Die Alternative zum reinen Wasserstoff

Mit Methanol die Energiewende meistern

Ganz normale Serienfahrzeuge lassen sich mit Methanol umweltfreundlich elektrisch antreiben. Damit dies klappt, wird in einem Reformer Wasserstoff aus dem Methanol extrahiert, der in einer Brennstoffzelle in Strom umgewandelt wird.

Wasserstoff wird als Heilsbringer der Energiewende gepriesen. Jedoch besitzt dieses Gas einige unangenehme Eigenheiten, die es schwer lager- und transportierbar machen. Die Lösung des Problems liegt darin, es in Methanol umzuwandeln und in dieser Form zu nutzen. Der Unternehmer Roland Gumpert hatte diese Idee und in seinem selbst entwickelten Supersportwagen „Nathalie“ verbaut und nachgewiesen, dass Methanol allen bisherigen Kraftstoffen in vielerlei Hinsicht weit überlegen ist. Darüber hinaus ist damit ein müheloser Einstieg in eine nachhaltige Energiewirtschaft möglich, bei der keine extremen Kosten für eine völlig neue Infrastruktur anfallen, wie es im Verkehrssektor bei rein batteriebetriebenen Fahrzeugen der Fall ist.

Gegenwärtig wird im Zuge der Energiewende ausschließlich auf das Batterieauto gesetzt, obwohl die Lade-Infrastruktur erst in den Anfängen steckt, die Batterietechnik den Kinderschuhen noch nicht entwachsen ist und die dazu nötigen Rohstoffmengen wohl nicht vorhanden sind, um den Fahrzeugbestand von Industrienationen auszutauschen. Ganz zu schweigen davon, dass das installierte Stromnetz sowie die derzeitigen Energiequellen nicht zu jeder Zeit in der Lage sind, die notwendigen Strommengen gerade im Fall starker Nachfrage zu liefern.

Im Wasserstoff wird die Lösung all dieser Probleme vermutet, doch ist dieses Gas in Reinform wohl nicht der Weisheit letzter Schluss, da dessen Einsatz viele Fragestellungen aufwirft, die noch der Lösung harren. Da wäre beispielsweise das hohe Reaktionspotenzial von Wasserstoff mit anderen Metallen, hervorgerufen durch verhältnismäßig kleine Moleküle, sowie dem hohen Diffusionskoeffizient. Die dadurch hervorgerufene Gefahr der sogenannten „Wasserstoffversprödung“ macht es nötig, Behälter, Rohre und Armaturen aufwendig zu beschichten, soll deren Lebensdauer akzeptable Werte erreichen.

Aber auch die Lagerung von Wasserstoff ist eine Aufgabe, die viele Fragezeichen aufwirft. So muss ein Tank auf minus 253 Grad Celsius heruntergekühlt werden, soll Wasserstoff in flüssiger Form erhalten bleiben. Gasförmiger Wasserstoff hingegen muss für den Transport unter hohem Druck von bis zu 800 bar in Flaschen gepresst werden. Soll beispielsweise ein Fahrzeug betankt werden, wird der dafür nötige Druck bzw. die Energie durch einen Kompressor hergestellt (ein Dieselfahrzeug kann mit der Energie einer PKW- Betankung ca. 100 km weit fahren) und die große Wärmemenge muss aus der Abfüllanlage abgeführt werden, was dazu führt, dass der nächste Tankvorgang erst nach rund 30 Minuten erfolgen kann. Eine Betankung vieler Fahrzeuge in kurzer Zeit ist somit nicht möglich.

Bis zu 1.200 km Reichweite sind bei verhaltener Fahrweise mit der „Nathalie“ von Gumpert möglich.

Effiziente und kostengünstige Lösung

15kW leistet die Brennstoffzelle, die Wasserstoff in Strom umwandelt, wobei lediglich Wasser entsteht.

Alle diese Probleme mit Wasserstoff in Reinform lösen sich in Luft auf, wenn der Wasserstoff in Methanol umgewandelt wird. Diese Flüssigkeit lässt sich gut handhaben, leicht transportieren und mit der vorhandenen Technik problemlos an den Tankstellen abgeben. Die vorhandene Tank-Infrastruktur wäre demnach weiter nutzbar.

