Positionspapier "Brennstoffzelle" - AG 4 - ZWISCHENBERICHT - Nationale Plattform Zukunft ...
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AG 4 - ZWISCHENBERICHT Positionspapier „Brennstoffzelle“
AG 1 AG 2
Klimaschutz im Verkehr Alternative Antriebe und Kraft-
stoffe für nachhaltige Mobilität
AG 3 AG 4
Digitalisierung für den Sicherung des Mobilitäts- und
Mobilitätssektor Produktionsstandortes, Batteriezell-
produktion, Rohstoffe und Recycling,
Bildung und Qualifizierung
AG 5 AG 6
Verknüpfung der Verkehrs- und Standardisierung, Normung,
Energienetze, Sektorkopplung Zertifizierung und TypgenehmigungINHALT KURZFASSUNG 4 EXECUTIVE SUMMARY 5 1 MOTIVATION 6 2 VORGEHENSWEISE 6 3 WERTSCHÖPFUNGSNETZWERK BRENNSTOFFZELLE: STATUS QUO UND HANDLUNGSFELDER 8 Rohstoffe 8 Membrane Electrode Assembly (MEA) 9 Bipolarplatte (BPP) 9 Stackmontage 10 Systemmontage 10 Recycling 10 Bauteile: Lieferumfang – Balance-of-Plant-Komponenten für ein Brennstoffzellensystem 11 4 HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN 14 Sicherstellung von international wettbewerbsfähigen Fertigungen 15 Intensivierung der Forschungs- und Entwicklungsmaßnahmen 15 Anpassungsbedarfe und Neuqualifizierung der Personalbasis 15 Marktattraktivität fördern 16 Skalierungseffekte nutzen 16 International harmonisierte und zertifizierte Standards entwickeln 16 5 FAZIT: NACHHOLBEDARFE IM INTERNATIONALEN VERGLEICH ABBAUEN – INTERNATIONALE KOMPETENZFÜHRERSCHAFT ERLANGEN 17
AG 4 POSITIONSPAPIER „BRENNSTOFFZELLE“
KURZFASSUNG
• Die Chancen, dass die Brennstoffzellentechnologie in technologie weiter auszubauen und die aktuell bestehen-
der Automobilindustrie auch in Europa einen Durch- den Defizite im internationalen Vergleich abzubauen.
bruch erlebt, sind besser denn je. Die technologische
Reife, Synergiepotenziale mit anderen Wasserstoffan- • Den größten Teil der Gesamtkosten der Brennstoffzellen
wendungen und Industrien, erheblich geänderte machen die Materialkosten aus. Der Zugang zu Roh-
regulatorische Rahmenbedingungen und neue politische stoffen und Vormaterialien ist für den Aufbau einer
Zielsetzungen, zum Beispiel formuliert in der Nationalen Produktion elementar. Mittel- und langfristig werden
Wasserstoffstrategie, unterstützen den Auf- und Aus- auch zurückgewonnene Materialien der Brennstoff-
bau und die Nutzung dieser Technologie in verschiedenen zellenkomponenten aus Altprodukten eine essenzielle
Anwendungen. Wasserstofflösungen stehen im Hinblick Rohstoffquelle für Europa sein.
auf die Total Cost of Ownership (TCO) im Wettbewerb
zu anderen Technologien. Im Sektor Transport gibt es • Neben den Materialkosten bestimmen die Produktions-
insbesondere im Bereich der Schwerlastanwendungen kosten maßgeblich die Gesamtkosten der Brennstoffzelle.
vielversprechende Entwicklungen. Mittel- bis langfristig Entscheidend für die Wettbewerbsfähigkeit ist die Inno-
können Wasserstofflösungen auch für andere Mobili- vationskraft Deutschlands und Europas: Innovation und
tätsmarktsegmente wie Schifffahrt, Bahn oder Luftfahrt Skalierung in der Produktion können ein Hebel für eine
attraktiv werden, wenn durch Forschung und Entwick- Differenzierung im internationalen Wettbewerb sein.
lung eine weitere Minimierung/Optimierung des System-
bauraums und Gewichts erreicht wird sowie die Arbeits- • Zudem sind die Art der Erzeugung und die Kosten für
temperatur der Brennstoffzelle angehoben werden kann. Wasserstoff entscheidend für die Wirtschaftlichkeit und
Fortschritte in diesen Bereichen können Synergien im die Wettbewerbsfähigkeit der Brennstoffzellentech-
Hinblick auf Skalierung und Ausbau der Infrastruktur nologie. Eine steuerliche Förderung, wie etwa über
schaffen und dazu beitragen, eine zukünftige Führungs- die in der Nationalen Wasserstoffstrategie enthaltene
position in diesem Technologiebereich aufzubauen. EEG-Umlage-Befreiung für aus regenerativen Energien
erzeugten grünen Wasserstoff, kann einen positiven
• Eine bedarfssichernde Brennstoffzellenentwicklung und Beitrag zur Attraktivität der Technologie leisten.
-produktion würde den Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit
der europäischen Automobilindustrie, die auch auf • Auswirkungen des Antriebswechsels auf die bestehende
globaler Ebene einem Strukturwandel in bisher nicht ge- Personalbasis muss durch Neuqualifizierungs- und An-
sehenem Ausmaß ausgesetzt ist, unterstützen. Deshalb passungsprogramme begegnet werden. Um den Aufbau
muss in Zukunft ein bedeutender Anteil der Wertschöp- einer zukünftigen Führungsposition Deutschlands und
fungsstufen in Deutschland und Europa gefertigt werden. Europas auf dem Gebiet der Brennstoffzellentechnologie
Dies verlangt erhebliche Investitionen in Technologien nicht zu gefährden, muss die Ausbildung entsprechender
sowie Forschungs- und Entwicklungsressourcen, um die Fachkräfte gerade an Universitäten, aber ebenso in
bisherige Basis in der Brennstoffzellen- und Wasserstoff- Betrieben, im Fokus bleiben.
4POSITIONSPAPIER „BRENNSTOFFZELLE“ AG 4
• Um qualifiziertes Personal nachhaltig zu gewinnen, in neuen Technologiefeldern, muss ausgestaltet werden.
ist unter anderem auch die Zukunftsperspektive der Inwieweit die Attraktivität des Produktes für Studierende
Brennstoffzellentechnologien für angehende Studie- und Auszubildende wahrgenommen wird, kann unter
rende, Auszubildende und Arbeitnehmerinnen und anderem durch die finanziellen Ausstattungen und
Arbeitnehmer aufzuzeigen. Förderung entsprechender Forschungsvorhaben an
Die Attraktivität der Studiengänge und Ausbildungs- Instituten und Forschungseinrichtungen begünstigt
einrichtungen, insbesondere in Hinblick auf den Einsatz werden.
