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Chancen muss man nutzen. Besonders, wenn diese zum Greifen nah sind. Dies war der Fall beim 2. Internationaler ATZ-Kongress Electrified-Mobility 2019, welcher am 12. und 13. November 2019 in Mannheim stattgefunden hat. Im Fokus meines Besuchs stand die Brennstoffzellentechnologie, welcher insbesondere am zweiten Veranstaltungstag, im Rahmen von drei Vorträgen, besondere Beachtung geschenkt wurde.
Markus Schöttle – Senior Editor Automotive Developments, Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, Deutschland – führte als Moderator durch den Vormittag. Bereits bei seiner Begrüßung und kurzen Vorstellung des Ablaufes ging er darauf ein, dass am vorherigen Tag heiße Diskussionen zur Brennstoffzelle geführt wurde. Insbesondere über deren Einsatz im PKW- und Nutzfahrzeugbereich. Relativ schnell übergab er das Mikro an den ersten Redner des Tages, ein Urgestein in der Thematik Brennstoffzelle, aber auch bei Lithium-Ionen-Batterien, wie Schöttle zu berichten wusste.
Technologie, Kosten und Infrastruktur – Herausforderungen, aber kein Bermuda-Dreieck für die Brennstoffzelle!
Prof. Dr. Christian Mohrdieck – Director Fuell Cell and CEO, Mercedes-Benz Fuel Cell GmbH, Deutschland – eröffnete die Vortragsreihe zum Thema E-Mobilität. Den Einstieg in das Thema begann er mit Blick auf die Gesamtstrategie von Daimler in Bezug auf Elektromobilität: „Unser aktueller Fokus liegt auf der batterie-elektrischen Mobilität“, so eine Aussage von Ola Källenius, Daimler CEO, welche Mohrdieck immer noch als Maßgabe und Stoßrichtung ansieht. In diesem Zusammenhang durfte auch ein Blick auf die „Ambition2039“: Daimlers Weg zu nachhaltiger Mobilität nicht fehlen.
Prof. Dr. Christian Mohrdieck – Director Fuell Cell and CEO, Mercedes-Benz Fuel Cell GmbH, Deutschland
Hierbei spielen aber nicht nur Themen wie CO2-neutrale Produktion der eigentlichen Endprodukte für Daimler eine Rolle, sondern der Blick auf die gesamte Prozesskette soll dazu führen, dass diese CO2-neutral wird. In diesem Zusammenhang erwähnte Mohrdieck, dass aktuell sechs Prozent der weltweiten CO2-Emissionen bei der Stahlherstellung verursacht werden; aus seiner Sicht ebenfalls ein Punkt der angegangen werden muss. Da es aber eben nicht reiche nur in eine Richtung denke müsse man für alles offen sein. Unter anderem eben auch für die Brennstoffzellentechnologie.
Daimler sieht Brennstoffzelle und Batterie als ergänzende Antriebstechniken
Eine generelle Aussage von Mohrdieck und seinem Arbeitgeber ob Batteriebetriebene E-Mobilität oder Brennstoffzellen-E-Mobilität die Nase vorne hat gab es nicht. Stattdessen der Verweis darauf, dass immer von Anwendungsfall zu Anwendungsfall entschieden werden muss. Eine Aussage, welche sich auch in den Vorträgen der beiden anderen Referenten widerfindet. “Man sieht Brennstoffzelle und Batterie nicht als Konkurrenz, sondern ergänzende Antriebstechniken. Im Idealfall kann man von beiden Antriebstechniken profitieren”, so Mohrdieck weiter. Bestes Beispiel hierfür sei der GLC F-Cell.
Feststeht, Daimler setzt künftig auf drei Säulen beim Antrieb: Hocheffzizente Verbrenner, Elektroautos & Plug-In-Hybride sowie elektrische Fahrzeuge mit Batterie und Brennstoffzelle. Mohrdieck sieht persönlich Verbrenner weiterhin auf der Straße, sieht aber auch entsprechendes Verbesserungspotential beim Verbrenner selbst, welches noch genutzt werden muss. Dennoch scheint für ihn klar zu sein: “Die Kür ist das vollelektrische Fahren. Mit Brennstoffzelle oder als Batteriebetriebenes Auto.”
