwa durch die flächendeckende Verwendung von ver- besserten Katalysatoren, Rußfiltern oder Benzol- und Aromaten-armen Kraftstof- fen, in den kommenden Jahren zu einer erheblichen Verringerung der Luftschad- stoff-Emissionen führen wird. Nach Aussagen des Umweltbundesamtes sollen diese Standards (ULEV- und Euro4-Norm) ausreichend sein. Eine weitergehende Reduktion der direkten Abgasemissionen bei PKW sei in absehbarer Zeit nicht notwendig.745

Die Europäische Union hat vor einiger Zeit neue Grenzwerte für den diesel- betriebenen Schwerlastverkehr erlassen, die ab dem Jahr 2005 ihre Gültigkeit erlangen. Durch die neue Reglementierung erhofft man sich auch Fortschritte bei der Kommerzialisierung von Brennstoffzellen-Nutzfahrzeugen.746

Um die Verbreitung der emissionslosen Energieerzeugung voranzutreiben, könnte man zusätzlich noch folgende Maßnahmen durchführen: Zum einen ließen sich CO2-Emissionen direkt besteuern oder über den indirekten Weg durch gesetzliche Vorgaben und die Möglichkeit des „Emissions-Handels“ nach amerikanischem Vorbild eindämmen. Firmen, die weiterhin mehr Kohlendioxid freisetzen als es das Gesetz vorsieht, müßten dann von umweltfreundlicheren Unternehmen ent- sprechende „Verschmutzungs-Anteile“ erwerben, um die Produktion aufrecht erhalten zu dürfen.747

Bei der Einschätzung der Umweltverträglichkeit der Brennstoffzellen-Techno- logie darf man jedoch nicht nur die Verbrauchswerte und Emissionen während des Betriebs betrachten. Entscheidend ist auch die Ressourcenschonung in der Herstellungs- und Entsorgungsphase. So wird für den Bau einer Brennstoffzelle einerseits eine Vielzahl von Kunststoffen benötigt, andererseits ist auch der Be- darf an Edelmetallen als Katalysatorenmaterial recht groß. In Unternehmenskrei- sen geht man zwar inzwischen davon aus, daß ein Großteil der verwendeten Mate- rialien recycelt werden kann, doch fehlt bisher noch ein einheitliches Entsor- gungskonzept.748 Das Umweltbundesamt plädiert dafür, bis zum Jahr 2005 die Wiederverwertungsrate bei Kraftfahrzeugen auf 95 % des Fahrzeuggewichtes zu steigern.749

In unserer modernen Industriegesellschaft treten immer häufiger Krankheitsbilder wie Bluthochdruck oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen auf, deren Ursache in der anhaltenden Lärmbelastung begründet ist. Mediziner fordern deshalb eine Minde- rung dieser allgemeinen Lärmbelastung auf weniger als 65 dB(A) während des Tages. Darüber hinausgehende Minderungen sind zur Vermeidung von Spätschä- den notwendig.

Nach Aussage des Umweltbundesamtes ist zu erwarten, daß der elektrische An- trieb mit Brennstoffzellen nur bei geringen Geschwindigkeiten leiser ist als ein vergleichbares Benzin-Fahrzeug, da schon bei Geschwindigkeiten von mehr als 50 km/h bei PKW das Rollgeräusch der Reifen dominiert. Die Vorteile leiser Brennstoffzellen- und anderer Elektroantriebe würden somit zwar nur im Stadt- verkehr zum Tragen kommen, hier spräche jedoch auch das fehlende Schaltgetrie- be für das Elektrofahrzeug, da die besonders lästigen Sprünge der Motordrehzah- len entfallen. Automobile dieser Art eignen sich deshalb besonders für den Ein- satz in Kur- und Ferienorten sowie in Naturschutzgebieten und in geschlossenen Räumen (z. B. Gabelstapler).750

Das Bundesumweltministerium will auf jeden Fall den Anteil der erneuerbaren Energie bei der Strom- und Wärmeerzeugung bis zum Jahr 2010 verdoppeln und im Jahr 2050 sogar 50 % des deutschen Energieverbrauchs durch regenerative Energieträger decken. Bis dahin ist es aber noch ein weiter Weg, denn vor zwei Jahren betrug deren Anteil in Deutschland nur 2 %, bezogen auf die Primärenergie, und rund 5 % bezogen auf die Stromerzeugung.751

Ein Ausstieg aus der Atomenergie, die in Deutschland zur Zeit mehr als ein Drit- tel des Strombedarfs deckt und seit längerem bereits in der Diskussion steht, wäre mit Hilfe der Brennstoffzellen-Technologie kaum mehr Anlaß für politischen Streit, sagen zumindest die Entwickler des Rüsselsheimer Autobauers Opel.752

Inzwischen stützt aber auch die Industrie ein solches Szenario. Experten der Deut- schen Shell AG aus Hamburg gehen davon aus, daß bis zur Mitte des 21. Jahrhun- derts ca. 50 % der Energie aus erneuerbaren Quellen wie Wind, Sonne und Was- ser gewonnen wird. Allerdings dürfte davon nur die Hälfte direkt genutzt werden.

Der andere Teil wird nach Aussage der Experten in Wasserstoff umgewandelt und so zum Verbraucher transportiert.753

7.3 Wirtschaftliche und wirtschaftspolitische Aspekte

Die kommerzielle Einführung der Brennstoffzelle hätte letztendlich nicht nur die Verbesserung der Luftreinheit zur Folge, sondern würde auch wirtschaftlich ihre Bedeutung zeigen. Mit ihr ließe sich zum einen die Abhängigkeit vieler Staaten, wie etwa auch der Bundesrepublik Deutschland754, von Ölimporten reduzieren. Dadurch könnten letztendlich Handelsdefizite verringert werden. Die deutschen Importkosten für Energierohstoffe lagen allein im Jahr 1996 bei ca. 52,9 Milliar- den DM und machten somit 71 % der Gesamtkosten für Rohstoffeinfuhren aus.755 Des weiteren bietet die Brennstoffzellen-Technologie auch die Aussicht auf viele neue Arbeitsplätze für qualifizierte Fachkräfte oder sogar auf die Schaffung ganz neuer Berufsgruppen. Zur Zeit sind in Deutschland etwa 25.000 Beschäftigte in Herstellung, Vertrieb, Wartung und Marketing von Anlagen aus dem Bereich der erneuerbaren Energiequellen tätig.756

Brennstoffzellen schaffen neue Märkte für die Stahl-, Elektronik- und Stromindustrie sowie für andere Zulieferbetriebe. Schon bei einem Marktanteil von 20 % bei den Personenkraftwagen entstünden laut einer Studie des ConsultingUnternehmens Arthur D. Little 800.000 neue Arbeitsplätze.757

7.3.1 Die Brennstoffzelle - eine Chance für Unternehmen?

Die weltweiten Anstrengungen zur Entwicklung von Brennstoffzellen haben in den letzten Jahren enorm an Dynamik und Kraft zugelegt. In den USA und Kana- da befassen sich etwa 50 Firmen und Forschungsorganisationen allein mit der Entwicklung und Kommerzialisierung der PEM-Brennstoffzelle. Firmen, die vor wenigen Jahren noch gar nicht gegründet waren, haben heute Großkonzerne als Vertriebspartner. Das wohl bekannteste Beispiel ist die Firma Ballard Power Sys- tems, ein ehemaliges Start-up Unternehmen aus Kanada, das vor etwa 20 Jahren entstand und heute mit rund 1.000 Mitarbeitern Joint-Venture-Partner von Daim- lerChrysler, Ford und GEC Alstom ist.758

Gerade für kleine Unternehmen sind die notwendigen Forschungsanstrengungen ein großes Risiko, da in den ersten Jahren nur wenig Umsatz erzielt werden kann und man überwiegend „rote Zahlen“ schreibt. Doch auch bei bereits etablierten Firmen wie Ballard sind Defizite in Millionenhöhe immer noch die Regel. Wirtschaftlicher Erfolg und die damit verbundene Schaffung bzw. Erhaltung von Arbeitsplätzen ist deshalb nur durch Kooperation mit namhaften internationalen Partnern oder durch staatliche Fördergelder möglich.

Die sprichwörtlichen „Garagen“-Unternehmen haben aber auch ihre Vorteile: Sie lassen Kreativität zu, besitzen keinen aufgeblähten Verwaltungsapparat und ermöglichen so ein schnelles Vorwärtskommen in der Forschungsphase. Außerdem gibt es nur selten eine gewerkschaftliche Bindung der Mitarbeiter, die sich bremsend auf die Entwicklungsarbeit auswirken könnte759.

Die beste Erfindung kann sich aber nicht auszahlen, wenn sie nicht vom Markt akzeptiert wird. Die notwendige Akzeptanz schaffen entweder große Unterneh- men, die ein Produkt wie die Brennstoffzelle in ihr Angebot integrieren und dabei anfängliche Verluste in Kauf nehmen können, oder die Akzeptanz des Marktes wird „staatlich verordnet“, d.h. aufgrund gesetzlicher Veränderungen ist die Ein- führung unumgänglich (Beispiel: der geregelte Katalysator in Kraftfahrzeugen).

Im Falle der Brennstoffzelle werden wahrscheinlich beide Aspekte den Markt beeinflussen.760

Durch die neuen Brennstoffzellen-Heizgeräte, wie sie zum Beispiel das deutsche Unternehmen Vaillant herstellen möchte, würde nicht nur die Großindustrie, son- dern auch kleine Fachhandwerksbetriebe wie Gas- und Wasserinstallateure profi- tieren. Sie sollen die innovative Technik beim Endverbraucher vermarkten, instal- lieren und warten.761 In Kooperation mit Energieversorgungsunternehmen eröff- nen sich dem Fachhandwerk außerdem neue Ertragsmöglichkeiten und der Ein- stieg in das Energiedienstleistungsgeschäft.762 Das schafft bzw. sichert in dieser ansonsten eher stagnierenden Branche eine Vielzahl von höher qualifizierten Ar- beitsplätzen.763 Daß die Produktion dieser Brennstoffzellen-Heizgeräte jedoch in Deutschland stattfindet, ist zur Zeit eher unwahrscheinlich. Das erste Werk hierfür wurde für den Vaillant -Partner Plug Power in Albany (USA) gebaut.764 Die fast 5.000 m² große Fabrik soll im Jahr 2001 ihren regulären Betrieb aufnehmen.765

Für die lokalen Gasversorgungsbetriebe dürfte sich die Einführung der dezentralen Energiegewinnung durch Brennstoffzellen positiv auswirken, da sie so nicht nur ihre Absatzzahlen erhöhen könnten, sondern zusätzlich noch auf den lukrativen Strommarkt vordringen würden.766

Das Management von Ballard Power Systems sucht bereits in Nordamerika einen geeigneten Standort für seine erste Fabrik zur Massenherstellung von Brennstoff- zellen. In den favorisierten Bundesstaaten im mittleren Westen oder in Kalifor- nien würde dies die Schaffung von ca. 700 neuen Arbeitsplätzen bedeuten. Der Baubeginn für das 9.900 m² große767 und bis zu 400 Millionen US-Dollar teure Werk768, in dem anschließend jährlich bis zu 300.000 Brennstoffzellen gefertigt werden sollen, ist für das Jahr 2002 vorgesehen.769 Der Rohbau einer weiteren Fabrik im kanadischen Vancouver ist bereits errichtet und sollte bis zum ersten Anrollen der Produktionsbänder im September 2000 fertiggestellt werden.770 Hier werden dann ca. 100 Angestellte mit der automatisierten Herstellung von Brenn- stoffzellen beginnen.771

Außerdem baut das gleiche Unternehmen, zusammen mit seinem Partner Alstom (früher: AEG Energietechnik), in Dresden für 50 Millionen DM die erste Fabrik für Brennstoffzellen-Kraftwerke. Die ersten 250-kW-Anlagen sollen bereit 2001 ausgeliefert werden.772 Auch der japanische Toyota -Konzern hat inzwischen an- gekündigt, daß er schon bald ein eigenes Brennstoffzellen-Werk errichten will.773

Die Firma ZeTek will nach Aussagen ihres Präsidenten Dr. Gustaaf Spaepen in den nächsten drei Jahren eine serienmäßige Fabrikation von alkalischen Brenn- stoffzellen aufbauen und so etwa 500 Arbeitsplätze schaffen.774 Als Standort für die voll automatisierte Fabrik ist u.a. das Gelände des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in der Nähe des Köln-Bonner Flughafens im Gespräch. Zwei weitere Betriebe sollen im Jahr 2001 in England und in den USA folgen.775

Der Analyst Brian Fernandenz vom amerikanischen Broker-Haus First Albany

sieht für die Brennstoffzelle eine rosige Zukunft voraus. Allein in den USA rechnet er mit einem Marktvolumen von 100 Milliarden Dollar.776 Sein Kollege Robert Winters von der amerikanischen Investmentfirma Bear Stearns rechnet sogar mit einem doppelt so hohen Betrag.777 Andererseits erwarten die meisten Experten frühestens ab dem Jahr 2006, manche sogar erst ab 2008, die ersten gewinnbringenden Geschäfte für die Brennstoffzellen-Industrie.778

Momentan befindet man sich bezüglich der Vermarktung der Brennstoffzellen- Technik noch in einer schwierigen Phase: Eine Massenproduktion ist zur Zeit noch nicht möglich, da die Nachfrage nicht groß genug ist. Andererseits hängt die Nachfrage wiederum von der durch die Massenproduktion erreichbaren Kostenre- duzierung ab.779

7.3.2 Die Brennstoffzelle - eine Chance für die Volkswirtschaft?

Eine im vergangenen Jahr vorgestellte Studie des Fraunhofer Instituts hat erge- ben, daß die Massenproduktion von Brennstoffzellen-Fahrzeugen der deutschen Wirtschaft zusätzliche Einnahmen von ca. 150 Millionen EUR pro Jahr einbrin- gen könnte. Außerdem würden im Bereich der Zulieferindustrie 2.000 neue Ar- beitsplätze entstehen. Dieses Szenario erfüllt sich allerdings nur, wenn die weitere Entwicklung von deutschen Unternehmen angeführt wird. Sollte der entscheiden- de Anstoß jedoch aus dem Ausland kommen, würde dies für die deutsche Wirt- schaft ebenso hohe Verluste und den Abbau von 1.000 Arbeitsplätzen bedeuten.780

Aufgrund der daraus entstehenden Kettenreaktion könnte insgesamt ein Produkti- onsrückgang von über 300 Mio. DM die Folge sein.781

Nicht nur die Brennstoffzellen-Produktion könnte in Zukunft für eine Verbesse- rung der Arbeitsplatzsituation verantwortlich sein, sondern auch die Kraftstoff- Industrie. So trägt heute schon die Methanol-Wirtschaft 12 Milliarden US-Dollar zum globalen Sozialprodukt bei und schafft direkt und indirekt über 100.000 Ar- beitsplätze.782

Die einzelnen Unternehmen müssen international kooperieren, um mit ihren Brennstoffzellen-Projekten erfolgreich zu sein. Aber auch die verschiedenen In- dustrienationen müssen bei der Förderung dieses Forschungsgebietes über Län- dergrenzen hinweg zusammenarbeiten, um die bereits erwähnten Vorteile für Umwelt und Wirtschaft erreichen zu können. Eine weltweite Standardisierung des Treibstoffes, dessen Transport- und Versorgungssystems und der wichtigsten Bauteile ist notwendig, damit eine möglichst schnelle Marktakzeptanz erreicht werden kann.783 Sollte für diese Fragen keine einheitliche Lösung gefunden wer- den, so sind es letzten Endes die Mitarbeiter der Unternehmen, die „auf das fal- sche Pferd gesetzt haben“, die mit ihren Arbeitsplätzen für Fehlentscheidungen ihres Arbeitgebers und der Regierungen bezahlen müssen. Dabei stehen die ver- schiedenen Gremien unter Zeitdruck, denn die technische Entwicklung auf diesem Gebiet ist rasend schnell, und was heute noch wirtschaftlich sinnvoll ist, kann morgen schon überholt und für Hersteller und Konsumenten nicht mehr akzepta- bel sein. Beispiele für solche Entwicklungen sind zahlreich in Technikgeschichte: Bei Videorecordern oder bei Mobiltelefonen kämpften anfangs mehrere Systeme um die Akzeptanz der Kundschaft, doch nur einige wenige konnten sich letzten Endes durchsetzen. Bei einer Standardisierung über den freien Markt könnten viele, vor allem kleinere und mittelständische Betriebe „auf der Strecke bleiben“ und eine neue Flut von Arbeitslosen auf die Arbeitsämter sowohl in der Bundes- republik als auch im Ausland zukommen.

7.3.3 Die Brennstoffzelle - eine Chance für Aktionäre?

Brennstoffzellen gelten bei den Analysten der Wertpapierhäuser, die inzwischen sogar eigene „Research Teams“ zu diesem Thema gebildet haben784, als eine der Schlüsseltechnologien für das nächste Jahrhundert sowohl auf dem Energiesektor als auch im mobilen Bereich. Aus diesem Grund rücken Unternehmen, die sich mit dieser Thematik beschäftigen, immer mehr in das Blickfeld der Geldanlagein- stitute und Aktienhändler. Inzwischen bieten mehrere Fondgesellschaften Aktien- korb-Zertifikate an, in denen ausschließlich Brennstoffzellen-Hersteller zusam- mengefaßt wurden. Selbst der Microsoft -Milliardär Bill Gates hat inzwischen die Brennstoffzelle als Anlagemöglichkeit erkannt und sich mit 5 % am amerikani- schen Energiekonzern Avista beteiligt, der im kommenden Jahr mit seiner Brenn- stoffzellen-Sparte785 an die Börse gehen will. Der Börsenboom geht sogar so weit, daß Firmen, die teilweise nicht mal Prototypen präsentieren können, als „heiße Tips“ gehandelt werden. Ein relativ kleines Unternehmen wie Ballard Power mit einigen hundert Mitarbeitern besitzt eine Börsenbewertung, die fast im zweistelli- gen Milliardenbereich liegt!786 Bei all diesen Firmen stehen die bisherigen Umsät- ze und der Börsenwert in einem deutlichen Mißverhältnis, was noch zu einigen Achterbahnfahrten bei den Aktienkursen führen dürfte.787

Sollte sich die Technologie jedoch durchsetzen, dürfte der Prozeß der „kalten Verbrennung“ vermutlich auch das Aktienfieber weiter anheizen.788

7.3.4 Die Brennstoffzelle - eine Chance für Wirtschaftsspione?

Zur Wahrung der Sicherheit in der Wirtschaft, d.h. zur Vermeidung eines uner- wünschten Technologietransfers, werden umfangreiche Maßnahmen ergriffen. Dies gilt insbesondere bei der Überlappung mit dem Problemfeld der militäri- schen Sicherheit, die hierbei eine noch größere Bedeutung besitzt. Zu den zu treffenden Maßnahmen zählen u. a. Beschränkungen bei der Weiterga- be von sensitiven Informationen, Zugangsregelungen zu diesen Informationen (d.h. Zugang nur für einen beschränkten Personenkreis) und Zugangskontrollen für bestimmte Büro- und Fertigungsbereiche in der Industrie und auf Behördensei- te.789

Auf dem Weg in die Informationsgesellschaft entscheidet nicht mehr allein der Besitz von Rohstoffen über den Erfolg einer Volkswirtschaft. Ausschlaggebend sind vor allem Informationen, d.h. technologisches und betriebswirtschaftliches Know-how. Bei der Spionage unter Hochtechnologiestaaten, die über multinatio- nal strukturierte Industrien verfügen, stehen die Ausforschung von Markt- und Absatzstrategien sowie die Beeinflussung von Entscheidungsträgern im Vorder- grund, während für technologisch weniger entwickelte Staaten eher die kosten- günstige und teilweise auch wahllose Beschaffung von Informationen zur Opti- mierung der eigenen Forschung und Entwicklung von besonderer Bedeutung ist.790

Zehn Jahre nach dem Ende des „Kalten Krieges“ bildet die Bundesrepublik Deutschland nach wie vor ein herausragendes Operationsgebiet für ausländische Geheimdienste. Die gewachsene politische Bedeutung des wiedervereinigten Deutschlands, seine wirtschaftliche Leistungskraft sowie das hohe Niveau der hiesigen Forschung und Entwicklung erklären das anhaltende intensive Aufklä- rungsinteresse fremder Staaten. Im Mittelpunkt der Ausspähungsbemühungen stehen die Bereiche Wirtschaft, Wissenschaft und Technik. Seit Mitte der neunzi- ger Jahre hält sich der Anteil der Vorgänge, die tatsächliche Anhaltspunkte für diese nachrichtendienstliche Zielrichtung enthalten, auf gleichbleibend hohem Niveau. Bei der Wirtschaftsspionage spielt wirtschaftliches und soziales Gefälle im internationalen Vergleich eine große Rolle. Weltweit setzen deshalb zahlreiche Staaten ihre Dienste permanent auf deutsche Unternehmen, vor allem auf deren Patente, Geschäfts- und Betriebsgeheimnisse an. In diesem Zusammenhang wer- den auch Computer, Telefone und Faxgeräte interessanter Firmen „angezapft“ oder auf andere Weise manipuliert. In der öffentlichen Diskussion wird in aller Regel nicht zwischen der Wirtschaftsspionage im engeren Sinne, d.h. durch Ge- heimdienste fremder Staaten, und der Wirtschaftsspionage im weiteren Sinne, d.h. auch durch in- und ausländische Konkurrenz, differenziert. Beide Varianten stel- len für die Volkswirtschaft der Bundesrepublik Deutschland eine Gefahr dar und können auch Bereiche treffen, deren Gefährdungslage man auf den ersten Blick als gering einstuft, wie zum Beispiel das Gebiet der Energie- und Umwelttechnik, zu dem auch die Brennstoffzelle gehört.791

Da die deutsche Wirtschaft auf dem Gebiet der Brennstoffzellen-Forschung zu den weltweiten Branchenführern gehört, steht sie natürlich auch im Blickpunkt fremder Nachrichtendienste. Hierzu gehören jedoch nicht nur, wie man vielleicht meinen könnte, die Dienste der Länder, die Deutschland schon traditionell eher feindlich gegenüberstehen, wie z. B. die ehemaligen Ostblockstaaten oder Länder des arabischen Raums, sondern auch vermeintliche „Freunde“ wie etwa die USA oder Frankreich. Internationale Firmenverbindungen wie DaimlerChrysler oder General Motors/Opel erleichtern gerade diesen Staaten den Zugriff auf deutsches Know-how. Dies kann für die heimische Wirtschaft weitreichende Folgen haben. Es gibt aus der Vergangenheit eine Fülle von Beispielen, in denen Firmen immen- se Summen in die Entwicklung eines Produkts investiert haben, das sie später nicht mehr gewinnbringend verwerten konnten, da die Konkurrenz bereits durch „Ideenklau“ ein identisches Produkt erheblich preiswerter auf den Markt bringen konnte. Für Klein- und mittelständische Betriebe - die viel zitierten „Garagenfir- men“ -, wie sie es gerade bei innovativen Technologien wie der Brennstoffzelle häufig gibt, kann dies unter Umständen das wirtschaftliche Aus und der Verlust von zahlreichen Arbeitsplätzen bedeuten. Der volkswirtschaftliche Schaden sol- cher Aktionen geht in die Milliardenhöhe.792

Um solchem Schaden vorzubeugen, wurde im Jahr 1996 in den USA ein neues Gesetz, die „Economic Espionage Act of 1996“, verabschiedet, die das Strafmaß für den Verrat von Geschäftsgeheimnissen amerikanischer Firmen auf bis zu 25 Jahre Haft und 500.000,- Dollar Geldbuße festlegt. Auch in Deutschland wird derzeit über eine Verschärfung der gesetzlichen Sanktionen diskutiert.793 Momen- tan wird der Verrat von Geschäfts- oder Betriebsgeheimnissen - ein Verstoß im Sinne des Gesetzes gegen den unlauteren Wettbewerb - noch mit einer Gefäng- nisstrafe von bis zu drei Jahren geahndet. Wenn das Geheimnis im Ausland ver- wertet werden sollte, drohen sogar fünf Jahre Freiheitsentzug.794 Doch am wich- tigsten ist weiterhin die Prävention, damit es gar nicht erst zu einem ungewollten Geheimnisverrat kommen kann.795

Erst kürzlich sorgte der Fall der Firma Enercon GmbH, einem der führenden Her- steller von Windenergieanlagen mit Sitz in der ostfriesischen Stadt Aurich, für Schlagzeilen in der deutschen Presse: Im Jahr 1994 hatten sich Mitarbeiter eines amerikanischen Konkurrenten, vermutlich mit Hilfe eines deutschen Ingenieurs der nun vor Gericht stand, Informationen über Aufbau und Funktionsweise einer Enercon -Anlage verschafft und auf Grundlage dieser Erkenntnisse ein eigenes Patent in den Vereinigten Staaten angemeldet. Hierdurch wurde dem deutschen Unternehmen der Zugang zum lukrativen US-Markt verwehrt. So verhängte die International Trade Commission (ITC) in Washington ein Importverbot für Ener- con bis 2010.796

Solchen Entwicklungen entgegenzutreten wird angesichts der zunehmenden Glo- balisierung und der wachsenden Möglichkeiten des legalen Zugriffs auf fremde Informationen immer schwieriger. Zumal die technischen Aufklärungsmittel wei- ter perfektioniert werden, so daß ein sicherer Transfer von sensiblen Forschungs- daten fast nicht mehr möglich ist.797

Dies könnte auch bei Enercon der Fall gewesen sein: Aussagen amerikanischer Journalisten zur Folge soll der US-Geheimdienst National Security Agency (NSA) im Rahmen des Abhörsystems „Echelon“ Details von Enercon gesammelt und an die US-Konkurrenz weitergeleitet haben.798

Damit die gut gehüteten Geheimnisse der Brennstoffzellen-Labore nicht in die falschen Hände geraten und somit der Entwicklungsvorsprung verlorengeht, ha- ben sich die verschiedenen Unternehmen eigene Sicherheitskonzepte ausgedacht: Beim kanadischen Hersteller Ballard Power wird zum Beispiel jedes Kooperati- onsprojekt, wie etwa das mit den großen Automobilkonzernen DaimlerChrysler oder Ford, von einem eigenen Manager überwacht. Selbst die beteiligten Techni- ker wissen meist nicht einmal, an welche Firma die von ihnen gebaute Zelle letzt- endlich geht. Alfred E. Steck, Ballards Vizepräsident, vergleicht die Situation mit der Arbeit an Geheimprogrammen für unterschiedliche Streitkräfte, die einen Krieg gegeneinander planen, wobei es in diesem Fall nicht um die Eroberung von Land, sondern um Marktanteile und Milliarden-Umsätze geht.799

Besuchern des Firmenhauptquartiers im kanadischen Burnaby bleibt natürlich auch der Zugang zu den Entwicklungslabors versperrt. Nur vom zweiten Stock aus dürfen sie durch eine Glaswand einen kurzen Blick nach unten in die Arbeitsbereiche werfen.800 Bei der deutschen Ballard -Filiale im schwäbischen Nabern, auf dem früheren Gelände des Rüstungskonzerns MBB, ist das Betreten ebenfalls nur mit einem speziellen Ausweis gestattet.

Die meisten Unternehmen versuchen, sich durch das Patentieren ihrer Erfindun- gen vor unerwünschtem „Ideenklau“ zu schützen. Allein die Firma Ballard besitzt momentan weltweit mehr als 300 Patente und garantiert so ihren Vorsprung in der Entwicklung von PEM-Brennstoffzellen.801

Eine Unterstützung der betroffenen Unternehmen von staatlicher Seite aus ist auf diesem Gebiet äußerst schwierig. Aus Angst vor einem Imageverlust verzichten viele Firmen auf den Gang in die Öffentlichkeit und auf die Einleitung von recht- lichen Schritte gegen die Diebe ihrer Betriebsgeheimnisse. In den meisten Fällen hätte es auch wenig Sinn, da eine Beweisführung schwierig ist, zumal ein Großteil der Spionage mit technischen Mittel aus dem Ausland durchgeführt wird.