EXECUTIVE SUMMARY
• The chances of fuel cell technology achieving a break- fuel cell components of used products will be an
through in the automotive industry – even in Europe – essential source of raw materials in Europe.
are better than ever. The development, expansion and
use of this technology in various applications are sup- • Apart from material costs, production costs account for
ported by its technological maturity, synergy potentials a large part of the total cost of fuel cells. Innovative
with other hydrogen applications and industries as well capacity in Germany and Europe is critical to remaining
as a significantly modified regulatory framework and competitive. Innovation and scaling of production
new political ambitions, as stipulated in the National can be important levers in the face of international
Hydrogen Strategy for instance. In terms of their total competition.
cost of ownership (TCO), hydrogen solutions can hold
their own compared to other technologies. There are • Other important factors relating to the economic effi-
many promising developments in the transport sector, ciency and competitiveness of fuel cell technology are
especially in heavy traffic. In the medium to long term, the manner in which hydrogen is produced and the
hydrogen solutions can also become attractive for other associated costs. Tax incentives – such as renewably-
segments of the mobility market, such as in maritime, produced “green” hydrogen being exempt from paying
rail or air transport if research and development efforts the EEG surcharge as per National Hydrogen Strategy –
can help to reduce/optimise installation space and can make a positive contribution to the appeal of this
weight as well as increase the operating temperature of technology.
fuel cells. Progress in these areas can create synergies
in terms of scaling and expansion of infrastructure and • The impact of the switch to alternative drives on existing
can help to gain a leading position in this technology employees needs to be mitigated through the use of
sector in the future. retraining and adaptation programmes. To avoid jeo-
pardizing Germany’s and Europe’s path towards a future
• Needs-based fuel cell development and production would leading position in fuel cell technology, university-based,
help to safeguard the competitiveness of the European but also in-company training of the relevant specialists
automotive industry which – also from a global point of needs to remain a priority.
view – is undergoing unprecedented structural changes.
That is why in the future, a significant number of stages • In order to gain qualified staff in a sustainable way, the
in the value chain will need to be located in Germany future prospects of fuel cell technologies need to be
and Europe. This requires extensive investment in demonstrated to prospective students, trainees and
technologies as well as research and development employees.
resources in order to further expand the current basis in The appeal of courses and training institutions, especially
fuel cell and hydrogen technologies and to eliminate the when it comes to applications in new technology areas,
existing deficits vis-à-vis other countries. needs to be developed. The extent to which the product
is perceived to be attractive by students and trainees
• Material costs make up the lion share of the total cost can be enhanced through the provision of funding and
of fuel cells. Access to raw and input materials is support to relevant research projects in institutions
fundamentally important for developing production. and research institutes.
In the medium to long term, materials recovered from
5AG 4 POSITIONSPAPIER „BRENNSTOFFZELLE“
1 MOTIVATION
Neue Antriebstechnologien und Kraftstoffe spielen für das marktsegmente wie Schifffahrt, Bahn oder Luftfahrt
Erreichen der Klimaschutzziele eine zentrale Rolle. Die im können Wasserstofflösungen durch weitere Fortschritte in
Klimaschutzplan der Bundesregierung festgelegte Redu- Forschung und Entwicklung attraktiv werden. Diese und
zierung der CO2-Emissionen im Verkehrssektor um > 40 % weitere Schlüsseltechnologien sind für die Zukunft der
bis 2030 gegenüber dem Basisjahr 1990 1 wird nur durch Fahrzeugindustrie, der Industrie insgesamt und auch für
den Einsatz neuer Antriebs- und Kraftstoffoptionen um- den Standort Deutschland und Europa von zentraler Be-
setzbar. Um die Klimaschutzziele zu erreichen, geht es vor deutung. Mit der vorliegenden qualitativen Analyse des
allem darum, neue Schlüsseltechnologien zu fordern und Wertschöpfungsnetzwerks „Brennstoffzelle“ soll aufge-
zu fördern, bei denen ein Potenzial zur Emissionsreduzie- zeigt werden, wie die Wasserstoff- und Brennstoffzellen-
rung besonders wirksam wird. Neben den batterieelekt- technologie im Automobilsektor laut Einschätzung der
rischen Antrieben ist insbesondere für Anwendungen mit Expertinnen und Experten der NPM aktuell in Deutschland
hohem täglichen Energiebedarf und für die Langstrecke und Europa aufgestellt ist und was noch getan werden
auch der Elektroantrieb auf Basis von Wasserstoff- und muss, damit die globale Wettbewerbsfähigkeit ausgebaut
Brennstoffzelle eine passende Option. Auch für Mobilitäts- und nachhaltig gestärkt werden kann.
2 VORGEHENSWEISE
Das vorliegende Positionspapier „Brennstoffzelle“ analysiert werbsfähigkeit „in 10 Jahren“ im internationalen Vergleich.
qualitativ den Status quo des Wertschöpfungsnetzwerks In der zweiten Ebene werden die definierten Wertschöp-
für die Produktion der Brennstoffzelle und ihrer Kompo- fungsinhalte von der wissenschaftlichen Basis über das
nenten (siehe Abbildung 1), mit Fokus auf die automobile Entwicklungs- und Produktions-Know-how, die Personal-
Nutzung. Aspekte der Wasserstoffproduktion und der akquise/-entwicklung, die Investitionsbasis/-bereitschaft,
Nutzungsmöglichkeiten von Brennstoffzellensystem und Nachhaltigkeit und Umweltverträglichkeit bis hin zu
Wasserstoff im Verkehrssektor sowie zum Ausbau der energetischen Aspekten betrachtet. Die Bewertung ist durch
Tankinfrastruktur sind nicht Gegenstand der Analyse, die Mitglieder der AG 4 der Nationalen Plattform Zukunft
sondern werden im Rahmen der AGs 1, 2 und 5 der NPM der Mobilität und weitere ausgewählte Expertinnen und
betrachtet. Experten aus Wissenschaft und Industrie erfolgt. In der
Beschreibung der Analyseergebnisse wird bewusst auf die
Der Betrachtungsrahmen der vorliegenden Analyse wurde Nennung von Unternehmensnamen verzichtet, um eine
in zwei Ebenen aufgespannt. Betrachtet werden in der mögliche Bevorteilung oder Benachteiligung von Wettbe-
ersten Ebene die einzelnen Schritte der Wertschöpfungs- werbern zu vermeiden.