Brennstoffzelle hat Alltagsfähigkeit nachgewiesen
Der Director Fuell Cell and CEO, Mercedes-Benz Fuel Cell GmbH, ließ in seinem Vortrag ganz klar erkenne: die „Brennstoffzelle hat ihre Alltagsfähigkeit nachgewiesen.“ Bereits 2011 absolvierten drei Mercedes-Benz B-Class F-Cell, in 125 Tagen, eine Reise um die Welt: 14 Länder, 30.000 km standen auf dem Plan. Die Brennstoffzellentechnologie führte schon damals zu keinen Problemen. Kratzer an der Windschutzscheibe oder Probleme mit Reifen waren die größten Herausforderungen. Mohrdieck machte aber auch kein Hehl daraus, dass bereits damals aufgefallen ist, dass die Infrastruktur ausgebaut werden muss, damit die Brennstoffzelle sich durchsetzen kann.
Mercedes selbst blickt mittlerweile auf Brennstoffzellen-Fahrzeuge, welche weit über 350.000 km auf dem Tacho stehen haben. Die Langlebigkeit ist durchaus vorhanden. Zudem hat man entsprechende Vorteile beim Betanken gegenüber dem Laden, welche Mercedes-Benz mit Zahlen zu untermauern versteht. Bei 36.000 Tankvorgängen wird eine durchschnittliche Betankungszeit von um die 2,8 Minuten erreicht. Also durchaus vergleichbar mit Verbrenner heutzutage und wesentlich schneller als rein Batterie-elektrische Fahrzeuge.
Aus seiner Sicht sei mit dem Mercedes GLC F-Cell, seinem “Baby”, zudem etwas gelungen, was die Brennstoffzellentechnologie im Alltag ankommen lässt. Mercedes-Benz hat einen Hybrid aus Batterie-elektrischer- und Brennstoffzellen-Technologie aufgebaut und dadurch das Beste aus beiden Welten vereint. Oder wie Mohrdieck selbst sagte: “Man hat die Reichweitenangst von E-Autos, als auch die Tankstellenangst der Brennstoffzelle dadurch minimiert.”
Mohrdieck: „Wie geht es weiter? Das Thema GLC F-Cell ist durch“
Diese Fragte stellte er selbst in den Raum und wusste diese auch zu beantworten: „In Zukunft wollen wir und haben schon begonnen, ein modulares Brennstoffzellen-System entwickeln.” Damit möchte das Unternehmen dann den Schritt vom PKW zu schweren Nutzfahrzeugen gehen. Hierdurch soll eine Vielzahl von Fahrzeugtypen mit Brennstoffzellentechnologie ausgerüstet werden, aber auch stationäre Speichersysteme spielen eine Rolle. Denn gerade dieses Projekt soll zu großen Volumina bei der Brennstoffzelle führen. Hierzu der Verweis auf ein Pilotprojekt von Mercedes mit Hewlett Packard, über welches wir bereits 2017 berichtet haben: “Daimler kooperiert mit Computing-Experten zu non-automotive Brennstoffzellensystemen”.
Der Brennstoffzellen-Experte gab zu verstehen, dass „Modularität natürlich für Kostensenkung sorgt”, aber nicht der einzige Stellhebel sei. Im Gegenteil, Volumina, technische Fortschritte und fähige Zulieferer die Skaleneffekte nutzen treiben die Kostensenkung bei der Brennstoffzelle spürbar voran. Auf Grundlage dieser Überlegungen geht Mercedes-Benz so weit, dass das Unternehmen zu verstehen gibt, dass ein Brennstoffzellen-PKW auf das Kostenniveau eines Plug-In-Hybriden kommen kann.
Volumina wolle man eben auch über die bereits erwähnten stationären Speichersysteme erreichen. Denn große Speicher werden eh notwendig, wenn es darum geht regenerative Energien zu speichern. Auch über längere Zeiträume hinweg. Stürme im Norden Deutschlands als Beispiel, sind in manchen Jahreszeiten vorhanden, dann wieder nicht. Wasserstoff-Energiespeicher könnten sich für einen solchen Einsatz anbieten und die Energie dann speichern, wenn Bedarf ist aber auch wieder abgeben.