Zwar gibt es für äußerst sensible Wirtschaftszweige, wie etwa in der Rüstungsin- dustrie, eine sogenannte „Geheimschutzbetreuung“, jedoch macht der Anteil sol- cher Unternehmen an der deutschen Gesamtwirtschaft nicht einmal 5 % aus. Für die restlichen Firmen gibt es derzeit kein konkretes Wirtschaftsschutzkonzept. So müssen auch weiterhin die Brennstoffzellen-Entwickler ihre eigenen Sicherheits- vorkehrungen treffen, um sich gegen Wirtschaftsspionage zu schützen.802

Wenn man aber den Aussagen von Udo Ulfkotte, dem Autor zahlreicher Bücher zum Thema „Spionage“ und „Nachrichtendienste“, Glauben schenken darf, waren die bisherigen Bemühungen zum Schutz von Firmengeheimnissen auf dem Gebiet der Brennstoffzelle nur mäßig erfolgreich: In seinem neuen Buch „Markplatz der Diebe“ berichtet er u.a. von einem Vorfall beim Autokonzern DaimlerChrysler. Hier sollen vor einigen Jahren bereits bei der Vorstellung eines neuen Brennstoff- zellen-Fahrzeugs der französischen Konkurrenz die Entwicklungsunterlagen vor- gelegen haben! Wenn man aber die Zahlen sieht, die Ulfkotte in seinem Werk präsentiert, braucht man sich über einen solchen Vorfall nicht zu wundern: Allein in Tokio (Japan) sollen etwa 300 Firmen ansässig sein, die sich auf Industriespio- nage spezialisiert haben.803

7.5 Internationale Politik und geostrategische Bedeutung

Das Phänomen „Brennstoffzelle“ ist international. Das zeigt sich u.a. im For- schungs- und Entwicklungsbereich, in dem überwiegend multinationale Unter- nehmen ihre Kräfte bündeln. So kooperiert der deutsch-amerikanische Daim- lerChrysler -Konzern mit dem US-Autobauer Ford und dem kanadischen Brenn- stoffzellenentwickler Ballard Power. Außerdem gibt es ein Joint Venture der ja- panischen Tochter von DaimlerChrysler mit der Nippon Mitsubishi Oil Co., dem größten japanischen Energielieferanten, bei dem die Förderung von Brennstoffzel- len-Fahrzeugen und der Kraftstoff-Infrastrukur in Japan im Vordergrund steht.804

Seit dem 25. Januar 2000 arbeiten auch die europäischen Wasserstoffverbände enger zusammen. An diesem Tag wurde in Brüssel die European Hydrogen Asso- ciation (EHA) gegründet. Gründungsmitglieder waren neben dem Deutschen Wasserstoff-Verband auch noch Verbände aus Norwegen, Italien, Schweden, Frankreich und den Niederlanden sowie die Wasserstoff-Sparte des Shell - Konzerns. Die neue Vereinigung soll vor allen Dingen die Vertretung der Wasser- stoff-Technologie bei internationalen Stellen übernehmen und die Gründung nati- onaler Wasserstoff-Verbände in Ländern fördern, die solche Organisationen noch nicht besitzen.805

Die gegenseitigen internationalen Verknüpfungen können aber auch eine zügige Weiterentwicklung behindern. So wären etwa steuerliche Anreize im Kommerzialisierungsprozeß der Brennstoffzelle sehr hilfreiche „Katalysatoren“. Das komplexe Vertragswerk der EU verbietet jedoch nationale Alleingänge auf diesem Gebiet, um eine Verzerrung des internationalen Wettbewerbs zu vermeiden. Bis zum Erreichen einer einheitlichen, d.h. Europa-weit gültigen Regelung können Jahre vergehen. In der Zwischenzeit ist die internationale Konkurrenz, die wie in Japan und den USA auf großzügige staatliche Fördermittel zurückgreifen kann, in der Lage, ihren Technologievorsprung auszubauen.806

Wie die Vergangenheit lehrt, gibt es Entwicklungen, die niemand vorhersehen kann. Ein solches Ereignis war beispielsweise die Ölkrise, die 1973 durch einen Beschluß von neun arabischen Ölförderländern hervorgerufen wurde. Damals wurden kurzfristig die USA und die Niederlande gar nicht mehr und andere west- liche Industrienationen nur noch eingeschränkt mit Öl beliefert. Der fossile Treib- stoff wurde zu einer politischen Waffe, die immer mehr an Bedeutung gewinnt807: So sagt die amerikanische Energy Information Agency einen Anstieg der Ölnach- frage um 60 % bis zum Jahr 2020 voraus. Schon zehn Jahre vorher wird der OPEC -Anteil an der Produktion dieses wertvollen Kraftstoffes die 50-%-Marke überschritten haben.808 Insgesamt vermutet man zwei Drittel der weltweiten Ölre- serven in der politisch instabilen Region des Mittleren Ostens.809

Zwar bezieht Deutschland sein Erdöl derzeit nur zu ca. 33 % aus OPEC Staaten810, doch auch die Hälfte des übrigen Öls wird in Staaten gefördert, deren politisches Verhältnis zur Bundesrepublik als angespannt zu bezeichnen ist. Hierzu gehören beispielsweise die Russische Föderation und Syrien.811

Wenn von Wasserstoff als zukünftigem Treibstoff die Rede ist, wird häufig das Argument angeführt, daß die jetzigen Erdölproduzenten, speziell im Nahen Os- ten812, an Bedeutung verlieren könnten. Dies ist einerseits richtig, denn eine Was- serstoffgesellschaft wird nicht mehr auf Öl oder Erdgas angewiesen sein. Bis da- hin -da sind sich die Experten ausnahmsweise einig - vergeht allerdings noch etwas Zeit und gerade während der Übergangsperiode wird man auf die arabi- schen Erdgas-Ressourcen nicht verzichten können. Schließlich läßt sich, wie be- reits mehrfach erwähnt, der für diesen Zeitraum vorgesehene Kraftstoff Methanol am einfachsten aus diesem Gas gewinnen.

Für die OPEC -Staaten zeichnet sich jedoch noch eine weitere Möglichkeit ab, um im internationalen Energiemarkt mitzumischen: Die überwiegend aus Wüstenge- bieten bestehenden Staaten könnten ihr Land mit Sonnenkollektoren überziehen, die photovoltaisch Strom erzeugen. Die elektrische Energie ließe sich dann an der Küste des Persischen Golfes zum einen zur Entsalzung von Meerwasser verwen- den und zum anderen zur elektrolytischen Erzeugung von Wasserstoff nutzen. Dieser könnte anschließend tiefgekühlt und flüssig mit Tankern in alle Welt ver- kauft werden.

Bisher sind solche Ideen jedoch (noch) Utopie, da es zum einen an den technischen Voraussetzungen mangelt und zum anderen der politische Wille zu deren Umsetzung fehlt. Eine solche Vorgehensweise wäre derzeit auch aus umweltpolitischer Sicht nicht sinnvoll, da durch die vielen einzelnen Zwischenschritte die Energieverluste bei Transport und Verarbeitung zu groß sein dürften813. (An dieser Stelle ist noch anzumerken, daß die geschilderte Vision nicht von irgendwelchen „Ökophantasten“, sondern von einem Redakteur der sonst eher konservativen Frankfurter Allgemeinen Zeitung stammt!)

Zur Frage der schwindenden Vormachtstellung der OPEC -Staaten hat sich vor kurzem auch der ehemalige saudi-arabische Ölminister Ahmed Saki Jamani geäu-ßert. Er hält beim zunehmenden Einsatz von Brennstoffzellen und einem durch die Erschließung neuer Reserven überreichen Angebot an Öl einen „dramatischen Absturz“ des Ölpreises in etwa 5 Jahren für wahrscheinlich. Seiner Überzeugung nach werde es in 30 Jahren für das riesige Ölangebot kaum noch Käufer geben. Grund für diese Annahme ist eine große Anzahl neuer Ölfunde, die im Frühjahr 2000 im Kaspischen Meer, im Jemen, in Ägypten und in anderen Teilen Afrikas gemacht wurden. Den sogenannten „Irak-Faktor“ dürfe man nach Jamanis Ansicht ebenfalls nicht unterschätzen. Das Land könnte nach der Beendigung des UN- Embargos bis zu 6,5 Millionen Barrel pro Tag814 liefern.

Zudem stellt für den ehemals mächtigsten Mann der OPEC der Strom aus Brenn- stoffzellen eine große Bedrohung für den Energieträger Öl dar: In den USA geht etwa die Hälfte des Rohöls in die Benzin-Erzeugung. Würde diese Nachfrage plötzlich wegfallen, kämen Länder wie Saudi-Arabien in enorme wirtschaftliche Schwierigkeiten.815

Sollte es zur flächendeckenden Einführung von Methanol als Übergangstreibstoff kommen, könnte eine weitere, bisher für die Weltwirtschaft eher unbedeutende Region, in das Blickfeld der Öffentlichkeit rücken: Die Karibik. Vor allem der Inselstaat Trinidad und Tobago, der bereits heute mit 10 % einen genauso großen Weltmarktanteil bei der Methanol-Produktion besitzt wie die Öl-Großmacht Saudi-Arabien, könnte von dieser Entwicklung profitieren.

Zur Zeit wird der Kraftstoff außerdem noch in Nord- und Südamerika, vor allem in Venezuela und Chile sowie in Neuseeland in großen Mengen hergestellt.816 Allgemein könnte in Zukunft die Bedeutung der Erdgas-produzierenden Länder weiter ansteigen. Gas wird in immer mehr Anwendungsgebieten genutzt und ist dabei nicht nur umweltfreundlicher als Öl, sondern man findet auch noch größere Vorräte davon unter der Erde. Außerdem sind die Erdgas-Lagerstätten über den ganzen Erdball verteilt, so daß man nicht mehr so sehr von bestimmten Regionen wie beispielsweise dem Persischen Golf abhängig ist. Aufgrund der Möglichkeit, Methanol und Wasserstoff auch durch alternative, erneuerbare Energiequellen zu gewinnen, schwindet die Abhängigkeit von anderen Staaten zusätzlich.817

Für Entwicklungsländer und die Regionen der sogenannten „Dritten Welt“ bietet die Wasserstoff-Technologie eventuell auch eine Alternative zum Aufbau einer teuren Infrastruktur, die für den Betrieb von konventionellen Kraftwerken not- wendig wäre. So wie in vielen dieser Länder der Aufbau eines Telefonfestnetzes gar nicht erst in Angriff genommen, sondern statt dessen gleich ein Mobilfunknetz installiert wurde, so ließe sich dort auch das Erdöl-Zeitalter mit seinen zentralen Großkraftwerken überspringen. Dies wäre nicht nur ein Vorteil für die in diesen Ländern häufig geschädigte Umwelt, sondern könnte diesen Staaten, zum Beispiel durch die oben geschilderte Installation von Solaranlagen zur Wasserstoffgewin- nung, auch zu einem wirtschaftlichen Aufschwung verhelfen. Letztendlich würde diese Entwicklung auch die politische Dezentralisierung fördern, da abgelegene Regionen wirtschaftlich nicht mehr von einer zentralen Regierung abhängig wä- ren.818

7.6 Praktische Umsetzung

Der Begriff „Wasserstoffwirtschaft“ („Hydrogen Economy“) wurde 1970 von General Motors ins Gespräch gebracht und bezeichnet ein Energiesystem, das bei Speicherung, Transport und Verbrauch von Energie auf den Kraftstoff „Wasser- stoff“ setzt. Während der Ölkrise in den 70er Jahren entwickelte die amerikani- sche Regierung gemeinsam mit der Industrie Pläne für die Einführung eines sol- chen weltumspannenden Energiesystems. Nachdem die Ölpreise wieder sanken, verschwanden auch die Pläne wieder in den Schubladen der Ministerien und Un- ternehmen und wurden erst gegen Ende der 90er Jahre wegen den immer offen- sichtlicher werdenden Umweltzerstörungen von dort hervorgeholt.819

Ein Problem bei der Umsetzung dieser Vision ist die Tatsache, daß die meisten Regionen, in denen Wasserstoff kostengünstig hergestellt werden könnte, weit entfernt von den Gebieten liegen, in denen der Kraftstoff letztendlich gebraucht würde. So ließe sich in Island, Norwegen, Kanada oder Patagonien aufgrund der geographischen Gegebenheiten (Erdwärme, Wasser- oder Windkraft) Wasserstoff in großen Mengen verhältnismäßig preiswert herstellen. Der Transport in die dicht besiedelten Regionen Mitteleuropas, Nordamerikas oder Zentral- und Südost- asiens wäre jedoch äußerst umständlich, kostenintensiv und nach wirtschaftlichen und ökologischen Gesichtspunkten zur Zeit nicht sinnvoll.820

Das auf diesem Gebiet trotzdem bereits einiges geschieht, zeigen die folgenden Beispiele:

7.6.1 Island - Die erste Wasserstoffgesellschaft der Welt?

Island, die rund 270.000 Einwohner zählende Inselrepublik am nördlichen Polar- kreis, ist als älteste parlamentarische Demokratie der Welt821 schon immer sehr fortschrittlich gewesen. So ist es auch wenig verwunderlich, daß die Bevölkerung seit langem ihren Strom und ihre Heizwärme nahezu komplett aus Wasserkraft und Geothermik bezieht - zu Preisen, die zu den niedrigsten auf der ganzen Welt gehören (0,02 $/kWh822 ). Dabei könnten sich die Inselbewohner höhere Heizkos- ten durchaus leisten, liegt doch das durchschnittliche Pro-Kopf-Einkommen über dem der Schweden oder der Deutschen und die Arbeitslosenrate tendiert die ge- gen Null. Doch statt dessen erlaubt man sich den luxuriösen Umgang mit den heimischen Ressourcen und beheizt sogar Straßen und Parkplätze.823

Während neun von zehn Häusern auf der Insel über Fernwärmeleitungen und örtliche Brunnen an das geothermische Heizsystem angeschlossen sind824, werden Islands Fahrzeuge, allen voran die wirtschaftlich bedeutende Fischfangflotte, weiterhin mit Benzin und Diesel betrieben. Die Emissionsbelastung pro Kopf ist deshalb auch, trotz der geringen Einwohnerzahl, relativ hoch.825

Fast 40 % des Energiebedarfs wird in Form von umweltschädlichen Ölproduk- ten826 importiert. Dafür zahlt man jedes Jahr mehr als 150 Millionen US-Dollar. Ein niedriger Öl-Preis ist deshalb für Islands Wirtschaft von großer Bedeutung.

Steigende Treibstoffkosten verteuern den Fischfang und wirken sich so negativ auf den Export aus.827

Dies alles soll sich jedoch in den kommenden Jahren ändern: Der Inselstaat berei- tet sich seit 1998 als erstes Land der Welt auf den Eintritt in die Wasserstoffwirt- schaft vor. Unterstützt wird er hierbei von einem internationalen Firmenkonsorti- um, bestehend aus dem Öl-Konzern Shell, dem deutsch-amerikanischen Autoher- steller DaimlerChrysler und dem norwegischen Energieunternehmen Norsk Hy- dro. Zusammen mit dem lokalen Partner Vistorka (isländisch für „Öko- Energie“828 ) und einer Millionen Dollar Startkapital gründeten sie im Februar 1999 die Firma Iceland Hydrogen and Fuel Cell Company Ltd.829 mit dem Ziel, die Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Technologie auf der Insel im Nordatlantik voranzutreiben.830 Den Anfang soll die Hauptstadt Reykjiavik machen, die ab dem Herbst 2002 ihr aus 100 Fahrzeugen bestehendes Busnetz für insgesamt 50 Milli- onen Dollar831 auf Brennstoffzellen umstellen möchte. Unterstützt werden die Isländer hierbei von der Europäischen Union, die umgerechnet 3,5 Mio. US-$832 zu dem Projekt beisteuert.

Getankt werden kann bei der örtlichen Düngemittelfabrik, wo der benötigte Was- serstoff schon seit langem mit Strom aus Islands Wasserkraftwerken produziert wird. Vier Jahren später soll dann auch der private Autoverkehr mit dem Umstieg beginnen. Das bedeutet für einen Großteil der Bevölkerung eine Umstellung: Drei von vier Bürgern haben einen Wagen und - aufgrund der schlechten Straßenver- hältnisse - meist einen besonders Benzin-durstigen Offroader833. Doch die Regie- rung hat inzwischen Anreize geschaffen, die den Isländern den schnellen Wechsel schmackhaft machen sollen. So soll es u. a. eine Steuerbefreiung für emissions- freie Autos geben.834

Bald darauf wird der letzte und größte Schritt erfolgen: die Umrüstung der isländischen Fischfangflotte. Sie ist eine der größten der Welt und eine der wichtigsten Einnahmequellen des Landes835 - aber auch dessen größter Energieverbraucher.836 Zwei Drittel des isländischen Ölverbrauchs gehen auf das Konto der Fischerei und der wenigen anderen Industriezweige.837

Die Bereitstellung einer geeigneten Wasserstoff-Infrastruktur ist in diesem Fall jedoch nicht so schwierig wie etwa bei den Verkehrsnetzen an Land, da die Schiffe immer wieder in die gleichen Häfen einlaufen und man dort zentrale Produktions- und Betankungsanlagen installieren kann.838

Geeignete Schiffe für dieses Vorhaben sind bereits in Planung: Japanische Werf- ten konzipieren derzeit einen 1.500-Tonnen-Trawler mit Wasserstoffantrieb, der sich geradezu ideal für die Jagd auf Kabeljau und Rotbarsch einsetzen lassen soll.839

Ziel des ganzen Projektes ist es, Island aufgrund seines großen Energieüberschus- ses durch Erdwärme und Wasserkraft840, deren Energiepotential derzeit nur zu 13,5 % genutzt wird841, von einem Öl-Importeur in einen Wasserstoff-Exporteur zu verwandeln.842 Diese Pläne sollen der Regierung zu Folge irgendwann zwi- schen 2030 und 2040 verwirklicht sein.843 Damit wäre der bis dahin wirtschaftlich nahezu unbedeutende Inselstaat am Polarkreis plötzlich ein wichtiger Energielieferanten für Europa und Nordamerika und somit ein weiterer Konkurrent für die OPEC -Staaten rund um den Persischen Golf. Mancher Isländer träumt bereits jetzt von seiner neuen Rolle als „Wasserstoff-Scheich“.844

Die ersten Kunden für isländischen Wasserstoff könnten vielleicht sogar aus Deutschland kommen. Das ist aber eigentlich nicht verwunderlich, schließlich ist die Bundesrepublik neben Großbritannien und den USA bereits einer der wichtigsten Handelspartner der Inselrepublik.845

Die Hamburgischen Electricitäts-Werke haben zusammen mit fünf weiteren Hamburger Unternehmen einen Feldversuch mit Wasserstoffahrzeugen begonnen (siehe 8.2), für den der Treibstoff mittelfristig aus Island kommen soll. Bisher ist vorgesehen, daß man die erneuerbare Energie der Wasserkraftwerke zur Elektrolyse nutzt und das Gas per Schiff zum Festland transportiert.846

Für den Fall, daß sich erst einmal Methanol als Übergangstreibstoff auf dem Weltmarkt durchsetzen sollte, wären die pfiffigen Inselbewohner aber auch gut gerüstet: Die heimische Landwirtschaft liefert, insbesondere durch Pferdezucht und Milchproduktion, große Mengen an Dung. Erhitzt und mit Hilfe eines Kom- pressors verflüssigt, läßt sich hieraus der begehrte Treibstoff gewinnen.847

7.6.2 Der US-Bundesstaat Kalifornien - Ökologischer Vorreiter im Land der unbegrenzten Energieverschwendung

Die 1990 verabschiedeten „Clean Air Act Amendments“ und die „National Ener- gy Policy Act“ von 1992 ebneten in Amerika den Weg für die verstärkte Entwick- lung von Schadstoff-ärmeren und alternativ-angetriebenen Fahrzeugen. Zur glei- chen Zeit stellte das California Air Resources Board (CARB) fest, daß in Kalifor- nien mehr als die Hälfte der für die Entstehung von Smog verantwortlichen Emis- sionen848 durch den Straßenverkehr erzeugt werden und selbst die umweltfreund- lichsten Verbrennungsmotoren nicht zu einer ausreichenden Verbesserung der Luftqualität beitragen konnten. Daraufhin erließ der Westküsten-Staat sein erstes „Low Emission Vehicle“-Gesetz, das die Autohersteller dazu zwang, sofort mit der Entwicklung neuer Antriebsaggregate zu beginnen. Im März 1996 modifizier- te man das Programm insoweit, daß ab dem Jahr 2003 mindestens 10 % der ver- kauften Neuwagen schadstoffrei („Zero Emission Vehicle“) oder zumindest nahe- zu schadstoffrei („Nearly Zero Emission Vehicle“) sein müssen.

Inzwischen haben 12 weitere Bundesstaaten, vor allem im Nord-Osten der USA (z.B. New York, Massachusetts und Maine), diese Vorschriften übernommen, und fast alle großen amerikanischen Autohersteller sind zur Zeit dabei, sich auf die gesetzlichen Neuerungen einzustellen.849

Für die Firmen war dies ein dringend notwendiger Schritt, da sich hier die Anfor- derungen auf einem großen und wichtigen Markt verändert haben: Im Jahr 1998 wurden allein in den oben genannten Staaten ca. 18,4 % der in den USA zugelas- senen PKW verkauft.850 Berechnungen des National Renewable Energy Labora- tory zu Folge könnten zukünftig die Autohersteller bei konstanten Verkaufszahlen von 1 Mio. Fahrzeugen/Jahr allein in Kalifornien jährlich bis zu 100.000 umwelt- freundliche PKW absetzen. Durch Veränderung der gesetzlichen Bestimmungen, die etwa im Jahr 1996 zu einem „Aufweichen“ der ursprünglich sehr restriktiven Regelung führten, könnte aber der Anteil an wirklichen Null-Emissions- Fahrzeugen auf ca. 1 % sinken, was immerhin noch jährlich 1.000 neue „Öko- Autos“ auf kalifornischen Straßen bedeuten würde.851 Für jedes Fahrzeug, das nicht den neuen Abgasnormen entspricht, sollen die Hersteller dann 5.000,- Dollar Strafe zahlen.852

Für die Unternehmen könnte diese Regelung zu einem Problem werden, denn nach deren Aussage ist die Nachfrage nach „Öko-Autos“ zur Zeit sehr gering. Die meisten von ihnen haben deshalb bisher auch nur die vorgeschriebenen Demonst- rationsflotten präsentiert und anschließend die weitere Produktion eingestellt. Auf der anderen Seite gibt es jedoch Meldungen des Air Resources Board, daß schon viele Bürger erfolglos versucht haben, bei den verschiedenen Herstellern umwelt- freundliche Autos zu erwerben, und letztendlich sind ja bereits 2.300 Elektrofahr- zeuge in Kalifornien unterwegs.853

Doch nicht nur PKW-Besitzer sind von der verschärften Umweltgesetzgebung im US-Bundesstaat Kalifornien betroffen, sondern auch die Betreiber von etwa 75 Bus-Unternehmen, die im Westküsten-Staat mehr als 8.500 Linienbusse betrei- ben. So müssen am 1. Juli 2002 alle Dieselbusse mit besonders Schwefel-armem Kraftstoff fahren und ab dem Jahr 2004 wird die Emissionsgrenze für Neufahr- zeuge nochmals um 75 % gesenkt. Die Höchstwerte für den Stickoxid- und Ruß- partikelausstoß werden außerdem weiter heruntergesetzt. Bus-Unternehmen mit mehr als 200 Fahrzeugen müssen ab dem Jahr 2003 mindestens drei emissions- freie Busse (ZEB = Zero Emission Bus) in ihrem Fahrzeugpark nachweisen. Bis zum Jahr 2015 müssen bereits 15 % aller Fahrzeuge die ZEB-Norm erfüllen. Be- rechnung des Air Resources Board zu Folge sollen diese Maßnahmen bis zum Jahr 2020 eine tägliche Reduktion der Stickoxide um sieben und der Rußpartikel sogar um 12 Tonnen herbeiführen.854

Der amerikanische Bundesstaat Kalifornien gilt schon seit langem als Vorreiter, was die Förderung neuer Technologien angeht. Hierzu zählt nicht nur die Compu- terindustrie, sondern vor allem der Umweltsektor, in dem man den in diesem Be- reich sonst eher etwas rückständigen Landsleuten um einiges voraus ist. So wurde im April 1999 die California Fuel Cell Partnership gegründet, die es sich zum Ziel gesetzt hat, die Brennstoffzellen-Technologie an der Westküste zu etablieren, zu kommerzialisieren und gemeinsame Standards festzulegen. Mitglieder sind nicht nur amerikanische Firmen und Institutionen wie Texaco, Ford und das ame- rikanische Energieministerium855, sondern auch deutsche Unternehmen wie die Linde AG, Volkswagen und DaimlerChrysler. Selbst die japanischen Autoherstel- ler Honda und Nissan sind inzwischen mit von der Partie. Die „Auto-Riesen“Ge- neral Motors und Toyota verzichten allerdings bewußt auf die Teilnahme an die- sem Projekt, da sie sich lieber auf die baldige Einführung der Massenproduktion von Brennstoffzellen-Fahrzeugen konzentrieren wollen, als sich auf kleine De- monstrationsobjekte zu beschränken.856

In Kürze startet mit der Auslieferung eines XCELLSIS -Brennstoffzellen-Busses an die Sunline Transit Agency in Palm Springs (Kalifornien)857 ein mehrjähriger Feldtest mit 55 Brennstoffzellen-getriebenen Bussen und PKW, der die Frage nach dem bestmöglichen Treibstoff klären und der Förderung einer flächendeckenden Tankinfrastruktur dienen soll.858 Koordiniert wird das ganze Programm vom Hauptquartier in West Sacramento aus, wo man auch eine Wasserstoff-Tank- stelle zur Betankung der Fahrzeuge errichten möchte.859

In Kanada wurde inzwischen eine ähnliche Partnerschaft beschlossen. Bei „ Fuel ling a Cleaner Canada “ sind u. a. der Ölkonzern Petro-Canada und einer der größten Methanolproduzenten der Welt, Methanex, beteiligt.860

Kalifornien hat mittlerweile ein Gesetz verabschiedet, das es seit dem 1. Juli 2000 den Fahrern von besonders emissionsarmen Fahrzeugen erlaubt, die auf vielen Autobahnen eingerichtete Sonderspur für Fahrgemeinschaften zu nutzen, selbst wenn das Auto nur mit einer Person besetzt ist. Dadurch will man einen weiteren Anreiz für den Kauf solcher PKW schaffen.861 Das American Methanol Institute hat außerdem angeregt, den Besitzern von umweltfreundlicheren Fahrzeugen künftig Park-Privilegien einzuräumen.862

8. Wasserstoffwirtschaft und Brennstoffzellen in Deutschland

Die wachsenden Aktivitäten deutscher Unternehmen auf dem Gebiet der Brenn- stoffzellen-Technologie zeigen, daß dieses Thema auch hierzulande immer mehr an Bedeutung gewinnt: Seit fünf Jahren gibt es etwa auf der „Hannover Messe“ eine Sonderausstellung, die den Fortschritt in der Wasserstoff- und Brennstoffzel- len-Technik dokumentieren soll. Von Berlin aus vertritt der Deutsche Wasserstoff- Verband e.V. (DWV) die Interessen führender deutscher Unternehmen, die sich mit dieser Thematik befassen.863 Und vor drei Jahren wurde in Jülich das Deut- sche Brennstoffzellenforum e.V. (DBF) gegründet, an dem sich nahezu alle nam- haften deutschen Firmen und Forschungseinrichtungen beteiligen und dessen Ziel es ist, die Bildung, die wissenschaftliche Erkenntnis und den Informationsaus- tausch auf dem Gebiet der Brennstoffzellen-Technologie zu fördern.864

Aufgrund der positiven Stimmung in Amerika und der bisher doch eher skeptischen Haltung der deutschen Öffentlichkeit ist es aber dennoch nicht verwunderlich, daß es beispielsweise der Weltkonzern DaimlerChrysler vorgezogen hat, die ersten Praxistest seines Brennstoffzellen-Autos NECAR 4 auf der anderen Seite des Atlantiks durchzuführen. Experten rechnen deshalb auch damit, daß der deutschen Automobilindustrie die Chance auf 5.000 neue Arbeitsplätze in der Produktion von Brennstoffzellen-Fahrzeugen entgehen könnte.865

8.1 Deutsche Entwicklungszentren

Die folgenden Firmen und staatlichen Anstalten sind derzeit besonders auf diesem Gebiet der „New Energy“ aktiv und bereiten sich auf die baldige Kommerzialisierung ihrer Produkte vor:

Der Motoren- und Triebwerkshersteller MTU Friedrichshafen GmbH führt seit 1990 ein europäisches Konsortium an, das sich mit der Weiterentwicklung von Schmelzkarbonat-Brennstoffzellen beschäftigt. MTU ist der deutsche Lizenz- nehmer für das sogenannte „Hot Module“, einer 300 kW-Anlage, die das ameri- kanische Unternehmen ERC Corp. vor einiger Zeit auf dem Markt gebracht hat.866

Seit Beginn der 90er Jahre beschäftigt sich das Forschungszentrum Jülich vor allem mit der Entwicklung von Festelektrolyt-Brennstoffzellen, es laufen dort aber auch Programme zur Erforschung von Niedertemperatur-Anlagen.867

Der DaimlerChrysler -Konzern mit seinem Stammsitz in Stuttgart und 430.000 Mitarbeitern weltweit forscht seit längerer Zeit im schwäbischen Kirchheim- Nabern zusammen mit den Firmen Ford 868 und Ballard Power auf dem Gebiet der PEM-Brennstoffzelle und hat diese auch, wie bereits erwähnt, mehrfach in unter- schiedlichen Fahrzeugen erfolgreich getestet. Bisher haben die drei Unternehmen mehr als 1 Milliarden CAN-Dollar dafür zur Verfügung gestellt.869 Insgesamt ar- beiten derzeit über 700 Mitarbeiter an dem Brennstoffzellen-Projekt.870

In Mainz-Kastel, unweit des Unternehmenssitzes in Rüsselsheim, hat die GM - Tochter Opel 1998 ein Zentrum für alternative Antriebe, das Global Alternative Propulsion Center (GAPC), eröffnet. Das Zentrum ist für die gesamten For- schungsarbeiten der General Motors Corporation zum Thema „Alternative Au- tomobilantriebe“ verantwortlich und koordiniert auch die Arbeiten der amerika- nischen Forschungsstandorte in Warren (Michigan) und Rochester (New York).871 Insgesamt arbeiten rund 250 Beschäftigte an dem Projekt, dessen Ziel es ist, eine breite Palette von Fahrzeugen - von der Großraumlimousine bis zum Kleinwagen - mit umweltfreundlichen Antriebsaggregaten auszurüsten.872

Am Starnberger See, südwestlich von München, befindet sich der Firmensitz der Proton Motor Fuel Cell GmbH (PM), dem - nach eigenen Angaben - einzigen Serienhersteller von „innovationsgeeigneten kompletten Brennstoffzellen- Systemen für Fahrzeuganwendungen in Europa“. Der mittelständische Betrieb mit seinen 120 Mitarbeitern zählt sich zu den zehn führenden Unternehmen im Be- reich der Brennstoffzellen-Forschung und bereitet sich momentan auf den Bör- sengang vor. Bisher produziert PM aber nur Prototypen von luftgekühlten PEM- Brennstoffzellen, die vor allem in Bussen getestet werden. In diesem Zusammen- hang arbeitet man bereits mit dem Omnibushersteller Neoplan und dem österrei- chischen Fahrzeugbauer Steyr Daimler Puch in Graz zusammen (siehe 6.2.1.2).873

Die Bayerischen Motorenwerke (BMW) in München erforschen bereits seit 1978 die Möglichkeit eines Einsatzes von Flüssigwasserstoff in Kraftfahrzeugen. Aller- dings setzen sie diesen Treibstoff fast ausschließlich in Verbrennungsmotoren ein, auf die in dieser Arbeit nicht weiter eingegangen werden soll, da dies den Rahmen sprengen würde. Die bayerischen Autobauer haben jedoch auch einige Basisarbeit geleistet, die nun der Brennstoffzelle zugute kommt. So ist es ihnen gelungen, ein Tanksystem zu entwickeln, bei dem Automobile mit flüssigem Wasserstoff eben- so schnell, verlustfrei und gefahrlos aufgetankt werden können wie heutige Fahr- zeuge mit Benzin-Motor. Der Tankvorgang dauert ca. 3 Minuten und ist mit der Betankungszeit an herkömmlichen Zapfsäulen vergleichbar.