tiefe: von den Rohstoffen über die Membrane Electrode
Assembly (MEA), die Fertigung der Bipolarplatte (BPP), die
Stack- und Systemmontage hinweg bis hin zum Recycling
wird jede einzelne Prozessstufe im Detail analysiert. Für
jede der genannten Wertschöpfungsschritte wurde eine
expertenbasierte Bewertung vorgenommen. Die Bewertung
stützt sich dabei auf die Einschätzung des Ist-Zustands
in Hinblick auf die Wettbewerbsfähigkeit „Stand heute“
in Deutschland und Europa und gibt einen Ausblick auf
die Annahmen zur zukünftigen Entwicklung der Wettbe-
1 Vgl. BMU: Klimaschutz in Zahlen 2017.
Die Anhebung des Klimaschutzziels der EU von insgesamt 40 % auf 55 % im Rahmen des European Green Deal kann zu einer weiteren Erhöhung des Ziels für den Verkehrssektor und einer
beschleunigten Elektrifizierung des Verkehrs führen. Ebenso wurden die CO2-Grenzwerte für Neuwagen verschärft, sodass Neuwagen 2030 50 % statt 37,5 % weniger CO2-Emissionen im
Vergleich zu 2021 ausstoßen müssen.
6POSITIONSPAPIER „BRENNSTOFFZELLE“ AG 4
ANALYSE DER WERTSCHÖPFUNGSNETZWERKE
Brennstoffzelle
Wertschöpfungstiefe
Membrane Electrode
Rohstoffe Bipolarplatte (BPP) Stackmontage ...
Assembly (MEA)
Wissenschaft
Wertschöpfungsinhalte
Know-How
Entwicklung Einschätzung des Ist-Zustands sowie
Annahmen zur zukünftigen Entwicklung
im internationalen Vergleich
Know-How
Produktion
...
Abbildung 1: Auszug der Bewertungsmatrix für die Analyse des Wertschöpfungsnetzwerks Brennstoffzelle
Die gemeinsame Analyse ergibt, dass sowohl in Deutsch- • F&E, Kostensenkungen und den Ausbau der Lieferanten-
land als auch in Europa an bestimmten Stellen der Wert- landschaft für Bauteile wie Wasserstoff-Rezirkulationsge_
schöpfungskette im internationalen Vergleich Nachhol- bläse, DC/DC, Befeuchter, Tankbehälter und elektronische
bedarf besteht. Dieser betrifft insbesondere die Bereiche Luftkompressoren.
• Effizienz der Rohstoffnutzung und die Schließung der Bei der Systemmontage sowie bei den Komponenten Power
Rohstoffkreisläufe, Distribution Unit, Hochvolt-Leitungssatz, Tankventile und
Druckregler hingegen sind die europäischen Akteure
• Entwicklung und Produktion im Bereich der Membrane insgesamt mindestens gleichauf mit den wichtigsten
Electrode Assembly (MEA), globalen Playern.
• Grundlagenforschung zur Bipolarplatte und zur
Stackmontage sowie
7AG 4 POSITIONSPAPIER „BRENNSTOFFZELLE“
3 WERTSCHÖPFUNGSNETZWERK BRENNSTOFFZELLE:
STATUS QUO UND HANDLUNGSFELDER
Membrane
Electrode Bipolarplatte System-
Rohstoffe Assembly (MEA) (BPP) Stackmontage montage Recycling
Catalyst Coated Protone Exchange Gas Diffusion
Mischen
Membrane (CCM) Membrane (PEM) Layer (GDL)
Abbildung 2: Grafische Darstellung des Wertschöpfungsnetzwerks Brennstoffzelle
Die Wertschöpfungskette für die Brennstoffzelle wurde in Lieferantennetzwerkportfolio geprägt und damit inter-
sechs zentrale Wertschöpfungsstufen unterteilt: Rohstoffe, national abhängig. In Zukunft sollte die Versorgungs-
Membrane Electrode Assembly (MEA), Bipolarplatte sicherheit durch eigene innovative und rückführende
(BPP), Stackmontage, Systemmontage und Recycling. Die Ansätze nachhaltig sichergestellt und die internationale
Membrane Electrode Assembly (MEA) wurde in der Abhängigkeit vermindert werden.
Bewertungsmatrix zusätzlich noch in die Wertschöpfungs-
schritte Mischen, Catalyst Coated Membrane (CCM), Protone • Eine entscheidende Stoßrichtung und ein möglicher An-
Exchange Membrane (PEM) und Gas Diffusion Layer (GDL) satz kann es sein, die Effizienz der Rohstoffnutzung zu
fein untergliedert. Des Weiteren wurden die für den maximieren. Zur weiteren Verbesserung der Effizienz
Industriestandort dem Lieferumfang entsprechend der Rohstoffnutzung und der Wiederverwertung besteht
zentralen Bauteile in einer separaten Liste aufgeführt Forschungsbedarf und es müssen entsprechende
und bewertet. Dabei reichen die Bauteile vom Wasser- Rahmenbedingungen zur Forcierung von F&E in diesen
stoff-Rezirkulationsgebläse bis hin zum Tankventil. Bereichen geschaffen werden.
Bei der Bewertung der Wertschöpfungskette wurden jeweils • Die Entwicklung neuer Ionomere (thermoplastische
wichtige Kernaussagen generiert, die im Folgenden zusam- Kunststoffe) wird ebenfalls intensiv diskutiert und kann
mengefasst sind. ein weiterer vielversprechender Ansatz sein, um Roh-
stoffe nachhaltig zu gewinnen.
ROHSTOFFE • Weiterhin besteht ein Nachholbedarf im Bereich der
kritischen Rohstoffe. Am Beispiel von Platin kann der An-
• Im Hinblick auf die wissenschaftliche Basis besteht im satz verfolgt werden, durch initiierte Modellrechnungen
Bereich der Rohstoffe ein signifikanter Nachholbedarf. des Platineinsatzes neue Erkenntnisse über den Ver-
Stand heute ist die deutsche Industrie bei den Rohstoffen brauch und eine mögliche Rückgewinnung zu erwerben
sehr stark durch den Fremdbezug aus dem vorhandenen
8POSITIONSPAPIER „BRENNSTOFFZELLE“ AG 4
und daraus weitere Optimierungen und Lösungsansätze BIPOLARPLATTE (BPP)
abzuleiten.