Dr. Manfred Stefener, Geschäftsführer im Bereich Brennstoffzelle, Freudenberg Sealing Technologies GmbH & Co. KG, Deutschland, ließ es sich nicht nehmen und erkundigte sich nach dem Vortrag über die aktuelle Stellung von Daimler im internationalen Wettbewerb, im Bereich der Brennstoffzelle. Hierzu konnte Mohrdieck aus Gründen der Verschwiegenheit keine ganz zufriedenstellende Antwort geben, insbesondere in puncto Stückzahlplanung. Gab aber auch zu verstehen, dass Daimler unter anderem den Toyota Mirai auseinander genommen habe und er danach dennoch sehr gut schlafen konnte. Konkurrenz scheint Mercedes demnach nicht zu fürchten.
PEM Brennstoffzellen-Stack für mobile Anwendungen
Dr. Mohsine Zahid – Director Global Business Development Battery & Fuel Cell, ElringKlinger AG, Deutschland – reihte sich direkt nach Prof. Dr. Christian Mohrdieck in der Brennstoffzellen-Vortragsreihe ein und gab aus Sicht eines Automobil-Zulieferers zu verstehen, welche Bedeutung die Brennstoffzellen-Technologie für ElringKlinger besitzt.
Dr. Mohsine Zahid – Director Global Business Development Battery & Fuel Cell, ElringKlinger AG, Deutschland
Vom “klassischen” Blech- und Kunststoffteile-Zulieferer zum Brennstoffzellen-Experten
Als Einstieg wählte er zunächst den Blick auf die Historie von ElringKlinger, einem Unternehmen, welches seinen Ursprung in der schwäbischen Alb besitzt und noch heute in Göttingen angesiedelt ist. Mittlerweile habe das Unternehmen 140 Jahre Firmengeschichte vorzuweisen und über 10.000 Mitarbeiter weltweit beschäftigt. Das eigene Geschäft ist eigentlich stark über Blechteile und Kunststoffe geprägt. Was aus Zahids Sicht allerdings auch eine gute Grundlage gewesen sei, um bei der Brennstoffzelle einzusteigen. Der Fokus liegt hierbei vor allem auf Komponenten für Brennstoffzelle wie die „metallische Bipolar-Platten“ – Entwicklung in diesem Bereich haben bereits im Jahr 2000 begonnen.
Der Zulieferer setzt sich auch mit Batteriebetriebener Elektromobilität auseinander und sieht ebenfalls Relevanz für beide Bereiche, als auch für bisherige Verbrenner-Antriebe. Zumindest für die nahe Zukunft. Für die Brennstoffzellentechnologie hat man sich entschieden, da bei Alternativen Antrieben ein immer aggressiveres Wachstum zu verzeichnen ist, insbesondere ab 2025 – stark getrieben durch strengere Emissionsrichtlinien. Als Zulieferer muss man deswegen zeitnah reagieren und sich auf neue Geschäftsfelder einlassen.
Brennstoffzelle nimmt auch in Entwicklung deutlich Fahrt auf
In der Produktentwicklung ist stetiger Fortschritt zu sehen bei ElringKlinger. Seit 2015 werden entsprechende Zeiträume bei Fortschritte spürbar schneller erzielt. Aktuell blickt das Unternehmen auf zwei Brennstoffzellen-Stackplattformen, welche in Hinblick auf Industrialisierung entwickelt wurden: NM5 (50 kW nominell) NM12 (120 kW nominell). Diese Systeme können an den Energiebedarf des Einsatzzweckes angepasst werden. Fünf bis 150 kW können hierbei abgedeckt werden.