Um die Einführung der Wasserstoffwirtschaft macht sich BMW auch mit dem Bau einer ersten Kleinserie von Wasserstoff-betriebenen Fahrzeugen verdient und ist damit weltweiter Vorreiter. Einige dieser umweltfreundlichen Limousinen konn- ten bereits auf der „EXPO 2000“ in Hannover begutachtet werden.

Im September diesen Jahres organisierte man in München das „HYFORUM 2000“, eine internationale Wasserstoffkonferenz, auf der hochrangige Entscheidungsträger aus Industrie, Finanz- und Versicherungswirtschaft sowie der Politik zusammengeführt werden sollten.

Bei BMW ist man aufgrund der Kosten, des Gewichts und des Wirkungsgradverlustes beim Einsatz von Reformern aber eher skeptisch was den Erfolg der Wasserstoff-betriebenen Brennstoffzelle angeht und rechnet wegen des noch nicht optimierten Leistungsgewichts (kW pro kg) frühestens im nächsten Jahrzehnt mit einem serienmäßigen Einsatz dieser Technologie in PKW.874

Ein weiteres bayerisches Unternehmen, das sich mit der Thematik intensiv beschäftigt, ist die Firma NovArs GmbH aus Passau. In dem 1998 gegründeten Betrieb arbeitet man zur Zeit an einem Auftrag der amerikanischen Armee, die ihr Kommunikationsequipment mit Brennstoffzellen ausstatten möchte.875

Das auf dem Gebiet der Brennstoffzellen-Forschung wohl wichtigste und auch erfolgreichste deutsche Forschungszentrum befindet sich in Jülich. Hier beschäftigt man sich sowohl mit Hochtemperatur- als auch mit PEM-Zellen und hat bereits die Zentralbibliothek mit einer regenerativen Brennstoffzelle zur Erzeugung des Beleuchtungsstroms ausgestattet (siehe 6.1.1).

Außerdem findet man in Freiburg (Fraunhofer-Institut), Stuttgart (DLR und MPI) und Kassel (GHS) sehr aktive Forschungsanstalten, in denen Brennstoffzellen für die verschiedensten Anwendungsbereiche entwickelt werden.876 Im Gegensatz zu den USA und Japan gibt es in Deutschland jedoch keine von den Energieversorgungsunternehmen gemeinschaftlich finanzierten Forschungs- bzw. Koordinierungszentren, die an der Entwicklung und Markteinführung der Brenn- stoffzellen-Technologie arbeiten.877

Auch wenn im Freistaat Bayern bisher am meisten für die Fortentwicklung der Brennstoffzellen-Technologie getan wurde und hier auch ein Großteil der in die- sem Wirtschaftsbereich tätigen Unternehmen angesiedelt ist, wird es letztendlich wohl das Bundesland Baden-Württemberg sein, das am ehesten von der Kommer- zialisierung der Brennstoffzellen-Technologie profitiert. Verantwortlich hierfür ist der DaimlerChrysler -Konzern, der den überwiegenden Teil seiner Unternehmens- standorte in dieser Region hat und durch seine Führungsrolle in den voraussicht- lich entscheidenden Marktsegmenten „Automobilbau“ (Mercedes) und „Kraft- Wärme-Kopplung“ (MTU), zumindest in der Anfangsphase, die größten Erfolge erzielen dürfte. Experten rechnen damit, daß letztendlich etwa 60 % der in Deutschland produzierten Brennstoffzellen-Fahrzeuge aus dem „Ländle“ kommen werden und ein Wertschöpfungszuwachs von ca. 300 Mio. DM erzielt werden kann. Insgesamt sind für ganz Deutschland Produktionssteigerungen im Wert von ca. 700 Mio. DM möglich.878

8.2 Einsatzgebiete

Neben den bereits im sechsten Kapitel geschilderten Anwendungen sollen die im folgenden angeführten Projekte die Zukunft und die Vielfalt der Einsatzmöglichkeiten der Brennstoffzellen- und Wasserstoff-Technologie, speziell in der Bundesrepublik Deutschland, zeigen:

In mehreren deutschen Städten (u.a. Berlin und Leipzig) existieren bereits Pilotprojekte, bei denen in Ein- oder Mehrfamilienhäuser Brennstoffzellen-Blockheiz- kraftwerke installiert wurden. Im Rahmen eines solchen Versuchs wurde auch das Haus der Familie Ringel in Machern vom örtlichen Stromnetz abgekoppelt. Sechs Monate lang versorgte daraufhin eine mit Erdgas betriebene Brennstoffzelle den 4-Personen-Haushalt mit der benötigten Energie.879

Der Essener RWE -Konzern hat vor kurzem angekündigt, seine Stromerzeugungs- Struktur in den kommenden Jahren radikal zu ändern. Nach Angaben der Füh- rungsspitze soll ab dem Jahr 2004 mit dem flächdeckenden Vertrieb gasbetriebe- ner Brennstoffzellen zur Strom- und Wärmeversorgung privater Haushalte begon- nen werden. RWE will den Kunden dabei die Finanzierung, den Betrieb und die Wartung der Anlagen anbieten. Mittelfristig sollen so bis zu 14 % des Stromab- satzes erreicht werden. Das entspricht der Strommenge, die RWE derzeit in eige- nen Atomkraftwerken erzeugt.880

Im Mai 1999 eröffnete die „ARGEMUC“, eine Arbeitsgemeinschaft von 13 Un- ternehmen, auf dem Gelände des Münchner Flughafens die weltweit erste öffent- liche Tankstelle für flüssigen und gasförmigen Wasserstoff. Die vom Freistaat Bayern geförderte Anlage ist gleichzeitig die erste, in der gasförmiger Wasserstoff dezentral mittels eines Druckelektrolyseurs881 hergestellt wird. Ziel des rund 34 Mio. DM teuren „ARGEMUC“-Projektes ist es, die Wasserstofftechnologie unter Alltagsbedingungen zu erproben.882

Bereits im Januar 1999 hatten mehrere Unternehmen, unter ihnen auch die Deut- sche Shell AG, auf dem Gelände der Hamburger Gaswerke die erste Wasserstoff- tankstelle in Europa in Betrieb genommen.883 Gasförmiger Wasserstoff aus Ham- burger Industrieproduktion, der in Druckgasflaschen an die Tankstelle gebracht wird, versorgt hier eine Fahrzeugflotte von sechs umgerüsteten Mercedes - Kleintransportern („Sprinter“) mit Treibstoff.884 Die Kosten für den Wasserstoff- Verbrauch auf 100 km liegen bei ca. 18,- bis 20,- DM.885 Die bei dem Demonstra- tionsprogramm genutzte Tankanlage schlägt mit etwa 350.000,- DM886 zu Buche, das Gesamtprojekt dürfte die beteiligten Unternehmen ca. 1 Millionen DM kosten. Nach Ablauf einer Testphase soll im Rahmen des W.E.I.T.- Projektes (Wasserstoff- Energie Island Transfer) Wasserstoff zum Einsatz kommen, der in Island regene- rativ aus Wasserkraft erzeugt und per Schiff nach Hamburg transportiert wird.887

Bis zum Jahr 2007 plant die bayerische Staatsregierung die Umgestaltung der unterfränkischen Stadt Bad Brückenau in eine Modellregion für den Wasserstoffeinsatz. Das Projekt läuft bereits seit 1996.888

8.3 Staatliche Förderung

Seit einiger Zeit haben auch die deutschen Politiker die Dringlichkeit eines Rich- tungswechsels in der Energiepolitik erkannt. So beschäftigt sich der Bundestag- sausschuß für Technologiefolgenabschätzung (TAB) im Rahmen von Workshops und Studien mit der Thematik „Wasserstoffwirtschaft und Brennstoffzelle“ und sieht darin eine „attraktive Kombination von hoher Effizienz und umweltfreundli- cher Betriebsweise“. Professor Andreas Troge, Präsident des Umweltbundesam- tes, hält hingegen an der eher negativen Einschätzung seines Amts fest, da eine Emissionsminderung kostengünstiger durch verbrauchsoptimierte Autos mit Ver- brennungsmotor zu realisieren sei.889

Das Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie (BMBF) fördert bereits seit den 80er Jahren die Brennstoffzellen-Forschung.890 Diese wurde, genauso wie die Wasserstofftechnik, in früheren Programmen bei den erneuerbaren Energien eingegliedert. Im Zuge einer prognostizierten, langfris- tig zunehmenden Bedeutung, faßte man sie im Frühjahr 1996 im „4. Programm Energieforschung und Energietechnologien des BMBF “ zu einem eigenen Pro- grammteil zusammen. Seit dem 1.1.1999 trägt das Bundesministerium für Wirt- schaft und Technologie (BMWi) die Verantwortung für die Verteilung von Fördermitteln.891 Insgesamt wurden von der Bundesregierung seit 1988 rund 140 Mio. DM für Forschungs- und Entwicklungsprojekte im Bereich der Brennstoffzellen-Technologie bewilligt.892 In die Wasserstoff-Forschung flossen seit 1980 alles in allem mehr als 210 Millionen DM.893

In den vergangenen Jahren nahm die Förderung jedoch kontinuierlich ab: Nach- dem die Unterstützung von Wasserstoffprojekten im Jahr 1991 ihren Höhepunkt erreicht hatte, ist sie inzwischen fast um den Faktor 20 gefallen. Die Brennstoff- zellen-Förderung erreichte 1995 ihren Höhepunkt und ist seitdem um ca. 30 % reduziert worden. Für das Jahr 2000 wurde allerdings wieder eine Steigerung auf 16,6 Mio. DM angekündigt, was in etwa dem Niveau von 1995 entspricht. Die Ausgaben des Bundesverteidigungsministeriums (BMVg), u. a. für den Bau der U- Boot-Klasse „212“, bleiben dabei ebenso unberücksichtigt wie die institutionelle Förderung894 der beiden großen deutschen Forschungszentren auf dem Gebiet der Brennstoffzelle in Köln (DLR) und Jülich (FZJ).895

Folgende grundsätzliche Voraussetzungen müssen für die Zuwendung von Fördermitteln durch den Bund erfüllt werden:

- Hohes Bundesinteresse
- Einordnung des Themas und der Ziele der Arbeiten in ein bestehendes Fach- programm
- Hohes wissenschaftlich-technisches Risiko
- Notwendige Qualifikation des Antragstellers
- Geordnete wirtschaftliche Verhältnisse des Antragstellers

Die förderstrategischen Planungen des BMWi sind insbesondere für die Brenn- stoffzellen-Technik langfristig angelegt. Die Konzeption der laufenden Projekte läßt aber eine Überprüfung und ggf. Neuorientierung der jeweiligen Maßnahmen in Zeitintervallen von ca. 3-5 Jahren zu.896 Damit will man u.a. verhindern, daß einer Wasserstoffwirtschaft mit einer unausgereiften technischen Infrastruktur Vorschub geleistet wird, die fortwährend Subventionen benötigt und sich nach dem Wegfall der staatlichen Unterstützung mit großer Wahrscheinlichkeit nicht am Markt halten kann.897

Im Jahr 1994 wurde das vierjährige Verbundprojekt „PEMFC für mobile Anwendung“ gestartet. Mehrere Institute und Firmen der Fahrzeug-, Elektro- und chemischen Industrie entwickelten kostengünstige, optimierte Komponenten und Verfahren zur Herstellung von PEMFC-Modulen und zur Methanolreformierung.898 Herausragende Ergebnisse des Programms sind eine Reduzierung des Edelmetalleinsatzes für Katalysatoren um den Faktor 10 sowie die Entwicklung einer Membran, die bei Massenfertigung eine Kostenreduktion auf ca. 5 % der heutigen Kosten verspricht. Aufgrund der erzielten Erfolge wurde das Projekt nach Ablauf der vier Jahre unter industrieller Führung fortgesetzt.899

Den Hochtemperatur-Brennstoffzellen (MCFC und SOFC) wird ebenfalls eine besondere Bedeutung in der Forschungsförderung beigemessen, da mit ihrer Hilfe auch heimische Braunkohle (Kohlegas) auf umweltfreundliche Weise verstromt werden kann.900 Für die MCFC-Entwicklung wurden seit 1990 vom BMWi rund 27 Mio. DM bewilligt. Die Forschungsarbeiten rund um die SOFC wurden mit etwa 62 Mio. DM unterstützt.901

In der Vergangenheit wurde auch das Zusammenwirken der Wasserstoff-Kom- ponenten mit der Photovoltaik-Technologie gefördert. Bis 1999 unterstützte man das 145 Mio. DM teure Demonstrationsprojekt Solar Wasserstoff Bayern (SWB) in Neunburg vorm Wald902. Ende 1995 wurde nach 9-jähriger Laufzeit das Ko- operationsprojekt HYSOLAR in Saudi-Arabien abgeschlossen. Bei diesem 80 Mio. DM teuren Vorhaben903 wurde neben Grundlagenforschung und Systemstudien die solare Wasserstoffherstellung demonstriert und verschiedene Aggregate zur Wasserstoffnutzung erprobt. Inzwischen hält man aber weitere Vorhaben dieser Art für nicht mehr erforderlich.904

Nicht nur der Bund sondern auch die einzelnen Länder beteiligen sich an Projek- ten zur Verbreitung der Brennstoffzellen-Technologie. Besonders der Freistaat Bayern ist bei der Förderung des alternativen Antriebs mit Brennstoffzellen sehr engagiert. So unterstützte das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Ver- kehr und Technologie nicht nur den Bau verschiedener Brennstoffzellen-Busse, sondern u. a. auch den Testbetrieb des NECAR 4 auf dem Münchner Flugha- fen.905 Spätestens im Jahr 2002 soll ein Flottenversuch mit 10 Nahverkehrs- Brennstoffzellen-Bussen beginnen und ein Folgeprojekt für den Flughafen erar- beitet werden.906 Gemeinsam mit Partnern aus der Wirtschaft gründete man 1996 eine Koordinationsstelle für die Wasserstoffinitiative Bayern (WIBA), die für die Planung und Beratung der verschiedenen Projekte zuständig ist.907 Insgesamt wurden von der bayerischen Staatsregierung bisher rund 100 Millionen DM an Fördergeldern bereitgestellt, das ist mehr als von allen übrigen Bundesländern zusammen.908

In Schleswig-Holstein prüft man inzwischen, wie man in Zukunft die bestehenden Windkraftanlagen mit der Wasserstofftechnologie verknüpfen kann. Im nördlichs- ten der 16 deutschen Bundesländer sind bereits einige Brennstoffzellen-Kraft- werke, u. a. in Kaltenkirchen und Bargteheide, im Einsatz. Besonderes Augen- merk legt man hier aber auch auf die Nutzung der Technologie im Schienenverkehr, da immer noch ein Großteil der schleswig-holsteinischen Bahnstrecken nicht durch Oberleitungen elektrifiziert ist.909

In Nordrhein-Westfalen (NRW) koordiniert die Landesinitiative „Zukunftsener- gien“ die Forschungsarbeiten zum Thema „Brennstoffzelle“. So wurde beispiels- weise eine Arbeitsgruppe gebildet, die sich als Kommunikations- und Kooperati- onsplattform sieht und den Dialog zwischen Unternehmen, Entwicklern, Planern, Handwerksbetrieben und Hochschulen anregen soll.910 Außerdem will man die Initiative des Heizungsherstellers Vaillant unterstützen und mit Beginn der ersten Feldtests der neuen Brennstoffzellen-Heizanlagen diese in den Förderkatalog des Landes aufnehmen.911 Dadurch könnten die neuen Geräte gleich im Neubau der NRW-Landesvertretung in Berlin zum Einsatz kommen. In der Anfangsphase möchte man dort noch mit Erdgas arbeiten, später ließe sich die Anlage dann auf direkte Wasserstoff-Einspeisung umstellen.912

Ganz anders sieht übrigens die Situation im Heimatland des „Autokanzlers“ Gerhard Schröder aus: In Niedersachsen wird überraschenderweise die WasserstoffTechnologie zur Zeit weder materiell noch ideell unterstützt.913

Was die Höhe der Fördermittel angeht, so liegt Deutschland im europäischen Vergleich zusammen mit Italien auf dem 2. Platz, aber doch mit einigem Abstand hinter dem Spitzenreiter Frankreich.914

Staatliche Förderung beschränkt sich jedoch nicht nur auf die finanzielle Unter- stützung von Forschungseinrichtungen und Unternehmen. So steht das Thema „Brennstoffzelle“ heute schon an Universitäten und sogar an einigen Schulen auf dem Lehrplan.915 Im vergangenen Jahr wurde zum Beispiel eine Schülergruppe der Mörike Schule aus Heilbronn für die Entwicklung eines mit Brennstoffzellen betriebenen Modellautos mit einem Umwelt-Preis ausgezeichnet. Ihr 60 cm gro-ßes Fahrzeug besaß zwei PEM-Brennstoffzellen und einen Metallhydrid-Tank, der eine Fahrdauer von 40 Stunden und eine Reichweite von beinahe 15 km er- möglichte.916

Die Vereinigten Staaten sind allerdings auch auf dieser Ebene wieder der europäischen Konkurrenz um einiges voraus. So fördert das amerikanische Energieministerium schon seit längerer Zeit Forschungsprojekte, in denen Schüler mit auf Wasserstoff basierenden Energiesystemen experimentieren können.917

In Deutschland stellt die Firma H-Tec GmbH aus Lübeck seit einiger Zeit Lehrmaterial rund um die Brennstoffzelle zusammen, das vor allem an Berufsschulen genutzt werden soll.918

An verschiedenen deutschen Technischen Universitäten, wie etwa in München oder Darmstadt, gibt es seit kurzem Studiengänge zum Thema „Brennstoffzelle“. Unter den Fachhochschulen tat sich bisher besonders die FH Stralsund in der Wasserstoff-Forschung hervor.919

Um die Verbreitung von Brennstoffzellen in Deutschland voranzutreiben muß sich auch die Gesetzgebung in einigen Bereichen ändern. Man sollte u. a. die Fra- ge klären, ob die eigentlich abgaslosen Anlagen unter das „Bundesimmissions- schutzgesetz (BImSchG)“ fallen. Genehmigungsverfahren müssen standardisiert und das Zusammenspiel mit den örtlichen Stadtwerken und den Energieversor- gungsunternehmen koordiniert werden. Die Regelung der administrativen Aspekte ist somit die Hauptaufgabe der staatlichen Organe.920 Der Gesetzgeber ist inzwischen auch in einigen Fällen tätig gewesen. So werden Brennstoffzellen-Anlagen inzwischen Gasturbinen- und Verbrennungsmotor-Anlagen durch das „Gesetz zum Schutz der Stromerzeugung aus Kraft-Wärme-Kopplung (Kraft-Wärme- Kopplungsgesetz)“ gleichgestellt und entsprechend gefördert.921

9. Die Brennstoffzelle im 21. Jahrhundert - ein Ausblick

Das erstaunliche an dem „Phänomen Brennstoffzelle“ ist, daß hier ohne große umweltpolitische Anschubfinanzierung möglicherweise eine Energiewende auf den Weg gebracht wird, die über einzelne Anwendungsgebiete, wie zum Beispiel die Fahrzeugindustrie, hinausgeht. Zwar wurde die Entwicklung bereits durch politische Vorgaben vorangetrieben, was jedoch die finanzielle Seite betrifft, so ist, zumindest in Deutschland, vieles nur durch die Eigeninitiative der Unterneh- men entstanden.922

Verschärfte Umweltauflagen und der Trend zu kleineren Energieerzeugungs- einheiten, der durch die Deregulierung der Energiemärkte bedingt ist, können auch in Zukunft die Rahmenbedingungen für den Einsatz der Brennstoffzellen- Technologie verbessern. Der geringere Kapitalbedarf für diese Anlagen trägt zu- sätzlich zur Absatzsteigerung bei.923 Wird allerdings der Strom aus abgeschriebe- nen Altkraftwerken zu Schleuderpreisen Realität oder sinkt der Preis für Öl und Erdgas wieder, wird es für die relativ aufwendigen umweltfreundlichen Techno- logien sehr schwer. Und das betrifft nicht nur die Brennstoffzelle!924 Die meisten Experten rechnen jedoch mittel- bis langfristig mit einem weiteren Anstieg der Energiepreise. Für sie ist die Zeit des billigen Stroms im Überfluß unwiederbring- lich vorbei.925

Sollte die Liberalisierung des Strommarktes, wie etwa in den USA, zu einer Min- derung der Netzqualität führen, könnten maßgeschneiderte dezentrale Energiesys- teme auf Brennstoffzellen-Basis die Stromversorgung sensibler Verbraucher, wie etwa von Rechenzentren oder medizinischen Anlagen, sichern. Die Betriebskosten dürften - gerade bei der hohen Energieausnutzung der Brennstoffzelle - niedrig sein.926

Die Markteinführung im Bereich der Energieerzeugung wird hauptsächlich im Verdrängungswettbewerb zu konventionellen KWK-Systemen wie Gasmotor- und Gasturbinen-BHKWs erfolgen. Im Bereich der Hausenergieversorgung könnten sich Brennstoffzellen-Heizsysteme mit einer elektrischen Leistung von weniger als 10 kW als Alternative zu den konventionellen Heizungsanlagen entwickeln.927

Ob der Impuls zur Massenherstellung, und damit kurz Kostensenkung, nun von der Energiewirtschaft oder von der Fahrzeugindustrie ausgeht, ist derzeit noch nicht absehbar.928 Für Klaus-Peter Müller von der Alstom Energietechnik GmbH in Frankfurt, einem Spezialunternehmen für stationäre Brennstoffzellen, ist ganz klar „die Automobilbranche der Schrittmacher“. „Wenn es hier zum Durchbruch der Brennstoffzelle kommt, dann holt der Energiesektor ganz schnell auf“, so Müller.929

Prof. Dr. Stimming von der TU München vertritt die Ansicht, daß die technische Einführung über Nischenmärkte laufen wird.930

Realistisch scheint die Einschätzung des amerikanischen Unternehmens Interna- tional Fuel Cells (IFC) aus South Windsor/Connecticut zu sein. Dort geht man bezüglich der Markteinführung von dieser Reihenfolge aus:

1. Einsatz in großen Busflotten des öffentlichen Personennahverkehrs
2. Verwendung in anderen Fahrzeugflotten (z.B. Taxis, Paketdienste, etc.)
3. Ausdehnung auf den privaten Kraftfahrzeug-Sektor
4. Umstellung der stationären Anlagen auf Brennstoffzellen-Betrieb931

Für den mobilen Einsatz bietet sich mit der Brennstoffzelle aufgrund der Schadstoffarmut und den vom Prinzip her guten technischen Eigenschaften ein zukunftsfähiges Antriebskonzept an. Allerdings sind die Anforderungen im Vergleich zu stationären Anlagen ungleich höher.

Generell sind die Erhöhung der Lebensdauer und die Realisierung eines einfachen und robusten Aufbaus die Kernziele der momentanen Entwicklungsarbeit. Im Be- reich der Niedertemperatur-Brennstoffzellen (PEMFC, PAFC) wird weiterhin der Schwerpunkt bei der Brenngasaufbereitung liegen, da sich so am besten die Sys- temwirkungsgrade verbessern und die Investitionskosten reduzieren lassen. Die wesentlichen Entwicklungsbemühungen bei den Hochtemperatur-Brennstoff- zellen (MCFC, SOFC) werden auch künftig durch die Arbeit an der Materialver- besserung gekennzeichnet sein.932

„Wasserstoff-Technologie“ und „Brennstoffzelle“ gelten als die Schlüsselkompo- nenten für eine zukünftige regenerative Energiewirtschaft.933 Die Perspektiven hierfür sind durchaus vielversprechend: Die technischen Probleme sind vergleich- bar mit denen bei der Einführung anderer neuer Technologien und scheinen lös- bar.934

Die Geschwindigkeit des technischen Fortschritts auf dem Gebiet der Brennstoff- zelle deutet außerdem darauf hin, daß noch ein großes Entwicklungspotential vor- handen ist. So gab es in den vergangenen fünf Jahren mehr technische Durchbrü- che als in der Batterieforschung in den letzten 30 Jahren.935 Führende Hersteller sagen deshalb der Brennstoffzelle die gleiche Erfolgsgeschichte voraus, wie sie der Mikrochip in den 80er und 90er Jahren geschrieben hat.

Die bisherige Darstellung zeigt jedoch auch, daß nicht nur die technische Weiter- entwicklung für den Erfolg einer Idee wie der Brennstoffzelle von Bedeutung ist. Vielmehr sind auch noch Faktoren entscheidend, die nur indirekt von den beteilig- ten Institutionen beeinflußt werden können. Politische und wirtschaftliche Macht- kämpfe oder psychologische Aspekte - Stichwort: „Hindenburg“ - könnten das über 150 Jahre alte Konzept zur umweltfreundlichen Energiegewinnung erneut ins Stocken bringen. Überhaupt ist die Angst vor der Veränderung eine der größten Gefahren für die Einführung der Wasserstoffwirtschaft und der Brennstoffzellen- Technologie. Die Chancen für die Umwelt sind zwar nahezu unbestritten, aber gerade für Regionen, die vor der Entdeckung des Erdöls nur eine Statistenrolle auf der internationalen Bühne spielten, könnte die vorhergesehene Entwicklung einen drastischen Rückschlag bedeuten.

Bei einem so komplexen Thema wie dem der „Alternativen Energien“ ist es sicher nicht möglich, alle Seiten ausreichend und umfassend zu beleuchten. Trotzdem wurde an Hand des hier aufgeführten Beispiels bereits deutlich, wie stark die ver- schiedenen gesellschaftlichen Teilaspekte - Umwelt, Wirtschaft, Politik - mitein- ander verzahnt sind.

Das Problem der langfristigen Sicherung, gerechten Verteilung und umweltfreundlichen Ausschöpfung der weltweiten Energiereserven wird sich darum auch nicht so einfach und schnell lösen lassen. Der Umstieg auf eine WasserstoffEnergiewirtschaft unter Nutzung der Brennstoffzellen-Technik könnte hierbei jedoch ein adäquates Mittel sein.

