Die Brennstoffzelle: Ist sie bereit?

Isidor Buchmann
Cadex Electronics Inc.
isidor.buchmann@cadex.com
www.buchmann.ca

May 2001

Batterieexperten sind sich einig, dass der Akku, wie wir ihn heute kennen, auch in absehbarer Zeit ein schwaches Glied bleiben wird. In Anbetracht der relativ kurzen Lebenspanne ist der Akku auch der teuerste und der am wenigsten zuverlässige Komponent eines portablen Gerätes.

Eine neue und innovative Methode wird nötig sein, um den ständig zunehmenden Durst für mobile Energie zu stillen. Der ideale Akku, der einen unerschöpflichen Vorrat an Energie, möglichst klein verpackt, zur Verfügung stellen könnte, ist immer noch weit weg von der Realität. Ob dieser Wunder-Akku auf dem klassischen elektro-chemischen Konzept, der sich entwickelnden Brennstoffzelle oder einem anderen bahnbrechenden Konzept basieren wird, bleibt eine Vermutung.

In diesen Artikel konzentrieren wir uns auf die aufkommende Brennstoffzelle und untersuchen ihre Eignung in stationären, mobilen und portablen Anwendungen. Zuerst aber machen wir einige Kostenvergleiche der vorhandenen Kraftquellen.

Kosten von mobiler Energie

Unter den gewöhnlichen Energiequellen ist die Energie der nicht-wiederaufladbaren Batterien die teuerste. Diese Kosten nehmen zu, je kleiner die Batterien sind. Bild 1 zeigt die Kosten pro kWh von nichtaufladbaren Batterien, auch primäre Batterien genannt.

	AAA Zelle	AA Zelle	C Zelle	D Zelle	9 Volt
Kapazität (alkalisch)	1100mAh	2500mAh	7100mAh	14,300mAh	600mAh
Energie (Einzelzelle)	1.4 Wh	3 Wh	9 Wh	18 Wh	4.2 Wh
Kosten / Zelle (US$)	$1.25	$1.00	$1.60	$1.60	$3.10
Kosten pro KWh	$890	$330	$180	$90	$730

Bild 1:  Energie- und Kostenvergleich von primären alkalischen Zellen.
Energie von primären Batterien ist am teuersten. Die Kosten nehmen zu, je kleiner die Batterie ist.

Bild 2 zeigt die Kosten, ein Kilowatt (kW) Energie mit einem Akku, einem Verbrennungsmotor, einer Brennstoffzelle und mit Elektrizität aus dem Festnetz zu erzeugen. Wir berücksichtigen in der Rechnung die Erstinvestition, zählen den Brennstoffverbrauch dazu und schliessen einen möglichen Ersatz jeden Systems mit ein.

Energie, hergestellt mit dem elektrischen Festnetz, ist am kostengünstigsten. Verbraucher industrialisierter Länder bezahlen zwischen $0.05 und $0.10 pro kWh. Der normale tägliche Energieverbrauch eines Haushaltes beträgt 25 Kilowatt-Stunden (kWh).

Energiequelle	Investition für die Einrichtung um 1kW zu erzeugen	Lebensspanne einer Einrichtung bis zu einer Überholung oder Ersatz	Brennstoffkosten pro kWh	Totale Kosten pro kWh inkl. Brennstoff, Unterhalt und Ersatz
NiCd Zum tragbaren Gebrauch	$7,000 basierend auf 7.2V, 1000mAh bei $50/Pack	1500h basierend auf 1C Entladung	$0.15 Elektrizität um Batterie aufzuladen	$7.50
Benzinmotor Zum mobilen Gebrauch	$30 basierend auf $3,000/100kW (134PS)	4000 h	$0.10	$0.14
Dieselmotor Zum stationären Gebrauch	$40 basierend auf $4,000/100kW (134PS)	5000 h	$0.07	$0.10
Brennstoffzelle Zum tragbaren GebrauchZum mobilen GebrauchZum stationären Gebrauch	$3,000 – 7,500	2000 h 4000 h 40,000 h	$0.35 $0.35 $0.35	$1.85 – 4.10 $1.10 – 2.25 $0.45 – 0.55
Elektrizität Vom Festnetz	Alles inklusive	Alles inklusive	$0.10	$0.10

Bild 2:  Vergleich der Kosten für die Erzeugung von einem Kilowatt (kW) Energie. Eingerechnet sind: Erstinvestition, Brennstoffverbrauch, Instandhaltung und mögliche Ersetzung der Einrichtung. Die Kosten der Brennstoffzelle basieren auf der aktuellen Beurteilung. Tiefere Materialkosten und Volumenproduktion werden diese Kosten wohl senken.