• Deutschland und Europa verfügen Stand heute im
• Neben einer Maximierung der Effizienz der Rohstoff- internationalen Vergleich über eine insgesamt durch-
nutzung und Absicherung der Versorgungssicherheit schnittliche Wettbewerbsfähigkeit hinsichtlich der
sollte die Prüfung und Auswahl für die weitere Ver- wissenschaftlichen Basis sowie des Entwicklungs- und
wertung vorangebracht werden. Produktions-Know-hows für die Bipolarplatte.
• Insbesondere die Übertragung der spezifischen an-
MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY (MEA) wendungsorientierten Verfahren auf das europäische
Produktions-Know-how ist ausbaufähig.
• Im Bereich der Membrane Electrode Assembly (MEA)
weist die deutsche Industrie hinsichtlich der wissen- • Im Hinblick auf beschichtete metallische Bipolarplatten
schaftlichen Basis einen intensiven Nach- und Auf- verfügt Deutschland über eine insgesamt durchschnitt-
holbedarf auf: Durch die eigene Material- und Produk- liche Wettbewerbsfähigkeit. Bei Carbonplatten besteht
tionstechnologieforschung und -entwicklung in allen ein erheblicher Aufholbedarf zu internationalen Wett-
vier Prozessschritten der MEA, vom Mischen über die bewerbern, der nur mithilfe erheblicher Investitionen
Catalyst Coated Membrane (CCM), Protone Exchange verringert werden kann.
Membrane (PEM) bis hin zum Gas Diffusion Layer (GDL),
verfügt Deutschland bereits vereinzelt über vielverspre- • Die Entwicklung von Bipolarplatten auf Basis von Carbon
chende Ansätze. Um aber mit den internationalen Wett- wie auch die Entwicklung von beschichteten metal-
bewerbern auch in Zukunft mithalten zu können, muss lischen Bipolarplatten sollten parallel weiter voran-
nach Einschätzung der Expertinnen und Experten das getrieben werden, da beide Technologien Vorteile in
Know-how im Bereich Entwicklung und Produktion der unterschiedlichen Anwendungsbereichen aufweisen. In
MEA signifikant aufgebaut werden. Ein wichtiger poten- Hinblick auf die energetischen Aspekte wird empfohlen,
zieller Forschungsgegenstand findet sich beispielsweise die Forschung und das Design auf die Verwendung von
im Bereich der Hochtemperaturmembranen. Carbon zur Erhöhung des Energiedurchsatzes deutlich zu
forcieren. Für hohe spezifische Leistungsdichten sollten
• Stand heute ist Deutschland im Wertschöpfungsschritt sowohl die Kombination von Carbonplatten mit ent-
der MEA bei den Standardprozessen hinsichtlich der sprechender MEA als auch der Einsatz metallischer
notwendigen Investitionsbasis noch zurückhaltend Bipolarplatten weiter erforscht werden.
aufgestellt.
• Technologisch gesehen besteht in Deutschland und
• Perspektivisch werden der Bedarf an Personalakquise/- Europa ein Grundlagenverständnis zu beiden Typen der
entwicklung sowie die Anforderungen an die bestehende Bipolarplatte, das weiter ausgebaut werden muss. Für
Investitionsbasis zunehmend ansteigen. Carbonplatten ist insbesondere weitere Grundlagen-
forschung zur Materialhaltbarkeit des brüchigen Werk-
• Um eine zukünftige Führungsposition nicht zu gefährden, stoffs unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen
muss vonseiten der Politik und der Industrie mit hohen sowie zur Umform- und Prägetechnik von Carbon-Resin-
Investitionen reagiert werden. Nach Einschätzung der Verbindungen und deren dauerhafter, industrieller Aus-
Expertinnen und Experten ist die fortführende Investi- härtung erforderlich. Bei beschichteten Metallplatten
tionsbereitschaft jedoch zum heutigen Stand sowohl in sollte beispielsweise das Design hinsichtlich der gleich-
Deutschland als auch in Europa noch recht verhalten. mäßigen Medienverteilung (Wasserstoff, Sauerstoff
Eine klare Zielrichtung seitens Politik und Industrie mit und Kühlmittel) weiter optimiert werden. Zudem sollte
einem Bekenntnis zum Einsatz der Technologie in (auto-) die Dauerhaltbarkeit von metallischen Beschichtungen
mobilen Anwendungen kann den ausschlaggebenden und Schweißnähten in Metallplatten, insbesondere bei
Impuls zur Erhöhung der Investitionsbereitschaft geben. Anwendungen mit hoher Lebensdauer weiter erforscht
Hier besteht ein signifikanter Nachholbedarf, um im werden.
internationalen Wettbewerb nicht den Anschluss zu
verlieren und von anderen Ländern und Wettbewerbern • Weiterhin besteht im Bereich der Forschung beziehungs-
überholt zu werden. weise im Rahmen der speziellen Betrachtung von
Bipolarplatten Nachholbedarf in Hinblick auf die
Verwendbarkeit bei höheren Temperaturen.
9AG 4 POSITIONSPAPIER „BRENNSTOFFZELLE“
• Für die Behandlung künftiger Materialien ist eine werden. Im Hinblick auf Nachhaltigkeit und energeti-
weitere Skalierung zwingend erforderlich. sche Aspekte ist zudem eine Optimierung des Wasser-
stoffverbrauchs beim End-of-Line-Test für die Zukunft
notwendig.
STACKMONTAGE
• Im Bereich Stackmontage besteht eine ausbaufähige RECYCLING
wissenschaftliche Basis und durch die eigene Material-
und Produktionstechnologieforschung und -entwicklung • Es besteht ein hoher Bedarf, Stoffkreisläufe wie für die
konnte in Deutschland bereits grundlegendes Know-how Batterieindustrie auch für die europäische Brennstoff-
erlangt werden. Im internationalen Vergleich ist die zellenindustrie zu schließen, insbesondere im Hinblick
Wettbewerbsfähigkeit jedoch bisher nur durchschnitt- auf Umweltaspekte, Rohstoffbedarfe und Resilienz der
lich und weist in einigen Bereichen Nachholbedarf auf. Produktionsketten.