Der für Forschung und Technik zuständige Vorstand des DaimlerChrysler - Konzerns drückte diese Zuversicht im Mai 1997 so aus: „Die Brennstoffzellen- Technologie für mobile Anwendungen ist heute längst keine technische Spielerei mehr. Sie hat das Potential, in einigen Jahrzehnten zur vorherrschenden Antriebs- art zu werden.“936

Prof. Dr. Fritz Vahrenholt, Mitglied des Vorstandes der Deutschen Shell AG, ging 1999 bei seiner Rede anläßlich des „Deutschen Evangelischen Kirchentages“ in Stuttgart sogar noch weiter: Er sei davon überzeugt, daß „Wasserstoff der Ener- gieträger des 21. Jahrhunderts wird, und die Brennstoffzelle den Energiemarkt ähnlich revolutioniert wie die Dampfmaschine im 19. Jahrhundert“.937

I. Abkürzungsverzeichnis:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

II. Literaturverzeichnis

Beim Fehlen bestimmter Literaturangaben (z. B. Erscheinungsdatum, Erscheinungsort, Autor) gingen diese nicht aus dem verwendeten Material hervor. Bei der zitierten Literatur handelt es sich allerdings größtenteils um Publikationen aus den Jahren 1999 und 2000.

a) Monographien und wissenschaftliche Arbeiten

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Hyundai baut deutsche U-Boote für Südkorea - Daewoo erwägt Klage; 22.11.2000

- Frankfurter Allgemeine Zeitung (FAZ):

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Nur der Ferrari-Sound fehlt; in Frankfurter Rundschau; 17.06.1999

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- Der emissionsfreien Brennstoffzelle gehört die Zukunft; Aktienanlage- Information von RBC Dominion Securities GmbH; Frankfurt; 7/1999

- Die Brennstoffzelle - von der Vision zur Wirklichkeit; Info-Broschüre der Volkswagen AG; Wolfsburg; 1999

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- Energie für die Mobilität von morgen - Brennstoffzellentechnologie; Info- Broschüre der Adam Opel AG; Rüsselsheim

- Fuel Cells - Green Power; Info-Broschüre des Los Alamos National Labora- tory; Los Alamos, New Mexico (USA); 1999

- Geschäftsbericht 1999 (Kurzbericht) von DaimlerChrysler; Stuttgart; 2000

- HDW Fuel Cell Plants for the World’s Non-nuclear Submarines; Info- Broschüre der Howaldtswerke-Deutsche Werft AG; Kiel

- HDW Wasserstoff-Energietechnologie; Info-Broschüre der Howaldtswerke- Deutsche Werft AG; Kiel; 6/1996

- Honda introduces prototype fuel cell electric vehicles; Presseinformation des Autoherstellers Honda; 1999

- Hot Module - Das Brennstoffzellen-Kraftwerk; Info-Broschüre der MTU Mo- toren- und Turbinen-Union Friedrichshafen GmbH; Friedrichshafen

- Hydrogen - The Fuel for The Future; Info-Broschüre des National Renewable Energy Laboratory für das U.S. Department of Energy (DoE); März 1995

- Innovation Brennstoffzellen-Heizgerät; Info-Broschüre der Joh. Vaillant GmbH u. Co.; Remscheid

- Klimaschutz durch Nutzung erneuerbarer Energien; Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit und des Umweltbundesamtes; Berlin; 31.10.1999

- Marktbericht für die Woche vom 14.01.-20.01.00 der RBC Dominion Securi- ties GmbH; Frankfurt

- Mobile Zukunft Wasserstoff; Info-Broschüre der Ludwig-Bölkow- Systemtechnik GmbH; Ottobrunn; 2000

- Morgenkommentar („Morning Comment“) von RBC Dominion Securities am 11.01.2000

- NEBUS - Trendsetter für das Fahrzeug von morgen; Info-Broschüre der DaimlerBenz AG (heute DaimlerChrysler); Stuttgart; 1997

- NECAR 4 - Die Alternative; Info-Broschüre von DaimlerChrysler; Stuttgart; 03/99

- necar 5 - fahren mit Methanol; Info-Broschüre der DaimlerChrysler AG; Stuttgart; 2000

- Neues großes Geschäftsfeld für Fachhandwerker; Presseinformation der Joh. Vaillant GmbH u. Co. vom 17.12.1999; Remscheid

- PEM-Brennstoffzellen; Info-Broschüre der Siemens AG Anlagentechnik; Er- langen / Hamburg

- Prospekt der Ballard Power Systems Inc. anläßlich der Kapitalerhöhung im Frühjahr 2000; 23.02.2000

- Prospekt der Hydrogenics Corporation aus Woodbridge, Ontario (CAN) an- läßlich des Börsenganges im August 2000

- Raising Price Target to C$85; Börsenempfehlung von Morgan Stanley Dean Witter; 18.01.2000

- Shell steigt in die Wasserstoff-Technologie ein; Presse-Information der Deut- schen Shell AG; Hamburg; 07.01.1999

- Technische Anforderungen an brennstoffzellenangetriebene Elektrofahrzeuge; Info-Broschüre der Volkswagen AG anläßlich des Workshops „Alternative Antriebssysteme im Straßenverkehr“ im Rahmen der „Austro Solar 99“ in Knittelfeld am 19.06.1999

- The Revolution is about to begin; Info-Broschüre von Ballard Power Systems anläßlich der Vorstellung des „Mark 900“-Stacks; Burnaby/British Columbia (CAN); 1999

- Umweltbericht 1999/2000 der Volkswagen AG; Wolfsburg; November 1999

- Umweltbericht BMW Group 1999/2000; München; Juli 1999

- Wasserstoff - Energieträger der Zukunft; Info-Broschüre der Linde AG; Höll- riegelskreuth

- W.E.I.T. - Wasserstoff-Energie Island Transfer; Info-Broschüre der HAWA Hamburger Wasserstoff-Agentur GmbH; Hamburg

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- Abson, Nicholas:

Commercialization of Fuel Cell-Powered Transport; Handout des Vortrags an- läßlich der Tagung „Commercializing Fuel Cell Vehicles 2000“ vom 12.- 14.04.2000 in Berlin

- Bünger, Ulrich:

Brennstoffzellen für die Kraft-Wärme-Kopplung; Vortrag anläßlich der Fach- veranstaltung „Mobile, stationäre und portable Anwendungen von Brennstoffzellen“ beim Haus der Technik e.V. in Essen; 18.10.1999

- Hacker, Viktor:

Energieträger für Brennstoffzellenfahrzeuge; Vortrag anläßlich des Work- shops „Brennstoffzellenfahrzeuge“ der Energieverwertungsagentur in Graz, 25.11.1999; Programmheft

- Hebling, Christopher und Groos, Ulf:

Miniatur-Brennstoffzelle - Energieversorgung im Kleinleistungsbereich; Info- Broschüre des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme ISE; Freiburg; März 2000

- Hubmann, Günter und Lohbeck, Wolfgang:

Umwelt-Stiftung: „Energie im 21. Jahrhundert - Potentiale, Handlungsfelder, Strategien“ - Greenpeace -Konzepte und -Strategien zur Verbrauchsreduktion; Hamburg; Juli 1999

- Jung, Volker und Müller, Michael:

Vorreiter für eine moderne und umweltverträgliche Energieversorgung; Bericht der Fraktion der SPD im Deutschen Bundestag; Berlin; 2000

- Kliem, Annette:

- Mit großen Schritten in die Zukunft; Presse-Information von DaimlerChrysler anläßlich der Präsentation des NECAR 5 in Berlin; 07.11.2000

- DaimlerChrysler stellt zwei Brennstoffzellen-Autos mit einsatztauglicher Technik vor; Presse-Information von DaimlerChrysler; Stuttgart; 07.11.2000

- DaimlerChrysler startet Brennstoffzellen-Erprobung im neuen Testcenter in Kalifornien; Presse-Information von DaimlerChrysler; Stuttgart; 01.11.2000

- Kliem, Annette und Dijkstra, Sjoerd:

Konzeptfahrzeug Jeep® Commander 2: Umweltfreundliches Luxus-SUV mit halbem Verbrauch; Presse-Information von DaimlerChrysler; Stuttgart; 23.10.2000

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Reaping the Environmental Benefits of Fuel Cell Vehicles; Präsentation der Union of Concerned Scientists anläßlich des "The Road to Fuel Cell Vehicles“-Forums in Washington; 04.-05.02.1999

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Entwicklung von Brennstoffzellen - Teil des Programms „Energieforschung und Energietechnologien“ des BMWi; Handout des Vortrags anläßlich der Konferenz „Brennstoffzellen in der Energiewirtschaft“ am 26./27.01.2000 in Bonn

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Neue Chancen für den Energiemarkt - Das Vaillant Brennstoffzellen- Heizgerät; Presseinformation der Joh. Vaillant GmbH u. Co. vom April 1999; Remscheid

- Pokojski, Martin:

Brennstoffzellen, eine Option für die Zukunft; in Vaillant Presseschau; vom 14.01.1999

- Rasul, Firoz:

Letter to Shareholders; Quartalsbericht der Ballard Power Systems Inc.; Burnaby/Kanada; 2000

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- PEM-Brennstoffzellen; BINE Projekt Info-Service; Nr. 7; Oktober 1998; Info-Broschüre des BINE Informationsdienstes; Bonn; Herausgeber: Fachinformationszentrum Karlsruhe, Gesellschaft für wissenschaftlich-technische Information mbH; Eggstein-Leopoldshafen

- Kraft-Wärme-Kopplung mit Brennstoffzellen; in projektinfo 5/00; InfoBroschüre des BINE Informationsdienstes beim Fachinformationszentrum Karlsruhe; Eggstein-Leopoldshafen; Mai 2000

- Schrempp, Jürgen:

Energie für die Zukunft; Eröffnungsrede beim VDI -Weltingenieurtag am 19.06.2000 in Hannover

- Schubert, Erhard:

General Motors/Opel Fuel Cell Vehicle Programm; Präsentation anläßlich der Tagung „Commercializing Fuel Cell Vehicles 2000“ in Berlin; 12.-14.04.2000

- Simader, Günter R.:

Brennstoffzellen-Systeme: Energiekonverter für das 21. Jahrhundert; Präsentation der Energieverwertungsagentur; Linz; 11.10.1999

- Sperling, Daniel:

Regulatory Push and Market Pull; Präsentation anläßlich der Tagung „Commercializing Fuel Cell Vehicles 2000“ in Berlin; 12.-14.04.2000

- Steiger, Wolfgang:

Innovative Antriebskonzepte von Volkswagen; in „Ausgewählte Veröffentli- chungen 1998“; Info-Broschüre der Volkswagen AG; Wolfsburg; 1999

- Vahrenholt, Prof. Dr. Fritz:

Gewinn und Gemeinwohl - Ökologische Orientierung als Voraussetzung zu- kunftsfähiger Unternehmen im 21. Jahrhundert; in: Mit erneuerbaren Energien ins 21. Jahrhundert; Info-Broschüre der Deutschen Shell AG; Hamburg; 1999

- Weinmann, Oliver und Grubel, Holger:

Energiekonzept Zukunft; Info-Broschüre der Hamburgischen ElectricitätsWerke AG (HEW); Hamburg

- Weinmann, Oliver und Weise, Wolfgang:

Pilotprojekt Brennstoffzellen BHKW; Info-Broschüre der Arbeitsgemeinschaft Brennstoffzellen-Pilot-BHKW; Hamburg

- Wormald, John:

The Brazilian Fuel Cell Bus Project; Handout des Vortrags anläßlich der Ta- gung „Commercializing Fuel Cell Vehicles 2000“ in Berlin; 12.-14.04.2000

d) Internet-Angebote

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In: Homepage des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU)

URL: http://195.8.231.181/presse/bmu/pm282.htm Abruf: 06.06.2000

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- Schmidt, Udo: Flugzeugbau ohne Zukunft?!; Juni 1996

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Abruf: 24.06.2000

- Brennstoffzellen-Informationssystems (BIS) des österreichischen Bundesminis- teriums für wirtschaftliche Angelegenheiten, erstellt an der Fakultät für Elekt- rotechnik und Informationstechnik der Technischen Universität Graz In: Homepage des Austrian Network of Energy, Innovation and Information URL: http://an.e2i.at/bis/brenn/

Abruf: 22.01.2000

- Powering the Next Generation Vehicle - Today

In: Homepage der Consulting Firma Arthur D. Little (ADL); USA URL: http://arthurdlittle.com/thought_ldrshp/tl_industry/auto/ Abruf: 16.02.2000

- - Changes and Advances in Power Production, Including Fuel Cells, Could Put a Charge in Investors‘ Portfolios; Pressemeldung der Investmentfirma Bear Stearns

- Ford Motor Company: Th!nk FC5 - A Vision of the Future, Today - Pow- ered by Th!nk Technologies; Presseerklärung der Ford Motor Company vom

10.01.2000; Yahoo!Finance

- General Motors: GM introduces new fuel cell concept vehicle; Pressemeldung anläßlich des Genfer Autosalons; 29.02.2000; Yahoo!Finance In: Homepage von Yahoo (USA)

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URL: http://biz.yahoo.com/prnews/000110/mi_ford_th_2.html

Abruf: 12.01.2000

URL: http://biz.yahoo.com/rf/000229/7o.html Abruf: 01.03.2000

- Anchorage Mail Processing Center to be Powered by World’s Largest Com- mercial Fuel Cell System; Pressemeldung vom 18.08.1999

In: E-Wire-Seite auf der Homepage von Lycos (USA)

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- Kloeppel, James: A New Hydrogen Economy?

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- Thomson, Mark: Fuel-cell stocks poised to power ahead; Artikel auf der Mo- neyCentral -Seite; 17.04.2000

In: Homepage von Microsoft-Network (MSN); USA

URL: http://moneycentral.msn.com/articles/invest/sectors/5283.asp Abruf: 25.04.2000

- Müller, René: Die Brennstoffzelle

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- Brennstoffzelle - Chance für die Umwelt?; 02.06.1999 In: Homepage des Umweltbundesamtes, Berlin

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- Leslie, Jacques: Dawn of the Hydrogen Age; in Wired Magazine

In: Homepage von FoE

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- Eberl, Ulrich: Brennstoffzellen für jedermann In: Homepage der Firma Siemens; 1998

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- - Martin, Jerry: ARB Cuts Emissions from Transit Buses; Pressemitteilung der

California Environmental Protection Agency - Air Resources Board (ARB) vom 24.02.2000

- Martin, Jerry und Varenchik, Richard: ARB Maintains Drive to Zero Emissions; Pressemitteilung der California Environmental Protection Agency - Air Resources Board (ARB) vom 08.09.2000

In: Homepage des Air Resources Board (Kalifornien/USA) URL: http://www.arb.ca.gov/newsrel/nr022400.htm Abruf: 25.02.2000

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- BGS - Commercialization; Buses - Demonstration Fleets In: Homepage von Ballard Power Systems; CDN URL: http://www.ballard.com/viewreport.asp Abruf: 20.02.2000

- Leichtere Brennstoffzellen in Entwicklung; Pressemitteilung der NovArs GmbH, Passau, vom 10.05.2000

In: Homepage von Boxer - Infodienst: Regenerative Energie URL: http://www.boxer99.de/archiv_2000_05.htm Abruf: 25.07.2000

- - Jörissen, Dr. Ludwig: Entwicklungsstand der mobilen Brennstoffzelle

- Demuß, Lutz: Technologische Veränderungen beim Übergang vom konventionellen Antriebsstrang zur mobilen Brennstoffzelle

- Hackenjos, Gunter: Brennstoffzellen-Einsatz in Kraftfahrzeugen - Die Betankungsinfrastruktur, Stand und Perspektiven

- Wengel, Jürgen und Schirrmeister, Elna: Auswirkungen des Innovationsprozesses auf die baden-württembergische Industrie Arbeitspapiere im Rahmen des Projektes: Innovationsprozess vom Verbrennungsmotor zur Brennstoffzelle

In: Homepage des Brennstoffzellensymposiums

URL: http://www.brennstoffzellensymposium.de/projektergebnisse/ Abruf: 21.04.2000

- Ford President announces production targets for hybrid and fuel cell cars; Pressemeldung vom 21.03.2000

In: Homepage von Canadian Driver (CAN)

URL: http://www.canadiandriver.com/news/000331-1.htm Abruf: 13.09.2000

- Arnason, B. und Jonsson, V.K.: Iceland: A Forum for Gradual Introduction of Hydrogen as Marine Fuel; Protokoll des „1. Nordic Symposiums on Hydrogen and Fuel Cells for Energy Storage“; 11.03.1993

In: Homepage des California Hydrogen Business Council; USA URL: http://www.ch2bc.org/scientific.htm

Abruf: 23.01.2000

- ZOXY®-Brennstoffzelle: Mit einer Batterieladung von Hannover nach Nea- pel!; Pressemitteilung für die „Hannover Messe 1998“ und diverse andere Texte

In: Homepage der chemTEK GmbH; Oberderdingen URL: http://www.chemtek.de/

Abruf: 20.07.2000

- - Tägliche Nachrichten - 17.02.2000: Brennstoffzellen-Kraftwerk; NECAR 4 im Praxistest

- NECAR 4 im Einsatz am Flughafen München; Pressemeldung vom 26.01.2000

In: Homepage der DaimlerChrysler AG

URL: http://www.daimlerchrysler.de/news/daily_g.htm Abruf: 17.02.2000

URL: http://www.daimlerchrysler.com/news/top/t00126_g.htm Abruf: 25.02.2000

- Geschichtliche Hintergründe zur Brennstoffzelle; 18.04.2000

In: Homepage der Universität Bielefeld, Fakultät für Chemie (DC2) URL: http://dc2.uni-bielefeld.de/dc2/fc/folien/f-geschi.htm Abruf: 16.07.2000

- DoD Fuel Cell Demonstration Program: Program Summary

In: Homepage des US. Department of Defense (DoD) Fuel Cell Demonstration Program

URL: http://www.dodfuelcell.com/pro_summary.html Abruf: 23.01.2000

- - Ein Schiff ist gekommen; 3/2000

- Wasserstoffspeicherung in Grafitfasern bei Raumtemperatur; 6/1999

- NRW fördert Brennstoffzellen; 6/1999

- General Electric und die Heim-Brennstoffzelle; 6/1999

- European Hydrogen Association (EHA) gegründet; 1/2000

- Bund fördert Forschung an Wasserstoff-Nanospeichern; 1/2000

- Frankreich fördert die Brennstoffzelle; 5/1999

- Niedersachsens Grüne: Mit Leidenschaft ja; 1/2000

Pressemitteilungen im Wasserstoff-Spiegel; Internetversion In: Homepage des Deutschen Wasserstoff Verbandes (DWV) URL: http://www.dwv-info.de/wss/wss003.htm Abruf: 29.07.2000

URL: http://www.dwv-info.de/wss/wss996.htm Abruf: 28.12.1999

URL: http://www.dwv-info.de/wss/wss001.htm

Abruf: 14.03.2000

URL: http://www.dwv-info.de/wss/wss995.htm Abruf: 28.12.1999

- Schexnayder, Gonzo: VW Drops Methanol Idea for Fuel Cells, GM An- nounces New Fuel Cell Progress; Pressemeldung vom 29.02.2000 In: Homepage von edmunds.com

URL: http://www.edmunds.com/edweb/news/messages/466.html Abruf: 01.03.2000

- Ketterer, Heinz: Strom direkt aus Gas - Brennstoffzellen kommen zur Serien- reife

In: Homepage von Elektroniknet (Online-Ausgabe der Zeitschrift: Elektronik; Heft 23/98; S. 152-160)

URL: http://www.elektroniknet.de/fachthemen/strom/artikel/ek9823a_1.htm Abruf: 21.03.2000

- Etaing: diverse Texte

In: Homepage der etaing GmbH; Bonn/Leipzig; 1999/2000 URL: http://www.etaing.com/deutsch/

Abruf: 30.07.2000

- Kebbel, Maren und Plott, Johannes: Kraftwerk; in Euro am Sonntag; Februar 2000; Internetversion

In: Homepage von Euro am Sonntag (DEU)

URL: http://www.eurams.de/themen/thema2.htm Abruf: 08.02.2000

- Informationsinitiative Brennstoffzelle; OPET-Austria: Brennstoffzellensyste- me

In: Homepage der Energieverwertungsagentur (E.V.A.), Verein zur sinnvollen

Verwertung von Energie; Wien (OES); 1999

URL: http://www.eva.wsr.ac.at/opet/ Abruf: 22.01.2000

- - Fuel Cell World: Status of Technology Development

- Fuel Cell Vehicles: An Opportunity or Threat to the Power Supply Industry? PowerPoint Präsentationen anläßlich der „ dmg Power Conference“ in Hamburg; 9.11.1999

In: Homepage des World Fuel Cell Councils (USA) URL: http://www.fuelcellworld.com/status.html Abruf: 22.03.2000

URL: http://www.fuelcellworld.org/papers.html Abruf: 01.06.2000

- Brennstoffzellen für die mobile Anwendung In: Homepage des Forschungszentrums Jülich URL: http://www.fz-juelich.de/ste/BZ/ Abruf: 08.02.2000

- Schlauch, Rezzo; Hustedt, Michaele und Schmidt, Albert: Auto-Fahren mit Sonne und Wasser; Thesenpapier der Bundestagsfraktion von Bündnis90/Die Grünen; Mai 2000

In: Homepage der Bundestagsfraktion von Bündnis90/Die Grünen

URL: http://www.gruene-fraktion.de/uthem/umwelt/000529auto.htm Abruf: 01.06.2000

- - Heliocentris präsentiert tragbare Stromversorgung mit Brennstoffzelle, 14.04.2000

- Tag der Brennstoffzelle großer Erfolg - 8 Fahrzeuge ausgestellt - zwei Weltpremieren, 09.05.2000

- RWE setzt auf Brennstoffzellen (Pressemitteilung aus der Süddeutschen Zeitung vom 29.05.00), 06.06.2000

- Europäische Union fördert Brennstoffzellenauto-Entwicklung, 06.06.2000

- Al Gore: Verbrennungsmotor abschaffen (Pressemeldung des Deutschen

Wasserstoff Verbandes), 16.05.2000

Pressemitteilungen in der Wasserstoff-Gazette

- Förderung von Wasserstoff und Brennstoffzellen: Vergleich Deutschland - USA; 14.03.2000

- Wasserstoff-Politik in Japan - WE-Net; 07.04.1997

- BMBF-Förderschwerpunkt Wasserstofftechnologie und Brennstoffzellen; Bericht des Bundesministeriums für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie aus dem Dezember 1996

- Wiesheu, Otto: Mit neuer Energie in die Zukunft; Regierungserklärung zur Vorstellung des Gesamtkonzeptes der Bayerischen Staatsregierung zur ratio- nellen und umweltverträglichen Erzeugung und Verwendung von Energie am 25.06.1997 im Bayerischen Landtag

- Wurster, R.: Technologie und mögliche Anwendung der Brennstoffzelle; Vortrag anläßlich der „Deutschen Kälte-Klima-Tagung“ in Würzburg; 18.- 20.11.1998

- Bünger, Ulrich: Perspektiven einer künftigen Wasserstoffproduktion - Verfahren - Mengen - Preise; Vortrag anläßlich der Fachtagung „Die Zukunft des Wasserstoffs muß heute beginnen“ der SPD -Landtagsfraktion Bayern; 06.10.1997; München

- Wasserstoff in der Energiewirtschaft: 1. Einleitung: Warum wird Wasser- stoff als Energieträger diskutiert (Stand: 08.07.1996); 2. Vor- und Nachteile des Wasserstoffs (Stand: 08.07.1996); 6. Kosten von Wasserstoff (Stand: 02.12.1997); 8. Beispiele für Wasserstoffeinsatz (Stand: 02.12.1997)

- Cryoplane - mit Wasserstoff in die Luft; in Wasserstoff-Gazette; 24.03.1997

- PEM Fuel Cells in Stationary and Mobile Applications; 1997

- Wasserstoff in der Energiewirtschaft: 5.2.3.5. Schienenfahrzeuge mit Brennstoffzellenantrieb

- wHydrogen: Sturm „Lothar“ offenbart Schwächen zentraler Stromversorgung - 500.000 Haushalte in Frankreich mehr als eine Woche ohne Strom; Wasserstoff-Gazette; 18.01.2000

In: Homepage von HyWeb (DEU) der Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH URL: http://www.hydrogen.org/Neuigkeiten/gazette.html Abruf: 07.06.2000

URL: http://www.hydrogen.org/Politik/h2bzfoer.html

Abruf: 21.04.2000

URL: http://www.hydrogen.org/Politik/japan.html Abruf: 23.01.2000

URL: http://www.hydrogen.org/Politik/bmbf.html Abruf: 22.01.2000

URL: http://www.hydrogen.org/Politik/w-pol.html Abruf: 23.01.2000

URL: http://www.hydrogen.org/Wissen/dkv98.html

URL: http://www.hydrogen.org/Wissen/Perspekt_SPD.htm Abruf: 22.01.2000

URL: http://www.hydrogen.org/Wissen/w-i-energiew2.html URL: http://www.hydrogen.org/Wissen/w-i-energiew6.html URL: http://www.hydrogen.org/Wissen/w-i-energiew8.html Abruf: 21.04.2000

URL: http://www.hydrogen.org/Neuigkeiten/a970303.htm Abruf: 22.01.2000

URL: http://www.hydrogen.org/Wissen/biel97.htm

URL: http://www.hydrogen.org/Wissen/w-i-energiew5.html Abruf: 24.06.00

URL: http://www.hydrogen.org/Neuigkeiten/gazette.html Abruf: 23.01.2000

- Deutsches Brennstoffzellenforum e.V .; 1999 In: Homepage des Forschungszentrums Jülich URL: http://www.kfa-juelich.de/DBF/DBF.html Abruf: 14.03.2000

- Jacob, Claudia: Auf dem Weg zum 1-Liter-Auto; Pressemitteilung der Land- tagsfraktion von Bündnis90/Die Grünen im schleswig-holsteinischen Landtag anläßlich des Expertenforums „Mobile Energieträger, Wasserstofftechnologie und Brennstoffzelle“ am 14.09.1998

In: Homepage der Grünen -Landtagsfraktion in Schleswig-Holstein URL: http://www.landtag-sh.gruene.de/Presse/1998/255.htm

Abruf: 11.06.2000

- Pressemeldung vom 01.04.1999

In: Homepage des Luftfahrt-Presse-Clubs (LPC); BRD

URL: http://www.luftfahrt-presse-club.de/aprilscherz1999.html Abruf: 13.09.2000

- - Choquette, Pierre: Methanol’s Advantages and Remaining Hurdles; Vortrag der Methanex Corporation anläßlich der Konferenz „The Road to Fuel Cell Vehicles: A National Forum“ des American Methanol Institute (AMI) in Washington, D.C.; 04./05.02.1999

- Livesey, Alastair: Hydrogen from Hydrocarbon Fuel On-Board the Vehicle; Präsentation von Shell Hydrogen anläßlich „The Road to Fuel Cell Vehicles: A National Forum“

- Dolan, Gregory A.: House Bill Would Spur Fuel Cell Car Introduction; Presseerklärung vom 17.06.1999

In: Homepage des American Methanol Institute (AMI)

URL: http://www.methanol.org/fuelcell/speeches/sp_choquette.html URL: http://www.methanol.org/fuelcell/speeches/sp_livesey.html URL: http://www.methanol.org/fuelcell/press/pr990617.html Abruf: 11.02.2000

- Ulfkotte, Udo: Marktplatz der Diebe; Buchpräsentation im Internet In: Homepage von Mountmedia (DEU) URL: http://www.mountmedia.de/mmpages/homepagearchiv/okthp.html Abruf: 02.08.2000

- Llanos, Miguel: Iceland heads to „hydrogen economy“; Pressemeldung vom 17.02.1999

In: Homepage von MSNBC (USA)

URL: http://www.msnbc.com/news/ Abruf: 28.12.1999

- CIA: The World Factbook 1999

In: Homepage der amerikanischen Regierung

URL: http://www.odci.gov/cia/publications/factbook/ic.html Abruf: 28.12.1999

- Brennstoffzellen-Zafira - Nichts als Wasserdampf; 2000

Opel eröffnet internationales Zentrum für alternative Antriebe; Presseerklärung; 16.06.1998

In: Homepage der Adam Opel AG; Rüsselsheim

URL: http://www.opel.de/aktuell/events/?mode=genf&sub=zafira_zelle Abruf: 01.03.2000

URL: http://www.opel.de/german/nova/news/pages/980616b.htm Abruf: 05.02.2000

- Office of Transportation Technologies (OTT) / Department of Energy (DoE); Office of Advanced Automotives Technologies (OAAT); diverse Seiten; 5/1998

In: Homepage des Office of Transportation Technologies (OTT); Washington (USA)

URL: http://www.ott.doe.gov/ Abruf: 18.04.2000

- Stimming, Prof. Dr. Ulrich: Die Vorteile der Brennstoffzelle In: Homepage der Technischen Universität München URL: http://www.physik.tu-muenchen.de/lehrstuehle/E19/ Abruf: 22.01.2000

- McKay, Niall: Can Iceland run on hydrogen?; in Red Herring Magazine; 07.08.2000; San Francisco

In: Homepage vom Red Herring Magazine

URL: http://www.redherring.com/mag/issue80/mag-hydrogen-80.html Abruf: 07.08.2000

- Sealings and Energy Technology; ®SIGRACET - Carbon Components for Fuel Cells

In: Homepage der SGL Carbon Group

URL: http://www.sglcarbon.de/te/tese005.html Abruf: 05.02.2000

- - Habbe, Christian: Hitze aus dem Höllenschlund; in Der Spiegel; Heft 23/2000; Internetversion

- Rosenkranz, Gerd: Die leise Revolution; in Der Spiegel; Ausgabe 23/2000; Internetversion

In: Homepage des Nachrichtenmagazins Der Spiegel; Hamburg URL: http://www.spiegel.de/druckversion/0,1588,79472,00.html URL: http://www.spiegel.de/druckversion/0,1588,79471,00.html Abruf: 07.06.2000

- Fischer, Manfred: Sauberer Strom aus kaltem Feuer - Option Brennstoffzelle und Wasserstoff; Vortrag während des 4. VDEW -Symposiums für Wissen- schafts-Journalisten

In: Homepage des VDEW (DEU)

URL: http://www.strom.de/syp_7c.htm Abruf: 15.09.2000

- FuelCell Energy, Inc., Selected by Department of Water & Power of the City of Los Angeles to Supply a Direct Fuel Cell Power Plant; Pressemitteilung von FuelCell Energy vom 08.12.1999

In: Homepage der Technology Transition Corporation (USA) URL: http://www.ttcorp.com/fccg/ercp9912.htm Abruf: 21.04.2000

- What is a Fuel Cell?; Fuel Cell Commercialization Group; Washington (USA) In: Homepage der Technology Transition Corporation (USA)

URL: http://www.ttcorp.com/fccg/fc_what1.htm Abruf: 23.01.2000

- Mauro, Robert und Miller, Karen: Role of the NHA in Strategic Planning for the Hydrogen Economy; Thesenpapier anläßlich der „HYPOTHESIS II“- Konferenz im August 1997 in Grimstad, Norwegen

In: Homepage der Technology Transition Corporation; USA URL: http://www.ttcorp.com/nha/advocate/ad24plan.htm Abruf: 23.01.2000

- Geitmann, Sven: Wasserstoff als Kraftstoff für Fahrzeugantriebe; Studienar- beit an der Technischen Universität Berlin; November 1998 und 03.05.1999 (Zusatzinformationen)

In: Homepage der Technischen Universität Berlin

URL: http://www.user.tu-berlin.de/~svenfidj/p27.htm

URL: http://www.planet-interkom.de/sven.geitmann/p8.htm Abruf: 11.06.2000; 23.06.2000

- Jakubik, Stefan: Heiztechnik für das nächste Jahrtausend; Vaillant kreiert neu- en Heiztechnikmarkt

In: Homepage der Joh. Vaillant GmbH u. Co. URL: http://www.vailant.de/deutsch/presse/ Abruf: 12.01.2000

- Auf direktem Weg zum Ziel; 2000

In: Homepage von Xcellsis; Kirchheim/Teck-Nabern URL: http://www.xcellsis.com

Abruf: 20.02.2000

- ZeMar - Narrowboat; 2000

In: Homepage von ZeTek Power Plc.; London

URL: http://www.zetekpower.com/vehicles/narroboat.html

Abruf: 13.09.2000

e) Vorträge, Gespräche und persönlicher Schriftverkehr

- Demmler, Jörg (Rhön-Klinikum AG): Versorgung eines Klinikums durch den Einsatz einer Schmelzkarbonatbrennstoffzelle (MCFC); Vortrag anläßlich des „Tages der Brennstoffzelle“ im Bayerischen Wirtschaftsministerium am 08.05.2000; München

- Hubmann, Günter (Greenpeace e.V.; Hamburg) in einem persönlichen Schrei- ben vom 21.02.2000 an den Verfasser dieser Arbeit

- Schreiben des Bundesamtes für Wehrtechnik und Beschaffung, Koblenz, vom 14.03.2000

- Schröter, Kurt (Geschäftsführer des Bayerischen Verbandes für Sicherheit in der Wirtschaft e.V.) in einem Telefongespräch am 03.08.2000 mit dem Ver- fasser dieser Arbeit

[...]


