Brennstoffzellen im Vergleich mit anderen Energiekonversionstechnologien

Der umfassende Einsatz von Brennstoffzellen erfordert Vorteile bei Handhabung, Zuverlässigkeit, Wirkungsgrad, Kosten und Umweltauswirkungen gegenüber etablierten Systemen. Portable elektronische Geräte werden heute mit Akkutechnologie betrieben. Akkus haben eine relativ geringe Energiedichte, flüssige oder komprimierte Kohlenwasserstoffe dagegen eine hohe. Diese sind nicht direkt einsetzbar sondern in Kombination von Brennstoffzellen mit Brennstoffen wie H2 oder Methanol. Es muss noch der Wirkungsgrad erhöht, der Energieverbrauch der Peripherie reduziert werden und die Auslegung für extreme Umgebungstemperaturen erfolgen. Aussichtsreich sind kleine portable Stromversorgungssysteme mit Polymerelektrolyt- und Direktmethanolbrennstoffzelle. Bei Akkus sind weitere Leistungssteigerungen schwierig. Sie haben auch sehr hohe spezifische Energiekosten. Der Einsatz von Brennstoffzellen in KWKs (Kraft-Wärme-Kopplung) gibt es keine technischen Schwierigkeiten. Vorteile sind der Einsatz der erneuerbaren Energien und reduzierte CO2-Emissionen, nachteilig sind die hohen Kosten. Niedertemperatursysteme sind für die Raumwärmeerzeugung in Ein- und Mehrfamilienhäusern geeignet. Mikro-KWK-Anlagen leisten etwa 5 kW elektrisch. Überwiegend wird Erdgas eingesetzt. Häufiger findet man diese Anlagen in Kleingewerben und anderen Liegenschaften mit hoher Wärmegrundlast. Der Stirlingmotor so weit entwickelt, dass er beim Einsatz Energiekosten und CO2 einspart. Noch ist Erdgas dafür der wichtigste Brennstoff. Ein wichtiger Aspekt bei der Einschätzung der Bedeutung der Brennstoffzellen ist, dass der Raumwärmebedarf der Gebäude kontinuierlich sinkt. In der industriellen KWK spielt die Raumwärme eine geringe Rolle, Prozesswärme überwiegt. Dafür können Hochtemperaturbrennstoffzellen eingesetzt werden. Mikrogasturbinen haben heute noch Vorteile gegenüber Brennstoffzellen. Der Einsatz von Brennstoffzellen zur Bordstromversorgung von Fahrzeugen, Flugzeugen und Schiffen hat erhebliche Vorteile durch die Entkopplung von Antriebsaggregaten und Stromerzeugung. Die Trennung ergibt eine Verbrauchsminderung bei laufendem Motor durch einen höheren Wirkungsgrad. Kühlaggregate, etwa bei LKWs, können mit einer Brennstoffzelle unabhängig vom Stromnetz bei längerem Stillstand betrieben werden. Der Einsatz der Brennstoffzellen mindert die Treibhausgasemissionen nur solarer Wasserstoffwirtschaft. Die Investitionskosten bei Brennstoffzellen liegen noch 5- bis 10-fach über den entsprechenden Motortechnologien