• Forschung und Entwicklung müssen insbesondere zur • Für Brennstoffzellen ist kaum grundlegendes Prozess-
Reduzierung der Taktzeit und im Hinblick auf die Aus- Know-how für den Recyclingprozess vorhanden, es
richtung der Zellen bei der Stackmontage – die Verspan- fehlen noch Erfahrungen und Referenzen im Bereich der
nung und Verpressung von Stacks – verstärkt werden. Verarbeitung großer Volumina. Jedoch gibt es – auch in
Zudem wird das Setzen der Bauteile (Dichtung, GDL) Europa – langjährige Erfahrung mit dem Recycling von
mit zunehmender Laufzeit > 10.000 h ein relevanter Automobilkatalysatoren zwecks Rückgewinnung der
Faktor, der erforscht werden sollte. In beiden Bereichen darin enthaltenen Edelmetalle. Und auch bei der im
ist Deutschland Stand heute nicht Technologieführer. Auf- und Ausbau befindlichen industriellen Fertigung von
Batteriematerialien werden Konzepte für geschlossene
Wertschöpfungskreisläufe von Anbeginn mitgedacht
SYSTEMMONTAGE (siehe NPM-Positionspapier zum Batterierecycling 2).
• Im Bereich Systemmontage können Deutschland und • Für die starke materialverarbeitende Industrie Europas
Europa Stand heute gute Erfahrungen und Expertise werden lukrative Geschäftsmodelle erwartet.
vorweisen, die auch in Zukunft als solide Basis für die
Wettbewerbsfähigkeit beibehalten werden können. • Um die Anlagentechnik auf große Volumina auszurichten
und Materialien zu qualifizieren, sind weitere Investi-
• Die jahrzehntelangen Erfahrungen der Automobil- tionen erforderlich.
industrie erleichtern die Umsetzung, Optimierung und
Weiterentwicklung der Systemmontage für die Brenn- • Geschlossene Materialkreisläufe erfordern die Möglich-
stoffzelle signifikant. Die Adaption von Anlagen und keit und die Bereitschaft, recyceltes Material für
Montageschritten gekoppelt mit den Erfahrungen aus hochspezialisierte Anwendungen wie in der Brennstoff-
dem konventionellen Bereich ermöglichen eine schnelle zellentechnologie wiedereinzusetzen.
effiziente Umsetzung.
• Europäische Strategien zum Umgang mit Sekundärroh-
• Ein kritischer Punkt, der mit Experten-Know-how neu stoffen müssen entwickelt und eingeführt werden.
aufgebaut werden muss und nicht aus Erfahrungen der
konventionellen Aggregate abgeleitet werden kann, be-
steht innerhalb der Systemmontage im sogenannten
spezifischen End-of-Line-Test. Der End-of-Line-Test ist
für die Systemmontage eines Brennstoffzellenaggregats
essenziell und birgt größere Herausforderungen hin-
sichtlich Taktzeit, Kosten und Wasserstoffverbrauch. Hier
besteht für Unternehmen in Deutschland und Europa
noch Nachholbedarf in der Optimierung. Geeignete
Verfahren zur Optimierung und Verkürzung der Break-
in-Prozeduren (Einlaufprozesse) müssen entwickelt
2 Nationale Plattform Zukunft der Mobilität: Positionspapier „Qualitative Betrachtung des Wertschöpfungsnetzwerks Batterierecycling“, Oktober 2020.
10POSITIONSPAPIER „BRENNSTOFFZELLE“ AG 4
BAUTEILE: LIEFERUMFANG – BALANCE-OF-PLANT-KOMPONENTEN
FÜR EIN BRENNSTOFFZELLENSYSTEM
• Ausbaubedarfe bei Produktions-Know-how bestehen unter anderem für Wasserstoff-Rezirkulationsgebläse,
DC/DC-Wandler, Tankbehälter, Wasserstoffdosierventile
• Nachholbedarfe in Forschung und Entwicklung bestehen insbesondere für
› Befeuchtermembranen
› DC/DC-Wandler, Wasserstoff-Rezirkulationsgebläse und elektrische Luftkompressoren für Anwendungen mit
höheren Spannungen/für Nutzfahrzeuge
› neue Hochdrucktankkonzepte bei Tankbehältern
› den ölfreien Betrieb von elektrischen Luftkompressoren
• Der Aufbau einer Lieferantenlandschaft ist notwendig für Wasserstoff-Rezirkulationsgebläse, DC-DC,
Befeuchter, (Tank-)Behälter (Flüssigbehälter)
• Gute Kompetenzen bestehen bei Power Distribution Unit (PDU), Hochvolt-Leitungssatz sowie Pumpe, Kühlung
und Filter
• Eine Kostensenkung ist insbesondere notwendig für Hochvolt-Leitungssatz, Hochdruckbehälter und PDU.
Bei der PDU sollte der Produktionseinstieg gefördert werden
• Testkapazitäten zur Erprobung sind insbesondere erforderlich für Hochdruckbehälter, Tankventile und
Druckregler, Wasserstoffdosierventile
• Eine Vereinheitlichung der Zertifizierungsanforderungen ist insbesondere notwendig bei (Tank-)Behältern,
Tankventilen und Druckreglern (Level Playing Field schaffen)
Im folgenden Abschnitt werden die Kernaussagen der für gelegt, die speziell für das Brennstoffzellensystem benö-
den Industriestandort dem Lieferumfang entsprechend tigt werden. 3 Software- und Integrationskompetenzen für
zentralen Bauteile des Brennstoffzellensystems aufge- die Nutzung der Brennstoffzelle im Gesamtsystem sind nach
führt und bewertet. Dabei reichen die betrachteten Bau- Einschätzung der Expertinnen und Experten in Deutschland
teile vom Wasserstoff-Rezirkulationsgebläse bis hin zum und Europa in ausreichendem Maß vorhanden.
Tankventil. Bei der Bewertung der Wertschöpfungskette
wurden jeweils wichtige Kernaussagen generiert, die im
Folgenden zusammengefasst sind.
Darüber hinaus sind Elektronik, Elektrik, Steuergeräte und
Software sowie die dazugehörige Integrationskompetenz
entscheidend für die Wettbewerbsfähigkeit der Brenn-
stoffzellentechnologie. Sie werden in dieser Analyse jedoch
nicht eingehend betrachtet. Im Hinblick auf Elektronik und
Elektrik wurde in diesem Bericht der Fokus auf Bauteile
3 Eine Analyse des deutschen Wertschöpfungsnetzwerks für Leistungselektronik und der dazugehörigen Software- und Systemkompetenz für die Nutzung im elektrischen Antriebsstrang hat
die AG 4 der NPM im Oktober 2019 im 1. Zwischenbericht zur Wertschöpfung vorgelegt.