1 Vgl. Brennstoffzellen - Entwicklungsstand, Einsatzbereiche und Marktanforderungen; InfoBroschüre der Energieagentur NRW; Wuppertal; im folgenden zitiert als: Info-Broschüre der E- nergieagentur NRW

2 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

3 Vgl. Leslie, Jacques: Dawn of the Hydrogen Age; in Wired Magazine; Internetversion; im folgenden zitiert als: Leslie, Dawn of the Hydrogen Age

4 Vgl. Müller, René; Homepage des Instituts für Technische Chemie Leipzig

5 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

6 Vgl. Müller, René; Homepage des Instituts für Technische Chemie Leipzig

7 Vgl. Wurster, R.: Technologie und mögliche Anwendung der Brennstoffzelle; Vortrag anläßlich der Deutschen Kälte-Klima-Tagung in Würzburg; 18.-20.11.1998; Homepage von HyWeb (DEU) der Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH; im folgenden zitiert als: Wurster, Technologie und mögliche Anwendung der Brennstoffzelle

8 Vgl. Stimming, Prof. Dr. Ulrich; Homepage der Technischen Universität München

9 Vgl. Wurster, Technologie und mögliche Anwendung der Brennstoffzelle

10 Vgl. Ketterer, Heinz: Strom direkt aus Gas - Brennstoffzellen kommen zur Serienreife; Homepage von Elektroniknet; aus: Elektronik; Heft 23/98; S. 152-160; im folgenden zitiert als: Ketterer, Strom direkt aus Gas

11 Vgl. Müller, René; Homepage des Instituts für Technische Chemie Leipzig

12 Vgl. Stimming, Prof. Dr. Ulrich; Homepage der Technischen Universität München

13 Vgl. Ketterer, Strom direkt aus Gas

14 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

15 Vgl. Energie für die Mobilität von morgen - Brennstoffzellentechnologie; Info-Broschüre der Adam Opel AG; Rüsselsheim; im folgenden zitiert als: Info-Broschüre der Adam Opel AG

16 Vgl. Simader, Günter R.: Brennstoffzellen-Systeme: Energiekonverter für das 21. Jahrhundert; Präsentation der Energieverwertungsagentur; Linz; 11.10.1999; im folgenden zitiert als: Simader, Brennstoffzellen-Systeme

17 Benannt nach Luigi Galvani, der 1780 zum ersten Mal die Theorie der Umwandlung von chemi- scher in elektrische Energie aufgestellt hatte (Vgl. Geitmann, Sven: Wasserstoff als Kraftstoff für Fahrzeugantriebe; Studienarbeit an der Technischen Universität Berlin; November 1998; Internet- version; im folgenden zitiert als: Geitmann, Wasserstoff als Kraftstoff für Fahrzeugantriebe).

18 Vgl. Müller, René; Homepage des Instituts für Technische Chemie Leipzig

19 Vgl. Info-Broschüre der Adam Opel AG

20 Vgl. Geitmann, Wasserstoff als Kraftstoff für Fahrzeugantriebe

21 Vgl. Fuel Cell Commercialization Group: What is a Fuel Cell?; Homepage der Fuel Cell Commercialization Group; Washington; im folgenden zitiert als: Fuel Cell Commercialization Group, What is a Fuel Cell?

22 Vgl. Ketterer, Strom direkt aus Gas

23 Vgl. Müller, René; Homepage des Instituts für Technische Chemie Leipzig; zitiert aus: W. Ostwald, Zeitschrift für Elektrotechnik und Elektrochemie, 1 (4), 1894, S. 122-125

24 Vgl. Info-Broschüre der Adam Opel AG

25 Vgl. Geschichtliche Hintergründe zur Brennstoffzelle; Homepage der Universität Bielefeld, Fakultät für Chemie (DC2); Bielefeld; 18.04.00; im folgenden zitiert als: Homepage der Universi- tät Bielefeld

26 Vgl. Fuel Cell Commercialization Group, What is a Fuel Cell?

27 Vgl. Info-Broschüre der Adam Opel AG

28 Vgl. Ketterer, Strom direkt aus Gas

29 Vgl. Homepage der Universität Bielefeld

30 Vgl. Geitmann, Wasserstoff als Kraftstoff für Fahrzeugantriebe

31 Vgl. Fuel Cell Commercialization Group, What is a Fuel Cell?

32 An dieser Stelle gibt es in der Literatur widersprüchliche Aussagen über die Art der Brennstoffzelle, da die heutigen Polymer-Elektrolyt-Membrane eigentlich erst zu Beginn der 80er Jahre entwickelt wurden (Vgl. Homepage der Universität Bielefeld).

33 Vgl. Info-Broschüre der Adam Opel AG

34 Vgl. Vom Weltraum auf die Straße; in „Brennstoffzellen - Technologien für die Zukunft“; InfoBroschüre des TüV Süddeutschland; München; 2000; im folgenden zitiert als: Info-Broschüre des TüV Süddeutschland

35 Vgl. Fuel Cell Commercialization Group, What is a Fuel Cell?

36 Vgl. ebd.

37 Die Anlage wurde 1990 in Betrieb genommen, ist inzwischen aber wieder abgeschaltet worden (Vgl. Oertel, Dagmar: Monitoring „Zum Entwicklungsstand der Brennstoffzellen-Technologie“; Arbeitsbericht des Büros für Technikfolge-Abschätzung beim Deutschen Bundestag (TAB); Bonn; September 1997; im folgenden zitiert als: Oertel, Zum Entwicklungsstand der Brennstoffzellen- Technologie).

38 Vgl. Fuel Cell Commercialization Group, What is a Fuel Cell?

39 Vgl. Info-Broschüre der Adam Opel AG

40 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

41 Vgl. Brennstoffzellen für die mobile Anwendung; Homepage des Forschungszentrums Jülich

42 Vgl. Oertel, Zum Entwicklungsstand der Brennstoffzellen-Technologie

43 Vgl. Fuel Cells 2000: February 2000 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

44 In der Literatur werden auch bis zu 50-%ige Kalilaugen erwähnt.

45 Vgl. Ketterer, Strom direkt aus Gas

46 Vgl. Kolke, Reinhard: Technische Optionen zur Verminderung der Verkehrsbelastungen - Brennstoffzellenfahrzeuge; Abschlußbericht des Umweltbundesamtes; Berlin; 08.03.1999; im folgenden zitiert als: Kolke, Technische Optionen zur Verminderung der Verkehrsbelastungen

47 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

48 Vgl. Oertel, Zum Entwicklungsstand der Brennstoffzellen-Technologie

49 Vgl. Oertel, Zum Entwicklungsstand der Brennstoffzellen-Technologie

50 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

51 Vgl. Ketterer, Strom direkt aus Gas

52 Vgl. Fuel Cells 2000: August 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

53 Vgl. ZOXY®-Brennstoffzelle: Mit einer Batterieladung von Hannover nach Neapel!; Pressemitteilung für die Hannover Messe 1998 sowie diverse andere Texte; Homepage der chemTEK GmbH; Oberderdingen

54 Weitere häufig in der Literatur verwendete Bezeichnung: Solid Polymer Electrolyte Fuel Cell (SPETM-FC) oder kurz Polymer Electrolyte Fuel Cell sowie Proton Exchange Membrane(Vgl. Fuel Cells - Green Power; Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory; Los Alamos, New Mexico (USA); 1999; im folgenden zitiert als: Info-Broschüre des Los Alamos National Labora- tory)

55 Temperaturen über 100 °C sind unter Druck möglich, verkürzen aber die Lebensdauer der Zellen (Vgl. ebd.)

56 Vgl. Ketterer, Strom direkt aus Gas

57 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

58 Vgl. Vesper, Andreas: Kraftpaket mit feinem Geschmack; in: Forschen in Jülich; Info- Broschüre des Forschungszentrums Jülich; Heft Nr. 1/98; April 1998; im folgenden zitiert als: Forschen in Jülich, 1/98

59 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

60 Vgl. Jörissen, Dr. Ludwig: Entwicklungsstand der mobilen Brennstoffzelle; Homepage des Brennstoffzellensymposiums; im folgenden zitiert als: Jörissen, Entwicklungsstand der mobilen Brennstoffzelle

61 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

62 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

63 Vgl. Schoofs, Susanne; Lang, Johannes: PEM-Brennstoffzellen; BINE Projekt Info-Service; Bonn; 1998; im folgenden zitiert als: Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

64 Bei den ersten Brennstoffzellen im „Gemini“-Raumfahrprogramm benötigte man noch 4 mg/cm² (Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory).

65 Inzwischen sollen die Kosten sogar nur noch bei ca. 140,- US-$ pro Fahrzeug liegen, etwa der gleiche Preis wie für einen Katalysator bei einem Verbrennungsmotor (Vgl. Nowell, Gregory: The

66 Vgl. Fuel Cells meet big business; in The Economist; 24.07.1999; S. 63-64

67 Vgl. Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

68 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

69 Andere Quellen berichten von einer theoretischen Maximalspannung von 1,48 V (Vgl. Siemens: PEM-Brennstoffzellen; Info-Broschüre der Siemens AG Anlagentechnik; Erlangen; im folgenden zitiert als: Info-Broschüre der Siemens AG Anlagentechnik).

70 Vgl. Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

71 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

72 Vgl. OPET-Austria: Brennstoffzellensystem; Homepage der Energieverwertungsagentur (E.V.A.); Wien; 1999; im folgenden zitiert als: OPET-Austria, Homepage der Energieverwertungsagentur

73 Vgl. Morton, Nick: Ballard Power Systems Inc. - Leading a fuel cell revolution; Aktienanalyse von RBC Dominion Securities; Toronto/Kanada; 13.09.1999; im folgenden zitiert als: Morton, Ballard Power Systems Inc.

74 Vgl. Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

75 Vgl. Wurster, Technologie und mögliche Anwendung der Brennstoffzelle

76 Vgl. Eberl, Ulrich: Brennstoffzellen für jedermann; Homepage der Firma Siemens; 1998; im folgenden zitiert als: Eberl, Brennstoffzellen für jedermann

77 Vgl. Kreck, Thomas: Brennstoffzellenanlage als Komponente eines außenluftunabhängigen Antriebs; Bundesamt für Wehrtechnik und Beschaffung (BWB); Koblenz; 14.05.1999; im folgen- den zitiert als: Kreck, Brennstoffzellenanlage als Komponente eines außenluftunabhängigen An- triebs

78 Vgl. Info-Broschüre der Siemens AG Anlagentechnik

79 Vgl. Sealings and Energy Technology; Homepage der SGL Carbon Group

80 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

81 Vgl. Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

82 Vgl. Info-Broschüre der Siemens AG Anlagentechnik

83 Vgl. Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

84 Vgl. Hoffmann, Peter: Think Tank to Introduce Electronic PEM Add-On for High-Co Fuels, New Micro Fuel Processor; in The Hydrogen & Fuel Cell Letter; März 2000

85 Vgl. Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

86 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

87 d. h. Gase, die u. a. bei der Verdunstung von Flüssiggas entstehen

88 Vgl. Info-Broschüre der Siemens AG Anlagentechnik

89 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

90 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

91 Vgl. Eberl, Brennstoffzellen für jedermann

92 Laut Prof. Dr. K. Ledjeff-Hey von der Gesamthochschule Duisburg werden allein im mobilen Anwendungsbereich der PEMFC in den nächsten Jahren weit mehr als eine Milliarde US-$ investiert (Vgl. Ketterer, Strom direkt aus Gas).

93 Vgl. Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

94 Vgl. Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

95 Vgl. Fuel Cells 2000: Types of Fuel Cells; Homepage von Fuel Cell 2000

96 Vgl. Eberl, Brennstoffzellen für jedermann

97 Vgl. Wurster, Technologie und mögliche Anwendung der Brennstoffzelle

98 Vgl. Winkler, Julia: Der Weg in die flammenfreie Zukunft; in Süddeutsche Zeitung; 28.03.2000

99 Vgl. ebd.

100 Vgl. Kießler, Bernd-Wilfried: Mit Siebenmeilenschritten voran; in Frankfurter Rundschau; 15.11.2000; S. A1

101 Vgl. Nowell, The Promise of Methanol Fuel Cell Vehicles

102 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

103 Vgl. Oertel, Zum Entwicklungsstand der Brennstoffzellen-Technologie

104 In der Literatur findet man auch Betriebstemperaturen von 60 bis 120 °C.

105 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

106 Vgl. Schoofs, Susanne; Lang, Johannes: Kraft-Wärme-Kopplung mit Brennstoffzellen; InfoBroschüre projektinfo 5/00 des BINE Informationsdienstes beim Fachinformationszentrum Karlsruhe; Eggstein-Leopoldshafen; Mai 2000; im folgenden zitiert als: Schoofs/Lang, Kraft-Wärme- Kopplung mit Brennstoffzellen

107 Vgl. Ketterer, Strom direkt aus Gas

108 Vgl. Oertel, Zum Entwicklungsstand der Brennstoffzellen-Technologie

109 Vgl. OPET-Austria, Homepage der Energieverwertungsagentur

110 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

111 Vgl. Fuel Cells 2000: Types of Fuel Cells; Homepage von Fuel Cell 2000

112 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

113 Vgl. Fuel Cells 2000: Types of Fuel Cells; Homepage von Fuel Cell 2000

114 Vgl. Hnida, Ullrich: Vom Space Shuttle bis zum Hausgebrauch auf der Erde; in Handelsblatt (Beilage zur Hannover Messe); 15.03.2000; im folgenden zitiert als: Hnida, Vom Space Shuttle bis zum Hausgebrauch auf der Erde

115 Vgl. OPET-Austria, Homepage der Energieverwertungsagentur

116 Vgl. Schoofs/Lang, Kraft-Wärme-Kopplung mit Brennstoffzellen

117 In der Literatur findet man sowohl höhere als auch niedrigere Werte, d. h. ab 580 bis 660 °C.

118 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

119 Vgl. Huppmann, Gerhard: Innovative Lösungen für Brennstoffzellen-Anwendungen; in: InfoBroschüre des TüV Süddeutschland; im folgenden zitiert als: Huppmann, Innovative Lösungen für Brennstoffzellen-Anwendungen

120 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

121 Die Testanlage in Santa Clara mit 2 MW wurde im Mai 1997 nach nur einjähriger Laufzeit aufgrund technischer Probleme endgültig abgeschaltet (Vgl. Oertel, Zum Entwicklungsstand der Brennstoffzellen-Technologie).

122 Vgl. Ketterer, Strom direkt aus Gas

123 Vgl. ebd.

124 Vgl. Hnida, Vom Space Shuttle bis zum Hausgebrauch auf der Erde

125 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

126 Vgl. OPET-Austria, Homepage der Energieverwertungsagentur

127 Vgl. Ketterer, Strom direkt aus Gas

128 Vgl. Ketterer, Strom direkt aus Gas

129 Der kanadischen Firma Global Thermoelectric ist es inzwischen gelungen, die Betriebstemperatur auf 600 °C zu senken (Vgl. Morgenkommentar von RBC Dominion Securities am 11.01.2000).

130 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

131 Vgl. Fuel Cells 2000: February 2000 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

132 Vgl. Hnida, Vom Space Shuttle bis zum Hausgebrauch auf der Erde

133 Experten rechnen mit Gesamtnutzungsgraden von rund 90 % (Vgl. Pokojski, Martin: Brennstoffzellen, eine Option für die Zukunft; in Vaillant Presseschau; 14.01.1999; im folgenden zitiert als: Pokojski, Brennstoffzellen, eine Option für die Zukunft).

134 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

135 Vgl. Doing it the gentle way: Producing electricity from hydrocarbons without CO2; Info-

Broschüre der Shell International Exploration and Production B. V.; Rijswijk (Niederlande);

1998; im folgenden zitiert als: Info-Broschüre der Shell International Exploration and Production

B. V.

136 Vgl. Fuel Cells 2000: March 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

137 Vgl. Hnida, Vom Space Shuttle bis zum Hausgebrauch auf der Erde

138 Vgl. Eberl, Ulrich: Die Effizienz-Weltmeister: Brennstoffzellen mit Gasturbinen; in: Info- Broschüre des TüV Süddeutschland; im folgenden zitiert als: Eberl, Die Effizienz-Weltmeister

139 Vgl. Info-Broschüre der Shell International Exploration and Production B. V.

140 Vgl. Hnida, Vom Space Shuttle bis zum Hausgebrauch auf der Erde

141 Vgl. Ketterer, Strom direkt aus Gas

142 Vgl. Hnida, Vom Space Shuttle bis zum Hausgebrauch auf der Erde

143 Vgl. Info-Broschüre der Shell International Exploration and Production B. V.

144 Vgl. Winkler, Julia: Der Weg in die flammenfreie Zukunft; in Süddeutsche Zeitung; 28.03.2000

145 Vgl. Stimming, Prof. Dr. Ulrich; Homepage der Technischen Universität München

146 Vgl. Ketterer, Strom direkt aus Gas

147 Vgl. Hnida, Vom Space Shuttle bis zum Hausgebrauch auf der Erde

148 Vgl. Stimming, Prof. Dr. Ulrich; Homepage der Technischen Universität München

149 Vgl. Ketterer, Strom direkt aus Gas

150 Vgl. Stimming, Prof. Dr. Ulrich; Homepage der Technischen Universität München

151 Vgl. Frick, Frank: Werkstoffe für noch mehr Leistung; in: Forschen in Jülich, 1/98

152 Vgl. Vesper, Andreas: Heißes Ding im Forschungszentrum; in: Forschen in Jülich, 1/98

153 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

154 Vgl. Informationsinitiative Brennstoffzelle; Homepage der Energieverwertungsagentur

(E.V.A.); Wien; 1999; im folgenden zitiert als: Informationsinitiative Brennstoffzelle, Homepage der Energieverwertungsagentur

155 Vgl. Fuel Cells 2000: Types of Fuel Cells; Homepage von Fuel Cell 2000

156 Vgl. Info-Broschüre der Shell International Exploration and Production B. V.

157 Vgl. Eberl, Die Effizienz-Weltmeister

158 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

159 Vgl. Fuel Cells meet big business; in The Economist; 24.07.1999; S. 63-64

160 Vgl. Nowell, The Promise of Methanol Fuel Cell Vehicles

161 Vgl. Livesey, Alastair: Fueling Fuel Cell Vehicles - An Oil Company’s Perspective; Präsentation anläßlich der Tagung „Commercializing Fuel Cell Vehicles 2000“ in Berlin; 12.-14.04.2000; im folgenden zitiert als: Livesey, Fueling Fuel Cell Vehicles

162 Vgl. Der emissionsfreien Brennstoffzelle gehört die Zukunft; Aktienanlage-Information von

RBC Dominion Securities GmbH; Frankfurt; 7/1999; im folgenden zitiert als: RBC, Der emissionsfreien Brennstoffzelle gehört die Zukunft

163 Vgl. Ballard Extends Industry Lead With Unveiling of Next Generation Fuel Cell; Presseerklärung von Ballard Power Systems; 09.01.2000

164 Vgl. Fuel Cells meet big business; in The Economist; 24.07.1999; S. 63-64

165 Vgl. Schexnayder, Gonzo: VW Drops Methanol Idea for Fuel Cells, GM Announces New Fuel Cell Progress; Pressemeldung auf der Homepage von edmunds.com; 29.02.2000; im folgenden zitiert als: Schexnayder, VW Drops Methanol Idea for Fuel Cells

166 Vgl. Ketterer, Strom direkt aus Gas

167 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

168 Vgl. Homepage des Brennstoffzellen-Informationssystems BIS des österreichischen Bundesmi- nisteriums für wirtschaftliche Angelegenheiten, erstellt an der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Universität Graz; Austrian Network of Energy, Innovation and Information; im folgenden zitiert als: Homepage des Brennstoffzellen-Informationssystems BIS

169 Vgl. Technische Anforderungen an brennstoffzellenangetriebene Elektrofahrzeuge; Info-

Broschüre der Volkswagen AG anläßlich des Workshops „Alternative Antriebssysteme im Stra-

170 Vgl. ebd.

171 Vgl. Wurster, Technologie und mögliche Anwendung der Brennstoffzelle

172 Vgl. Schrempp, Jürgen: Energie für die Zukunft; Eröffnungsrede beim VDI -Weltingenieurtag am 19.06.2000 in Hannover

173 Prof. Dr. Peter Hennicke und Dr. Rudolf Petersen vom Wuppertaler Institut für Klima, Umwelt und Energie gehen sogar davon aus, daß die Ölvorräte bei konstantem Verbrauch nur noch etwa 40 Jahre nutzbar sind (Vgl. Info-Broschüre der Adam Opel AG).

174 Vgl. Klinder, Kai: Brennstoffzellen-Heizgeräte im liberalisierten Energiemarkt; in gwf Gas + Erdgas; Nr. 10; S. 682 ff; 1999; im folgenden zitiert als: Klinder, Brennstoffzellen-Heizgeräte im liberalisierten Energiemarkt

175 Vgl. BP Statistical Review of World Energy 1996; zitiert in: Volkswagen AG, Technische Anforderungen an brennstoffzellenangetriebene Elektrofahrzeuge

176 Vgl. Panik, Dr. Ferdinand; Ebner, Johannes; Beck, Dietmar: FCV Fuel Options; Präsentation von DaimlerChrysler anläßlich „The Road to Fuel Cell Vehicles: A National Forum“; 4.2.-5.2.99; im folgenden zitiert als: Panik/Ebner/Beck, FCV Fuel Options

177 Vgl. World Fuel Cell Council: Fuel Cell Vehicles: An Opportunity or Threat to the Power Sup- ply Industry?; PowerPoint Präsentation anläßlich der „dmg Power Conference“ in Hamburg; 9.11.1999; Homepage des World Fuel Cell Councils; im folgenden zitiert als: World Fuel Cell Council, Fuel Cell Vehicles

178 Vgl. Steiger, Dr. Wolfgang: Innovative Antriebskonzepte von Volkswagen; in Ausgewählte Veröffentlichungen 1998; Infobroschüre der Volkswagen AG; Wolfsburg; 1999; im folgenden zitiert als: Steiger, Innovative Antriebskonzepte von Volkswagen

179 Vgl. Bünger, Ulrich: Brennstoffzellen für die Kraft-Wärme-Kopplung; Vortrag anläßlich der Fachveranstaltung „Mobile, stationäre und portable Anwendungen von Brennstoffzellen“ beim Haus der Technik e. V. in Essen; 18.10.1999; im folgenden zitiert als: Bünger, Brennstoffzellen für die Kraft-Wärme-Kopplung

180 Vgl. Bünger, Ulrich: Perspektiven einer künftigen Wasserstoffproduktion - Verfahren - Men- gen - Preise; Vortrag anläßlich der Fachtagung „Die Zukunft des Wasserstoffs muß heute begin- nen“ der SPD -Landtagsfraktion Bayern; 06.10.1997; München; Homepage von HyWeb (DEU) der Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH; im folgenden zitiert als: Bünger, Perspektiven einer künfti- gen Wasserstoffproduktion

181 Zitiert nach: Burmeister, Wolfgang: Eine Tankstelleninfrastruktur zur Nutzung von Wasserstoff als Energieträger; in: Info-Broschüre des TüV Süddeutschland; im folgenden zitiert als: Bur- meister, Eine Tankstelleninfrastruktur zur Nutzung von Wasserstoff als Energieträger

182 Vgl. Weinmann, Oliver; Weise, Wolfgang: Pilotprojekt Brennstoffzellen BHKW; Info- Broschüre der Arbeitsgemeinschaft Brennstoffzellen-Pilot-BHKW; Hamburg; im folgenden zitiert als: Weinmann/Weise, Pilotprojekt Brennstoffzellen BHKW

183 Vgl. Info-Broschüre der Adam Opel AG

184 Vgl. Kloeppel, James: A New Hydrogen Economy?; Homepage der Georgia Tech Alumni Association (USA); im folgenden zitiert als: Kloeppel, A New Hydrogen Economy?

185 Vgl. Info-Broschüre der Adam Opel AG

186 Vgl. Leslie, Dawn of the Hydrogen Age

187 Vgl. Müller, René; Homepage des Instituts für Technische Chemie Leipzig

188 Vgl. Kloeppel, A New Hydrogen Economy?

189 Um die gleiche Menge gasförmigen Treibstoffs zu transportieren benötigt man, je nach Verfah- ren, bis zu 3.000 mal so viel Platz wie für die Aufbewahrung von flüssigen Kraftstoffen (Vgl. Powering the Next Generation Vehicle - Today; Homepage der Consulting-Firma Arthur D. Little; USA).

190 Die Betankungszeit für Metallhydridtanks konnte in den vergangenen Jahren erheblich reduziert werden. Sie beträgt für einen PKW aber immer noch bis zu 10 Minuten (Vgl. Tankstelle Japan; in Wasserstoff-Spiegel; Nr. 4/00).

191 Vgl. Müller, René; Homepage des Instituts für Technische Chemie Leipzig

192 Vgl. Brennstoffzellen - Power für die Zukunft; Info-Broschüre der Europäischen Kommission; Brüssel; 1999; im folgenden zitiert als: Info-Broschüre der Europäischen Kommission

193 Vgl. Sattler, Gunter: Upgrading conventional submarines with a fuel cell plug-in section; in Naval Forces; Heft 2/99; S. 33ff; im folgenden zitiert als: Sattler, Upgrading conventional submarines with a fuel cell plug-in section

194 Als theoretisch möglich gilt ein Speicherfaktor von 14 %, als technisch realisierbar etwa 10 % (Vgl. Bund fördert Forschung an Wasserstoff-Nanospeichern; in Wasserstoff-Spiegel; Ausgabe 1/00; Internetversion).

195 Vgl. Wasserstoffspeicherung in Grafitfasern bei Raumtemperatur; in Wasserstoff-Spiegel; Ausgabe 6/99; Internetversion

196 Vgl. Burmeister, Eine Tankstelleninfrastruktur zur Nutzung von Wasserstoff als Energieträger

197 Vgl. Hoffmann, Peter: German Science Ministry Funds 5 Institutes to Investigate Carbon NanoTechnology for H2 Storage; in The Hydrogen & Fuel Cell Letter; Februar 2000

198 Vgl. Hoffmann, Peter: IFC Fuel Cell Power for Thor’s EZ Rider Bus; in The Hydrogen & Fuel Cell Letter; August 2000

199 Vgl. Fuel Cells 2000: December 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

200 Vgl. Homepage des Brennstoffzellen-Informationssystems BIS

201 Vgl. Weinmann/Weise, Pilotprojekt Brennstoffzellen BHKW

202 Purpurbakterien der Art „Rhodospirillum rubrum“ können pro Kilogramm Biomasse täglich bis zu drei Kubikmeter Wasserstoff erzeugen. Die Bakterien leben in den tieferen Schichten der Seen und verarbeiten mit Hilfe des Sonnenlichts die organischen Substanzen, die zu ihnen hinunter- schweben (Vgl. Geitmann, Sven: Wasserstoff als Kraftstoff für Fahrzeugantriebe - Zusatzinforma- tionen; Studienarbeit an der Technischen Universität Berlin; 03.05.1999; Internetversion; im fol- genden zitiert als: Geitmann, Wasserstoff als Kraftstoff für Fahrzeugantriebe - Zusatzinformatio- nen).

203 Vgl. Müller, René; Homepage des Instituts für Technische Chemie Leipzig

204 Vgl. Bünger, Perspektiven einer künftigen Wasserstoffproduktion

205 Vgl. Fuel Cells 2000: November 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

206 Vgl. Fuel Cells 2000: January 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

207 Vgl. Geitmann, Wasserstoff als Kraftstoff für Fahrzeugantriebe - Zusatzinformationen

208 Vgl. Wasserstoff in der Energiewirtschaft: Kosten von Wasserstoff (Stand: 02.12.1997); Homepage von HyWeb; im folgenden zitiert als: HyWeb, Kosten von Wasserstoff

209 Vgl. Wiesheu, Otto: Mit neuer Energie in die Zukunft; Regierungserklärung zur Vorstellung des Gesamtkonzeptes der Bayerischen Staatsregierung zur rationellen und umweltverträglichen Erzeugung und Verwendung von Energie am 25.06.1997 im Bayerischen Landtag; Homepage von HyWeb; im folgenden zitiert als: Wiesheu, Mit neuer Energie in die Zukunft

210 Vgl. Weinmann, Oliver; Grubel, Holger: Energiekonzept Zukunft; Infobroschüre der Hamburgischen Electricitäts-Werke AG (HEW); Hamburg; im folgenden zitiert als: Weinmann/Grubel, Energiekonzept Zukunft

211 Vgl. Schaller, Karl Viktor; Gruber, Christian: Neue Impulse für Stadtbusantriebe mit Brenn- stoffzelle und Wasserstoff; in: Info-Broschüre des TüV Süddeutschland; im folgenden zitiert als: Schaller/Gruber, Neue Impulse für Stadtbusantriebe mit Brennstoffzelle und Wasserstoff

212 Vgl. Wasserstoff in der Energiewirtschaft: Beispiele für Wasserstoffeinsatz (Stand: 02.12.1997); Homepage von HyWeb; im folgenden zitiert als: HyWeb, Beispiele für Wasserstoff- einsatz

213 Vgl. Weinmann/Weise, Pilotprojekt Brennstoffzellen BHKW

214 Vgl. HyWeb, Kosten von Wasserstoff

215 Vgl. 10 ways to better Hydrogen economy; Info-Broschüre von Norsk Hydro Electrolysers AS; Notodden (Norwegen)

216 Vgl. Kolke, Technische Optionen zur Verminderung der Verkehrsbelastungen

217 Vgl. Winkler, Julia: Der Weg in die flammenfreie Zukunft; in Süddeutsche Zeitung; 28.03.2000

218 Vgl. Informationsinitiative Brennstoffzelle, Homepage der Energieverwertungsagentur

219 Vgl. BMBF-Förderschwerpunkt Wasserstofftechnologie und Brennstoffzellen; Bericht des Bundesministeriums für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie aus dem Dezember 1996; Homepage von HyWeb; im folgenden zitiert als: HyWeb, BMBF-Förderschwerpunkt Wasserstofftechnologie und Brennstoffzellen

220 Vgl. Bünger, Perspektiven einer künftigen Wasserstoffproduktion

221 Vgl. Hacker, Viktor: Energieträger für Brennstoffzellenfahrzeuge; Vortrag anläßlich des Workshops „Brennstoffzellenfahrzeuge“ der Energieverwertungsagentur in Graz, 25.11.1999; Programmheft

222 Vgl. HDW Wasserstoff-Energietechnologie; Info-Broschüre der Howaldtswerke-Deutsche Werft AG; Kiel; 6/1996; im folgenden zitiert als: HDW, Wasserstoff-Energietechnologie

223 Vgl. Wasserstoff in der Energiewirtschaft; 2. Vor- und Nachteile des Wasserstoffs (Stand: 08.07.1996); Homepage von HyWeb

224 Vgl. Wiesheu, Mit neuer Energie in die Zukunft

225 Vgl. Hydrogen - The Fuel for The Future; Info-Broschüre des National Renewable Energy Laboratory für das U.S. Department of Energy (DoE); März 1995; im folgenden zitiert als: National Renewable Energy Laboratory, Hydrogen - The Fuel for the Future

226 Vgl. HyWeb, Beispiele für Wasserstoffeinsatz

227 Vgl. Weinmann/Weise, Pilotprojekt Brennstoffzellen BHKW

228 Der Baumwollstoff der Außenhülle wurde mit Zellulose-Acetaten oder -Nitraten (Grundsubstanzen zur Herstellung von Schwarzpulver) sowie Aluminiumpulver (wird auch in Raketentreibstoff verwendet) behandelt, um sie unempfindlicher und strapazierfähiger zu machen (Vgl. InfoBroschüre des Los Alamos National Laboratory).

