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Mobilfunk: Die Brennstoffzelle: Kraftwerk fürs Handy

Schnurlos und mobil erreichbar - dem Akku sei Dank. Doch auch der Beste ist irgendwann leer und muss am Stromnetz wieder aufgeladen werden. Von der Steckdose unabängig ist dagegen die Brennstoffzelle - sie ist auf dem Vormarsch in Sachen Mobilität.

Im Ausland unterwegs, wichtige Daten zu übermitteln, aber keine Steckdose in Sicht? "Mit Brennstoffzelle wär das nicht passiert", sagt Ulf Groos vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg. "Brennstoffzellen liefern netzunabhängig Energie - effizient und umweltfreundlich." Das bereits 1839 vom Physiker William Grove entdeckte Prinzip könnte kurz vor der breiten Anwendung stehen. Groos: "Außen ans Gerät angedockte Brennstoffzellen sollen im nächsten Jahr auf den Markt kommen."

Brennstoffzelle statt Akku

Chancen sehen Experten vor allem bei mobilen Geräten, die bislang mit Batterien oder Akkus betrieben werden. "Größere und bunte Displays, mehr Funktionen - diese Geräte fressen immer mehr Strom", erklärt Groos, der auch Sprecher der Fraunhofer-Initiative Mikrobrennstoffzelle ist. Weil die Verbesserung der Batterien und Akkus kaum mehr mit den steigenden Ansprüchen Schritt halte, verkürze sich derzeit die Betriebsdauer mobiler Geräte. "Die Leistung der Batterien steigt jährlich etwa um zehn Prozent - das wird in den nächsten Jahren aber immer weniger werden", erklärt Nico Dapper vom Batteriehersteller Varta.

Videokamera mit eigenem Mini-Kraftwerk

"Die Brennstoffzelle hat noch gewaltiges Potenzial", sagt Groos. Als weltweit erstes Gerät mit einem integrierten Mini-Kraftwerk stellten die Freiburger Forscher vor zwei Jahren eine Videokamera vor. Das System lieferte zehn Watt Leistung bei einer Spannung von acht Volt - allerdings in diesem Prototypen nur für wenige Stunden. Die Elektronikhersteller Toshiba und Hitachi kündigten kürzlich Brennstoffzellen an, deren Leistung und Kapazität die wiederaufladbarer Lithiumionen-Batterien um das Fünffache übertreffen sollen.

Brennstoffzelle für alle mobilen Geräte

"Die besten Chancen, bald in Serie zu gehen, haben Geräte, bei denen Miniaturisierung keine allzu große Rolle spielt", schätzt Groos. "Beispielsweise externe Zellen für den Camping-Fernseher, für die Baustellen-Beleuchtung oder für Wetterstationen." Denkbar seien auch an Laptops angedockte Brennstoffzellen. "Der Brennstoffzelle im Handy dagegen würde ich noch drei bis fünf Jahre Zeit geben."

Verbesserung der Zuverlässigkeit

Auf die Größe einer Streichholzschachtel haben die Forscher die kleinen Kraftwerke bereits geschrumpft. "Energievorrat und Leistung der Systeme sind bei gleicher Größe fast so gut wie die eines vergleichbaren Akkus", erklärt Groos. "Im Zuge der kommenden Markteinführung wird jetzt vor allem an einer Verbesserung der Zuverlässigkeit gearbeitet."

So funktioniert es

Grundbausteine eines Brennstoffzellen-Systems sind die eigentliche Brennstoffzelle und der "Brennstoff-Tank". In der Zelle reagiert der Brennstoff mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft. Dabei entsteht neben elektrischem Strom Wasser und Wärme. Ist der Tank leer, wird er gegen einen neuen ausgetauscht. Die Zweiteilung von "Motor" und "Tank" stellt den Fachleuten zufolge ein weiteres Plus der Brennstoffzellen dar. "Bei der Batterie wird mit der Leistung automatisch auch der Speicher größer", erklärt Groos. Bei der Brennstoffzelle dagegen könne man beides getrennt verändern. "Man hat eine Wahl wie beim Auto: Möchte ich besonders weit fahren, also einen großen Tank haben, oder einen besonders leistungsstarken Motor - oder beides?"