11AG 4 POSITIONSPAPIER „BRENNSTOFFZELLE“
ANALYSE DER WERTSCHÖPFUNGSNETZWERKE
Brennstoffzelle - Bauteile: Lieferumfang
Wasserstoff- Power
Hochvolt-
Rezirkula- DC/DC Distribution Befeuchter Tank Tankventil
Leitungssatz
tionsgebläse Unit (PDU)
Abbildung 3: Grafische Darstellung des Wertschöpfungsnetzwerks Brennstoffzelle – Bauteile: Lieferumfang
WASSERSTOFF-REZIRKULATIONSGEBLÄSE lastverkehr erforderlich sind, gibt es generell wenige
Lieferanten.
• Im Bereich des Wasserstoff-Rezirkulationsgebläses hat
die deutsche Industrie noch Nach- und Aufholbedarf. • Eine umfassende Lieferantenlandschaft mit Kompe-
tenzen im Bereich des DC/DC für automotive Anwen-
• Große asiatische Unternehmen sind in den Spannungs- dungen muss entwickelt werden.
bereichen 400–600V aktiv und wettbewerbsfähig.
POWER DISTRIBUTION UNIT (PDU)
• In Deutschland sowie Europa sind bisher nur sehr
wenige wettbewerbsfähige Zulieferer vorhanden. • Im Bereich der Power Distribution Unit (PDU) ist in
Insbesondere das Know-how und die Umsetzung der Deutschland sowie in Europa ein gutes Know-how
Bauteile für den Automotive-Bereich sind dabei noch vorhanden.
sehr lückenhaft.
• Weiterhin ist aber ein breiter Wettbewerb zur Verbes-
• Bauteile im Bereich von 800V/HV3 für Nutzfahrzeuge serung der Kostenposition notwendig.
sind bisher unterentwickelt und müssen weiter
erforscht und entwickelt werden. • Gerade anerkannte automotive Lieferanten sollten hier
stärker einsteigen. Ihr Einstieg in die Produktion der
• Eine entsprechende Lieferantenlandschaft für den PDU sollte gefördert werden.
Automotive-Bereich muss aufgebaut werden.
BEFEUCHTER
DC /DC
• Trotz der Bemühungen mehrerer Hersteller sind keine
• Europa und Deutschland verfügen Stand heute im wettbewerbsfähigen Membranen/Fasern in Deutsch-
internationalen Vergleich über eine geringe Wettbe- land und in Europa sichtbar (insbesondere im Hinblick
werbsfähigkeit hinsichtlich der wissenschaftlichen Basis auf die Lebensdauer). Es besteht in dieser Hinsicht ein
sowie des Entwicklungs- und Produktions-Know-hows Oligopol asiatischer Hersteller.
für den DC/DC.
• Seit Jahren laufende Entwicklungen haben bisher noch
• Erst nach und nach entwickeln sich kompetente Zuliefe- nicht zum Erfolg geführt. Hier ist eine Ursachenanalyse
rer in Deutschland und Europa für Spezialanwendungen. dringend notwendig.
Hier besteht noch Auf- und Nachholbedarf.
• Das Förderprojekt „Ambition“ ist ein guter Ansatz, um
• Bei 400V ist bisher kaum automotive Kompetenz entwi- die Situation zu verbessern.
ckelt. Derzeit gibt es vorwiegend asiatische Zulieferer.
Für hohe Leistungen (Spannungsklassen (HV3) und • Weitere FuE im Bereich der Befeuchtermembranen
hohe Ströme), die für die BZ-Anwendung im Schwer- (Hohlfasern als auch Platten) ist erforderlich.
12POSITIONSPAPIER „BRENNSTOFFZELLE“ AG 4
• Eine entsprechende Lieferantenlandschaft muss in • Des Weiteren ist höchster Qualitätsstandard erforderlich,
Deutschland und Europa entwickelt werden. um die sehr anspruchsvollen Zulassungsbestimmungen
im automobilen Bereich erfüllen zu können.
HOCHVOLT-LEITUNGSSATZ
• Große Handlungsbedarfe bestehen im Bereich von
• Eine gut entwickelte Zuliefererlandschaft ist in Forschung und Entwicklung zu großserien-tauglichen
Deutschland und Europa vorhanden. Produktionstechnologien sowie zu neuen Hochdruck-
tankkonzepten (Geometrien, Behälterzahl, Materialien
• Es besteht wenig Handlungsbedarf hinsichtlich der etc.).
Technik.
• Die Zertifizierung ist sehr anspruchsvoll, denn der
• Eine Kostenreduktion ist dringend erforderlich. Hochdruckbehälter gilt als das am stärksten regulierte
Bauteil im Brennstoffzellen-Fahrzeug. Eine Vereinheit-
PUMPE, KÜHLUNG UND FILTER lichung der Zertifizierungsanforderungen auf welt-
weiter Basis ist hierbei zwingend notwendig (Level
• Die Systemkomponenten Pumpe, Kühlung und Filter Playing Field sicherstellen).
werden der Vollständigkeit halber im Betrachtungs-
umfang aufgeführt, aber in der Tiefe im Einzelnen nicht • Eine Kostensenkung bei hohen Stückzahlen gilt als
näher analysiert. große Herausforderung (Stichwort: Wickeltechnologien).
Hierzu ist ein hoher Invest nötig.
• Die Systemkomponente Kühlung ist bei der Brennstoff-
zelle in der Komplexität, Funktion und im Umfang mit • Im Bereich der Testkapazität besteht erheblicher Nach-
der Kühlung eines Motors zu vergleichen. holbedarf: Es besteht ein extremer Mangel an Test-
kapazität (Mono-/Oligopolsituation), den es über den
• Im Gegensatz zur Wichtigkeit der Kühlung bei einem Aufbau neuer Kapazitäten zu beseitigen gilt.
Batteriesystem wird die Komponente bei der Brenn-
stoffzelle weniger fokussiert betrachtet. Hier liegt der (TANK-)BEHÄLTER: FLÜSSIGBEHÄLTER
Fokus bei der Systemkomponente Kühlung vielmehr
darauf, diese gegen ionisierte Wasser beständig zu • Im Bereich Flüssigbehälter besteht ein großer Hand-
halten und eine lange Lebensdauer zu gewährleisten. lungsbedarf in Forschung und Entwicklung, von den
Grundlagen bis zur Anwendung. In den vergangenen zehn
• Für die Kosten spielt die Geschwindigkeit der Produktion Jahren wurde kaum Entwicklung betrieben. Codes und
eine große Rolle, ein entsprechender Ansatz im „Factory- Standards fehlen nahezu komplett sowohl auf der Kom-
Acceptance-Prozess“ könnte Abhilfe schaffen. ponentenebene als auch bei Betankungsprozeduren.
