Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/0311/28573.html    Veröffentlicht: 20.11.2003 11:21    Kurz-URL: https://glm.io/28573

Interview: Brennstoffzelle - Mobile Stromquelle der Zukunft?

Fraunhofer zum Entwicklungsstand von Brennstoffzellen für mobile Endgeräte

Zunehmend leistungsfähigere mobile Endgeräte von Handys über PDAs bis hin zu Notebooks weisen auch einen wachsenden Strombedarf auf. Aber auch die Integration zusätzlicher Funktionen wie beispielsweise WLAN tut ein Übriges, während die Entwicklung mobiler Stromquellen kaum Schritt halten kann. Einen Ausweg aus dem Dilemma zu kurzer Akkulaufzeiten verheißt die Brennstoffzellen-Technologie. Golem.de sprach dazu mit Ulf Groos vom Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE), das sich unter anderem mit der Entwicklung von Brennstoffzellen für mobile Endgeräte befasst.

Masterflex Mini-Brennstoffzelle
Masterflex Mini-Brennstoffzelle
So konnte das Fraunhofer ISE bereits zur CeBIT 2002 zusammen mit LG ein erstes Brennstoffzellen-System zeigen, das vollständig in einen Laptop integriert wurde. Auf der Hannovermesse 2003 zeigte das ISE die mit Masterflex entwickelte "Mobile Power Box", die eine Leistung von bis zu 100 W zur Stromversorgung von elektronischen Geräten bietet und 2004 auf den Markt kommen soll. Mit einem Metallhydridspeicher mit einer Kapazität von 300 Wh sollen Laptops so bis zu zehn Stunden durchhalten, während herkömmliche Akkus nach zwei Stunden schlapp machen.

Golem.de: Sie haben zusammen mit Masterflex die "Mobile Power Box" entwickelt, eine Brennstoffzelle für den mobilen Einsatz, die bereits 2004 auf den Markt kommen soll. Bis normale Notebooks standardmäßig mit dieser Technologie ausgestattet werden, wird es aber trotzdem noch eine Weile dauern. Wo liegen derzeit die größten Herausforderungen in diesem Bereich?

Ulf Groos: Nach wie vor liegen die größten Herausforderungen in der Miniaturisierung (bei höherer Leistungs- und Energiedichte) und in der Systemtechnik sowie in der Entwicklung von kostengünstigen und serienproduktionstauglichen Brennstoffzellen-Systemen.

Golem.de: Akkus kann man heute an jeder Ecke recht kostengünstig aufladen, eine Infrastruktur zur Versorgung von Brennstoffzellen existiert aber noch nicht. Werden Notebook-Nutzer in Zukunft ihre "Brennstoffzellen" direkt mit Wasserstoff neu befüllen können, oder ist eher davon auszugehen, dass diese mit möglicherweise proprietären und daher teuren Kartuschen auszustatten sind?

Groos: Wasserstoff-Kartuschen könnten aus einer Druckgasflasche wiederbeladen werden, was verhältnismäßig kostengünstig ist. Das Wiederbeladen könnte im Fachhandel oder im Unternehmen durch den Haustechniker erfolgen. Eine Alternative ist ein Austauschsystem wie für die CO2-Kartuschen bzw. Campinggas. Methanol könnte in einfachen Wegwerfpatronen analog zu Tintenpatronen angeboten werden.

Golem.de: Neben dem Einsatz von Wasserstoff wird auch Methanol als Brennstoff eingesetzt. Welche Vor- und Nachteile bieten die beiden Alternativen?

Groos: Methanol hat eine doppelt bis dreifache Energiedichte gegenüber heutigen Wasserstoffspeichern. Das heißt mit gleicher Tankgröße und bei gleichem Tankgewicht können Geräte gegenüber Wasserstoff dreimal so lange betrieben werden. Die Wasserstoff-Brennstoffzelle hat allerdings eine doppelt bis dreifach höhere Leistungsdichte, das heißt, die Wasserstoff-Brennstoffzelle ist nur halb so groß und schwer wie die Methanol-Brennstoffzelle. Eine Methanol-Logistik scheint einfacher aufzubauen zu sein als die flächendeckende Versorgung mit Wasserstoff.

Beide Alternativen haben Vor- und Nachteile, so dass die technisch optimale Lösung nur für die jeweilige Anwendung gefunden werden kann.

Golem.de: Kommerzielle Hersteller planen, Brennstoffzellen derzeit vor allem Unternehmenskunden anzubieten, um das Problem der fehlenden Versorgungsinfrastruktur mit den benötigten Energieträgern in den Griff zu bekommen. Wie lange werden Endkunden noch auf Brennstoffzellen-Notebooks warten müssen?

Groos: Die asiatischen Unternehmen wie Toshiba, Samsung, NEC etc. haben die Markteinführung von Brennstoffzellen-Notebooks für 2004 und 2005 angekündigt. Dabei wird es sich sicherlich um Nischenmärkte handeln. Ich denke, dass es eher 2007/2008 werden wird, bis der Normalbürger Notebooks mit Brennstoffzellen kaufen kann.

