Hier ist (fast) alles geheim

Leoni ist 27 Jahre alt. Sie arbeitet bei Daimler in der „Verfahrensentwicklung Brennstoffzelle“ und ist eine absolute Expertin auf diesem Gebiet. Ihre Aufgabe: die Entwicklung von Fertigungsverfahren für die Brennstoffzellenherstellung aus ganz empfindlichen Einzelfolien, die so dünn wie die Hälfte eines menschlichen Haares sind.

Wir treffen uns in Nabern in der Nähe von Stuttgart – hier forscht Daimler rund um die Brennstoffzelle. Vieles ist ganz geheim – wir müssen sogar die Kameras unserer Handys zukleben. Denn hier wird geforscht, getüftelt und gebaut. Aufregend!

Brennstoffzelle
Vollbeladen: Das erste Brennstoffzellenauto von Daimler.

In einem Ausstellungsraum zeigt mir Leoni gemeinsam mit dem Kollegen Klaus Dobler, der hier für das Testen der Systeme zuständig ist, das erste Brennstoffzellenauto von Daimler – ein kleiner Lieferwagen mit rund 800 Kilo schwerem Gepäck hinter dem Fahrersitz. Das ist der Brennstoffzellenantrieb samt Tank. Fast der ganze Innenraum des Autos ist beladen. Der Wagen konnte immerhin 110 Stundenkilometer fahren und hat damals gezeigt, dass die Technik ein Fahrzeug antreiben kann. Das Auto ist aus dem Jahr 1994 und seitdem hat sich einiges geändert. Mittlerweile kann die ganze Technik komplett im Motorraum verstaut werden und wiegt zusammen mit den Tanks auch nur noch rund ein Viertel von damals.

Brennstoffzelle
So geht das also – Leoni erklärt mir das Prinzip der Brennstoffzelle.

Brennstoffzelle = Wasserstoff + Sauerstoff

Aber was ist eigentlich eine Brennstoffzelle? Und warum ist sie so interessant für die Autobauer? „Das Brennstoffzellenauto fährt nur mit Wasserstoff. Den Sauerstoff holt es sich aus der Luft. Hinten, aus dem Auspuff, kommt ganz sauberes Wasser heraus, das du sogar trinken könntest“, erzählt mir Leoni begeistert. Ein Auto, das mit Wasserstoff angetrieben wird? Schwer vorstellbar, oder?

Leoni ist begeistert von der Idee: „Das Tolle an dieser Technologie ist, dass sie die Umwelt komplett schont, denn Wasserstoff kann man aus Wind- und Sonnenenergie herstellen. Wenn wir es schaffen, diese Autos auf die Straße zu bringen, dann haben wir das Problem gelöst. Dann haben wir ganz saubere Autos, die keine Schadstoffe in die Luft pusten.“

Brennstoffzelle
Der Zeitstrahl zeigt, wie sich die Brennstoffzellenautos entwickelt haben.

Die Idee ist längst Wirklichkeit: Schon einige Busse und einzelne Autos fahren mit Wasserstoff durch die Stadt. Im Herbst 2017 wird Daimler das erste Serien-Brennstoffzellenauto für die Straße vorstellen.

Wie funktioniert die Brennstoffzelle?

Aber wie funktioniert das System der Brennstoffzelle?

Eigentlich ist es nur eine chemische Reaktion, die elektrische Energie erzeugt. Die Brennstoffzelle besteht aus zwei Platten, die durch eine Membran, also eine Art Haut, getrennt sind. Der Sauerstoff, der aus der Luft kommt, wird auf der einen Seite zugeleitet, auf der anderen Seite kommt Wasserstoff dazu. Die positiven Teilchen der minikleinen Wasserstoffatome können die Seite dieser ganz dünnen Haut durchdringen, die negativ geladenen Teilchen schaffen das nicht und bleiben auf ihrer Seite. Atome wollen aber, dass die Ladung (negativ und positiv) ausgeglichen ist. Deshalb müssen sie einen Umweg über einen elektrischen Leiter, also so etwas wie einen Draht, nehmen, um auf die andere Seite zu gelangen. Durch diese chemische Reaktion entsteht Energie, also Strom für den Antrieb und Wasser. In einem Brennstoffzellenantrieb müssen rund 400 kleine Brennstoffzellen in Stapeln hintereinandergeschaltet werden, damit dem Auto genügend Leistung zur Verfügung steht.

Brennstoffzelle
Und so sehen die Tanks aus – ganz leicht und stabil aus Karbonfaser.

Rund 20 Wasserstofftankstellen in Deutschland

Und wie werden die Autos betankt? „Das ist gerade noch das Problem. Momentan gibt es nur 20 öffentlich zugängliche Tankstellen für Wasserstoff in Deutschland. Aber da wird sich noch einiges tun. Sobald die Autos da sind, kommen auch die Tankstellen“, ist Leoni überzeugt.

Brennstoffzelle
Leoni erzählt mir von ihrer Schulzeit und ihren Hobbies.

Und wie ist Leoni eigentlich dazu gekommen, Ingenieurin zu werden? „Ich habe mich in der Schule sehr für Technik interessiert – vor allem Physik. Wie funktionieren die Dinge, wie kann man das berechnen? Das fand ich immer cool. Aber auch das Kreative wie Kunst habe ich gerne gemacht.“ Für ihren Job benötigt sie beides: technisches Verständnis und Kreativität. „Wir müssen immer Probleme lösen. Das macht meinen Job so spannend“, erzählt sie mir. Nach ihrem dualen Maschinenbaustudium bei Daimler hat sie ihren heutigen Traumjob gefunden und hat nebenher noch weiter studiert.