• Die deutsche Industrie verfügt über eine gute Wettbe- • Hier verbirgt sich für Deutschland und Europa eine große
werbskompetenz bei allen drei Systemkomponenten. Chance, einzusteigen und aufzuholen, weil in diesem
Bereich auch in Asien bisher sehr wenig vorhanden ist.
• Bestimmte Wertschöpfungskompetenzen sollten
im Bereich Filter und Kühlung in Baden-Württemberg • Eine entsprechende Lieferantenlandschaft sollte auf-
erhalten werden. gebaut werden.
(TANK-)BEHÄLTER: HOCHDRUCKBEHÄLTER TANKVENTILE UND DRUCKREGLER
• Nach langer Zeit der Abstinenz sind nun einige (auch • Für Tankventile und Druckregler gibt es mehrere Liefe-
automotive) Lieferanten in Deutschland und Europa im ranten in Deutschland und Europa. Die Zuliefererbasis
Bereich der Hochdruckbehälter aktiv. Diese Lieferanten muss jedoch weiter verbreitert werden.
weisen im Vergleich mit asiatischen und nordamerika-
nischen Firmen jedoch noch einen hohen Nachholbedarf • In diesen Bereich sind viele Erfahrungen aus dem
auf. CNG-Bereich und auch direkt von OEMs eingeflossen.
Ein hoher Qualitätsstandard ist erforderlich und kann
in Deutschland und Europa gewährleistet werden.
13AG 4 POSITIONSPAPIER „BRENNSTOFFZELLE“
• Eine Zertifizierung ist sehr anspruchsvoll, eine interna- ELEKTRISCHE LUFTKOMPRESSOREN
tionale, zumindest aber europäische Vereinheitlichung
der Zertifizierungsanforderungen notwendig (Level • Im Bereich Luftkompressoren gibt es mehrere Liefe-
Playing Field sicherstellen). ranten in Deutschland und Europa. Die bestehende
Zuliefererbasis muss entlang der Wertschöpfungskette
• Der Aufbau von Testkapazitäten für hochdruckführende weiter verbreitert werden.
Komponenten (Drücke > 1.100 bar) ist erforderlich.
• Eine besondere Herausforderung ist der ölfreie Betrieb,
WASSERSTOFFDOSIERVENTILE der die Entwicklung einer besonderen Lagertechnik er-
forderlich macht. Hierfür wird Technologie zum Beispiel
• Der aktuelle Stand und die Herausforderungen für Wasser- aus der Luftfahrt weiterentwickelt. Die Erforschung und
stoffdosierventile sind im Wesentlichen vergleichbar zu Entwicklung kostengünstiger ölfreier Lagertechnik und
den Tankventilen. der Aufbau entsprechender Produktionstechnologien
sollten vorangetrieben werden.
• Forschung und Entwicklung ist in den Bereichen groß-
serientaugliche Konzepte und Produktionstechnologie • Kompressoren mit 800V/HV3-Technologie für Nutzfahr-
erforderlich. zeuge sind kaum vorhanden. Forschung und Entwicklung
zu 800V/HV3-fähigen Komponenten ist erforderlich.
• Testkapazitäten zur Erprobung mit Wasserstoff sollten
aufgebaut werden.
4 HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN
Sicherstellung von international Intensivierung der Forschungs-
wettbewerbsfähigen Fertigungen und Entwicklungsmaßnahmen
HANDLUNGS-
Marktattraktivität fördern Skalierungseffekte nutzen
EMPFEHLUNGEN
International harmonisierte und Personalbasis: Neuqualifizierungs-
zertifizierte Standards entwickeln und Anpassungsprogramme schaffen
BEKENNTNIS ZUM EINSATZ DER BRENNSTOFFZELLENTECHNOLOGIE IN (AUTO)MOBILEN ANWENDUNGEN
AUFBAU EINER FUNKTIONIERENDEN EUROPÄISCHEN WASSERSTOFFWIRTSCHAFT
Abbildung 4: Übersicht über die Handlungsempfehlungen
14POSITIONSPAPIER „BRENNSTOFFZELLE“ AG 4
Aus der Bewertung der Wertschöpfungsmatrix „Brenn- und elektrische Luftkompressoren, auszugleichen, ist es
stoffzelle“ lassen sich folgende Handlungsempfehlungen jedoch notwendig, intensive Forschungs- und Entwicklungs-
für Politik und Industrie zusammenfassend ableiten: maßnahmen voranzutreiben. Hier gibt es im universitären
Bereich, insbesondere in Hinblick auf Testing zentraler Kom-
ponenten und System-Testing, noch Defizite. Es verlangt
SICHERSTELLUNG VON INTERNATIONAL bedeutende Investitionen in neue Technologien, sowie
WETTBEWERBSFÄHIGEN FERTIGUNGEN Forschungs- und Entwicklungsressourcen.
Eine bedarfssichernde Brennstoffzellenentwicklung und Durch gezielte Forschungs- und Entwicklungsmaßnahmen
-produktion ist für den Erhalt einer führenden Stellung der muss das Ziel verfolgt werden, sowohl die Kosten im
europäischen Automobilindustrie entscheidend. Deshalb Bereich der Brennstoffzellentechnologie konsequent zu
muss in Zukunft ein bedeutender Anteil der Wertschöp- reduzieren als auch die Langlebigkeit und Effizienz der
fungsstufen in Deutschland und Europa gefertigt werden. Produkte weiter zu erhöhen.
• Zur Sicherung der technologischen Wettbewerbsfähigkeit Eine erhebliche Ausweitung der wissenschaftlichen Akti-
sind starke Forschungs- und Entwicklungsprogramme vitäten wird angeregt, um zukünftig Märkte mit höheren
erforderlich, damit die Basis für eine nachhaltige Fer- Integrationsrestriktionen (kleinerer Bauraum, Preis), aber
tigungslandschaft in Deutschland und Europa erhalten auch Transportmärkte mit höheren Lebensdauererwartun-
und gefestigt werden kann. gen und höherem Arbeitstemperaturbedarf zu eröffnen.