229 Vgl. ebd.

230 Vgl. Wasserstoff in der Energiewirtschaft; 1. Einleitung: Warum wird Wasserstoff als Energieträger diskutiert (Stand: 08.07.1996); Homepage von HyWeb

231 Vgl. Interview mit Dr. Peter Hupfer, Mitglied des Vorstandes Unternehmensbereich Produkte TüV Süddeutschland Holding AG; in: Info-Broschüre des TüV Süddeutschland

232 Vgl. Ohi, J.: Blueprint for Hydrogen Fuel Infrastructure Development; Studie des National Renewable Energy Laboratory in Golden, Colorado (USA); Januar 2000; im folgenden zitiert als: Ohi, Blueprint for Hydrogen Fuel Infrastructure Development

233 Vgl. Szamer, Ralf: Betriebssicherheit als Garant für den Markterfolg; in: Info-Broschüre des TüV Süddeutschland

234 Außerdem betreibt die Firma Linde ein ca. 100 km langes Rohrleitungsnetz für Wasserstoff zwischen ihren Standorten in Buna, Leuna, Bitterfeld und Rodleben (Vgl. Wasserstoff - Energieträger der Zukunft; Info-Broschüre der Linde AG; Höllriegelskreuth).

235 Vgl. Weinmann/Weise, Pilotprojekt Brennstoffzellen BHKW

236 Vgl. Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

237 Vgl. Pokojski, Brennstoffzellen, eine Option für die Zukunft

238 Vgl. Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

239 Vgl. Genath, Bernd: „Alter Heizkessel raus, Brennstoffzelle rein“; Interview mit dem VaillantProjektmanager Joachim Berg; in Sanitär- und Heizungstechnik (SHT); Heft 10; 1999; im folgenden zitiert als: Genath, Alter Heizkessel raus, Brennstoffzelle rein

240 Vgl. Hackenjos, Gunter: Brennstoffzellen-Einsatz in Kraftfahrzeugen - Die Betankungsinfrastruktur, Stand und Perspektiven; Arbeitspapier im Rahmen des Projektes: Innovationsprozess vom Verbrennungsmotor zur Brennstoffzelle; Homepage des Brennstoffzellensymposiums; im folgenden zitiert als: Hackenjos, Brennstoffzellen-Einsatz in Kraftfahrzeugen

241 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

242 Vgl. Hocker, Thomas: Heizgerät der Zukunft; in Vaillant Presseschau; 23.03.1999; aus SBZ Nr. 6/99; im folgenden zitiert als: Hocker, Heizgerät der Zukunft

243 Vgl. Simader, Brennstoffzellen-Systeme

244 Vgl. Klinder, Brennstoffzellen-Heizgeräte im liberalisierten Energiemarkt

245 Vgl. Vahrenholt, Prof. Dr. Fritz: Gewinn und Gemeinwohl - Ökologische Orientierung als Voraussetzung zukunftsfähiger Unternehmen im 21. Jahrhundert; in: Mit erneuerbaren Energien ins 21. Jahrhundert; Info-Broschüre der Deutschen Shell AG; Hamburg; 1999; im folgenden zitiert als: Vahrenholt, Gewinn und Gemeinwohl

246 Vgl. Fuel Cells 2000: October 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

247 Vgl. Daimler-Chrysler stellt das Brennstoffzellen-Auto vor; in Frankfurter Allgemeine Zeitung (FAZ); 20.03.2000; im folgenden zitiert als: FAZ, Daimler-Chrysler stellt das Brennstoffzellen- Auto vor

248 Vgl. Kahlweit, Cathrin: Das Turnier der Autos der Zukunft; in Süddeutsche Zeitung; 10.10.2000

249 Vgl. McKay, Niall: Can Iceland run on hydrogen?; in Red Herring Magazine; 07.08.2000; Internetversion; im folgenden zitiert als: McKay, Can Iceland run on hydrogen?

250 Vgl. Burmeister, Eine Tankstelleninfrastruktur zur Nutzung von Wasserstoff als Energieträger

251 Vgl. Hackenjos, Brennstoffzellen-Einsatz in Kraftfahrzeugen

252 Vgl. Jörissen, Entwicklungsstand der mobilen Brennstoffzelle

253 Vgl. Korff, Friedrich Wilhelm: Ein Auto, das es noch nicht gibt, das aber in die Zukunft fährt; in Frankfurter Allgemeine Zeitung; 13.07.1999; im folgenden zitiert als: Korff, Ein Auto, das es noch nicht gibt, das aber in die Zukunft fährt

254 Vgl. Hackenjos, Brennstoffzellen-Einsatz in Kraftfahrzeugen

255 Vgl. Homepage des Brennstoffzellen-Informationssystems BIS

256 Vgl. RBC, Der emissionsfreien Brennstoffzelle gehört die Zukunft

257 Vgl. Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

258 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

259 Vgl. Honda introduces prototype fuel cell electric vehicles; Presseinformation von Honda; 1999

260 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

261 Vgl. Stimming, Prof. Dr. Ulrich; Homepage der Technischen Universität München

262 Vgl. Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

263 Vgl. Eberl, Brennstoffzellen für jedermann

264 Vgl. Panik/Ebner/Beck, FCV Fuel Options

265 Vgl. Fuel Cells 2000: February 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

266 Vgl. Nowell, The Promise of Methanol Fuel Cell

267 Vgl. Hoffmann, Peter: Methanol is Ready to Provide Infrastructure for Fuel Cell Vehicles, Conference is Told; in The Hydrogen & Fuel Cell Letter; Januar 2000

268 Vgl. Info-Broschüre der Adam Opel AG

269 Vgl. Klos, Holger und Schütz, Walter: So funktioniert die Brennstoffzelle; in: Info-Broschüre des TüV Süddeutschland

270 Vgl. Nowell, The Promise of Methanol Fuel Cell Vehicles

271 Vgl. ebd.

272 Vgl. ebd.

273 Vgl. Info-Broschüre der Adam Opel AG

274 Vgl. Nowell, The Promise of Methanol Fuel Cell Vehicles

275 Vgl. Choquette, Pierre: Methanol’s Advantages and Remaining Hurdles; Vortrag der Methanex Corporation anläßlich der Konferenz „The Road to Fuel Cell Vehicles: A National Forum“ des American Methanol Institute (AMI) in Washington, D.C.; 04.-05.02.1999; Homepage des AMI; im folgenden zitiert als: Choquette, Methanol’s Advantages and Remaining Hurdles

276 Vgl. Nowell, The Promise of Methanol Fuel Cell Vehicles

277 Vgl. Panik/Ebner/Beck, FCV Fuel Options

278 Vgl. Nowell, The Promise of Methanol Fuel Cell Vehicles

279 Vgl. RBC, Der emissionsfreien Brennstoffzelle gehört die Zukunft

280 Vgl. Choquette, Methanol’s Advantages and Remaining Hurdles

281 Vgl. Fuel Cells 2000: March 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

282 Vgl. Livesey, Alastair: Hydrogen from Hydrocarbon Fuel On-Board the Vehicle; Präsentation von Shell Hydrogen anläßlich des „The Road to Fuel Cell Vehicles: A National Forum“ des American Methanol Institute in Washington am 04.-05.02.1999; Homepage des AMI

283 Vgl. Hoffmann, Peter: Methanol is Ready to Provide Infrastructure for Fuel Cell Vehicles, Conference is Told; in The Hydrogen & Fuel Cell Letter; Januar 2000

284 Vgl. Choquette, Methanol’s Advantages and Remaining Hurdles

285 Vgl. Nowell, The Promise of Methanol Fuel Cell Vehicles

286 Inzwischen sollen über 100 Methanol-Tankstellen in Kalifornien in Betrieb sein, um 15.000 Fahrzeuge mit dem alternativen Kraftstoff zu versorgen (Vgl. ebd.).

287 Vgl. Dolan, Gregory A.: House Bill Would Spur Fuel Cell Car Introduction; Presseerklärung des American Methanol Institute (AMI); 17.06.1999; Homepage des AMI

288 Vgl. Ball, Jeffrey: Road Test - Auto makers race to build „green“ cars powered by Fuel Cells; in The Wall Street Journal Europe; 16.03.1999; im folgenden zitiert als: Ball, Road Test - Auto makers race to build „green“ cars powered by Fuel Cells

289 Vgl. NEBUS - Trendsetter für das Fahrzeug von morgen; Info-Broschüre der DaimlerBenz AG; Stuttgart; 1997; im folgenden zitiert als: Daimler Benz AG, NEBUS

290 Vgl. Nowell, The Promise of Methanol Fuel Cell Vehicles

291 Vgl. Hackenjos, Brennstoffzellen-Einsatz in Kraftfahrzeugen

292 Vgl. Fuel Cells meet big business; in The Economist; 24.07.1999; S. 63-64

293 Vgl. Nowell, The Promise of Methanol Fuel Cell Vehicles

294 Vgl. ebd.

295 Vgl. Wurster, Technologie und mögliche Anwendung der Brennstoffzelle

296 Vgl. Fuel Cells 2000: June 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

297 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

298 Vgl. Panik/Ebner/Beck, FCV Fuel Options

299 Vgl. Tag der Brennstoffzelle großer Erfolg - 8 Fahrzeuge ausgestellt - zwei Weltpremieren; Pressemeldung in der Wasserstoff-Gazette; Homepage von HyWeb (DEU) der Ludwig-Bölkow- Systemtechnik GmbH; 09.05.2000; im folgenden zitiert als: HyWeb, Tag der Brennstoffzelle gro-ßer Erfolg

300 Vgl. Durgin, Hillary: Fuel-cell vehicles one step closer to fruition; in Financial Times; 11.08.2000

301 Vgl. Nowell, The Promise of Methanol Fuel Cell Vehicles

302 Vgl. Fuel Cells meet big business; in The Economist; 24.07.1999; S. 63-64

303 Vgl. Geschäftsbericht 1999 (Kurzbericht) von DaimlerChrysler; Stuttgart; 2000

304 Vgl. Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

305 Vgl. Fuel Cells meet big business; in The Economist; 24.07.1999; S. 63-64

306 Vgl. Frick, Frank: Energietechnik für die Zukunft; in: Forschen in Jülich, 1/98

307 Vgl. Winkler, Julia: Der Weg in die flammenfreie Zukunft; in Süddeutsche Zeitung; 28.03.2000

308 Vgl. World Fuel Cell Council, Fuel Cell Vehicles

309 Vgl. ebd.

310 Vgl. Fuel Cells meet big business; in The Economist; 24.07.1999; S. 63-64

311 Vgl. Fuel Cells 2000: May 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

312 Vgl. wHydrogen: Sturm „Lothar“ offenbart Schwächen zentraler Stromversorgung - 500.000 Haushalte in Frankreich mehr als eine Woche ohne Strom; Homepage von HyWeb (DEU) der Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH; 18.01.2000; im folgenden zitiert als: HyWeb, Sturm „Lothar“ offenbart Schwächen zentraler Stromversorgung

313 Vgl. HyWeb, Sturm „Lothar“ offenbart Schwächen zentraler Stromversorgung

314 Vgl. Fuel Cells meet big business; in The Economist; 24.07.1999; S. 63-64

315 Vgl. Hnida, Vom Space Shuttle bis zum Hausgebrauch auf der Erde

316 Vgl. World Fuel Cell Council, Fuel Cell Vehicles

317 Vgl. Fuel Cells 2000: September 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

318 Vgl. Prospekt der Ballard Power Systems Inc. anläßlich der Kapitalerhöhung im Frühjahr 2000

319 Vgl. Kolke, Technische Optionen zur Verminderung der Verkehrsbelastungen

320 Vgl. Gabriel-Schnolder, Claudia: Ballard Power hat die Nase vorn; in Finanz und Wirtschaft;

19.01.2000; Nr.5; im folgenden zitiert als: Gabriel-Schnolder, Ballard Power hat die Nase vorn

321 Vgl. Klinder, Brennstoffzellen-Heizgeräte im liberalisierten Energiemarkt

322 Vgl. Peitz, Sylvia: Neue Chancen für den Energiemarkt - Das Vaillant Brennstoffzellen- Heizgerät; Pressemitteilung der Joh. Vaillant GmbH u. Co.; April 1999; im folgenden zitiert als: Peitz, Neue Chancen für den Energiemarkt

323 Vgl. Innovation Brennstoffzellen-Heizgerät; Info-Broschüre der Joh. Vaillant GmbH u. Co.

324 Vgl. Wurster, Technologie und mögliche Anwendung der Brennstoffzelle

325 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

326 Vgl. Strom und Wärme aus der Wunderzelle; in BörseOnline; Ausgabe 10/2000; S. 98-99

327 Vgl. Klinder, Brennstoffzellen-Heizgeräte im liberalisierten Energiemarkt

328 Vgl. Martin, Eckhard: Minikraftwerke im heimischen Keller; in Die Welt; 30.10.1999

329 Vgl. Strom und Wärme aus der Wunderzelle; in BörseOnline; Ausgabe 10/2000; S. 98-99

330 Vgl. Klinder, Brennstoffzellen-Heizgeräte im liberalisierten Energiemarkt

331 Vgl. Oertel, Zum Entwicklungsstand der Brennstoffzellen-Technologie

332 Vgl. Gabriel-Schnolder, Ballard Power hat die Nase vorn

333 Vgl. Carlisle, Tamsin: Ballard Power to enter Japan residential Market with JV; in Dow Jones Newswires; 13.01.2000; im folgenden zitiert als: Carlisle, Ballard Power to enter Japan residential Market with JV

334 Vgl. Bünger, Brennstoffzellen für die Kraft-Wärme-Kopplung

335 Vgl. FuelCell Energy, Inc., Selected by Department of Water & Power of the City of Los Angeles to Supply a Direct Fuel Cell Power Plant; Pressemitteilung von FuelCell Energy auf der Homepage der Technology Transition Corporation; 08.12.1999

336 Vgl. BGS - Commercialization; Homepage von Ballard Power Systems (CDN)

337 Vgl. Carlisle, Ballard Power to enter Japan residential Market with JV

338 Vgl. Fuel Cells 2000: June 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

339 Vgl. Anchorage Mail Processing Center to be Powered by World’s Largest Commercial Fuel Cell System; Pressemeldung auf der Homepage von Lycos; 18.08.1999

340 Vgl. Tägliche Nachrichten - 17.02.2000; Homepage von DaimlerChrysler

341 Vgl. Status of Technology Development; Homepage des World Fuel Cell Councils

342 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

343 Vgl. Info-Broschüre der Shell International Exploration and Production B. V.

344 Vgl. Winkler, Julia: Der Weg in die flammenfreie Zukunft; in Süddeutsche Zeitung; 28.03.2000

345 Vgl. Fuel Cells 2000: Types of Fuel Cells; Homepage von Fuel Cell 2000

346 Vgl. Info-Broschüre der Adam Opel AG

347 Vgl. HyWeb, Sturm „Lothar“ offenbart Schwächen zentraler Stromversorgung

348 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

349 Vgl. Oertel, Zum Entwicklungsstand der Brennstoffzellen-Technologie

350 Vgl. Pokojski, Brennstoffzellen, eine Option für die Zukunft

351 Vgl. Martin, Eckhard: Vaillant setzt auf Brennstoffzellen-Technik; in Die Welt; 15.03.1999

352 Vgl. Peitz, Neue Chancen für den Energiemarkt

353 Vgl. Jakubik, Stefan: Heiztechnik für das nächste Jahrtausend; Presseerklärung auf der Homepage der Joh. Vaillant GmbH u. Co.; 15.04.1999; im folgenden zitiert als: Jakubik, Heiztechnik für das nächste Jahrtausend

354 Vgl. Peitz, Neue Chancen für den Energiemarkt

355 Vgl. Hocker, Heizgerät der Zukunft

356 Festoxid-Brennstoffzellen vertragen bis zu 10 ppm an Schwefelverbindungen, PEM- Brennstoffzellen maximal 1 ppm (Vgl. Stimming, Prof. Dr. Ulrich; Homepage der Technischen Universität München).

357 Vgl. Klinder, Brennstoffzellen-Heizgeräte im liberalisierten Energiemarkt

358 Laut Aussage des Herstellers könnte sich der CO2-Ausstoß eines Gebäudes im Vergleich zur konventionellen Versorgung aus dem öffentlichen Stromnetz und einem NiedertemperaturHeizkessel um bis zu 50 % reduzieren (Vgl. ebd.).

359 Vgl. General Electric und die Heim-Brennstoffzelle; in Wasserstoff-Spiegel; Ausgabe 6/99; Internetversion

360 Vgl. Jakubik, Heiztechnik für das nächste Jahrtausend

361 Vgl. Peitz, Neue Chancen für den Energiemarkt

362 Vgl. Neues großes Geschäftsfeld für Fachhandwerker; Presseinformation der Joh. Vaillant GmbH u. Co.; 17.12.1999; Remscheid; im folgenden zitiert als: Vaillant, Neues großes Geschäftsfeld für Fachhandwerker

363 Die angestrebten Zielkosten für das Produkt werden erst ab einer Stückzahl von 100.000 Einheiten erreicht (Vgl. Genath, Alter Heizkessel raus, Brennstoffzelle rein).

364 Vgl. Jakubik, Stefan: Vaillant kreiert neuen Heiztechnikmarkt; Presseerklärung auf der Homepage der Joh. Vaillant GmbH u. Co.; 22.10.1999; im folgenden zitiert als: Jakubik, Vaillant kreiert neuen Heiztechnikmarkt

365 Vgl. Peitz, Neue Chancen für den Energiemarkt

366 Vgl. Martin, Eckhard: Minikraftwerke im heimischen Keller; in Die Welt; 30.10.1999

367 Vgl. Janzing, Bernward: Wohlig wärmt die Brennstoffzelle; in Frankfurter Rundschau; 15.12.1998

368 Vgl. Fuel Cells 2000: May 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

369 Vgl. General Electric und die Heim-Brennstoffzelle; in Wasserstoff-Spiegel; Ausgabe 6/99; Internetversion

370 Vgl. Bünger, Brennstoffzellen für die Kraft-Wärme-Kopplung

371 Vgl. Fuel Cells meet big business; in The Economist; 24.07.1999; S. 63-64

372 Vgl. Schiebelsberger, Bruno: Innovative Hausenergieversorgung muss bezahlbar sein; in: InfoBroschüre des TüV Süddeutschland

373 Vgl. Bünger, Brennstoffzellen für die Kraft-Wärme-Kopplung

374 Vgl. World Fuel Cell Council, Fuel Cell Vehicles

375 Vgl. Leslie, Dawn of the Hydrogen

376 Vgl. Schoofs/Lang, Kraft-Wärme-Kopplung mit Brennstoffzellen

377 Vgl. Oertel, Zum Entwicklungsstand der Brennstoffzellen-Technologie

378 Vgl. Ketterer, Strom direkt aus Gas

379 Vgl. Fuel Cells 2000: August 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

380 Vgl. Gerl, Roland: Blockheizwerk in Nürnberg: Die Brennstoffzelle im Praxistest; in: InfoBroschüre des TüV Süddeutschland

381 Vgl. Oertel, Zum Entwicklungsstand der Brennstoffzellen-Technologie

382 Vgl. Stimming, Prof. Dr. Ulrich; Homepage der Technischen Universität München

383 Vgl. Vom Weltraum auf die Straße; in: Info-Broschüre des TüV Süddeutschland

384 Vgl. Ketterer, Strom direkt aus Gas

385 Vgl. Weinmann/Weise, Pilotprojekt Brennstoffzellen BHKW

386 Vgl. Weinmann/Grubel, Energiekonzept Zukunft

387 Vgl. Weinmann/Weise, Pilotprojekt Brennstoffzellen BHKW

388 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

389 Vgl. Menzen, Georg: Entwicklung von Brennstoffzellen - Teil des Programms „Energieforschung und Energietechnologien“ des BMWi; Vortrag anläßlich der Konferenz „Brennstoffzellen in der Energiewirtschaft“ am 26./27.01.2000 in Bonn; im folgenden zitiert als: Menzen, Entwicklung von Brennstoffzellen

390 Vgl. Janzing, Bernward: Wohlig wärmt die Brennstoffzelle; in Frankfurter Rundschau; 15.12.1998

391 Vgl. Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

392 Vgl. Hoffmann, Mika: Motor der Zukunft; in Focus-Money; Heft Nr. 25/2000

393 Vgl. Morton, Ballard Power Systems Inc.

394 Vgl. RBC, Der emissionsfreien Brennstoffzelle gehört die Zukunft

395 Vgl. Cheddar, Christina: Investors should look at cos‘ partners; in Dow Jones Newswires; 19.01.2000

396 Vgl. Hot Module - Das Brennstoffzellen-Kraftwerk; Info-Broschüre der MTU Friedrichshafen

397 Vgl. Huppmann, Innovative Lösungen für Brennstoffzellen-Anwendungen

398 Vgl. Demmler, Jörg (Rhön-Klinikum AG): Versorgung eines Klinikums durch den Einsatz einer Schmelzkarbonatbrennstoffzelle (MCFC); Vortrag anläßlich des „Tages der Brennstoffzelle“ im Bayerischen Wirtschaftsministerium am 08.05.2000; München

399 Vgl. Huppmann, Innovative Lösungen für Brennstoffzellen-Anwendungen

400 Vgl. Bünger, Brennstoffzellen für die Kraft-Wärme-Kopplung

401 Vgl. Demuß, Lutz: Technologische Veränderungen beim Übergang vom konventionellen An- triebsstrang zur mobilen Brennstoffzelle; Arbeitspapier im Rahmen des Projekts: Innovationspro- zeß vom Verbrennungsmotor zur Brennstoffzelle; Homepage des Brennstoffzellensymposium

402 Vgl. Panik/Ebner/Beck, FCV Fuel Options

403 Vgl. Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

404 Vgl. Angaben zitiert aus Ward ’ s World Vehicle Forecasts and Strategies; in: Volkswagen AG, Technische Anforderungen an brennstoffzellenangetriebene Elektrofahrzeuge

405 Vgl. Info-Broschüre der Adam Opel AG

406 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

407 Vgl. Angaben zitiert aus Ward’s World Vehicle Forecasts and Strategies; in: Volkswagen AG, Technische Anforderungen an brennstoffzellenangetriebene Elektrofahrzeuge

408 Vgl. Die Brennstoffzelle - von der Vision zur Wirklichkeit; Info-Broschüre der Volkswagen AG; Wolfsburg; 1999; im folgenden zitiert als: Volkswagen, Die Brennstoffzelle - von der Vision zur Wirklichkeit

409 Vgl. Steiger, Innovative Antriebskonzepte von Volkswagen

410 Vgl. Kolke, Technische Optionen zur Verminderung der Verkehrsbelastungen

411 Vgl. Brennstoffzelle - Chance für die Umwelt?; Homepage des Umweltbundesamtes; Berlin; 02.06.1999; im folgenden zitiert als: Umweltbundesamt, Brennstoffzelle - Chance für die Um- welt?

412 Vgl. Kolke, Technische Optionen zur Verminderung der Verkehrsbelastungen

413 Vgl. Hubmann, Günter; Lohbeck, Wolfgang: Umwelt-Stiftung: „Energie im 21. Jahrhundert - Potentiale, Handlungsfelder, Strategien“ - Greenpeace -Konzepte und -Strategien zur Verbrauchs- reduktion; Hamburg; Juli 1999; im folgenden zitiert als: Hubmann/Lobeck, Energie im 21. Jahr- hundert

414 Vgl. Ball, Road Test - Auto makers race to build „green“ cars powered by Fuel Cells

415 Vgl. Volkswagen AG, Technische Anforderungen an brennstoffzellenangetriebene Elektrofahr- zeuge

416 Vgl. Stimming, Prof. Dr. Ulrich; Homepage der Technischen Universität München

417 Vgl. Hennicke, Peter; Petersen, Rudolf: Die Zukunft der Brennstoffzelle in einem nachhaltigen Verkehrssystem; in: Info-Broschüre der Adam Opel AG

418 Vgl. Fuel Cells meet big business; in The Economist; 24.07.1999; S. 63-64

419 Vgl. Ball, Road Test - Auto makers race to build „green“ cars powered by Fuel Cells

420 Vgl. Info-Broschüre der Europäischen Kommission

421 Vgl. ebd.

422 Vgl. Interview mit Dr. Peter Hupfer, Mitglied des Vorstandes Unternehmensbereich Produkte TüV Süddeutschland Holding AG; in: Info-Broschüre des TüV Süddeutschland

423 Vgl. Burmeister, Eine Tankstelleninfrastruktur zur Nutzung von Wasserstoff als Energieträger

424 Vgl. RBC, Der emissionsfreien Brennstoffzelle gehört die Zukunft

425 Vgl. Kolke, Technische Optionen zur Verminderung der Verkehrsbelastungen

426 Vgl. Rosenkranz, Gerd: Die leise Revolution; in Der Spiegel; Ausgabe 23/2000; Internetversion

427 Vgl. Hoffmann, Peter: Canadian Firm Files Patent for Direct-Methanol Advances by Austrian Pioneer Karl Kordesch; in The Hydrogen & Fuel Cell Letter; Januar 2000

428 Vgl. Fuel Cells meet big business; in The Economist; 24.07.1999; S. 63-64

429 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

430 Vgl. Morton, Ballard Power Systems Inc.

431 Vgl. Lippert, John: GM, Toyota to Detail Plan for Fuel-Cell Technologies This Year; Meldung der Nachrichtenagentur Bloomberg, 30.01.2000; im folgenden zitiert als: Lippert, GM, Toyota to Detail Plan for Fuel-Cell Technologies This Year

432 Vgl. Wurster, Technologie und mögliche Anwendung der Brennstoffzelle

433 Zum Vergleich: Zur Zeit liegt der Umsatz bei allen Anwendungen zusammen bei noch nicht einmal 40 Mio. DM jährlich (Vgl. Eberl, Brennstoffzellen für jedermann).

434 Vgl. ders.

435 Vgl. Brennstoffzellen für die mobile Anwendung; Homepage des Forschungszentrums Jülich

436 Vgl. Vesper, Andreas: Der Brennstoffzellen-PKW, das Auto der Zukunft?; in: Forschen in Jülich, 1/98

437 Vgl. Klos, Holger und Schütz, Walter: Fahrerlebnis Brennstoffzelle; in: Info-Broschüre des TüV Süddeutschland; im folgenden zitiert als: Klos/Schütz, Fahrerlebnis Brennstoffzelle

438 Vgl. Geitmann, Wasserstoff als Kraftstoff für Fahrzeugantriebe - Zusatzinformationen

439 Vgl. Kliem, Annette: Mit großen Schritten in die Zukunft; Presse-Information von DaimlerChrysler anläßlich der Präsentation des NECAR 5 in Berlin; 07.11.2000; im folgenden zitiert als: Kliem, Mit großen Schritten in die Zukunft

440 Vgl. Geitmann, Wasserstoff als Kraftstoff für Fahrzeugantriebe - Zusatzinformationen

441 Vgl. Ball, Road Test - Auto makers race to build „green“ cars powered by Fuel Cells

442 Vgl. Wurster, Technologie und mögliche Anwendung der Brennstoffzelle

443 Vgl. Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

444 Vgl. ebd.

445 Vgl. Geitmann, Wasserstoff als Kraftstoff für Fahrzeugantriebe - Zusatzinformationen

446 Vgl. Kliem, Mit großen Schritten in die Zukunft

447 Bei einem „Tank to Wheel“-Vergleich setzt eine auf Methanol-Basis arbeitende Brennstoffzelle bis zu 30 % weniger Kohlendioxid-Emissionen frei als ein mit Benzin oder Diesel betriebener Verbrennungsmotor (Vgl. Panik, Ferdinand: Mit Flottenversuchen den Markt vorbereiten; in: Info- Broschüre des TüV Süddeutschland; im folgenden zitiert als: Panik, Mit Flottenversuchen den Markt vorbereiten).

448 Vgl. Ball, Road Test - Auto makers race to build „green“ cars powered by Fuel Cells

449 Vgl. Korff, Ein Auto, das es noch nicht gibt, das aber in die Zukunft fährt

450 Vgl. World Fuel Cell Council, Fuel Cell Vehicles

451 Vgl. NECAR 4 - Die Alternative; Info-Broschüre von DaimlerChrysler; Stuttgart; 03/99

452 Vgl. Steiger, Innovative Antriebskonzepte von Volkswagen

453 Für den Flottentest im Rahmen der „California Fuel Cell Partnership“ setzt DaimlerChrysler

eine mit Druckwasserstoff betriebene Variante des NECAR 4 ein. Das Fassungsvermögen der drei Tanks reicht für eine Fahrstrecke von ca. 200 km. In den nächsten drei Jahren soll der kaliforni- sche NECAR unter Alltagsbedingungen bis zu 40.000 km zurücklegen und dabei kontinuierlich Betriebsdaten für die Weiterentwicklung liefern (vgl. Kliem, Annette: DaimlerChrysler startet Brennstoffzellen-Erprobung im neuen Testcenter in Kalifornien; Presse-Information von Daim- lerChrysler; Stuttgart; 01.11.2000).