Golem.de: Die von Ihnen zusammen mit Masterflex entwickelte Brennstoffzelle, aber auch andere gezeigte Prototypen, sind zwar für den mobilen Einsatz tauglich, benötigen im Vergleich zu der aktuellen Energieversorgung mobiler Endgeräte aber noch recht viel Platz und sind auch verhältnismäßig schwer. Werden Brennstoffzellen Akkus als primäre Stromversorgung für mobile Endgeräte überhaupt ersetzen können?

Groos: Die inzwischen kommerziell verfügbaren Entwicklungen von Voller Energy oder SmartFuelCell wie auch Fraunhofer ISE & Masterflex sind portable Energiekoffer für verschiedene Anwendungen, die sich sicherlich auch auf Nischenanwendungen beziehen, jedoch nicht für das Notebook alleine gedacht sind. Im Notebook werden zukünftig vermutlich Hybridsysteme ihren Einsatz finden, bei denen ein Akku durch eine Brennstoffzelle aufgeladen wird. So lässt sich die gute Leistungsdynamik des Akkus mit der hohen Energiedichte der Brennstoffzelle kombinieren.

Hier sehe ich bei weiterhin fortschreitender Entwicklung durchaus gute Chancen für die Brennstoffzelle.

Golem.de: Auf welche Größe könnten Brennstoffzellen und die benötigten Brennstoffbehälter mittelfristig schrumpfen? Ist es denkbar, auch ein Handy oder noch kleinere Geräte mit Brennstoffzellen zu betreiben?

Groos: Einige überzeugende Entwicklungen fürs Handy werden durch Samsung, Toshiba, MTI Fuel Cells und auch durch uns durchgeführt. Diese sind aus meiner Sicht jedoch erst in drei bis vier Jahren marktfähig. Schon früher wird es netzunabhängige Ladestationen für das Mobiltelefon geben, die auf Basis von Brennstoffzellen arbeiten.

Golem.de: Am anderen Ende des Einsatzspektrums "mobiler" Brennstoffzellen arbeiten derzeit einige Automobilhersteller daran, entsprechende Autos zur Marktreife zu bringen. Einst groß angekündigte Termine zur Markteinführung haben sich hier allerdings mittlerweile überholt. Wie unterscheiden sich die Probleme der Automobilhersteller von denen, die kleine Designs beispielsweise zum Einsatz mit Notebooks nach sich ziehen?

Groos: Die "kleinen" Zellen kämpfen mit der Miniaturisierung und völlig unterschiedlicher Systemtechnik. Inzwischen kann man sagen, dass sich die technologischen Entwicklungen stark voneinander abgekoppelt haben. Trotzdem profitieren beide Richtungen von den Erfolgen der anderen Brennstoffzellen im Sinne der Marktvorbereitung.

Golem.de: Was macht Sie zuversichtlich, dass Ihr Design bereits 2004 auf den Markt kommen wird?

Groos: Die Masterflex-Brennstoffzelle funktioniert zuverlässig und bietet für Nischenmärkte bereits heute deutliche Vorteile gegenüber der Batterie. Ich denke, dass Masterflex in 2004 Stückzahlen von wenigen 100 erreichen kann. Wie gesagt, wir sprechen bis 2005 noch nicht von Millionen-Märkten, sondern von der Markteinführung einer völlig neuen Technologie, und da wird man sich im ersten Schritt über einige hundert bis zehntausend Stückzahlen freuen. Zunächst geht es natürlich darum, Erfahrungen mit der Technologie im alltäglichen Einsatz zu sammeln.

Golem.de: Der Gedanke, ein Notebook auf Basis einer Brennstoffzelle zu betreiben, ruft bei Verbrauchern oft Bedenken hervor. Reaktionen wie "ein solches System werde zu heiß und könne explodieren" oder die "Nutzung in Flugzeugen sei sicherlich nicht erlaubt", sind zu hören. Können Sie solche Befürchtungen entkräften?

Groos: Die technologischen Risiken hat man durchaus im Griff, so dass sie keine größeren Gefahren befürchten müssen als mit heutigen Batterien. Der Li-Ionen-Akku ist bei seiner Markteinführung vor wenigen Jahren einige Male explodiert, was zu großen Verzögerungen bei der Markteinführung geführt hat. Selbstverständlich müssen vor der Markteinführung von Brennstoffzellen die entsprechenden Zulassungen eingeholt werden.

Nach Umfragen, die ich kenne, wird aber mit der Brennstoffzelle im Allgemeinen eher High-Tech und Innovation verbunden, als ein Sicherheitsrisiko. Von daher sehe ich die Stimmung in der Bevölkerung eher positiv.  (ji)


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Links zum Artikel:
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme: http://www.ise.fhg.de/
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme - Geschäftsfeld Wasserstoff: http://www.h2-ise.de
Masterflex Brennstoffzelle: http://www.masterflex-bz.de/

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