Deutscher Zukunftspreis 2025
Grüne Kraft für schwere Last: Brennstoffzellen im Lkw
Der Deutsche Zukunftspreis des Bundespräsidenten 2025 ist verliehen – und die Auszeichnung geht an ein Team, das den Verkehrssektor nachhaltig beeinflusst. Christoffer Uhr, Kai Weeber und Pierre Andrieu von der Robert Bosch GmbH haben mit ihrem Fuel Cell Power Module einen neuen Brennstoffzellen-Antrieb entwickelt, der schwere Lastkraftwagen emissionsfrei bis zu tausend Kilometer weit tragen kann [1]. Damit ebnet der Wasserstoffantrieb im Güterverkehr den Weg für eine CO₂-freie Zukunft.
Die Brennstoffzelle: Altes Prinzip, neue Dimensionen
Das Grundprinzip der Brennstoffzelle kennt die Wissenschaft seit über 150 Jahren. Heute kann die Technik einen wichtigen Beitrag für einen „grünen“ Verkehrssektor leisten. Eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (kurz PEFC für Polymer Electrolyte Fuel Cell) wandelt Wasserstoff und Sauerstoff in einer elektrochemischen Reaktion direkt in elektrische Energie um. Als einziges Nebenprodukt entsteht reines Wasser, daher gilt die Brennstoffzelle als klimafreundliche Technik, um Strom zu generieren – vorausgesetzt, der verwendete Wasserstoff ist seinerseits mit „grünem“ Strom erzeugt worden.
Wo Lithium-Akkus scheitern, glänzt die PEFC
Warum aber sollte man überhaupt den Umweg über Wasserstoff als Energiespeicher gehen, wenn am Ende doch wieder Strom daraus erzeugt wird? Schließlich ist jede Energieumwandlung mit Verlusten im Gesamtwirkungsgrad verbunden. Die Antwort liegt in der Wirtschaftlichkeit. Für Pkw ist die Wasserstofftechnik in Konkurrenz zu der klassischen Lithiumakku-Technik eher unterlegen – allein schon, weil mittlerweile das Stromladenetz gut ausgebaut ist. Doch für den Lastenverkehr haben Lithiumakkus einen schwerwiegenden Nachteil, wortwörtlich: ihr Gewicht.
Ein Lkw darf zusammen mit seiner Ladung maximal 40 Tonnen wiegen. Je schwerer das Fahrzeug selbst, umso weniger Ladung kann es aufnehmen und desto weniger wirtschaftlich ist es im Betrieb. Vergleicht man nun einen unbeladenen Brennstoffzellen-LKW mit einem batteriebetriebenen gleicher Bauart, zeigt sich: Das Fahrzeug mit der Brennstoffzelle ist rund vier Tonnen leichter [2]. Ein 40-Tonnen-Brennstoffzellen-Lastzug kann also rund zehn Prozent mehr Nutzlast transportieren als ein batteriebetriebener Lkw. In der kosten- und effizienzgetriebenen Speditionsbranche sind das Welten. Darüber hinaus ist das Betanken mit Wasserstoff wesentlich schneller als das Laden einer entsprechend großen Batterie [2]. Diese Vorteile machen die Brennstoffzelltechnik lukrativ, im Besonderen für den Lastenverkehr. Und dank der drei Bosch-Forscher gibt es nun die technische Lösung für diesen Einsatzbereich.
Technische Umsetzung: ein komplexes Scale-Up
Die drei Forscher haben nicht nur eine Brennstoffzelle entwickelt – sie haben ein komplettes Antriebssystem geschaffen, inklusive einer komplexen Regelung, die allen Wettern und Temperaturen von der Sahara bis zur kanadischen Polarluft trotzen kann [2]. So ermöglicht das System einen Kaltstart selbst bei -30 °C [3].
Das Herzstück der Entwicklung ist und bleibt aber die Brennstoffzelle selbst. Sie besteht aus mehreren hundert gestapelten Zellen und sitzt dort, wo in einem herkömmlichen Lastkraftwagen der Motor verbaut ist. Der aus dem Wasserstoff erzeugte Strom treibt entweder direkt den Elektromotor an oder wird in einem kleinen Akku zwischengespeichert. Diese Kombination hilft dabei, Lastspitzen abzufangen und einen möglichst gleichmäßigen Betrieb der Brennstoffzelle zu gewährleisten [2].