454 Vgl. NECAR 4 - Die Alternative; Info-Broschüre von DaimlerChrysler; Stuttgart; 03/99

455 Vgl. RBC, Der emissionsfreien Brennstoffzelle gehört die Zukunft

456 Vgl. Panik, Mit Flottenversuchen den Markt vorbereiten

457 Vgl. RBC, Der emissionsfreien Brennstoffzelle gehört die Zukunft

458 Vgl. Karisch, Karl-Heinz: Nur der Ferrari-Sound fehlt; in Frankfurter Rundschau; 17.06.1999

459 Vgl. NECAR 4 - Die Alternative; Info-Broschüre von DaimlerChrysler; Stuttgart; 03/99

460 Vgl. Tägliche Nachrichten - 17.02.2000; Homepage von DaimlerChrysler

461 Vgl. Daimler prescht bei der Brennstoffzelle vor; in Handelsblatt; 07.04.2000

462 Vgl. Fuel Cells 2000: January 2000 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

463 Vgl. Leslie, Dawn of the Hydrogen

464 Vgl. Daimler investiert 2 Milliarden DM in die Brennstoffzellentechnik; in Frankfurter Allgemeine Zeitung; 08.11.2000; S. 22

465 Vgl. necar 5 - fahren mit Methanol; Info-Broschüre der DaimlerChrysler AG; Stuttgart; 2000

466 Vgl. ebd.

467 Vgl. DaimlerChrysler Fuel-Cell Bus orders exceed capacity; Meldung der Nachrichtenagentur Bloomberg; 08.05.2000; im folgenden zitiert als: Bloomberg, DaimlerChrysler Fuel-Cell Bus orders exceed capacity

468 Vgl. Korff, Ein Auto, das es noch nicht gibt, das aber in die Zukunft fährt

469 Vgl. RBC, Der emissionsfreien Brennstoffzelle gehört die Zukunft

470 Vgl. necar 5 - fahren mit Methanol; Info-Broschüre der DaimlerChrysler AG; Stuttgart; 2000

471 Vgl. ebd.

472 Vgl. Tillmetz, Werner: Leistung rauf, Gewicht runter: Der Brennstoffzellen-Stack; in: InfoBroschüre des TüV Süddeutschland

473 Vgl. Walton, Dawn: Ballard powers ahead with fuel cell; in The Globe and Mail; 10.01.2000

474 Vgl. Karisch, Karl-Heinz: Nur der Ferrari-Sound fehlt; in Frankfurter Rundschau; 17.06.1999

475 Vgl. necar 5 - fahren mit Methanol; Info-Broschüre der DaimlerChrysler AG; Stuttgart; 2000

476 Leistung = Spannung * Strom ⇒ 0,6 V * 200 A ≈ 0,1 kW

477 Vgl. „Wir sehen keine bremsenden Faktoren mehr“; Interview mit Ballard-Marketingchef André Martin; in Sanitär- und Heizungstechnik (SHT); Heft 11; 1998

478 Vgl. necar 5 - fahren mit Methanol; Info-Broschüre der DaimlerChrysler AG; Stuttgart; 2000

479 Vgl. Walton, Dawn: Ballard powers ahead with fuel cell; in The Globe and Mail; 10.01.2000

480 Vgl. Raising Price Target to C$85; Börsenempfehlung von Morgan Stanley Dean Witter; 18.01.2000; im folgenden zitiert als: Morgan Stanley Dean Witter, Raising Price Target to C$85

481 Vgl. RBC, Der emissionsfreien Brennstoffzelle gehört die Zukunft

482 Vgl. Fuel Cells 2000: January 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

483 Vgl. Kliem, Annette; Dijkstra, Sjoerd: Konzeptfahrzeug Jeep® Commander 2: Umweltfreundli- ches Luxus-SUV mit halbem Verbrauch; Presse-Information von DaimlerChrysler; Stuttgart; 23.10.2000

484 Vgl. Kliem, Annette: DaimlerChrysler stellt zwei Brennstoffzellen-Autos mit einsatztauglicher Technik vor; Presse-Information von DaimlerChrysler; Stuttgart; 07.11.2000

485 Vgl. Fuel Cells 2000: January 2000 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

486 Vgl. Daimler prescht bei der Brennstoffzelle vor; in Handelsblatt; 07.04.2000

487 Vgl. Auf direktem Weg zum Ziel; Homepage von Xcellsis; Kirchheim/Teck-Nabern; 2000

488 Vgl. Kliem, Annette: DaimlerChrysler stellt zwei Brennstoffzellen-Autos mit einsatztauglicher Technik vor; Presse-Information von DaimlerChrysler; Stuttgart; 07.11.2000

489 In Zukunft soll auch ein Betrieb mit flüssigem Wasserstoff möglich sein (Vgl. Hennen, Isfried: Brennstoffzellen-Fahrzeuge 2004 serienreif; in: Info-Broschüre des TüV Süddeutschland).

490 Vgl. Auf direktem Weg zum Ziel; Homepage von Xcellsis; Kirchheim/Teck-Nabern; 2000

491 Es handelt sich hierbei um die Kombi-Version des Ford -Modells „Focus“ (Vgl. Ford President announces production targets for hybrid and fuel cell cars; Pressemeldung auf der Homepage von Canadian Driver; 21.03.2000).

492 Vgl. Hennen, Isfried: Brennstoffzellen-Fahrzeuge 2004 serienreif; in: Info-Broschüre des TüV Süddeutschland

493 Vgl. Th!nk FC5 - A Vision of the Future, Today - Powered by Th!nk Technologies; Presseerklärung der Ford Motor Company; 10.01.2000; Homepage von Yahoo!Finance; im folgenden zitiert als: Ford Motor Company, Th!nk FC5 - A Vision of the Future, Today

494 Vgl. Hoffmann, Peter: Detroit Auto Show: Ford Shows Off Prototype - Fuel Cell „Focus“, Uses Latest Ballard Stack; in The Hydrogen & Fuel Cell Letter; Februar 2000

495 Vgl. Ford Motor Company, Th!nk FC5 - A Vision of the Future, Today

496 Vgl. Leslie, Dawn of the Hydrogen

497 Vgl. Fuel Cells 2000: September 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

498 Vgl. Wüst, Christian: Öko-Zauber im Lasterland; in Der Spiegel; Ausgabe 3/2000; S. 196

499 Vgl. Info-Broschüre der Adam Opel AG

500 Vgl. Ball, Road Test - Auto makers race to build „green“ cars powered by Fuel Cells

501 Der Transaxel-Elektroantrieb mit 80 kWel der Firma Mannesmann Sachs besitzt ein Drehmoment von 2.100 Nm. Zum Vergleich: Der für den Herbst 2000 angekündigte Zehnzylinder-TDI von Volkswagen, der dann das drehmomentstärkste Aggregat in diesem Segment sein wird, kommt auf 750 Nm (Vgl. Klos/Schütz, Fahrerlebnis Brennstoffzelle).

502 Vgl. Design-Antrieb für neue Ideen; in Handelsblatt; 10.06.1999

503 Vgl. Info-Broschüre der Adam Opel AG

504 Vgl. Winkler, Julia: Der Weg in die flammenfreie Zukunft; in Süddeutsche Zeitung; 28.03.2000

505 Vgl. Neues auf der Autoschau in Detroit; in Wasserstoff-Spiegel; Ausgabe 1/00; Internetversion

506 Vgl. Hoffmann, Peter: Detroit Auto Show: GM Rolls Out Fuel Cell „Precept“ Concept, Claims 500 Mile Range; in The Hydrogen & Fuel Cell Letter; Februar 2000

507 Vgl. Lippert, GM, Toyota to Detail Plan for Fuel-Cell Technologies This Year

508 Vgl. Schubert, Erhard: Der Brennstoffzellen-Opel fährt mit Wasserstoff; in: Info-Broschüre des TüV Süddeutschland; im folgenden zitiert als: Schubert, Der Brennstoffzellen-Opel fährt mit Was- serstoff

509 Vgl. Info-Broschüre der Adam Opel AG

510 Der neue „Zafira“ erreicht sogar Spitzengeschwindigkeiten von 140 km/h (Vgl. Schubert, Der Brennstoffzellen-Opel fährt mit Wasserstoff).

511 Vgl. Brennstoffzellen-Zafira - Nichts als Wasserdampf; Homepage der Adam Opel AG; Rüsselsheim; 2000

512 Vgl. Schubert, Der Brennstoffzellen-Opel fährt mit Wasserstoff

513 Vgl. Design-Antrieb für neue Ideen; in Handelsblatt; 10.06.1999

514 Vgl. Schubert, Der Brennstoffzellen-Opel fährt mit Wasserstoff

515 Vgl. GM introduces new fuel cell concept vehicle; Pressemeldung von General Motors anläßlich des Genfer Autosalons; Homepage von Yahoo!Finance; 29.02.2000

516 Vgl. Schubert, Erhard: General Motors/Opel Fuel Cell Vehicle Programm; Präsentation anläßlich der Tagung „Commercializing Fuel Cell Vehicles 2000“ in Berlin; 12.-14.04.2000

517 Vgl. Schubert, Der Brennstoffzellen-Opel fährt mit Wasserstoff

518 Vgl. Design-Antrieb für neue Ideen; in Handelsblatt; 10.06.1999

519 Vgl. Volkswagen AG, Technische Anforderungen an brennstoffzellenangetriebene Elektrofahr- zeuge

520 Vgl. Umweltbericht 1999/2000 der Volkswagen AG; Wolfsburg; November 1999

521 Vgl. Volkswagen, Die Brennstoffzelle - von der Vision zur Wirklichkeit

522 Vgl. Schexnayder, VW Drops Methanol Idea for Fuel Cells

523 Vgl. Volkswagen AG, Technische Anforderungen an brennstoffzellenangetriebene Elektrofahr- zeuge

524 Vgl. Steiger, Innovative Antriebskonzepte von Volkswagen

525 Vgl. Fuel Cells 2000: February 2000 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

526 Vgl. Honda introduces prototype fuel cell electric vehicles; Presseinformation von Honda; 1999

527 Vgl. Karisch, Karl-Heinz: Nur der Ferrari-Sound fehlt; in Frankfurter Rundschau; 17.06.1999

528 Vgl. Wurster, Technologie und mögliche Anwendung der Brennstoffzelle

529 Vgl. necar 5 - fahren mit Methanol; Info-Broschüre der DaimlerChrysler AG; Stuttgart; 2000

530 Vgl. Karisch, Karl-Heinz: Nur der Ferrari-Sound fehlt; in Frankfurter Rundschau; 17.06.1999

531 Vgl. Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

532 Vgl. Wurster, Technologie und mögliche Anwendung der Brennstoffzelle

533 Vgl. Fuel Cells 2000: November 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

534 Vgl. Leslie, Dawn of the Hydrogen Age

535 Vgl. The Revolution is about to begin; Info-Broschüre von Ballard Power Systems anläßlich der Vorstellung des „Mark 900“-Stacks; Burnaby/British Columbia (CAN); 1999; im folgenden zitiert als: Ballard, The Revolution is about to begin

536 Vgl. Fuel Cells 2000: June 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

537 Vgl. Korea und das Brennstoffzellenauto; in Wasserstoff-Spiegel; Ausgabe 1/00; Internetversi- on

538 Vgl. PEM Fuel Cells in Stationary and Mobile Applications; Homepage von HyWeb (DEU) der Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH; 1997; im folgenden zitiert als: HyWeb, PEM Fuel Cells in Stationary and Mobile Applications

539 Vgl. Fuel Cells 2000: January 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

540 Vgl. HyWeb, PEM Fuel Cells in Stationary and Mobile Applications

541 Vgl. Frankreich fördert die Brennstoffzelle; in Wasserstoff-Spiegel; Ausgabe 5/99; Internetver- sion

542 Vgl. Gabriel-Schnolder, Ballard Power hat die Nase vorn

543 Vgl. Dezes, Matthias: Brennstoffzelle für BMW-Bordnetze; in: Info-Broschüre des TüV Süddeutschland; im folgenden zitiert als: Dezes, Brennstoffzelle für BMW-Bordnetze

544 Vgl. Umweltbericht BMW Group 1999/2000; Info-Broschüre der Bayerischen Motoren Werke AG; München; 7/1999; im folgenden zitiert als: BMW, Umweltbericht 1999/2000

545 Vgl. Dezes, Brennstoffzelle für BMW-Bordnetze

546 Vgl. Kolbinger, Claudia: Das brennstoffzellengetriebene Elektroauto - eine Chance zur Redu- zierung der Umweltproblematik?; Diplom-Arbeit an der Fachhochschule für Technik und Wirt- schaft in Reutlingen; S. 56; 10.02.1999; im folgenden zitiert als: Kolbinger, Das brennstoffzellen- getriebene Elektroauto

547 Vgl. necar 5 - fahren mit Methanol; Info-Broschüre der DaimlerChrysler AG; Stuttgart; 2000

548 Der führende Hersteller Ballard Power spricht sogar von einem 8 bis 15 mal so hohen Produk- tionspreis.

549 Vgl. Ball, Road Test - Auto makers race to build „green“ cars powered by Fuel Cells

550 Vgl. Klos/Schütz, Fahrerlebnis Brennstoffzelle

551 Vgl. Buses - Demonstration Fleets; Homepage von Ballard Power Systems

552 Vgl. RBC, Der emissionsfreien Brennstoffzelle gehört die Zukunft

553 Vgl. Neues vom Wasserstoff; in Wasserstoff-Spiegel; Ausgabe 2/00

554 Vgl. Ballard, The Revolution is about to begin

555 Vgl. Buses - Demonstration Fleets; Homepage von Ballard Power Systems

556 Vgl. Panik/Ebner/Beck, FCV Fuel Options

557 Vgl. Ballard Powers Brennstoffzellen auf dem Weg zur Marktreife; Aktienanlage-Information von RBC Dominion Securities GmbH; Frankfurt; 11/1999

558 Vgl. Wurster, Technologie und mögliche Anwendung der Brennstoffzelle

559 Vgl. Daimler Benz AG, NEBUS

560 Vgl. HyWeb, Tag der Brennstoffzelle großer Erfolg

561 Vgl. Bloomberg, DaimlerChrysler Fuel-Cell Bus orders exceed capacity

562 Vgl. HyWeb, Tag der Brennstoffzelle großer Erfolg

563 Vgl. Daimler prescht bei der Brennstoffzelle vor; in Handelsblatt; 07.04.2000

564 Vgl. Neues vom Wasserstoff; in Wasserstoff-Spiegel; Ausgabe 2/00

565 Vgl. Wormald, John: The Brazilian Fuel Cell Bus Project; Vortrag anläßlich der Tagung „Commercializing Fuel Cell Vehicles 2000“ in Berlin; 12.-14.04.2000

566 Vgl. HyWeb, Tag der Brennstoffzelle großer Erfolg

567 Vgl. Morton, Ballard Power Systems Inc.

568 Vgl. Ohi, Blueprint for Hydrogen Fuel Infrastructure Development

569 Vgl. Brennstoffzellenbus für den Nahverkehr; Info-Broschüre der PM Proton Motor Fuel Cell GmbH; Starnberg, 2000

570 Vgl. Hoffmann, Peter: Two Hydrogen Fuel Cell Buses Premiere at Bavaria’s „Fuel Cell Day“; in The Hydrogen & Fuel Cell Letter; Juni 2000

571 Vgl. Neuer Bus fährt mit Wasserstoff-Antrieb; in Süddeutsche Zeitung; 09.05.2000

572 Vgl. HyWeb, Tag der Brennstoffzelle großer Erfolg

573 Vgl. Brennstoffzellen der Proton Motor GmbH; Info-Broschüre der Proton Motor Fuel Cell GmbH; Starnberg; 26.01.2000; im folgenden zitiert als: PM, Brennstoffzellen der Proton Motor GmbH

574 Vgl. Hoffmann, Peter: Two Hydrogen Fuel Cell Buses Premiere at Bavaria’s „Fuel Cell Day“; in The Hydrogen & Fuel Cell Letter; Juni 2000

575 Vgl. Mobile Zukunft Wasserstoff; Info-Broschüre der Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH; Ottobrunn; 2000; im folgenden zitiert als: L-B-S, Mobile Zukunft Wasserstoff

576 Vgl. HyWeb, Tag der Brennstoffzelle großer Erfolg

577 Vgl. Schaller/Gruber, Neue Impulse für Stadtbusantriebe mit Brennstoffzelle und Wasserstoff

578 Vgl. Interview mit Dr. Klaus Schubert (Vorstandsvorsitzender der MAN Nutzfahrzeuge AG) in: Info-Broschüre des TüV Süddeutschland

579 Vgl. Morton, Ballard Power Systems Inc.

580 Vgl. Kolke, Technische Optionen zur Verminderung der Verkehrsbelastungen

581 Vgl. NECAR 4 - Die Alternative; Info-Broschüre von DaimlerChrysler; Stuttgart; 03/99

582 Vgl. Abson, Nicholas: Commercialization of Fuel Cell-Powered Transport; Vortrag anläßlich der Tagung „Commercializing Fuel Cell Vehicles 2000“ in Berlin; 12.-14.04.2000

583 Vgl. FAZ, Daimler-Chrysler stellt das Brennstoffzellen-Auto vor

584 Vgl. Wurster, Technologie und mögliche Anwendung der Brennstoffzelle

585 Vgl. Fuel Cells 2000: January 2000 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

586 Vgl. Wurster, Technologie und mögliche Anwendung der Brennstoffzelle

587 Vgl. Müller, René; Homepage des Instituts für Technische Chemie Leipzig

588 Vgl. Eberl, Brennstoffzellen für jedermann

589 Vgl. BMW, Umweltbericht 1999/2000

590 Vgl. Lastwagen; in Wasserstoff-Spiegel; Nr. 4/00

591 Vgl. Prospekt der Hydrogenics Corporation aus Woodbridge, Ontario (CAN) anläßlich des Börsenganges im August 2000; im folgenden zitiert als: Prospekt der Hydrogenics Corporation

592 Vgl. Miller, Arnold: Commercialization of Fuel Cell Underground Locomotives; Vortrag anläßlich der Tagung „Commercializing Fuel Cell Vehicles 2000“ in Berlin; 12.-14.04.2000

593 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

594 Vgl. Manhattan Scientifics wins U.S. Army contract to build Ultra Lightweight Fuel Cell Test System; Los Alamos (USA); Meldung der Nachrichtenagentur Reuters; 08.05.2000; im folgenden zitiert als: Reuters, Manhattan Scientifics wins U.S. Army contract

595 Vgl. Brennstoffzellen für die mobile Anwendung; Homepage des Forschungszentrums Jülich

596 Vgl. Oertel, Zum Entwicklungsstand der Brennstoffzellen-Technologie

597 Vgl. Wasserstoff in der Energiewirtschaft: 5.2.3.5. Schienenfahrzeuge mit Brennstoffzellenantrieb; Homepage von HyWeb (DEU) der Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH

598 Vgl. HyWeb, Beispiele für Wasserstoffeinsatz

599 Vgl. HDW, Wasserstoff-Energietechnologie

600 Vgl. Oertel, Zum Entwicklungsstand der Brennstoffzellen-Technologie

601 Vgl. HyWeb, Beispiele für Wasserstoffeinsatz

602 Vgl. Homepage der etaing GmbH; Bonn/Leipzig; 2000

603 Vgl. Ein Schiff ist gekommen; Pressemitteilung im Wasserstoff-Spiegel; 3/2000; Homepage des Deutschen Wasserstoff Verbandes (DWV)

604 Vgl. Homepage der etaing GmbH; Bonn/Leipzig; 2000

605 Vgl. ZeMar - Narrowboat; Homepage von ZeTek Power

606 Vgl. Meldung auf der Homepage des Luftfahrt-Presse-Clubs (LPC) vom 01.04.1999

607 Vgl. Centurion and „The Eternal Aircraft“ Helios; Info-Broschüre der AeroVironment Inc.; Monrovia (California)/USA

608 Vgl. Schmidt, Udo: Flugzeugbau ohne Zukunft?!; Homepage der Arbeitsgruppe 21. Jahrhundert (AG2100); Juni 1996

609 Vgl. Cryoplane - mit Wasserstoff in die Luft; in Wasserstoff-Gazette; 24.03.1997; Homepage von HyWeb (DEU) der Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH; im folgenden zitiert als: HyWeb, Cryoplane

610 Vgl. Jacob, Claudia: Auf dem Weg zum 1-Liter-Auto; Pressemitteilung der Landtagsfraktion von Bündnis90/Die Grünen im schleswig-holsteinischen Landtag anläßlich des Expertenforums „Mobile Energieträger, Wasserstofftechnologie und Brennstoffzelle“ am 14.09.1998; Homepage der Grünen -Landtagsfraktion in Schleswig-Holstein; im folgenden zitiert als: Jacob, Auf dem Weg zum 1-Liter-Auto

611 Vgl. Wasserstoff in der Energiewirtschaft: 5.2.3.6. Flugzeuge mit Flüssigwasserstoffantrieb; Homepage von HyWeb (DEU) der Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH

612 Vgl. HyWeb, Cryoplane

613 Vgl. Hoffmann, Peter: DaimlerChrysler Aerospace Launches Europe-Wide LH2 Airplane Systems Study; in The Hydrogen & Fuel Cell Letter; August 2000

614 Vgl. BMW, Umweltbericht 1999/2000

615 Vgl. Oertel, Zum Entwicklungsstand der Brennstoffzellen-Technologie

616 Vgl. Program Summary; Homepage des US. Department of Defense (DoD) Fuel Cell Demonstration Program

617 Vgl. Ball, Road Test - Auto makers race to build „green“ cars powered by Fuel Cells

618 Vgl. RBC, Der emissionsfreien Brennstoffzelle gehört die Zukunft

619 Vgl. HDW Fuel Cell Plants for the World’s Non-nuclear Submarines; Info-Broschüre der Howaldtswerke-Deutsche Werft AG; Kiel; im folgenden zitiert als: HDW, Fuel Cell Plants for the World’s Non-nuclear Submarines

620 Vgl. Kreck, Brennstoffzellenanlage als Komponente eines außenluftunabhängigen Antriebs

621 Vgl. Morton, Nick: Morning Comment; 01.02.2000; Marktanalyse für RBC Dominion Securi- ties (CAN)

622 Vgl. HDW, Fuel Cell Plants for the World’s Non-nuclear Submarines

623 Vgl. Info-Broschüre der Siemens AG Anlagentechnik

624 Vgl. Kreck, Brennstoffzellenanlage als Komponente eines außenluftunabhängigen Antriebs

625 Vgl. Eberl, Brennstoffzellen für jedermann

626 Vgl. Kreck, Brennstoffzellenanlage als Komponente eines außenluftunabhängigen Antriebs

627 Vgl. Eberl, Brennstoffzellen für jedermann

628 Vgl. Kreck, Brennstoffzellenanlage als Komponente eines außenluftunabhängigen Antriebs

629 Vgl. Schreiben des Bundesamtes für Wehrtechnik und Beschaffung, Koblenz, vom 14.03.2000

630 Vgl. HDW, Fuel Cell Plants for the World’s Non-nuclear Submarines

631 Vgl. HDW, Wasserstoff-Energietechnologie

632 In der Literatur finden sich widersprüchliche Angaben zur Leistung der 212er-Brennstoffzellen. Das Bundesamt für Wehrtechnik und Beschaffung (BWB) gibt einen Wert von 34 kW an, da die 120 kW-Module erst bei späteren Aufträgen eingebaut werden sollen (Vgl. Kreck, Brennstoffzellenanlage als Komponente eines außenluftunabhängigen Antriebs).

633 Vgl. Jorek, Clemens: Die U-Boot-Flottille; in Soldat und Technik; Heft 2/2000; S. 107ff

634 Vgl. HDW, Fuel Cell Plants for the World’s Non-nuclear Submarines

635 Vgl. Jorek, Clemens: Die U-Boot-Flottille; in Soldat und Technik; Heft 2/2000; S. 107ff

636 Vgl. Ritterhof, Jürgen: Class 214 - A new class of air-independent submarines; in Naval Forces; Heft 2/99; S. 101ff

637 Vgl. HDW, Fuel Cell Plants for the World’s Non-nuclear Submarines

638 Vgl. Jorek, Clemens: Die U-Boot-Flottille; in Soldat und Technik; Heft 2/2000; S. 107ff

639 Vgl. Sattler, Upgrading conventional submarines with a fuel cell plug-in section

640 Vgl. Kreck, Brennstoffzellenanlage als Komponente eines außenluftunabhängigen Antriebs

641 Vgl. HDW, Fuel Cell Plants for the World’s Non-nuclear Submarines

642 Vgl. Drei U-Boote der Klasse 214; in Soldat und Technik; Heft 5/2000; S. 332

643 Vgl. Hyundai baut deutsche U-Boote für Südkorea - Daewoo erwägt Klage; Meldung der Nachrichtenagentur dpa; 22.11.2000

644 Vgl. Freitag, Walter: Conclusion and outlook; in Naval Forces; Heft 2/99; S. 107ff

645 Vgl. ebd.

646 Vgl. RBC, Der emissionsfreien Brennstoffzelle gehört die Zukunft

647 Vgl. Hoffmann, Peter: Opportunities; in The Hydrogen & Fuel Cell Letter; August 2000

648 Vgl. Fuel Cells 2000: April 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

649 Vgl. Fuel Cells 2000: April 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

650 Vgl. Leichtere Brennstoffzellen in Entwicklung; Pressemitteilung der NovArs GmbH, Passau, vom 10.05.2000; Homepage von Boxer - Infodienst: Regenerative Energie

651 Vgl. Prospekt der Hydrogenics Corporation

652 Vgl. Hoffmann, Peter: Case Western Team Develops Eraser-Sized Miniature PEM Fuel Cell; in The Hydrogen & Fuel Cell Letter; Juni 2000

653 Vgl. Fischer, Manfred: Sauberer Strom aus kaltem Feuer - Option Brennstoffzelle und Wasser- stoff; Vortrag während des 4. VDEW -Symposiums für Wissenschafts-Journalisten; Internetversion

654 Vgl. Koppel, Tom: Powering the future; John Wiley & Sons Canada Ltd.; Etobicoke/Ontario (CAN); 1999, S. 56; im folgenden zitiert als: Koppel, Powering the future

655 Vgl. National Renewable Energy Laboratory, Hydrogen - The Fuel for the Future

656 Fälschlicherweise wird in der Literatur häufige die US-Firma General Motors als Konstrukteur genannt.

657 Vgl. Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

658 Vgl. Koppel, Powering the future, S. 38 ff

659 Vgl. Geitmann, Wasserstoff als Kraftstoff für Fahrzeugantriebe

660 Vgl. Fuel Cells 2000: November 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

661 Vgl. Hebling, Christopher; Groos, Ulf: Miniatur-Brennstoffzelle - Energieversorgung im Kleinleistungsbereich; Info-Broschüre des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme ISE; Freiburg; März 2000; im folgenden zitiert als: Hebling/Groos: Miniatur-Brennstoffzelle

662 Vgl. Stimming, Prof. Dr. Ulrich; Homepage der Technischen Universität München

663 Vgl. Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

664 Vgl. Hebling/Groos: Miniatur-Brennstoffzelle

665 Vgl. Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

666 Vgl. Eberl, Brennstoffzellen für jedermann

667 Vgl. Hebling/Groos: Miniatur-Brennstoffzelle

668 Vgl. Ketterer, Strom direkt aus Gas

669 Vgl. Winkler, Julia: Der Weg in die flammenfreie Zukunft; in Süddeutsche Zeitung; 28.03.2000

670 Vgl. Fuel Cells 2000: February 2000 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

671 Vgl. Winkler, Julia: Der Weg in die flammenfreie Zukunft; in Süddeutsche Zeitung; 28.03.2000

672 Vgl. Strom und Wärme aus der Wunderzelle; in BörseOnline; Ausgabe 10/2000; S. 98-99

673 Vgl. Winkler, Julia: Der Weg in die flammenfreie Zukunft; in Süddeutsche Zeitung; 28.03.2000

674 Vgl. Fuel Cells 2000: September 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

675 Vgl. FAZ, Daimler-Chrysler stellt das Brennstoffzellen-Auto vor

676 Vgl. Info-Broschüre der Adam Opel AG

677 Vgl. Nowell, The Promise of Methanol Fuel Cell Vehicles

678 Vgl. RBC, Der emissionsfreien Brennstoffzelle gehört die Zukunft

679 Vgl. Fuel Cells 2000: November 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

680 Vgl. Ballard Power sees Commercial Fuel Cell on Market in 2001; Meldung der Nachrichtenagentur Reuters; 14.06.2000

681 Vgl. Heliocentris präsentiert tragbare Stromversorgung mit Brennstoffzelle; Pressemitteilung in der Wasserstoff-Gazette auf der Homepage von HyWeb (DEU) der Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH; 14.04.2000

682 Vgl. Info-Broschüre der Adam Opel AG

683 Vgl. Ketterer, Strom direkt aus Gas

684 Vgl. RBC, Der emissionsfreien Brennstoffzelle gehört die Zukunft

685 Vgl. Fuel Cells meet big business; in The Economist; 24.07.1999; S. 63-64

686 Vgl. Schlötzer, Christiane: Grünes Wendemanöver - Partei will ihre Einstellung zum Auto revidieren; in Süddeutsche Zeitung; 27.05.2000; S. 1

687 Vgl. Schlauch, Rezzo; Hustedt, Michaele; Schmidt, Albert: Auto-Fahren mit Sonne und Wasser; Thesenpapier der Bundestagsfraktion von Bündnis90/Die Grünen; Homepage der GrünenFraktion; Mai 2000

688 Vgl. Fuel Cells 2000: September 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

689 Vgl. Fuel Cells 2000: February 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

690 Vgl. Nowell, The Promise of Methanol Fuel Cell

691 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

692 Vgl. Fuel Cells 2000: Benefits of Fuel Cells; Homepage von Fuel Cell 2000

693 Vgl. Ohi, Blueprint for Hydrogen Fuel Infrastructure Development

694 Vgl. Al Gore: Verbrennungsmotor abschaffen; Pressemeldung des Deutschen Wasserstoff Verbandes in der Wasserstoff-Gazette; Homepage von HyWeb; 16.05.2000

695 Vgl. Klinder, Brennstoffzellen-Heizgeräte im liberalisierten Energiemarkt

696 Vgl. Steiger, Innovative Antriebskonzepte von Volkswagen

697 Vgl. Mauro, Robert; Miller, Karen: Role of the NHA in Strategic Planning for the Hydrogen Economy; Thesenpapier anläßlich der „HYPOTHESIS II“-Konferenz im August 1997 in Grimstad, Norwegen; Homepage der Technology Transition Corporation

698 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

699 Vgl. Förderung von Wasserstoff und Brennstoffzellen: Vergleich Deutschland - USA; Home- page von HyWeb; 14.03.2000; im folgenden zitiert als: HyWeb, Förderung von Wasserstoff und Brennstoffzellen

700 Vgl. DOE FY2001 Budget requests over $100 Million for Fuel Cell Programs; Pressemitteilung auf der Homepage von Fuel Cell 2000; 14.02.2000

701 Vgl. Leslie, Dawn of the Hydrogen Age

702 Vgl. Fuel Cells 2000: September 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

703 Vgl. Homepage des Office of Transportation Technologies; Washington (USA); 5/1998

704 Vgl. Fuel Cells 2000: June 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

705 Vgl. Simader, Brennstoffzellen-Systeme

706 Das „Sunshine“-Projekt begann schon im Jahr 1974 und wurde fünf Jahre später vom „Moonlight“-Projekt abgelöst. Das seit 1993 laufende Programm nennt sich „New Sunshine“ (Vgl. Oertel, Zum Entwicklungsstand der Brennstoffzellen-Technologie).

