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17.01.2019 | Brennstoffzelle | Im Fokus | Onlineartikel

Neuer Schwung für die Brennstoffzelle?

Autor:
Christiane Köllner

Europas Kommunen setzen auf Brennstoffzellen-Fahrzeuge und arbeiten am Aufbau eigener Wasserstoff-Tankstellen. Doch die Autoindustrie hinkt noch hinterher: Es fehlt an verfügbaren Fahrzeugen. 

Viele europäische Städte müssen schnell für bessere Luft sorgen. Dabei setzen Kommunen verstärkt auf die Brennstoffzellentechnik. So wollen laut einer aktuellen Studie von Roland Berger 89 europäische Kommunen in den kommenden fünf Jahren rund 1,8 Milliarden Euro in Stadtbusse, Autos und Lieferwagen mit Brennstoffzellen sowie in Elektrolyseure zur Wasserstoffproduktion und Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen investieren. Mittelfristig wollen sie auch entsprechend ausgestattete Müllwagen, Züge und Schiffe anschaffen. 

"Gerade in Europa ist in den vergangenen Jahren viel Geld in die Batterietechnologie geflossen", erklärt Yvonne Ruf, Partner der Beratungsfirma Roland Berger. "Die Brennstoffzelle führte lange wegen geringer Nachfrage ein Schattendasein. Wir erleben derzeit allerdings eine Art Renaissance für die Brennstoffzelle." Yvonne Ruf zählt zu den Autoren der Studie "Fuel Cells and Hydrogen for Green Energy in European Cities and Regions", die Roland Berger im Auftrag des The Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking (FCH) erstellt hat. 

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Brennstoffzellen

Das Funktionsprinzip der Brennstoffzelle wurde 1838 von Christian Friedrich Schönbein entdeckt. Im darauf folgenden Jahr konnte der Physiker und Jurist Sir William Robert Grove auf dieser Basis die erste Brennstoffzelle entwickeln.

Breite Einsatzmöglichkeiten 

Die Brennstoffzelle als Energiewandler verspricht viele Vorteile: "Es treten keine Emissionen von Schadstoffen oder Lärm auf, bei Wasserstoff als Brennstoff auch keine CO2-Emissionen", erklären die Springer-Autoren Klell, Eichlseder und Trattner im Kapitel Brennstoffzellen aus dem Buch Wasserstoff in der Fahrzeugtechnik. Daneben sind eine "hohe Reichweite bei gleichzeitig kurzen Betankungszeiten und zugleich breite Einsatzmöglichkeiten vom Pkw bis zu Stadtbussen" möglich, so Daimler im Artikel Das intelligente Brennstoffzellen-Plug-in-Hybrid-Antriebssystem des Mercedes-Benz GLC F-Cell aus der MTZ 1/2019.

Die Umrüstung auf die Brennstoffzellentechnik soll auch für Wirtschaftseffekte sorgen: Der globale Industrieverband Hydrogen Council rechnet laut Roland Berger damit, dass bis 2050 rund 30 Millionen zusätzliche Arbeitsplätze entstehen werden. Der Einsatz der Wasserstofftechnologie soll jährliche Umsätze von rund 2.000 Milliarden Dollar weltweit generieren – falls der Wasserstoff sich als globaler Energieträger durchsetzt und bis zu 18 Prozent der globalen Energienachfrage abdeckt.

Schlechtes Modellangebot und geringe Stückzahlen 

Die aktuelle Roland-Berger-Studie zeigt, dass die Pläne der meisten Kommunen "konkret und entsprechende Fördermittel bereits bewilligt oder mindestens bereits beantragt sind", wie es heißt. Dazu gehöre auch der Aufbau eigener Tankstellen. Vor allem ab dem Jahr 2022 soll es demnach zu einem zügigen Ausbau des Netzes kommen; der nötige Wasserstoff soll überwiegend durch Elektrolyse vor Ort hergestellt werden.

Allerdings stoßen die befragten Regionen und Kommunen bei der Umsetzung ihrer Pläne auf einige Hürden. Weil derzeit nur wenige – vor allem asiatische – Hersteller kommerziell nutzbare Busse, Lieferwagen und Autos in kleinen Stückzahlen anfertigten, übersteige die Nachfrage das Angebot, berichtet Roland Berger. Laufende Ausschreibungsverfahren seien offenbar bereits zurückgezogen worden. Zusätzlicher Bedarf an Lkw und Zügen dürfte in Kürze aus dem privaten Logistikbereich auf die Anbieter zukommen. Die Autoren empfehlen deshalb eine deutliche Ausweitung der Produktionskapazitäten vor allem bei europäischen Herstellern, die bislang oft nur nach Auftrag oder mit langen Lieferzeiten fertigen.