Methanol ist auch bisher schon in die Tanks von Kraftfahrzeugen mit Benzinmotor geflossen, da es damit möglich ist, die Klopffestigkeit von Benzin zu steigern. Zudem wird dieser Alkohol beispielsweise in großen Mengen in der Medizin, Kunststoff/ Farbherstellungs – Industrie usw. genutzt, sodass Methanol nach dem Rohöl mengenmäßig die zweitgrößte Flüssigkeit auf der Welt ist.

Bei der Nutzung im Verkehrssektor würde nicht zuletzt die Umwelt massiv vom Methanol-Einsatz profitieren, da dieser Stoff in Brennstoffzellen seine Energie umweltfreundlich abgibt. Dabei entstehen lediglich CO2 und Wasser. Da das abgegebene CO2 bei der Herstellung von Methanol aus der Luft entnommen wird – somit kein zusätzliches CO2 entsteht – ergibt sich ein CO2-neutraler Betrieb von Kraftfahrzeugen, Flugzeugen und Gebäudeheizungen. Hinzu kommt, dass Methanol biologisch abbaubar ist, daher im Fall von Unfällen keine extreme Gefahr für das Grundwasser bei auslaufendem Methanol gegeben ist.

Mit Methanol in die Zukunft

Roland Gumpert, Geschäftsführer der Gumpert Automobile GmbH

Diese massiven Vorteile hat der Ingenieur Roland Gumpert als einer der ersten Methanol-Pioniere erkannt und entsprechende Forschungen in Sachen Brennstoffzelle getätigt. Mit der „Nathalie“ wurde von ihm ein Supersportwagen entwickelt, der aufzeigt, was für ein großes Potenzial in Methanol steckt. Die dort verbaute 15kW-Brennstoffzelle versorgt eine Bordbatterie, die den Wagen in 2,5 Sekunden auf 100 Stundenkilometer beschleunigt. Das Fahrzeug erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 300 km/h, was zeigt, dass hier Spitzentechnik zum Einsatz kommt. Mit einer Reichweite von 850 Kilometer bis zum Nachtanken werden Traumwerte erreicht, mit denen lediglich Dieselfahrzeuge mithalten können. Sogar bis zu 1.200 km sind möglich, wenn eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 120 km/h eingehalten wird.

Natürlich besitzt dieses Fahrzeug – wie bereits erwähnt – eine Batterie, doch ist diese deutlich kleiner und damit weniger schwergewichtig, als diejenigen, die in reine Elektrofahrzeuge eingebaut sind. Da die Brennstoffzelle diese Batterie im Fahrbetrieb laufend nachlädt, ist die Reichweite nicht durch die Batterieladung, sondern nur durch den im Tank mitgeführten Methanol-Vorrat beschränkt.

Die Konstruktion des Fahrzeugs orientiert sich an bewährte Standards für Hybridfahrzeuge. Dies bedeutet, dass es in der Nathalie sowohl einen Tankstutzen für das Methanol als auch eine Steckdose für die Batterie gibt. Auf diese Weise ist Flexibilität gegeben, Energie für die Weiterfahrt aufzunehmen.

Beim Betanken mit einem Energieträger geht die Nathalie keine Kompromisse ein:

Links: Stromeinspeisung
Rechts: Tankeinlass für Methanol

Derzeit arbeitet Roland Gumpert an Brennstoffzellen für Liefer- und Lastkraftwagen. Wie Versuchsfahrten zeigen, sind diese bereits sehr leistungsstark. Damit sind Betriebsbedingungen und Beschleunigungen möglich, wie sie von Dieselmotoren bekannt sind. Der Unterschied ist jedoch, dass lediglich Wasser aus dem Auspuff strömt.

Aufbauend auf diese positiven Erfahrungen hat das Team rund um Roland Gumpert die Brennstoffzellenforschung weitergetrieben und leistungsstärkere Modelle gebaut, die Lieferfahrzeuge und Lastkraftwagen antreiben können.

Versuchsfahrten zeigen, dass hochentwickelte Brennstoffzellen in Verbindung mit entsprechend leistungsstarken Batterien mittlerweile einen Stand erreicht haben, der es erlaubt, nach und nach die vorherrschende Fahrzeugflotte im Fracht- und Lieferverkehr zu ersetzen.