Vom Schreibtisch auf die Straße
Bereits seit Juli 2023 ist das System in Serienreife und wurde zunächst in Stuttgart-Feuerbach, später auch im chinesischen Chongqing produziert [4]. Mittlerweile sind mehrere tausend Fahrzeuge mit dem Brennstoffzell-Antrieb Einsatz [1].„Der erste Kunde war ein US-Start-up“, sagt Uhr. „Die ersten Module wurden im Frühjahr 2021 für Testfahrzeuge geliefert.“ [1] Dabei beschränkt sich das Potenzial der Lösung nicht nur auf den Straßenverkehr, wie der Forscher ausführt: „Alle Anwendungen, die eine lange Betriebszeit erfordern, hohe Lasten transportieren müssen oder eine schnelle Betankung brauchen, sind prädestiniert für unser System. Dazu gehören etwa Busse, Gabelstapler, aber auch stationäre Generatoren, die zum Beispiel im Katastrophenschutz oder in Rechenzentren eingesetzt werden können.“ [1]
Forschung als Motor des Wandels
Dass die Brennstoffzelltechnik der Forscher nun mit dem Deutschen Zukunftspreis ausgezeichnet wurde, unterstreicht die große Bedeutung dieser Technologie. Sie ist ein weiterer wichtiger Bauabschnitt auf dem mehrstreifigen Ausbau zu einer emissionsfreien Zukunft, wie es in einer Pressemeldung des Deutschen Zukunftspreises heißt [1]. „Die Transformation der Industrie hin zu nachhaltigen Lösungen ist eine riesige Aufgabe, und ich bin dankbar, daran mitarbeiten zu können“, fasst Weeber zusammen und ergänzt: „Es geht nicht nur um Technologie, sondern auch um die Veränderung von Denkmustern.“
Neben dem Gewinner-Team wurden auch zwei weitere Team für den Zukunftspreis nominiert, deren Entwicklungen in den beiden Textkästen kurz vorgestellt werden.
Sehkorrektur für Millionen Menschen [5]
Dr. Mark Bischoff, Dr. Gregor Stobrawa und Dirk Mühlhoff von Carl Zeiss Meditec haben die Augenlaserchirurgie generalüberholt. Ihr minimalinvasives Lentikel-Extraktionsverfahren „Smile“ ermöglicht Sehkorrekturen ohne die Nachteile herkömmlicher Laser-in-situ-Keratomileusis-Methoden (Lasik-Methoden).
Herausforderung: Bei der klassischen Lasik-Methode wird eine Art Deckel (ein „Flap“) in der obersten Hornhautschicht aufgeklappt. Dies durchtrennt Nerven und vermindert die Sensibilität der Hornhaut. Auch wächst das Flap nicht wieder fest an.
Lösung: Das Team entwickelte einen Femtosekundenlaser, der mit ultrakurzen Impulsen von nur wenigen hundert Femtosekunden arbeitet. Diese Megawatt-starken Pulse werden präzise direkt im Inneren der Hornhaut fokussiert, ohne die Oberfläche zu verletzen. Durch eine nur zwei Millimeter kleine Öffnung entnehmen Chirurgen das separierte Gewebe. Die Hornhautform ändert sich und korrigiert die Fehlsichtigkeit. Es ist kein Hornhautschnitt und Flap mehr nötig.
Anwendung: Über achtzig Länder nutzen heute das Verfahren. Für die über fünfzig Millionen Menschen mit Fehlsichtigkeit, die jedes Jahr das Erwachsenenalter erreichen, ist diese Technik eine Chance zu uneingeschränktem Sehen.
Biomasse statt Mikroplastik [6]
Dr. Anne Lamp, Sina Spingler und Niklas Rambow von Traceless Materials haben einen biologisch abbaubaren Kunststoffersatz entwickelt, der spurlos in der Natur verschwindet.
Herausforderung: Herkömmliche Kunststoffe bestehen aus künstlichen Molekülketten, die Mikroorganismen nicht abbauen können. Selbst Biokunststoffe werden oft chemisch verändert und sind daher nicht vollständig biologisch abbaubar. Gelangen diese Kunststoffe in die Umwelt, verbleiben sie dort Jahrzehnte und verteilen sich in Form von Mikroplastik in Ökosystemen weltweit.
Lösung: Das Team nutzt Reste aus der Getreideverarbeitung als Rohstoff. Mit natürlichen Lösungsmitteln extrahieren sie Zellulose, Proteine und Stärke. Durch physikalische Prozesse entsteht ein thermoplastisches Granulat, das in bestehenden Kunststoffanlagen verarbeitet werden kann. Das Material benötigt weniger Energie bei der Verarbeitung und ersetzt herkömmliche Kunststoffe ohne neue Maschinen.
Anwendung: Ideal für Produkte mit kurzer Nutzungsdauer wie Verpackungen, Pappbecherbeschichtungen und Einwegbesteck. Das Material kann als Altpapier recycelt werden, ohne Mikroplastik zu hinterlassen.
Quellen:
[1] Deutscher Zukunftspreis – Team 3 2025
[2] Stifterverband – Kraftpaket fürs Klima
[3] Bosch Mobility – Fuel Cell Power Module
[4] Bosch Presse – Fertigung FCPM Feuerbach
