Science
07.10.2013

Erkenntnisse aus dem Hype um die Brennstoffzelle

Dem Wasserstoff-Antrieb erging es nicht anders als vielen Technologiehypes. Aus der Berg- und Talfahrt der Erwartungen kann man für die Zukunft lernen.

Im öffentlichen Diskurs rund um das Thema Elektromobilität nimmt die Brennstoffzelle derzeit eher eine Nebenrolle ein. Als Stromlieferanten für Elektromotoren stehen heute Akkus im Mittelpunkt. Das war nicht immer so. Vor einigen Jahren galt die Brennstoffzelle noch als große Hoffnung für das Fahren mit Strom. Was aus dem Hype rund um die Brennstoffzelle wurde, vermittelte unlängst eine Gruppe von Experten bei einem Vortrag im Rahmen der "Am Puls"-Reihe des Wissenschaftsfonds FWF in Wien.

Mehr Reichweite, schnelleres Tanken

Die Brennstoffzelle produziert aus einem Brennstoff (meistens Wasserstoff) und Sauerstoff Strom. Als Nebenprodukte entstehen Wärme und Wasser, aber keinerlei Abgase. In Zeiten des Klimawandels stellt die Brennstoffzelle ein umweltfreundliches Mittel zur Stromerzeugung mit einem relativ hohen Wirkungsgrad von 40 bis 50 Prozent dar. Zum Vergleich: Ein klassischer Verbrennungsmotor kommt auf 20 bis 25 Prozent. Ein Elektroauto mit Akku gar auf 70 bis 80 Prozent.

Zwei der großen Probleme für "reine" Elektroautos (Electric Vehicle - EV) sind die eher geringe Reichweite und die relativ lange Ladezeit an der Stromtankstelle. "Sind Elektrofahrzeuge mit 500 Kilometer Reichweite und drei Minuten Betankungszeit ein Traum?", fragt Werner Tillmetz vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung Baden-Württemberg beim Vortrag in die Runde und beantwortet seine Frage sogleich: "Nein. Der Traum existiert und nennt sich Wasserstoffantrieb."

Energiewende

Abgesehen vom Einsatz in Fahrzeugen (Fuel Cell Electric Vehicle - FCEV) findet die Brennstoffzelle aber noch in anderen Bereichen Anwendung, etwa in der Energieversorgung von Wohnhäusern oder als Notstromaggregate in der Industrie. Auch für die Energieversorgung fernab von Steckdosen, etwa beim Camping oder auf Schiffen, werden Brennstoffzellen verwendet.

Obwohl bereits im 19. Jahrhundert erfunden, gelangte die Brennstoffzelle erst seit dem Zeitalter der Raumfahrt stärker in den öffentlichen Fokus. Durch das Drama um Apollo 13 im Jahr 1970 erfuhren viele Menschen erstmals von den Zusammenhängen von Sauerstoff, Wasserstoff und elektrischer Energie. So richtig in Fahrt kam das Thema Brennstoffzelle allerdings erst Ende der 90er-Jahre, als der Höhepunkt der globalen Ölförderung erreicht schien (Peak Oil) und Panik vor den von nun an langsam zu Ende gehenden Ölreserven aufkam.

Berg- und Talfahrt

Technologie-Hypes folgen üblicherweise einem typischen Muster: Zuerst gibt es einen technologischen Durchbruch, dieser führt zu rasant steigenden Erwartungen. Nachdem diese einen Höhepunkt erlebt haben, folgt meist ein Tiefpunkt der Desillusion. Danach geht es aber wieder aufwärts, bis ein gewisses Plateau der Produktivität in der Kommunikation um ein Thema erreicht wird. Ob auch die Brennstoffzelle diesem so genannten " Hype Cycle" folgt, dieser Frage widmen sich die beiden Wissenschaftler Matthias Weber und Björn Budde vom Innovation Systems Department des Austrian Institute of Technology (AIT).

Weber und Budde durchsuchten täglich und wöchentlich erscheinende Publikationen im Zeitraum von 1993 bis 2007 nach Artikeln zur Brennstoffzelle und kategorisierten die Funde nach der allgemeinen Einstellung (von optimistisch bis pessimistisch) zu dem Thema. Dabei verzeichneten sie einen starken Hype um die Brennstoffzelle, der im Jahr 2001 seinen Höhepunkt erreichte. In den folgenden Jahren tauchte das Thema immer seltener auf, bis es ab 2006 wieder zu einem leichten Anstieg kam.