Toyota und Hyundai haben die Nase vorn

Aktuell haben asiatische Hersteller wie Toyota und Hyundai beim Brennstoffzellenantrieb die Nase vorn. Toyota hat mit dem Mirai bereits seit Längerem ein Serienfahrzeug mit Brennstoffzellentechnik im Portfolio. Außerdem haben die Japaner den Brennstoffzellenbus Toyota Sora vorgestellt und die zweite Generation des schweren Brennstoffzellen-Lkws Beta erprobt. Hyundai hat nach dem ix35 Fuel Cell nun das Nachfolgemodell Nexo auf die Straße gebracht. Bereits 2019 soll eine erste Flotte des Hyundai Fuel Cell Electric Trucks auf die Straßen rollen.

Die europäische Autobranche setzt hingegen "weiter auf Plug-in-Hybrid-Fahrzeuge und batterieelektrische Fahrzeuge", wie Johannes Liebl im Online-Artikel Ist die Brennstoffzelle ein Antrieb von morgen? schreibt. Da aus der Weiterentwicklung der elektrischen Speicher zunehmend höhere Reichweiten abgeleitet werden könnten, sei dieser Weg vielleicht der bessere, stellt Liebl zur Diskussion. 

Sind die deutschen Hersteller zu spät?

Haben die deutschen Hersteller also einen wichtigen Trend verschlafen? Nicht direkt – Volkswagen Nutzfahrzeuge hat kürzlich den Crafter Hymotion mit Brennstoffzellen-Antrieb gezeigt, allerdings ist der Transporter noch eine Studie, könnte aber laut VW starten, sobald "die Infrastruktur passt". Laut Prognosen könne dies in fünf bis zehn Jahren so weit sein. In der ersten Hälfte des nächsten Jahrzehnts will Audi das erste Brennstoffzellen-Auto in einer Kleinserie auf den Markt bringen, wie Audi-Manager Nikolai Ardey im Interview "Der Preis für eine Brennstoffzelle lässt sich auf ein knappes Drittel bis Viertel reduzieren" erläutert. Zudem wollen die Ingolstädter zusammen mit Hyundai an der Brennstoffzellentechnik arbeiten. Geplant ist unter anderem ein gegenseitiger Patent-Tausch für die beschleunigte Entwicklung zur Großserie. 

In einer Kleinserie für Flottenkunden bietet Daimler den GLC mit einem Plug-in-Brennstoffzellen-System an, als sogenannten GLC F-Cell. Erste Exemplare werden nun ausgeliefert und bald auch zur Miete angeboten. Im Pkw-Bereich sieht Jürgen Schenk, Chief Engineer eDrive Systemintegration bei Daimler, Brennstoffzellenfahrzeuge langfristig in Verbindung mit der Plug-in-Technik als Langstreckenalternative zum Diesel, wie er im Interview "Es findet ein Umdenken statt – zugunsten der Elektromobilität" aus der ATZelektronik 5/2018 erklärt. Weitere Brennstoffzellenfahrzeuge neben dem GLC F-Cell seien vorerst aber nicht geplant. Man konzentriere sich in den nächsten Jahren ganz klar auf die Skalierung der BEVs. Im Nutzfahrzeug-Bereich hat Mercedes-Benz Vans den Concept Sprinter F-Cell, eine elektrische Variante mit Brennstoffzellentechnik, vorgestellt, allerdings vorerst nur als Studie.

Im Schwerlastbereich und Flottenbetrieb wettbewerbsfähig

Ein klares Bekenntnis zur Brennstoffzelle sieht anders aus. Ob es die europäische Autoindustrie schafft, der Nachfrage der Kommunen nach Brennstoffzellenfahrzeugen nachzukommen, bleibt offen. Sicher ist, dass die Forschung an der Brennstoffzelle weitergeht, weil Europa hier weltweit vorne mitspielt. Anders als bei Batteriezellen, deren Produktion bislang fest in asiatischer Hand ist. Die Versorgung mit raren Zellmaterialien ist ebenso unsicher. Vor allem ist die Brennstoffzelle für große Nutzfahrzeuge eine Option, wie Dr. Otmar Scharrer, Vice President Corporate Research and Advanced Engineering von Mahle, im Interview "Für individuelle Mobilitätsbedürfnisse gibt es individuelle Lösungen" aus der MTZ 1/2019 erläutert. 

Abschreiben wollen auch die Roland-Berger-Analysten die Brennstoffzelle nicht: “Der Brennstoffzellenantrieb mit Wasserstoff ist gerade im Schwerlastbereich und Flottenbetrieb eine wettbewerbsfähige Technologie. Wenn die flächendeckende Umrüstung auf emissionsfreie Flotten gelingen soll, müssen die Hersteller jetzt dringend investieren, um sich wichtige Marktanteile zu sichern“, rät Heiko Ammermann, Senior Partner von Roland Berger und Leiter des Competence Centers Transportation.

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