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Elektromobilität Forschungsprojekt will Produktion von Brennstoffzellen industrialisieren

| Redakteur: Maximiliane Reichhardt

Mobile Brennstoffzellen sind eine Alternative zu Akkus in elektrisch betriebenen Fahrzeugen – sie im industriellen Maßstab herzustellen ist herausfordernd. Mit dem Projekt „HyFab-Baden-Württemberg“ soll sich das ändern.

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Blick in eine Rolle-zu-Rolle-Anlage, wie sie für die Produktion von Membranen für Brennstoffzellen zum Einsatz kommt.
Blick in eine Rolle-zu-Rolle-Anlage, wie sie für die Produktion von Membranen für Brennstoffzellen zum Einsatz kommt.
(Bild: Fraunhofer ISE/Thomas Klink)

Die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie für Fahrzeuge hat sich stark entwickelt. Ob sich Brennstoffzellen-Pkw durchsetzen, entscheidet aber weiterhin vor allem ihr Preis – und der hängt stark an der Industrialisierung der Technik. Mit dem Projekt „HyFab-Baden-Württemberg – Forschungsfabrik für Brennstoffzellen und Wasserstoff“ wollen Wissenschaftler vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) automatisierte Fertigungs- und Qualitätssicherungsverfahren für Brennstoffzellen entwickeln und erproben – in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg und weiteren Akteuren aus Industrie und Forschung. 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.

Brennstoffzellenfahrzeuge können das Feld übernehmen, das der Diesel gerade verlässt.

„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.“

Die Brennstoffzelle – Antrieb der Zukunft?

Brennstoffzellenfahrzeuge werden von einem 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 speichert Energie, die beim regenerativen Bremsen umgewandelt wird.

Der Vorteil von Brennstoffzellenfahrzeugen liegt im emissionsfreien Fahren, großer Reichweite bei geringerem Gewicht als batterieelektrische Autos 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, Hyundai seit 2013. Honda hat mit dem Clarity ebenfalls ein Fahrzeug im Angebot, bietet es jedoch nur in Japan und den USA/Kalifornien an. Mercedes Benz fährt seit 2018 den GLC F-CELL als Versuchsflotte.

Asien will mehr Brennstoffzellen-Fahrzeuge

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 es, Energie kostengünstig zu speichern – und das gelingt am besten mit Wasserstoff.

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

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