Die NM5 Brennstoffzellen-Stackplattform kann hierbei bis zu 70 kW, die NM bis zu 135 kW, in einer späteren Ausbaustufe 150 kW abbilden. Der Einsatzzweck der Plattformen richtet sich nach benötigten Power der späteren Endprodukte. Ähnlich Freudenberg Sealing Technologies (FST) legt ElringKlinger Wert auf eine hohe Wertschöpfungstiefe im eigenen Haus. Zahid gibt aber auch zu verstehen: “Die Technologie ist da. Was fehlt ist die Kostenreduktion.”
Mehr Chancen als Probleme mit Brennstoffzellen-Technologie
Hier stehe man vor dem typischen Henne-Ei-Problem. Sprich, Stückzahlen werden benötigt, um Kosten zu senken. Auch, um Zulieferer Sicherheit zu geben für eigene Planung und Fortführung hin zur Serienreife. Viel Potential weiterhin vorhanden, welches angegangen werden muss. Dessen ist ElringKlinger sich bewusst und geht diese Schritte an. Die Prognose des Zulieferers steht:
“ElringKlinger geht von einer weltweiten Brennstoffzellenproduktion in 2030 von 2,5 Mio Fahrzeugen aus, sowie einem Bestand von bis zu 5,5 Mio. Fahrzeuge. Des Weiteren geht man bis 2030 von einer Marktkonsolidierung auf einige wenige OEMs und Tier 1-Zulieferer weltweit aus.”
Diese wird auch durch Nationale Ziele unterstrichen, welche Zahid im Rahmen seiner Präsentation für das Jahr 2030 abgebildet hat. Hierbei war die Rede von
- Japan – 800.000 Fahrzeuge
- Kalifornien – 1.000.000 Fahrzeuge
- China – 1.000.000 Fahrzeuge
- Korea 1.800.000 Fahrzeuge
Daher lasse sich für ihn grundsätzlich festhalten, dass mehr Chancen als Probleme mit der Brennstoffzelle vorhanden sind – auch wenn die Planungssicherheit aktuell noch fehlt. Diese sei lediglich in China durch die starken Förderungsmaßnahmen gegeben. Europa müsse hier nachziehen. Aber auch hier scheint sich bekanntermaßen etwas zu bewegen. Denn, nicht nur batterieelektrische E-Mobilität spiele künftig eine Rolle, auch eine Wasserstoff-Strategie für Deutschland soll erarbeitet werden, so Merkel.
Auf dem Weg zu Serienprodukten – Industrialisierung von Brennstoffzellensystemen für die Nutzfahrzeugbranche
Wir erinnern uns: Die Freudenberg Sealing Technologies (FST) setzt für ihre künftige Strategie, bei der Begleitung des Wandels der Mobilität, auf die Brennstoffzelle. Hierbei wird sich das Unternehmen zunächst auf Brennstoffzellen-Systeme für Heavy-Duty-Anwendungen konzentrieren. Brennstoffzellenexperten Dr. Manfred Stefener stand uns Anfang Oktober bereits Rede und Antwort im Podcast und gab einen Einblick in die Strategie und die Zukunft der Brennstoffzelle bei FST. Auch bei der Vortragsreihe im Rosengarten, Mannheim durfte sein Vortrag nicht fehlen.
Dr. Manfred Stefener, Geschäftsführer im Bereich
Brennstoffzelle, Freudenberg Sealing Technologies GmbH & Co. KG, Deutschland
Seine einleitenden Worte waren sinngemäß die, dass er die Brennstoffzelle im Markt noch unterrepräsentiert sieht. Diese aber dennoch zum Einsatz kommen werden. Vielmehr sei daher aus seiner Sicht die Frage zu stellen: „Wann kommt die Brennstoffzelle im Bereich der Mobilität?“ Hierzu haben sich Freudenberg Sealing Technologies, deren CEO Claus Möhlenkamp, als auch Dr. Stefener selbst entsprechende Gedanken gemacht.
