Panorama

Produktion von Brennstoffzellen in großem Maßstab

02.01.2020 - Umweltministerium fördert HyFab-Projekt mit 7,9 Millionen Euro, ZSW etabliert Forschungsfabrik in Ulm.

Die Wasserstoff- und Brennstoffzellen­technologie für Fahrzeuge hat in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht. Mit ersten kommer­ziellen Modellen kommt man längst geräuscharm und emissionsfrei durch die Republik. Ob sich Brennstoffzellen-Pkw am Markt durchsetzen, entscheidet jetzt nicht zuletzt der Preis, der für diese Fahrzeuge verlangt wird. Eine Industria­lisierung der Produktion ist nötig, denn sie befördert den kosten­günstigeren Einsatz von Brennstoffzellen und bietet so ein enormes Potenzial zur CO2-Reduzierung im Verkehr sowie für die nationale Wertschöpfung. Mit dem Projekt „HyFab-Baden-Württem­berg – Forschungs­fabrik für Brennstoff­zellen und Wasserstoff“ wollen Wissenschaft­lerinnen und Wissen­schaftler vom Zentrum für Sonnen­energie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energie­systeme ISE in Freiburg und weiteren Akteuren aus Industrie und Forschung automati­sierte Fertigungs- und Qualitäts­sicherungs­verfahren für Brennstoff­zellen entwickeln und erproben. Die Forschungs­infrastruktur am ZSW in Ulm soll hierfür deutlich ausgebaut werden. Das Umwelt­ministerium des Landes Baden-Württemberg fördert das Vorhaben an den Standorten Ulm und Freiburg mit insgesamt 7,9 Millionen Euro.

„Die Mobilität von morgen muss klimaneutral und möglichst emissionsfrei sein“, sagt der baden-württem­bergische Umweltminister Franz Untersteller. „Um die Verkehrs­wende ernsthaft und wirksam angehen zu können, brauchen wir Mut und dürfen nicht ausschließlich auf batterieelektrische Fahrzeuge setzen. Wir wollen mit dem Forschungs­projekt HyFab Brennstoff­zellenprodukte serien­tauglich und damit günstiger machen. Und so bundesweit Vorreiter werden."

„Emissionsfreie Brennstoffzellen-Antriebe sind eine der umwelt- und klimafreund­lichsten Lösungen im Verkehr. Die Technologie ist reif für den Markt. Und Probleme, die allererste Brennstoff­zellenfahrzeuge noch aufwiesen, werden heute beherrscht“, sagt Ludwig Jörissen, Leiter der Brennstoff­zellen-Forschung am ZSW. „Es ist jetzt Zeit, großserien­taugliche Fertigungs­verfahren zu erforschen, so dass Brenn­stoffzellen in nennenswerten Stückzahlen auf die Straße kommen. Langfristig können mit regenerativem Wasserstoff betriebene Brenn­stoffzellen­fahrzeuge das Feld übernehmen, das der Diesel gerade verlässt.“

Brennstoffzellenfahrzeuge (FCEV) werden über einen Elektromotor angetrieben, aber ihre Technik unterscheidet sich deutlich von rein batterie­elektrischen Fahrzeugen. In der Brennstoff­zelle reagiert Wasserstoff mit Sauerstoff aus der Luft zu Wasser und erzeugt dabei elektrische Energie und Wärme. Der Strom wird von einem Elektromotor genutzt, eine zusätzliche Batterie unterstützt das Brennstoff­zellen­system während der Beschleunigung und beim regenerativen Bremsen. Der Vorteil von Brennstoff­zellen­fahrzeugen liegt im emissions­freien Fahren, großer Reichweite bei geringerem Gewicht als Batterien und schneller Betankung. Sie eignen sich deshalb auch für Busse, den Schwerlast­verkehr sowie für Züge und Schiffe.

Kommerzielle, serienreife Brennstoff­zellen-Fahrzeuge, Pkw und Lkw, bieten in Deutschland derzeit zwei asiatische Hersteller an (Toyota seit 2014 und Hyundai seit 2013). Mercedes Benz fährt seit 2018 den GLC F-Cell als Versuchsflotte. Weitere Hersteller haben erste Flotten für Mitte der 2020er Jahre angekündigt. Darüber hinaus sind an mehreren Orten Busse sowie erste Nahver­kehrszüge bereits im Linienverkehr mit Wasserstoff unterwegs. Nach den interna­tionalen Roadmaps sind für China bis zum Jahr 2030 über eine Million Brennstoffzellen-Fahrzeuge geplant, Korea stellt 700.000 Brennstoff­zellen-Fahrzeuge für 2025 in Aussicht. Bis 2030 sollen 800.000 Brennstoff­zellenautos auf japanischen Straßen rollen.

Mit dem beschlossenen Komplett­ausstieg aus fossilen Energie­trägern bis 2050 muss die gesamte Energie­versorgung auf fluktu­ierenden, erneuer­baren Strom umgestellt werden. Das erfordert eine kosten­günstige Energie­speicherung, die am besten mit Wasserstoff realisiert werden kann. (Quelle: ZSW)

Link: Zentrum für Elektrolyse, Brennstoffzellen und synthetische Kraftstoffe, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, Freiburg i.Br.

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