707 Vgl. ebd.

708 Vgl. Fuel Cells 2000: February 2000 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

709 Vgl. Fuel Cells 2000: July 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

710 Vgl. Fuel Cells 2000: March 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

711 Vgl. Geitmann, Wasserstoff als Kraftstoff für Fahrzeugantriebe - Zusatzinformationen

712 Vgl. Weinmann/Weise, Pilotprojekt Brennstoffzellen BHKW

713 Vgl. Oertel, Zum Entwicklungsstand der Brennstoffzellen-Technologie

714 Vgl. Vorwort von Philippe Busquin (Mitglied der Europäischen Kommission; verantwortlich für Forschung) in: Info-Broschüre der Europäischen Kommission

715 Das „JOULE“-Programm der Europäischen Union aus dem Jahr 1985 enthielt bereits Elemente zur Brennstoffzellen-Entwicklung (Vgl. Oertel, Zum Entwicklungsstand der Brennstoffzellen- Technologie).

716 Vgl. Europäische Union fördert Brennstoffzellenauto-Entwicklung; Wasserstoff-Gazette vom

06.06.00; Homepage von HyWeb (DEU) der Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH

717 Vgl. Informationsinitiative Brennstoffzelle, Homepage der Energieverwertungsagentur

718 Etwa 30 Millionen EUR, d. h. 55 % der im Rahmen des „4. Rahmenprogramms“ zur Verfügung gestellten Mittel, flossen allein in die Förderung der PEM-Brennstoffzelle (Vgl. InfoBroschüre der Europäischen Kommission).

719 Anfangs wurden sogar 40 % der anrechenbaren Gesamtkosten bei Demonstrationsprojekten von der EU übernommen (Vgl. ebd.).

720 Vgl. Info-Broschüre der Europäischen Kommission

721 Vgl. HyWeb, Beispiele für Wasserstoffeinsatz

722 Vgl. BMW, Umweltbericht 1999/2000

723 Vgl. Wasserstoff-Politik in Japan - WE-Net; Meldung auf der Homepage von HyWeb; 07.04.1997

724 Vgl. HyWeb, Beispiele für Wasserstoffeinsatz

725 Vgl. Tankstelle Japan; in Wasserstoff-Spiegel; Nr. 4/00

726 Vgl. Vahrenholt, Gewinn und Gemeinwohl

727 Vgl. Hubmann/Lobeck, Energie im 21. Jahrhundert

728 Vgl. Hubmann, Günter (Greenpeace e.V.; Hamburg) in einem persönlichen Schreiben vom 21.02.2000 an den Verfasser dieser Arbeit

729 Vgl. Hubmann/Lobeck, Energie im 21. Jahrhundert

730 Vgl. World Fuel Cell Council, Fuel Cell Vehicles

731 Vgl. L-B-S, Mobile Zukunft Wasserstoff

732 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

733 Vgl. Kolke, Technische Optionen zur Verminderung der Verkehrsbelastungen

734 Vgl. Umweltbundesamt, Brennstoffzelle - Chance für die Umwelt?

735 Vgl. Jakubik, Heiztechnik für das nächste Jahrtausend

736 Vgl. Design-Antrieb für neue Ideen; in Handelsblatt; 10.06.1999

737 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

738 Vgl. Fuel Cells 2000: Benefits of Fuel Cells; Homepage von Fuel Cell 2000

739 Vgl. Mark, Jason: Reaping the Environmental Benefits of Fuel Cell Vehicles; Präsentation der Union of Concerned Scientists anläßlich des "The Road to Fuel Cell Vehicles“-Forums in Washington am 04.-05.02.1999

740 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

741 Vgl. ebd.

742 Vgl. World Fuel Cell Council, Fuel Cell Vehicles

743 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

744 Vgl. Hoffmann, Mika: Motor der Zukunft; in Focus-Money; Heft Nr. 25/2000

745 Vgl. Kolke, Technische Optionen zur Verminderung der Verkehrsbelastungen

746 Vgl. Morton, Ballard Power Systems Inc.

747 Vgl. Info-Broschüre der Shell International Exploration and Production B. V.

748 Vgl. Oertel, Zum Entwicklungsstand der Brennstoffzellen-Technologie

749 Vgl. Kolke, Technische Optionen zur Verminderung der Verkehrsbelastungen

750 Vgl. Kolke, Technische Optionen zur Verminderung der Verkehrsbelastungen

751 Vgl. Studie belegt: Anteil erneuerbarer Energien kann bis 2010 verdoppelt und bis 2050 auf 50 Prozent ausgebaut werden; Gemeinsame Pressemitteilung des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) mit der Umweltbundesamt (UBA); Homepage des BMU; Berlin; 25.01.2000

752 Vgl. Info-Broschüre der Adam Opel AG

753 Vgl. Shell steigt in die Wasserstoff-Technologie ein; Presse-Information der Deutschen Shell AG; Hamburg; 07.01.1999

754 Bereits seit vielen Jahrzehnten liegt in Deutschland die Importabhängigkeit von Erdöl bei weit über 90 % (Vgl. Kolke, Technische Optionen zur Verminderung der Verkehrsbelastungen).

755 Vgl. ebd.

756 Vgl. Klimaschutz durch Nutzung erneuerbarer Energien; Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit und des Umweltbundesamtes; Berlin; 31.10.1999

757 Vgl. Fuel Cells 2000: Benefits of Fuel Cells; zitiert aus: The Role of Fuel Cell Technologie in the International Power Equipment Market; Arthur D. Little Inc.; Cambridge, MA; USA; September 1993; Homepage von Fuel Cell 2000

758 Vgl. Wurster, Technologie und mögliche Anwendung der Brennstoffzelle

759 Vgl. Morton, Ballard Power Systems Inc.

760 Vgl. Prospekt der Ballard Power Systems Inc. anläßlich der Kapitalerhöhung im Frühjahr 2000

761 Vgl. Jakubik, Heiztechnik für das nächste Jahrtausend

762 Vgl. Vaillant, Neues großes Geschäftsfeld für Fachhandwerker

763 Vgl. Jakubik, Vaillant kreiert neuen Heiztechnikmarkt

764 Vgl. Genath, Alter Heizkessel raus, Brennstoffzelle rein

765 Vgl. Thompson, Mark: Fuel-cell stocks poised to power ahead; Artikel auf der MoneyCentral Seite der Microsoft-Network -Homepage; 17.04.2000; im folgenden zitiert als: Thompson, Fuelcell stocks poised to power ahead

766 Vgl. Peitz, Neue Chancen für den Energiemarkt

767 Vgl. Ballard Extends Industry Lead With Unveiling of Next Generation Fuel Cell; Presseerklärung von Ballard Power Systems; 09.01.2000

768 Vgl. Walton, Dawn: Ballard powers ahead with fuel cell; in The Globe and Mail; 10.01.2000

769 Vgl. Fuel Cells 2000: February 2000 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

770 Vgl. Hoffmann, Mika: Motor der Zukunft; in Focus-Money; Heft Nr. 25/2000

771 Vgl. Calonego, Bernadette: „Das Vertrauen müssen wir verdienen“ - DaimlerChrysler arbeitet mit kanadischer Firma zusammen; in Süddeutsche Zeitung; 17.07.2000; im folgenden zitiert als: Calonego, Das Vertrauen müssen wir verdienen

772 Vgl. RBC, Der emissionsfreien Brennstoffzelle gehört die Zukunft

773 Vgl. Lippert, GM, Toyota to Detail Plan for Fuel-Cell Technologies This Year

774 Vgl. Homepage der etaing GmbH; Bonn/Leipzig; 2000

775 Vgl. Rosenkranz, Gerd: Die leise Revolution; in Der Spiegel; Ausgabe 23/2000; Internetversion

776 Vgl. Kebbel, Maren; Plott, Johannes: Kraftwerk; in Euro am Sonntag; Februar 2000; Internetversion; im folgenden zitiert als: Kebbel/Plott, Kraftwerk

777 Vgl. Changes and Advances in Power Production, Including Fuel Cells, Could Put a Charge in Investors‘ Portfolios; Pressemeldung der Investmentfirma Bear Stearns; Homepage von Yahoo

778 Vgl. Thompson, Fuel-cell stocks poised to power ahead

779 Vgl. Info-Broschüre der Europäischen Kommission

780 Vgl. Fuel Cells 2000: November 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

781 Vgl. Wengel, Jürgen; Schirrmeister, Elna: Auswirkungen des Innovationsprozesses auf die baden-württembergische Industrie; Arbeitspapier im Rahmen des Projektes „Innovationsprozess vom Verbrennungsmotor zur Brennstoffzelle“; Homepage des Brennstoffzellensymposiums; im folgenden zitiert als: Wengel/Schirrmeister, Auswirkungen des Innovationsprozesses

782 Vgl. Nowell, The Promise of Methanol Fuel Cell

783 Vgl. Lippert, GM, Toyota to Detail Plan for Fuel-Cell Technologies This Year

784 Vgl. Hoffmann, Peter: Major International Bank UBS Sets Up Fuel Cell Business Research Unit; in The Hydrogen & Fuel Cell Letter; August 2000

785 Vgl. Kebbel/Plott, Kraftwerk

786 Vgl. Marktbericht für die Woche vom 14.01.-20.01.00 der RBC Dominion Securities GmbH; Frankfurt

787 Vgl. Strom und Wärme aus der Wunderzelle; in BörseOnline; Ausgabe 10/2000; S. 98-99

788 Vgl. Dezes, Matthias: Kalte Verbrennung heizt das Aktienfieber an; in: Info-Broschüre des TüV Süddeutschland

789 Vgl. Schreiben des Bundesamtes für Wehrtechnik und Beschaffung, Koblenz, vom 14.03.2000

790 Vgl. Wirtschaftsspionage - Die gewerbliche Wirtschaft im Visier fremder Nachrichtendienste; Info-Broschüre vom Landesamt für Verfassungsschutz Baden-Württemberg; Stuttgart; Oktober 1998; im folgenden zitiert als: LfV Baden-Württemberg, Wirtschaftsspionage

791 Vgl. LfV Baden-Württemberg, Wirtschaftsspionage

792 Vgl. ebd.

793 Vgl. ebd.

794 Vgl. Richter, Nicolas: Klettern für die Konkurrenz; in Süddeutsche Zeitung; 13.09.2000

795 Vgl. LfV Baden-Württemberg, Wirtschaftsspionage

796 Vgl. Richter, Nicolas: Klettern für die Konkurrenz; in Süddeutsche Zeitung; 13.09.2000

797 Vgl. LfV Baden-Württemberg, Wirtschaftsspionage

798 Vgl. Richter, Nicolas: Klettern für die Konkurrenz; in Süddeutsche Zeitung; 13.09.2000

799 Vgl. Ball, Road Test - Auto makers race to build „green“ cars powered by Fuel Cells

800 Vgl. Calonego, Das Vertrauen müssen wir verdienen

801 Vgl. Morgan Stanley Dean Witter, Raising Price Target to C$85

802 Vgl. Schröter, Kurt (Geschäftsführer des Bayerischen Verbandes für Sicherheit in der Wirtschaft e.V.); Telefongespräch am 03.08.2000

803 Vgl. Ulfkotte, Udo: Marktplatz der Diebe; Buchpräsentation auf der Homepage von Mountme- dia

804 Vgl. Panik, Mit Flottenversuchen den Markt vorbereiten

805 Vgl. European Hydrogen Association (EHA) gegründet; in Wasserstoff-Spiegel; Ausgabe 1/00; Internetversion

806 Vgl. Info-Broschüre der Europäischen Kommission

807 Vgl. Frick, Frank: Energietechnik für die Zukunft; in: Forschen in Jülich, 1/98

808 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

809 Vgl. McKay, Can Iceland run on hydrogen?

810 Ausgerechnet das jahrelang international geächtete Libyen ist mit 6,7 Mio. Tonnen der wichtigste Lieferant aus dem Kreise der OPEC-Staaten (Vgl. Grafik: Erdöl-Exporteure; in Frankfurter Rundschau; 09.09.2000; S. 11).

811 Vgl. ebd.

812 Etwa 40 % der Ölreserven befinden sich in nur fünf Ländern am Persischen Golf: Abu Dhabi, Iran, Irak, Kuwait und Saudi-Arabien (Vgl. Kolbinger, Das brennstoffzellengetriebene Elektroauto Kolbinger, S. 57).

813 Das BMBF ging im Jahr 1996 von einem Energieverlust von mindestens 50 % aus, d. h. für jede vom Verbraucher genutzte Kilowattstunde „Wasserstoff-Strom“ müßten zuvor mindestens 2 kWh erzeugt werden (Vgl. HyWeb, BMBF-Förderschwerpunkt Wasserstofftechnologie und Brennstoffzellen).

814 Zum Vergleich: Zur Zeit pumpt die global organisierte Ölwirtschaft täglich fast zehn Millionen Tonnen aus ihren Quellen rund um den Erdball. Zudem fördert sie Erdgas, dessen Brennwert dem von sechs Millionen Tonnen Öl entspricht (Vgl. Schumann, Harald: Der Motor für die Zukunft; in Der Spiegel; Heft 52/1999; S. 94-98).

815 Vgl. Das Ölzeitalter könnte bald enden; in Handelsblatt; 27.06.2000; S. 54

816 Vgl. Choquette, Methanol’s Advantages and Remaining Hurdles

817 Vgl. Nowell, The Promise of Methanol Fuel Cell

818 Vgl. Leslie, Dawn of the Hydrogen Age

819 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

820 Vgl. Livesey, Fueling Fuel Cell Vehicles

821 Vgl. CIA: The World Factbook 1999; Internetversion

822 Vgl. McKay, Can Iceland run on hydrogen?

823 Vgl. Habbe, Christian: Hitze aus dem Höllenschlund; in Der Spiegel; Heft 23/2000; Internetversion; im folgenden zitiert als: Habbe, Hitze aus dem Höllenschlund

824 Vgl. ebd.

825 Vgl. Llanos, Miguel: Iceland heads to „hydrogen economy“; Pressemeldung auf der Homepage von MSNBC; 17.02.1999

826 Vgl. Schumann, Harald: Der Motor für die Zukunft; in Der Spiegel; Heft 52/1999; S. 94-98

827 Vgl. McKay, Can Iceland run on hydrogen?

828 Vgl. ebd.

829 Vgl. Hoffmann, Peter: Iceland, Shell, DaimlerChrysler, Norsk Hydro Form Company to Develop Hydrogen Economy; in The Hydrogen & Fuel Cell Letter; März 1999

830 Vgl. Fuel Cells meet big business; in The Economist; 24.07.1999; S. 63-64

831 Vgl. McKay, Can Iceland run on hydrogen?

832 Vgl. ebd.

833 Vgl. Habbe, Hitze aus dem Höllenschlund

834 Vgl. Hoffmann, Peter: Iceland and Daimler-Benz/Ballard Start Plans for Hydrogen Economy; in The Hydrogen & Fuel Cell Letter; Juni 1998

835 Die Fisch-Industrie erwirtschaftet 65 % der isländischen Exporte (Vgl. McKay, Can Iceland run on hydrogen?).

836 Vgl. Schumann, Harald: Der Motor für die Zukunft; in Der Spiegel; Heft 52/1999; S. 94-98

837 Vgl. McKay, Can Iceland run on hydrogen?

838 Vgl. Arnason, B.; Jonsson, V.K.: Iceland: A Forum for Gradual Introduction of Hydrogen as Marine Fuel; Protokoll des „1. Nordic Symposiums on Hydrogen and Fuel Cells for Energy Storage“; 11.03.1993; Homepage des California Hydrogen Business Council

839 Vgl. Habbe, Hitze aus dem Höllenschlund

840 Bragi Árnason, Chemie-Professor an der Universität von Island in Reykjiavik, besser bekannt als „Professor Wasserstoff“, schätzt das Potential der geothermischen Energie und der Wasserkraft auf seiner Heimatinsel sehr hoch ein. Seinen Berechnungen zu Folge ließe sich hierdurch so viel Strom erzeugen wie durch über 100 Atomkraftwerke (Vgl. McKay, Can Iceland run on hydrogen?)

841 Vgl. Habbe, Hitze aus dem Höllenschlund

842 Vgl. Fuel Cells meet big business; in The Economist; 24.07.1999; S. 63-64

843 Vgl. Schumann, Harald: Der Motor für die Zukunft; in Der Spiegel; Heft 52/1999; S. 94-98

844 Vgl. McKay, Can Iceland run on hydrogen?

845 Vgl. CIA: The World Factbook 1999; Internetversion

846 Vgl. Weinmann/Grubel, Energiekonzept Zukunft

847 Vgl. Habbe, Hitze aus dem Höllenschlund

848 Vgl. Martin, Jerry; Varenchik, Richard: ARB Maintains Drive to Zero Emissions; Pressemitteilung auf der Homepage des Air Resources Board; 08.09.2000; im folgenden zitiert als: Mar- tin/Varenchik, ARB Maintains Drive to Zero Emissions

849 Vgl. Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory

850 Vgl. Prospekt der Ballard Power Systems Inc. anläßlich der Kapitalerhöhung im Frühjahr 2000

851 Vgl. Ohi, Blueprint for Hydrogen Fuel Infrastructure Development

852 Vgl. Sperling, Daniel: Regulatory Push and Market Pull; Präsentation anläßlich der Tagung „Commercializing Fuel Cell Vehicles 2000“ in Berlin; 12.-14.04.2000

853 Vgl. Martin/Varenchik, ARB Maintains Drive to Zero Emissions

854 Vgl. Martin, Jerry: ARB Cuts Emissions from Transit Buses; Pressemitteilung der California Environmental Protection Agency - Air Resources Board (ARB) vom 24.02.2000; Homepage von ARB

855 Vgl. Hoffmann, Peter: DoE, Hydrogen Companies and Transit Agencies Join California Fuel Cell Partnership; in The Hydrogen & Fuel Cell Letter; Februar 2000

856 Vgl. Lippert, GM, Toyota to Detail Plan for Fuel-Cell Technologies This Year

857 Vgl. Rasul, Firoz: Letter to Shareholders; Quartalsbericht der Ballard Power Systems Inc.; Burnaby/Kanada; 2000

858 Vgl. World Fuel Cell Council, Fuel Cell Vehicles

859 Vgl. Fuel Cells 2000: January 2000 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

860 Vgl. Morgan Stanley Dean Witter, Raising Price Target to C$85

861 Vgl. Fuel Cells 2000: December 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

862 Vgl. Nowell, The Promise of Methanol Fuel Cell Vehicles

863 Vgl. FAZ, Daimler-Chrysler stellt das Brennstoffzellen-Auto vor

864 Vgl. Deutsches Brennstoffzellenforum e.V.; Homepage des Forschungszentrums Jülich; 1999; Jülich

865 Vgl. Korff, Ein Auto, das es noch nicht gibt, das aber in die Zukunft fährt

866 Vgl. Ketterer, Strom direkt aus Gas

867 Vgl. Diverse Artikel in Forschen in Jülich, 1/98

868 Ford betreibt inzwischen noch ein eigenes Forschungszentrum in Aachen, in dem u. a. auch an der Weiterentwicklung von Brennstoffzellen-Antrieben gearbeitet wird (Vgl. Fuel Cells 2000: July 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000).

869 Vgl. Ketterer, Strom direkt aus Gas

870 Vgl. Karisch, Karl-Heinz: Nur der Ferrari-Sound fehlt; in Frankfurter Rundschau; 17.06.1999

871 Vgl. Opel eröffnet internationales Zentrum für alternative Antriebe; Presseerklärung auf der Homepage der Adam Opel AG; Rüsselsheim; 16.06.1998

872 Vgl. Info-Broschüre der Adam Opel AG

873 Vgl. PM, Brennstoffzellen der Proton Motor GmbH

874 Vgl. BMW, Umweltbericht 1999/2000

875 Vgl. Reuters, Manhattan Scientifics wins U.S. Army contract

876 Vgl. Oertel, Zum Entwicklungsstand der Brennstoffzellen-Technologie

877 Vgl. ebd.

878 Vgl. Wengel/Schirrmeister, Auswirkungen des Innovationsprozesses

879 Vgl. Fuel Cells 2000: April 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

880 Vgl. RWE setzt auf Brennstoffzellen; Pressemitteilung aus der Süddeutschen Zeitung vom 29.05.00 in der Wasserstoff-Gazette vom 06.06.00; Homepage von HyWeb (DEU) der LudwigBölkow-Systemtechnik GmbH

881 Vgl. Burmeister, Eine Tankstelleninfrastruktur zur Nutzung von Wasserstoff als Energieträger

882 Vgl. NECAR 4 im Einsatz am Flughafen München; Pressemeldung auf der Homepage von DaimlerChrysler; 26.01.2000; im folgenden zitiert als: DaimlerChrysler, NECAR 4 im Einsatz am Flughafen München

883 Vgl. Vahrenholt, Gewinn und Gemeinwohl

884 Vgl. W.E.I.T. - Wasserstoff-Energie Island Transfer; Info-Broschüre der HAWA Hamburger Wasserstoff-Agentur GmbH; Hamburg

885 Vgl. Hoffmann, Peter: Europe’s First Hydrogen Gas Station Opens, Renewable H2 To Come From Iceland; in The Hydrogen & Fuel Cell Letter; Februar 1999; im folgenden zitiert als: Hoffmann, Europe’s First Hydrogen Gas Station Opens

886 Vgl. Hackenjos, Brennstoffzellen-Einsatz in Kraftfahrzeugen

887 Vgl. Hoffmann, Europe’s First Hydrogen Gas Station Opens

888 Vgl. Wiesheu, Mit neuer Energie in die Zukunft

889 Vgl. Karisch, Karl-Heinz: Nur der Ferrari-Sound fehlt; in Frankfurter Rundschau; 17.06.1999

890 Vgl. Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

891 Vgl. Oertel, Zum Entwicklungsstand der Brennstoffzellen-Technologie

892 Vgl. Menzen, Entwicklung von Brennstoffzellen

893 Vgl. HyWeb, BMBF-Förderschwerpunkt Wasserstofftechnologie und Brennstoffzellen

894 Vgl. Menzen, Entwicklung von Brennstoffzellen

895 Vgl. HyWeb, Förderung von Wasserstoff und Brennstoffzellen

896 Vgl. Menzen, Entwicklung von Brennstoffzellen

897 Vgl. HyWeb, BMBF-Förderschwerpunkt Wasserstofftechnologie und Brennstoffzellen

898 Vgl. Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

899 Vgl. Menzen, Entwicklung von Brennstoffzellen

900 Vgl. Oertel, Zum Entwicklungsstand der Brennstoffzellen-Technologie

901 Vgl. Menzen, Entwicklung von Brennstoffzellen

902 Vgl. Geitmann, Wasserstoff als Kraftstoff für Fahrzeugantriebe - Zusatzinformationen

903 Vgl. HyWeb, Beispiele für Wasserstoffeinsatz

904 Vgl. HyWeb, BMBF-Förderschwerpunkt Wasserstofftechnologie und Brennstoffzellen

905 Vgl. DaimlerChrysler, NECAR 4 im Einsatz am Flughafen München

906 Vgl. HyWeb, Tag der Brennstoffzelle großer Erfolg

907 Vgl. Wiesheu, Mit neuer Energie in die Zukunft

908 Vgl. Dr. Otto Wiesheu (Bayerischer Staatsminister für Wirtschaft, Verkehr und Technologie): Die Brennstoffzelle: Impulse aus Bayern; in: Info-Broschüre des TüV Süddeutschland

909 Vgl. Jacob, Auf dem Weg zum 1-Liter-Auto

910 Vgl. Oertel, Zum Entwicklungsstand der Brennstoffzellen-Technologie

911 Vgl. NRW fördert Brennstoffzellen; in Wasserstoff-Spiegel; Ausgabe 6/99; Internetversion

912 Vgl. Neues vom Wasserstoff; in Wasserstoff-Spiegel; Ausgabe 2/00

913 Vgl. Niedersachsens Grüne: Mit Leidenschaft ja; in Wasserstoff-Spiegel; Ausgabe 1/00; Inter- netversion

914 Vgl. Info-Broschüre der Europäischen Kommission

915 Vgl. Fuel Cells 2000: February 2000 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

916 Vgl. Fuel Cells 2000: November 1999 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

917 Vgl. Fuel Cells 2000: February 2000 Technology Update; Homepage von Fuel Cell 2000

918 Vgl. FAZ, Daimler-Chrysler stellt das Brennstoffzellen-Auto vor

919 Vgl. HyWeb, Beispiele für Wasserstoffeinsatz

920 Vgl. Genath, Alter Heizkessel raus, Brennstoffzelle rein

921 Vgl. Jung, Volker; Müller, Michael: Vorreiter für eine moderne und umweltverträgliche Energieversorgung; Bericht der Fraktion der SPD im Deutschen Bundestag; Berlin; 2000

922 Vgl. Karisch, Karl-Heinz: Nur der Ferrari-Sound fehlt; in Frankfurter Rundschau; 17.06.1999

923 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

924 Vgl. Klinder, Brennstoffzellen-Heizgeräte im liberalisierten Energiemarkt

925 Vgl. Kloeppel, A New Hydrogen Economy?

926 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

927 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

928 Vgl. ebd.

929 Vgl. Info-Broschüre der Adam Opel AG

930 Vgl. Ketterer, Strom direkt aus Gas

931 Vgl. Morton, Ballard Power Systems Inc.

932 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

933 Vgl. Schoofs/Lang, PEM-Brennstoffzellen

934 Vgl. Info-Broschüre der Energieagentur NRW

935 Vgl. Fuel Cells meet big business; in The Economist; 24.07.1999; S. 63-64

936 Vgl. RBC, Der emissionsfreien Brennstoffzelle gehört die Zukunft

937 Vgl. Vahrenholt, Gewinn und Gemeinwohl

231 von 231 Seiten

Details

Titel
Wasserstoffwirtschaft und Brennstoffzelle - Der Beginn eines neuen Zeitalters?
Hochschule
Fachhochschule des Bundes für öffentliche Verwaltung Brühl - Fachbereich Allgemeine Innere Verwaltung
Veranstaltung
Hauptstudium
Note
14 Punkte
Autor
Jahr
2002
Seiten
231
Katalognummer
V106067
Dateigröße
1212 KB
Sprache
Deutsch
Anmerkungen
Die Hausarbeit soll ein Einblick über die Möglichkeiten der Wasserstofftechnologie und die Zukunft der Brennstoffzelle geben. Dabei stehen nicht nur technische, sondern auch politische Aspekte im Mittelpunkt der Betrachtung.
Schlagworte
Wasserstoffwirtschaft, Brennstoffzelle, Beginn, Zeitalters, Hauptstudium
Arbeit zitieren
T. Pfeiffer (Autor), 2002, Wasserstoffwirtschaft und Brennstoffzelle - Der Beginn eines neuen Zeitalters?, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/106067

Kommentare

  • Gast am 5.2.2003

    sehr gut.

    hat mir sehr geholfen! eine der umfangreichesten und wissenschaftlichsten Arbeiten zu diesem Thema die es kostenlos im netz gibt!

  • Gast am 18.5.2007

    Berücksichtigung von Bio-Wasserstoff und "nano safe".

    Eine aktualisierte Fassung, insbesondere unter Berücksichtigung der Wasserstoff-Erzeugung aus Bio-Masse-Pyrolyse wäre insbesondere unter dem Aspekt der zentralen Erfassung und Entsorgung des Bio-Kohlendioxyds wünschenswert. Beim mobilen Einsatz der Brennstoff-Zelle sollte ein Vergleich der Energie-Dichte (KWh/kg) eines Brennstoffzellen-Systems mit gefülltem Tank einerseits mit modernen (voll geladenen) Akku-Systemen (z.B. Nano-Safe) andererseits vorgenommen werden.
    Über eine Nachricht würde sich freuen:
    Carl-D.A. Lewerenz

  • Tilman Kluge am 16.7.2015

    Die Literaturangaben sind in vielen Fällen nicht nachvollziehbar dokumentiert.

    Auch bei dem zugrundeliegenden Thema sind Aussagen wie "Der nächste Schritt wäre nun der völlige Verzicht auf Kohlenstoff. Die Folge: zukünftig würde man nur noch reinen Wasserstoff verwenden" hinsichtlich des "völligen Verzichts" falsch. Nichtfosslie (also pflanzliche und damit kohlenstoffhaltige) Energieträger, auch Holz, werden im Markt bleiben.

    Zu kritisieren ist auch die insoweit erfolgte unktritische Übernahme der Aussage einer Info-Broschüre ("Info-Broschüre des Los Alamos National Laboratory", Endnote 158) ohne Angabe von Veröffentlichungsjahr und -ort bzw. einer Referenz, wo die Fundsatelle in der Arbeit, hier unter "c) Informationsmaterial von Unternehmen und Organisationen", gelistet ist.

    Tilman Kluge, Bad Homburg

  • Gast am 18.1.2017

    @ Herr Kluge: Sie legen hinsichtlich der Literaturangaben den Maßstab von 2015 an. Die Arbeit entstand jedoch in den Jahren 2000/2001, also zu einer Zeit, als das Internet noch in den Kinderschuhen steckte und es noch keinen einheitlichen Zitierstandard für diese Quelle gab. Alle sonstigen Quellen - auch die kritisierte Los Alamos-Broschüre (siehe Fußnote 54) - sind jedoch m.E. eindeutig und nachvollziehbar dokumentiert.

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