FST sieht Wandel im Bereich der Mobilität als Chance
Dr. Stefener gibt daher im Rahmen seines Vortrags zu verstehen, dass man den Wandel im Bereich der Mobilität als Chance sehe und man daher eine höhere Stufe in der Wertschöpfung einnehmen wolle. Fest steht in puncto Brennstoffzelle möchte das Unternehmen den eigenen Kunden künftig eine fertige Lösung aus einer Hand bieten. Eine Entscheidung, welche Hand in Hand mit der stets angestrebten hohen Wertschöpfungstiefe des Konzerns geht. Möglich wird dies durch die vollständige Integration aller bestehenden Brennstoffzellenprodukte und -kapazitäten der Freudenberg-Gruppe, z.B. GDL, Dichtungen, Befeuchter usw.
Die Konzentration auf Heavy-Duty-Anwendungen soll helfen schneller Skaleneffekte zu erreichen. Kosten zu senken, um tiefer in den Markt einzusteigen. Hier sei der Querverweis auf eine Aussage von FST-CEO Möhlenkamp gestattet. Für diesen steht fest der Weg der Brennstoffzelle kann nur über Skaleneffekte und Wertschöpfungstiefe zum Erfolg führen. Hierzu ein Zitat aus einem seiner vergangenen Interviews:
“Wenn wir den Antrieb eines Kreuzfahrtschiffs gängiger Größe komplett mit Brennstoffzellen realisieren, dann sprechen wir über ein Äquivalent von 1.000 Pkw – in einem einzigen Schiff! So würden wir rasch Skaleneffekte erreichen, mit denen wir auch im Pkw-Segment sehr wettbewerbsfähig wären.” – Claus Möhlenkamp, CEO Freudenberg
Das Unternehmen setzt zur Kostenreduktion zudem auf Konzern eigene Patente und Technologien, welche zu weiteren Vorteilen verhelfen sollen.
Batteriebetriebe E-Mobilität oder Brennstoffzellen-Einsatz immer nach Einsatzzweck zu wählen
Jedoch betonte Dr. Stefener, dass die Antriebsart immer in Abhängigkeit des Einsatzzwecks auswählen müsse. In diesem Zusammenhang verwies er auf den Auszug einer Studie mit dem Titel “Fuel Cells and Hydrogen”. Diese zeigt die Einordung verschiedener Mobilitätssektoren nach Gewicht und Reichweite sowie der Einordnung wie sich dies auf Einsatz von batteriebetriebenen E-Fahrzeugen sowie Brennstoffzellenfahrzeugen auswirkt. Deutlich wird, dass schwere Fahrzeuge eher im Bereich der Brennstoffzelle angesiedelt sind, PKW hingegen eher im Bereich der Batteriebetriebenen E-Mobilität. Ein weiterer Punkt, welcher für die Konzentration auf Heavy-Duty-Anwendungen spricht.
Im Zusammenhang mit der Brennstoffzellentechnologie griff Dr. Stefener ebenfalls einen interessanten Punkt auf, welchen man gerade bei größeren Fahrzeugen nicht außer Acht lassen sollte. Die Ladezeit. Schon heute erreiche man mit Wasserstoff 15 Mal schnellere Ladezeiten als mit Fast-Charger. Des Weiteren gibt es Studien, welche besagen, dass man 60 Fast-Charger durch eine Wasserstofftankstelle ersetzen könnte. Dementsprechend durchaus auch ein Kostenfaktor, welcher zu berücksichtigen ist.
Freudenberg Sealing Technologies sieht Preisparität zwischen Diesel und Brennstoffzelle am Horizont
Dr. Stefener stellte während seines Vortrags einen Auszug einer Betrachtung von Thinkstep vor. Diese sieht Preisparität im Jahr 2030 zwischen Diesel und Brennstoffzellen-Heavy-Duty-Fahrzeugen. FST teilt die Einschätzung der Studie. Ein wichtiger Punkt sei hierbei nicht nur die eigene Weiterentwicklung, sondern auch sinkenden Kosten des Wasserstoff. Denn auch hier wird sich aus seiner Sicht einiges bewegen, da auch Elektrolyseure auf Skaleneffekte setzen und die Technologie vorantreiben. Hierdurch wird das Ganze wirtschaftlich stark interessant.
