Wie Brennstoffzellenautos kalte Winter überstehen

Eine PEM-Brennstoffzelle, wie sie in Brennstoffzellenfahrzeugen eingesetzt wird, enthält Wasser. Im Betrieb erreicht sie Temperaturen von um die 80 Grad Celsius – Fahrten an kalten Wintertagen sind also kein Problem. Doch was geschieht bei längeren Standzeiten bei Minustemperaturen? Friert dann die Brennstoffzelle ein?

In der Tat sei die Frostgefahr eines der technischen Probleme bei Brennstoffzellenautos, bestätigt Lars Peter Thiesen, Pressesprecher beim Opel-Entwicklungszentrum in Rüsselsheim. Die unter hohem Druck zusammengedrängten Platten eines Brennstoffzellenstacks könnten durch gefrierendes Wasser beschädigt oder im Extremfall gesprengt werden. Ohne Wasser läuft eine PEM-Brennstoffzelle jedoch nicht: Die Membran muss ständig feucht gehalten werden, um einen Austausch von Wasserstoffionen zu ermöglichen.

Die Ingenieure und Techniker bei Opel haben jedoch bereits einen Lösungsansatz gefunden: Nach dem Abschalten der Zelle wird Luft durch die Brennstoffzelle geblasen und der Stack damit getrocknet. Einzelne zurückbleibende Wassertropfen sind dabei keine Gefahr mehr, denn sie bilden höchstens einen oberflächlichen Eisfilm. Ein ähnliches Verfahren entwickelt auch der DaimlerChrysler-Konzern für seine Brennstoffzellenfahrzeuge, erklärt Pressesprecherin Edith Meissner. Das Problem sei lösbar, wenn auch an der Umsetzung noch gearbeitet werden müsse.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, das ganze Brennstoffzellensystem mit Strom zu beheizen – ähnlich wie die Vorrichtungen zum Vorwärmen des Kühlers ganz gewöhnlicher Autos mit Verbrennungsmotor, wie sie vor allem in Skandinavien weit verbreitet sind. Bei den Brennstoffzellenbussen, die im Projekt CUTE im kommenden Winter auch in Städten wie Stockholm und Reykjavik laufen werden, wird DaimlerChrysler auf diese Weise das Frostproblem lösen. Da die Busse nachts ohnehin im Depot stehen, ist das kein Problem. Langfristig akzeptabel ist eine solche Lösung natürlich nicht.

Gut im Griff haben die Entwickler bereits den Start der Brennstoffzelle bei tiefen Temperaturen: Bei minus zwanzig Grad Celsius entfaltet der Brennstoffzellenstack des Opel Hydrogen 3 bereits nach 30 Sekunden seine volle Leistung – eine Wartezeit, wie sie vor wenigen Jahrzehnten bei Diesel-Pkw durchaus noch üblich war. Nun arbeiten die Techniker und Ingenieure daran, das System auch bei minus vierzig Grad startfähig zu machen.