Und bei der ganzen Arbeit: Bleibt da noch Zeit für Hobbies? „Ich mache Poweryoga und spiele manchmal Tennis. Und ich gehe sehr gerne ins Kino oder treffe mich mit meinen Freundinnen“, erzählt Leoni. Da haben Leoni und ich doch einiges gemeinsam.

Brennstoffzelle
Und tschüss – was für ein cooler Tag!

Mir hat es total Spaß gemacht, und ich habe eine Menge gelernt. Und wer weiß, vielleicht ist mein erstes Auto ja tatsächlich ein Brennstoffzellenauto. Dann werde ich mich bestimmt an diesen Tag heute erinnern.

Deine Emma

 

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Genius-Kinderreporterin Emma unterwegs: Sie trifft Daimler-Ingenieurin Leoni Pretzel, die an der Brennstoffzelle arbeitet
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Genius-Kinderreporterin Emma unterwegs: Sie trifft Daimler-Ingenieurin Leoni Pretzel, die an der Brennstoffzelle arbeitet
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Genius-Kinderreporterin Emma unterwegs: Sie trifft Daimler-Ingenieurin Leoni Pretzel, die an der Brennstoffzelle arbeitet
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Genius-Kinderreporterin Emma unterwegs: Sie trifft Daimler-Ingenieurin Leoni Pretzel, die an der Brennstoffzelle arbeitet
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Genius-Kinderreporterin Emma unterwegs: Sie trifft Daimler-Ingenieurin Leoni Pretzel, die an der Brennstoffzelle arbeitet
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Genius-Kinderreporterin Emma unterwegs: Sie trifft Daimler-Ingenieurin Leoni Pretzel, die an der Brennstoffzelle arbeitet
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Genius-Kinderreporterin Emma unterwegs: Sie trifft Daimler-Ingenieurin Leoni Pretzel, die an der Brennstoffzelle arbeitet

 

Fotos: Daimler AG

Strom- und Wasserstoff aus der Zapfsäule?

Um Fahrzeuge mit Strom oder Wasserstoff auch auf weiten Entfernungen zu betreiben, braucht es ein dichtes Netz von speziellen Tankstellen. Dieses Netz auszubauen kostet jedoch viel Zeit und Geld und wird einige Jahre dauern. Bis dahin werden Verbrennungsmotoren deshalb die wichtigsten automobilen Antriebe bleiben. Bei Daimler möchte man aber möglichst bald – am besten sofort – etwas zur Senkung des CO₂-Ausstoßes tun.

Brennstoffzellensystem_2
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Brennstoffzellensystem_3
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BRennstoffzellensystem_4
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Brennstoffzellensystem_5
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BRennstoffzellensystem
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Brennstoffzellensystem_1
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Künstlicher Kraftstoff aus Stroh und Co.

Wie du sicher weißt, sind Erdöl- und Erdgasreserven nicht unendlich verfügbar. Bereits in wenigen Jahrzehnten könnte es zu ersten Versorgungsengpässen kommen. Dieses Problem müssen natürlich auch die Ingenieure im Auge behalten. Bei Daimler beteiligt man sich daher intensiv an der Erforschung alternativer Kraftstoffe, die aus Pflanzen hergestellt werden. Solche Kraftstoffe schonen nicht nur die Ölreserven, sondern haben einen weiteren entscheidenden Vorteil: Beim Verbrennen wird nur etwa so viel CO₂ ausgestoßen, wie die Pflanze beim Wachsen aufgenommen hat. In der Vergangenheit wurden zur Kraftstoffproduktion jedoch oft Pflanzen verwendet, die auch als Nahrungsmittel hätten dienen können. Da es in einigen Teilen der Welt deshalb sogar zu Engpässen bei der Nahrungsmittelversorgung kam, wurde dieser Ansatz zu Recht kritisiert. Bei Daimler setzt man daher auf SunDiesel: Dieser „künstliche“ Diesel wird aus Stroh, Pflanzen- bzw. Holzabfällen und ähnlichem hergestellt, kann in herkömmlichen Dieselmotoren genutzt werden und Tankstellen für diese Art Kraftstoff gibt es bereits. Die Versuche mit SunDiesel waren bisher sehr vielversprechend, doch noch wird der Kraftstoff nicht in großen Mengen hergestellt.

Blue Efficiency – Ein Strauß innovativer Ideen

Ein verantwortungsvoller Umgang mit Energie ist aber nicht nur eine Frage für die Zukunft, sondern lässt sich bereits heute umsetzen! Bei Daimler nennt man das „Blue Efficiency“. Damit wird eine ganze Reihe von Optimierungen an jedem Teil eines Autos bezeichnet: Durch neue Werkstoffe, innovatives Design und elektronische Regelsysteme wird der Kraftstoffverbrauch merklich gesenkt. Der CO₂-Austoß verringert sich dabei ganz automatisch. Ob in einem Fahrzeug schon die moderne „Blue Efficiency“-Technologie steckt, erkennst du am silber-blauen Logo in der Nähe der Fahrertür, z. B. bei aktuellen Mercedes-Benz Modellen: Bei diesen Autos wurden das Gewicht von Karosserie und Motor reduziert und die Aerodynamik, also die Windschlüpfrigkeit, verbessert. Neue Reifen verringern den Rollwiderstand und die beim Fahren entstehende Energie – z. B. beim Bremsen – wird zum Laden der Autobatterie genutzt. Die verschiedenen Komponenten werden dabei genau aufeinander abgestimmt und entfalten zusammen ein großes Sparpotential. „Blue Efficiency“ ist somit ein wichtiges Fundament für die CO₂-Reduktion bei Daimler-Fahrzeugen, egal ob diese von einem Verbrennungsmotor, einer Brennstoffzelle oder elektrisch angetrieben werden.