Wasserstoff aus der Tube: Power-Paste für die Kleinen

Die Brennstoffzelle gilt als aussichtsreicher Antrieb der Zukunft. Doch für Zweiräder sind Wasserstoff-Drucktanks keine Lösung. Elektro-Scooter könnten den Energieträger in Form einer Paste konsumieren - wäre da nicht der Preis.

Man riecht es durch die Schutzmaske, wenn die motorisierten Zweiräder an der Ampel mal wieder stottern und stinken. Überhören lässt sich das große Knattern sowieso nicht: In der Pandemie boomen Motorräder und Roller, im vergangenen Jahr wurden knapp 222 000 neue Krafträder in Deutschland registriert - ein Plus von fast 32 Prozent im Vergleich zum Vorjahr. Und die Umwelt? Lieber nicht dran denken. Dabei müsste man nur einmal den Gegenentwurf fantasieren: Wie leise es wäre, wenn anstelle von Motorrädern und Rollern mit Verbrennungsmotoren klimafreundliche Alternativen spazieren führen. Und wie sauber die Luft wäre, wenn aus dem Auspuff nichts qualmte als höchstens heißer Dampf.

Was hierzulande noch wie eine Utopie erscheint, ist andernorts schon lange Realität. "China ist das Land der batterie-elektrischen Scooter. Das ist die Zukunft, und in Deutschland hinkt man hinterher", beklagt Automobilexperte Ferdinand Dudenhöffer vom Center Automative Research in Duisburg. Gleichwohl sorgte eine Mitteilung des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) in Dresden jüngst dafür, dass man sich in Deutschland kurz in der Zukunft angekommen wähnte. Dort haben Forscher eine graue Creme entwickelt, die auf den ersten Blick wie ein Bleichmittel für Haare wirkt: Tatsächlich soll die Wasserstoff-Paste aber die Antriebstechnologie revolutionieren.

Eine sogenannte "Powerpaste" also. Mit ihrer Hilfe könnten nach Einschätzungen der Erfinder künftig Leichtfahrzeuge wie Roller klimafreundlich angetrieben werden. Funktionieren soll das so: Die Paste, die auf dem Feststoff Magnesiumhydrid basiert, wird aus einer Kartusche gepresst, zusammen mit Wasser in einen Wasserstoffgenerator gegeben, und schon entsteht gasförmiger Wasserstoff, der in die Brennstoffzelle strömt und zu Strom umgewandelt wird. Der chemische Prozess, der dahintersteht, nennt sich Hydrolyse. "Die Besonderheit dabei ist, dass die Hälfte des so erzeugten Wasserstoffs aus dem Wasser stammt, wodurch der materialspezifische Wasserstoffgehalt praktisch verdoppelt wird", erklärt Marcus Vogt vom IFAM Dresden.

Vielleicht ist das der Anfang vom Ende von Knattern und Gestank

Neu ist die Erfindung eines metallhydrid-basierten Wasserstoffspeichers nicht. "Seit gut 20 Jahren laufen etwa U-Boote der Klasse 212 A der Deutschen Marine mit Brennstoffzellen, die aus Wasserstoff aus Metallhydridspeichern gespeist werden", erklärt Dudenhöffer. Doch zum einen verbot sich die Lagerung von Metallhydridspeichern in Kleinfahrzeugen bisher, weil sie dafür viel zu schwer und aufgrund der hohen Materialkosten außerdem zu teuer sind. Zum anderen müssen auch diese Metallhydride regelmäßig mit Wasserstoff betankt werden. Die "Powerpaste" macht den Tankvorgang dagegen obsolet. "Unsere Vision war es, einen sicheren Wasserstoffspeicher zu entwickeln, der sich einfach transportieren lässt und für den es auch keine teure Infrastrukturerrichtung braucht", berichtet Vogt.

Der Forscher kann sich viele Einsatzbereiche für die "Powerpaste", von der ab Ende 2021 jährlich bis zu vier Tonnen im Pilotmaßstab produziert werden sollen, vorstellen. Zum Beispiel als Energieversorger für E-Scooter. Statt batterieelektrische Leihfahrzeuge immer wieder in der ganzen Stadt einsammeln zu müssen, um die Akkus zu laden und dann wieder zu verteilen - "logistisch ein Wahnsinn", so Vogt -, könne die Paste das einfach und schnell an Ort und Stelle erledigen. Tankstellen könnten die Paste zunächst in kleineren Mengen, etwa aus einem Metallfass, anbieten und das Angebot entsprechend der Nachfrage ausweiten - mit Investitionskosten von einigen zehntausend Euro, sagt Vogt. "Zum Vergleich: Tankstellen für gasförmigen Wasserstoff bei hohem Druck schlagen mit etwa ein bis zwei Millionen Euro pro Zapfsäule zu Buche."

Auch bei großen Drohnen, bei denen es auf eine hohe Energiedichte ankomme, sehe man eine Chance, ebenso zur Reichweitenverlängerung von E-Autos: "Fahrer könnten den Brennstoffzellen-Range-Extender anwerfen, um die Batterie während der Fahrt nachzuladen, als Notstromversorgung quasi. Da sehe ich durchaus Potenzial."

Was kostet grüner Wasserstoff im industriellen Maßstab?

Doch wie viel soll der Energieträger aus der Tube kosten? Für ein Kilogramm Wasserstoff brauche es zehn Kilogramm Paste, rechnet Vogt vor, die für zwei bis drei Euro pro Kilogramm zu haben sein soll, womit man letztlich auf 20 bis 30 Euro pro Kilogramm Wasserstoff komme. "Da ist die Frage, ob sich das für einen Massenmarkt wie PKWs lohnt, aber diese Frage muss sich die Wasserstofftechnologie ohnehin stellen", räumt Vogt ein. Auto-Experte Dudenhöffer schätzt die Chance, dass die "Powerpaste" mit dem Elektroantrieb ernsthaft in Konkurrenz treten könnte als gering ein: "Der bessere Speicher für Pkw ist die Lithium-Ionen-Batterie. Die Innovationssprünge sind groß, die Ladeinfrastruktur wird ausgebaut, die Ladezeiten und Reichweiten werden erheblich verbessert und mit der Feststoffbatterie hat man so was wie den Diesel beim Verbrennungsmotor - nur ohne Abgase."

Daher will sich das Fraunhofer-Institut auf ein "zeitnahes Marktpotenzial" konzentrieren. Das sind zum einen die Leichtfahrzeuge wie Roller, die es laut Vogt bereits mit zwei Kartuschen auf eine Reichweite von 100 Kilometer bringen sollen, zum anderen "jegliche Form von Notstromanwendungen". Könnte das also der Anfang vom Ende von Knattern und Gestank sein? "Solange man in Deutschland nicht neue Zweitakter verbietet, obwohl sie jede Menge Umweltbelastungen verursachen in den Städten, wird sich hier auch nichts ändern", urteilt Dudenhöffer.