Brennstoffzellen für Basisstationen

Ein paar Tasten am Handy gedrückt, und schon steht die Verbindung. Damit Millionen von Mobilfunk-Kunden reibungslos mobil telefonieren können, müssen allein in Deutschland Zehntausende von Basisstationen rund um die Uhr mit Energie versorgt werden. Fällt das Stromnetz einmal aus, wie vor kurzem in den USA und in Italien passiert, springen Notstromaggregate oder Batterien ein. Nach Ansicht der Experten der Vodafone Pilotentwicklung [Link entfernt] in München könnten Brennstoffzellen jene Dieselaggregate und Bleiakkus ersetzen, die heute im Notfall den Netzbetrieb mehrere Stunden lang aufrecht erhalten.

Die innovative Technologie unter dem Projektnamen "Green Power" bietet gleich eine ganze Reihe von Vorteilen: Brennstoffzellen sind umweltschonend, zuverlässig und wartungsarm. Netzverfügbarkeit und Servicequalität werden so erhöht. Zudem eröffnen sie die Möglichkeit, Mobilfunknetze auch in Gebieten zu betreiben, die noch nicht an die öffentliche Stromversorgung angeschlossen sind. Letztlich soll der Einsatz der Brennstoffzellen langfristig aber auch die Kosten senken.

"Die Brennstoffzellentechnologie hat das Potenzial, im Bereich der unterbrechungsfreien Stromversorgung bei Mobilfunk-Basisstationen eine Revolution einzuleiten", ist sich Bernd Wiemann, Geschäftsführer der Vodafone Pilotentwicklung GmbH, sicher. Davon ist auch Holger Klos, Geschäftsführer des Münchner Brennstoffzellen-Herstellers P21 GmbH überzeugt. Sein Ziel: "Innerhalb der nächsten drei Jahre wollen wir die Technologie zu einem kommerziellen Erfolg führen." Mit seiner Marktausrichtung konzentriert sich das Unternehmen, das Ende 2001 als Spin-off des Vodafone/Mannesmann-Konzerns gegründet wurde, auf ein Segment, das aufgrund des international wachsenden GSM- und UMTS-Marktes ein hohes Absatzpotenzial bietet.

Größtes Manko der Mini-Kraftwerke war bislang ihr hoher Preis. Bis 2005 wollen die Münchner Brennstoffzellen-Pioniere die cleveren Stromerzeuger in hoher Stückzahl produzieren und damit die Kosten kräftig drücken. Eine erste Pilotanlage wurde im P21-Technikum in Brunnthal bei München bereits produziert und erfolgreich im Vodafone D2-Netz getestet, berichtet Vodafone im ThemenService 4/03.

Brennstoffzellen auf dem Vormarsch

Überall dort, wo die Größe einer Brennstoffzelle keine oder nur eine geringe Rolle spielt, sind die umweltfreundlichen Kraftwerke bereits heute im Einsatz. Brennstoffzellen-Anlagen befinden sich beispielsweise beim Reifenhersteller Michelin, beim Energiekonzern RWE sowie in etlichen Industriebetrieben und Kliniken im Praxistest. Die kompakten Kraftwerke eignen sich aber ebenso gut als Stromspender für entlegene Forschungs- oder Wetterstationen, Überwachungsanlagen oder beispielsweise Verkehrseinrichtungen. Auch im täglichen Linienverkehr von Madrid ist seit Mai 2003 ein Citaro-Stadtbus von Mercedes-Benz mit emissionsfreier Brennstoffzelle als Antrieb unterwegs. Bereits seit 1999 versorgt eine Wasserstoff-Tankstelle auf dem Münchner Flughafen unter anderem drei wasserstoffbetriebene Busse.

Es gelang sogar schon, Brennstoffzellen auf die Größe einer Streichholzschachtel zu schrumpfen. In Handys, Notebooks, Camcordern oder Elektrowerkzeugen könnten sie schon bald Akkus ersetzen. Erste Seriengeräte werden von Optimisten bereits im kommenden Jahr auf dem Markt erwartet.

Umweltfreundliche Stromerzeuger

Im Gegensatz zu Batterien und Akkus, die Strom lediglich speichern, sind Brennzoffzellen quasi kleine Kraftwerke. Sie erzeugen Strom und Wärme direkt durch Umsetzung von Wasserstoff und Sauerstoff. Anders als bei der vom Schulunterricht her bekannten Knallgasreaktion finden Sauerstoff und Wasserstoff in einer Brennstoffzelle allerdings auf "sanfte Weise" zueinander. Um die normalerweise explosionsartig verlaufende Reaktion zu zähmen, verhindert eine Trennschicht (Elektrolyt) den direkten Kontakt beider Gase. Im Vodafone-Projekt "Green Power" zur alternativen Notstromversorgung von Mobilfunkinfrastruktur werden PEM-Brennstoffzellen verwendet, bei denen diese Trennschicht aus einer Kunststofffolie (Polymer-Elektrolyt-Membran, kurz: PEM) besteht.

Für Anwendungen, bei denen nur geringe Leistungen erzeugt werden müssen, lässt sich Wasserstoff auch durch Methanol (Methylalkohol) ersetzen. Innerhalb der Brennstoffzelle wird daraus Wasserstoff in kleinen Mengen freigesetzt, der mit Sauerstoff aus der Luft reagiert. Es entstehen wiederum Strom und Wärme.

Brennstoffzellen arbeiten leise und nutzen die Energie erheblich besser aus, als Automotoren oder konventionelle Kraftwerke. Es entstehen keine schädlichen Verbrennungsprodukte. Einziges "Abgas" der Wasserstoff-Brennstoffzellen ist Wasserdampf. Allerdings muss der Wasserstoff auch erstmal erzeugt werden. Werden dazu fossile Energieträger eingesetzt, entsteht bei der Wasserstoff-Produktion auch Kohlendioxid. Doch ist das weniger, als bei der direkten Verstromung von Kohle und Zwischenspeicherung in herkömmlichen Akkus.

Entdeckt wurde das Prinzip der Brennstoffzelle bereits im Jahre 1839 von William Robert Grove. Danach wurde es jedoch kaum genutzt. Seit Mitte des 20. Jahrhundert werden Brennstoffzellen vor allem in Raumfahrt und Militärtechnik eingesetzt.

Vodafone Pilotentwicklung

Seit 1995 beschäftigt sich die Vodafone Pilotentwicklung GmbH in München mit der Technik von Brennstoffzellen. Eines der zentralen Projekte war und ist der Einsatz dieser Technologie für die Telekommunikation. Regenerative Energien wie beispielsweise die Stromerzeugung aus Solar- und Windkraftanlagen für die Mobilfunkinfrastruktur werden in Zusammenarbeit mit der Industrie ebenso erforscht. Die Vodafone Pilotentwicklung gehört zur Group R&D (Abteilung für Forschung und Entwicklung) innerhalb des internationalen Vodafone-Konzerns.