So interessant, dass Dr. Stefener sich zu der Aussage hinreißen lässt: „2050 wird keiner den Verbrennungsmotor mehr vermissen.“ Stattdessen werde man eine Vielzahl von Alternativen Antrieben sehen. In diesem Fall spielt auch der Anwendungsbereich wieder eine entscheidende Rolle. Hierzu gab Dr. Stefener zu verstehen, dass man “mit den Heavy-Duty-Anwendungen relativ schnell die Vorteile sehe, bei dem man dann auch wirtschaftlich mit der Brennstoffzelle gegen einen Verbrennungsmotor antreten kann.”
Er ist sich allerdings auch sicher, dass es “immer eine Fahrzeugklasse geben wird, die rein Batterie- oder rein Brennstoffzellenbetrieben funktioniere. Man wird eine Bandbreite von Technologien sehen, je nach Einsatzgebiet.” Wobei das Hybrid-System aus Sicht von Freudenberg Sealing Technologie das breiteste Einsatzgebiet darstelle. Hierunter versteht Dr. Stefener ein System, welches die Vorteile von Brennstoffzelle und Batteriebetriebener E-Mobilität verbindet – ähnlich dem GLC F-Cell von Mercedes-Benz.
Bei einer internen FST-Betrachtung hat sich gezeigt, dass anhand der Kosten, insbesondere Hybride Systeme aus Brennstoffzelle und Batterie gegenüber reiner Batterie- bzw. Brennstoffzellensysteme im Vorteil sind. FST kommt bei einem rein elektrischen Stadtbus auf 218.000 Dollar Kosten; beim Fuell-Cell-Bus auf 156.000 US-Dollar für die Hybrid-Variante werden dann “nur” noch 67.000 Dollar für ein vergleichbares System fällig.
Freudenberg Sealing Technologies: Profitiert von Know-How-Zukauf
Dr. Stefener gab ebenfalls zu verstehen, dass der Zukauf von Unternehmen, wie beispielsweise Elcore und Elcomax bei Freudenberg Sealing Technologies profitiere. Da man so die Möglichkeit geschaffen habe eine möglichst hohe Wertschöpfungstiefe bei der Brennstoffzelle beizubehalten. Bereits im vergangenen Frühjahr investierte die Freudenberg Gruppe, in Form einer Minderheitsbeteiligung, in das US-amerikanischen Unternehmen XALT Energy. Das Unternehmen mit Sitz in Midland (Michigan) produziert großformatige Lithium-Ionen-Batteriezellen, -Module und -System. 2019 erhöhte die Unternehmensgruppe die Beteiligung auf 50,1 Prozent, mit der Option auf Komplettübernahme.
Ebenfalls in 2018 sicherte sich Freudenberg, mit der teilweisen Übernahme des Brennstoffzellen-Herstellers Elcore und seiner Schwester-Gesellschaft Elcomax in München, die Rechte an mehreren hundert Patenten und Patentanmeldungen. Auf diesen fußt eine hocheffiziente Brennstoffzelle für den stationären Gebrauch. Die Kombination dieser beiden Technologien für saubere, leistungsfähige und wirtschaftliche Antriebe soll laut Freudenberg Sealing Technologies künftig in die breite Serienanwendung kommen. Die daraus entstehenden integrierten Hybridantriebssysteme verbinden die Vorzüge von Batterie und Brennstoffzelle komplementär miteinander, wie im vorherigen Abschnitt bereits aufgeführt.
Dr. Stefener: “Die Zulieferindustrie ist bereit zu investieren.”
Zum Ende seines Vortrags gab Dr. Stefener zu verstehen: „Die Zulieferindustrie ist bereit zu investieren. Braucht aber klare Rahmenbedingungen der OEMs und Politik, um fähig und in der Lage willens zu sein entsprechend zu investieren.” Eine Ansage an der man sich messen lassen kann und muss. Wobei wir der Meinung sind, dass insbesondere FST mit seiner klaren Positionierung und Ausrichtung durchaus eine Vorreiterrolle im Bereich der Brennstoffzellentechnologie einnimmt.
Der Beitrag Brennstoffzelle im Fokus der Electrified Mobility 2019 in Mannheim erschien zuerst auf Elektroauto-News.net.