Methanol oder Wasserstoff?

Als Treibstoff der Zellen wird derzeit meist der Alkohol Methanol verwendet - oder das Gas Wasserstoff. Dass dieses ein explosiver Stoff ist, hält Groos nicht für problematisch. "Wenn Sie viel Energie auf sehr kleinen Raum packen, dann sollten Sie immer Sicherheitsvorkehrungen treffen - das gilt auch für Lithium- Batterien", betont er. Technisch erlaubt Methanol den Einsatz kleinerer Tanks, dafür sind die Wasserstoff-Brennstoffzellen kleiner. "Man kann aber nicht sagen, ob Methanol oder Wasserstoff die bessere Wahl ist - es gibt Vor- und Nachteile, wie bei Benzin und Diesels." "Das Kernproblem bei der Verwendung von Wasserstoff ist, möglichst viel des Gases chemisch auf kleinem Raum zu binden", erklärt Ulrich Müller vom Chemiekonzern BASF. Mit seinem Team hat er hoch poröse "Nanowürfel" (1 Nanometer = 1 Milliardstel Meter) entwickelt, in deren winzigen Hohlräumen sich das Gas einlagert. "Zweieinhalb Gramm dieser Würfel haben eine innere Oberfläche, die der Fläche eines Fußballfeldes entspricht - das ist Weltrekord."

Aspekt Umwelt

Einen Spitzenplatz in punkto Energiesparen nimmt die Technologie noch nicht ein. "Die Herstellung von Wasserstoff basiert noch zu 90 Prozent auf fossilen Rohstoffen wie Erdgas", erklärt Müller. Zudem ist der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle Groos zufolge mit rund 50 Prozent zwar deutlich höher der eines Automotors (etwa 20 bis 25 Prozent). Rechne man jedoch den Energiebedarf für Pumpen, Ventile und Kühlsysteme mit ein, sinke er auf 30 bis 40 Prozent. Ein Umweltvorteil ist laut Groos, dass Wasserstoff in Großanlagen hergestellt werden kann und dann die dezentrale Nutzung des Wasserstoffs keine Schadstoffemissionen mehr aufweist. Groos zweifelt deshalb nicht am Nutzen der Minikraftwerke: "Das ist doch erst der Anfang."

Annett Klimpel / DPA
Kann ich mich auf Geschwindigkeitsanzeige FritzBox verlassen?
Hallo zusammen, erstmal herzlichen Dank für die Leute, die sich Zeit nehmen Fragen zu beantworten oder ihre Erfahrungen mit anderen teilen. Das ist oft hlifreich, wenn man sich nicht so auskennt. Ich hoffe, dass mir jemand weiterhelfen kann. Die Telekom hat hier nach langer und ersehnter Zeit schnelle Leitungen verlegt. Mitarbeiter waren auch zu Besuch da und auch nett:-) Sie wollten ja auch, dass ich von 1und1 wieder zurück wechsel. Das ist für mich in Ordnung und gehört zum Wettbewerb. Da jedoch die Mitarbeiter mir sagten, dass die Telekom für paar Jahre das Vorrecht hätte, könnte ich schnelles Internet nur über Telekom beziehen. Sprich entweder Telekom und schnelles Internet oder langsames Internet. Da habe ich im Internet recherchiert und rausgefunden, dass das so nicht mehr stimmt. Das war der Grund, warum ich dann bei 1und1 DSL100 abgeschlossen habe, da man mir am Telefon gesagt, dass es ohne Probleme möglich wäre. Nun ist es jedoch so, dass wir gar nicht so merken, dass unser Internet schneller ist. Gerade in der oberen Etage kann man nicht ohne Router surfen oder Sky über Internet Fernsehen. Nun meine Frage: Bei der Fritzbox wird es jedoch angezeigt. Kann ich mich drauf verlassen? Oder wie macht ihr eure Messungen? Ich weiss, dass es Software gibt, aber der feste Rechner ist bereits alt und hat einen alten Internet Explorer drauf. Wenn ich mit einem Laptop im Wlan mich reinhänge, wird sicher die Geschwindigkeit sowieso niedriger und nicht verwertbar sein, oder? Vielen Dank für die Antworten.