Doch die Fahrzeugtechnik ist nicht der alleinige Fokus von Gumpert. Ein ebenso großes Augenmerk wird auf Gebäudeheizungen gelegt, da hier ein ausgesprochen großes Potenzial schlummert, fossile Energien einzusparen beziehungsweise umweltfreundlich zu heizen.

Preislich durchaus konkurrenzfähig

Das Schöne an der Brennstoffzellentechnik ist, dass die Betriebskosten dafür nicht astronomisch hoch sind, da Methanol sich preislich im durchaus bezahlbaren Bereich bewegt. Je nach Quelle sind für eine Tonne Methanol gegenwärtig rund 537 Euro zu bezahlen [1]. Dieser Preis ist Marktkräften unterworfen, weshalb er schwankt, sich jedoch in einem Bereich bewegt, der durchaus für den privaten Verbrauch interessant ist.

Da der Heizwert von Methanol mit 4,4 kWh pro Liter deutlich unter demjenigen von Heizöl liegt, der sich bei 9,8 kWh pro Liter befindet, muss der Preis für Methanol rechnerisch verdoppelt werden, um einen realen Einkaufspreis für Methanol im Vergleich zu Heizöl zu bekommen. Aber selbst ein Preis von 1074 Euro für eine Tonne Methanol – was übrigens 787 Liter entspricht, da die Dichte von Methanol 787 kg/cbm beträgt – ist mit einem Literpreis von 1,36 Euro durchaus mit demjenigen von Heizöl zu vergleichen, für das gegenwärtig über 1,20 Euro pro Liter zu bezahlen sind. Ganz zu schweigen von den Preisen für Benzin und Diesel an den Tankstellen, die an die 2-Euro-Marke reichen. Somit ist Methanol preislich durchaus konkurrenzfähig, weshalb künftig wohl immer mehr Hausbesitzer und Kraftfahrzeug-Käufer auf eine Methanol-Brennstoffzelle setzen werden.

Die Selbstversorgung rückt näher

Ganz besonders interessant ist, dass Methanol mit Solarstrom und der entsprechenden Anlagentechnik durchaus selbst hergestellt werden kann. Die diesbezüglichen Forschungen sind weit fortgeschritten [2],[3],[4], sodass in nicht allzu ferner Zukunft mit erschwinglichen Anlagen zu rechnen ist, die eine autarke Methanol-Produktion in Aussicht stellen.

Angesichts dieser immensen Vorteile ist es absolut unverständlich, dass vonseiten der Politik die Forschung bezüglich der Erzeugung von Methanol sowie dem Bau noch leistungsstärkerer Brennstoffzellen nicht massiv gefördert wird, um schnellstmöglich einen weit besseren Ersatz für das reine Batterieauto zu bekommen. Es kann nur dringend appelliert werden, den Forschungs-Fokus neu zu justieren, damit Deutschland weiterhin ein Industriestandort bleibt und attraktive Produkte in alle Welt verkauft werden können, die der Umwelt massiv nutzen.

Schema der Brennstoffzellentechnik

Quellen:

[1] Statista Methanolpreis
https://de.statista.com/statistik/daten/studie/730823/umfrage/durchschnittlicher-preis-fuer-methanol-auf-dem-europaeischen-markt/

[2] Neuer Katalysator erzeugt Methanol aus CO2 und Wasserstoff

https://futurezone.at/science/neuer-katalysator-erzeugt-methanol-aus-co2-und-wasserstoff/400564310

[3] Enzym-Reaktor der METHANOLOGY AG wandelt Wasser und CO2 in Methanol
https://www.cleanthinking.de/enzym-reaktor-der-methanology-ag-wandelt-wasser-und-co2-in-methanol/

[4] Methanol selbst herstellen
https://enorm-magazin.de/wirtschaft/mobilitaet-und-verkehr/alternative-kraftstoffe/methanol-bio-kraftstoff-selbst-machen

https://www.energiesystem-forschung.de/forschen/projekte/power-to-methanol

Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/RG_Nathalie

Video:

Gumpert Automobile GmbH

Carl-Hahn-Straße 5

85053 Ingolstadt

E-Mail: info@rolandgumpert.com

www.gumpert-automobile.com

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