Während der öffentliche Diskurs rund um die Brennstoffzelle offenbar dem "Hype Cycle" folgt, zeigt sich in der Wissenschaft ein anderes Bild. Hier kommt es zu einem konstanten Anstieg von Artikeln zur Brennstoffzelle über die Jahre, wobei sich kleinere Sub-Hypes um verschiedene Brennstoffzellen-Arten zeigen.

Die Rolle von Hypes

Hypes haben eine gewisse Funktion, meint Björn Budde: "Hypes können produktiv sein und die Wartezeit auf eine neue Technologie verkürzen." Hypes können dabei helfen, das Henne-Ei-Problem, etwa im Falle einer Technologie und der zu ihrem Erfolg notwendigen Infrastruktur, schneller zu lösen.

Durch Hypes kommt es manchmal auch oft zu selbsterfüllenden Prophezeiungen. Bei komplexen Themen ist der Anreiz, Erwartungen zu schüren besonders groß. Involvierte Akteure, etwa Fahrzeughersteller, die eine neue Antriebstechnologie forcieren wollen, bedienen sich dieser Möglichkeit gerne.

Optimistische Erwartungen können auch ausschlaggebend für die Etablierung von neuen Institutionen und Organisationen oder die Einrichtung von langfristigen Förderprogrammen sein. Dadurch lassen sich langfristige Engagements für ein Thema gewinnen. Laut Weber und Budde müssen Hypes aber nicht in jedem Fall gemäß der Kurve des "Hype Cycle" verlaufen. In vielen Fällen verschwinden Themen nach einer Phase großer Erwartungen auch wieder völlig von der Bildfläche.

Offene Fragen

"Hypes müssen auf verschiedenen Ebenen betrachtet werden", meint Budde. "Technologische Erwartungen muss man im Zusammenhang mit gesellschaftlichen Erwartungen sehen." Oft stünden technologische Erwartungen zu stark im Mittelpunkt, dabei müsse man berücksichtigen, wie sich eine Gesellschaft ihre Zukunft in verschiedenen Bereichen vorstellt.

Budde: "Man muss sich die Frage stellen, wie das Mobilitätssystem künftig aussehen wird? Werden wir längere Strecken mit der Bahn oder dem Flugzeug zurücklegen, werden wir für kurze Strecken Mobilitätsservices nutzen und keine Autos mehr im herkömmlichen Sinn besitzen?" Visionen und Roadmaps seien ein wichtiges Werkzeug, um Erwartungen wie diese zu kontrollieren und Unsicherheiten zu reduzieren.

Wie die Diskussion mit dem Publikum nach dem Vortrag deutlich zeigt, ist auch die Brennstoffzellen-Technologie trotz vieler Verheißungen mit allerlei offenen Fragen konfrontiert. Etwa die Frage der Herkunft des Wasserstoffs. Das Gas wird derzeit oft als Nebenprodukt in industriellen Prozessen gewonnen. Den Stempel der Umweltfreundlichkeit verdienen einige dieser Prozesse nur bedingt. Im Falle von Autos mit Brennstoffzelle gibt es die große Frage, wie ein effektives Tankstellennetz aufgebaut werden soll und wie diese Tankstellen beliefert werden - etwa durch Tankfahrzeuge oder Pipelines.

Re-Evaluierung notwendig

Abgesehen davon erhalten Elektrofahrzeuge mit Akkus derzeit weit größeren Zuspruch als die Brennstoffzelle. Immer mehr Fahrzeughersteller produzieren Hybrid- und EV-Modelle. Während an vielen Orten Ladesäulen-Netzwerke entstehen und Anschaffungspreise durch erhöhten Konkurrenzdruck fallen, treten FCEV auf der Stelle.

Schlussendlich sollte man Hypes auch kritisch reflektieren, meinen die Forscher. Technologieoptionen sollten einer Re-Evaluierung unterzogen werden. Wenn sich die Brennstoffzelle als ungeeignete Energiequelle für Elektrofahrzeuge erweisen sollte, müsse man bereit sein, alternative Wege zu beschreiten.

"Auf der Ebene der Komponenten gibt es gar keine große Konkurrenz zwischen Brennstoffzelle und batterielektrischem Auto. Entwickelt man Elektromotoren und elektrische Antriebsstränge, ist es relativ egal, woher der Strom kommt", erklärt Björn Budde. Tot ist das Thema Brennstoffzelle jedenfalls noch lange nicht.