Ausschlaggebend sind die weiteren Geschäftsfelder im
• Die Grundlage und das Ziel der Forschungs- und Ent- Bereich der Schifffahrt, Flugzeuge, schwere Nutzfahrzeuge
wicklungsprogramme muss es sein, auf das umfassende (Busse, LKWs, usw.). Hierzu sind die wissenschaftlichen
vorhandene Produktions-Know-how zuzugreifen und Aktivitäten in den Forschungsfeldern Materialien sowie
wettbewerbsfähige Fertigungsverfahren und -prozesse Design der Trägermaterialien zu stärken.
für die neuen Technologien zu entwickeln.
Bei den Materialien müssen die Ziele verfolgt werden, unter
• Eine Serienproduktion von Brennstoffzellentechnologie, anderem eine größere Unabhängigkeit von kritischen
die mithilfe neuer hochmoderner Anlagen eine höhere Quellen zu erlangen, die Temperaturverträglichkeit zu
Skalierung der Produktion ermöglicht, muss für Deutsch- optimieren und eine Kostensenkung durch Skalierung und
land und Europa angestrebt werden. effizientere Materialien zu ermöglichen.
• Das Ziel muss sein, jede der einzelnen Prozessstufen Im Bereich Design müssen die Ziele verfolgt werden, eine
der Brennstoffzellenproduktion abzudecken: von der größere Dynamik bei höheren Arbeitstemperaturen und eine
Membranbeschichtung über die Stack-Herstellung bis Homogenität der Reaktionsverteilung erreichen zu können.
hin zur Brennstoffzellen-Systemmontage.
ANPASSUNGSBEDARFE UND
INTENSIVIERUNG DER FORSCHUNGS- UND NEUQUALIFIZIERUNG DER PERSONALBASIS
ENTWICKLUNGSMASSNAHMEN
Den Auswirkungen des Antriebswandels auf die be-
Grundlegend existiert bereits Stand heute eine fundierte stehende Personalbasis in der Automobilindustrie muss
Technologiebasis für einen Großteil der Produktionsschritte durch Neuqualifizierungs- und Anpassungsprogramme
entlang der Wertschöpfungskette. Deutsche Forschungs- begegnet werden. Um den Aufbau einer zukünftigen Füh-
einrichtungen und Industrieunternehmen haben in der Ver- rungsposition Deutschlands und Europas auf dem Gebiet
gangenheit in vielen Bereichen bereits eine gute Stellung der Brennstoffzellentechnologie nicht zu gefährden, muss
und Expertise in der Brennstoffzellen- und Wasserstoff- die Ausbildung entsprechender Fachkräfte und das nach-
technologie erreicht. haltige Gewinnen von Expertinnen und Experten gerade
an Universitäten, aber ebenso in den Betrieben, aktiv
Um die bisherige Basis in der Brennstoffzellen- und Wasser- gefördert werden. Fehlen Expertinnen und Experten in
stofftechnologie weiterhin zu erhalten und vor allem weiter großem Ausmaß, wird das Innovationspotenzial von
auszubauen und bestehende Defizite, etwa in den Bereichen Deutschland und Europa signifikant gefährdet sein.
Entwicklung und Produktion von MEA und Bipolarplatte
sowie zu zentralen Bauteilen wie DC/DC, Tankbehälter Um qualifiziertes Personal nachhaltig zu gewinnen, ist es
15AG 4 POSITIONSPAPIER „BRENNSTOFFZELLE“
umso wichtiger, die Zukunftsperspektive der Brennstoff- • Zudem sind die Art der Erzeugung und die Kosten für
zellentechnologien auch für angehende Studierende, Aus- Wasserstoff entscheidend für die Wirtschaftlichkeit
zubildende und Arbeitnehmerinnen und Arbeitnehmer und die Wettbewerbsfähigkeit der Brennstoffzellen-
aufzuzeigen. Die Attraktivität der Studiengänge und Aus- technologie. Eine steuerliche Förderung, wie etwa über
bildungseinrichtungen, insbesondere in Hinblick auf den die in der Nationalen Wasserstoffstrategie enthaltene
Einsatz in neuen Technologiefeldern, muss ausgestaltet EEG-Umlage-Befreiung für aus regenerativen Energien
werden. Inwieweit Studierende und Auszubildende die erzeugten grünen Wasserstoff, kann einen positiven
Attraktivität des Produktes wahrnehmen, kann unter an- Beitrag zur Attraktivität der Technologie leisten.
derem durch die finanziellen Ausstattungen und Förde-
rung entsprechender Forschungsvorhaben an Instituten
und Forschungseinrichtungen begünstigt werden. SKALIERUNGSEFFEKTE NUTZEN
Eine Ausweitung der Volumenbasis zur Erreichung einer
MARKTATTRAKTIVITÄT FÖRDERN wettbewerbsfähigen Kostenposition durch Skaleneffekte
ist von zentraler Bedeutung. Bei einem zügigen Ausbau der
Derzeit werden Straßenfahrzeuge mit Brennstoffzellenantrieb Technologiekompetenz und der Produktionskapazitäten
nur in Kleinserien oder als Technologieträger hergestellt. Die können sowohl Deutschland als auch Europa vom zukünf-
Auswahl an Brennstoffzellenfahrzeugen ist in Deutschland tigen Marktwachstum profitieren.
und in Europa bis dato nur mit einem geringen Bestand und
einer überschaubaren Modellvielfalt vorhanden. • Potenziale zur Kostensenkung können beispielsweise
über höhere Stückzahlen und strategische Partnerschaf-
• Um die Marktaktivierung voranzutreiben, ist es not- ten beim Stack, beim Brennstoffzellen-System und beim
wendig, die Förderrichtlinien für Maßnahmen weiter Tank durch auftretende Skaleneffekte erreicht werden.
fortzuschreiben mit dem Ziel, die Wasserstoff- und
Brennstoffzellentechnologie wettbewerbsfähig im • Die Skaleneffekte können durch Einstieg ins Non-
Verkehrssektor zu etablieren. Automotive Business als Volumenbasis für profitables
Automotive Business (Pkw, Nutzfahrzeuge, Busse und
• Eine konsequente Kostenreduktion muss fortgesetzt LKWs) genutzt werden. Als weitere Enabler zur Stück-
werden und eine anwendungsorientierte Marktakti- zahlensteigerung kann die Anregung zur Anwendung in
vierung muss das Ziel sein. Für Verbraucherinnen und weiteren Geschäftsfeldern hilfreich sein, zum Beispiel
Verbraucher sind die Anschaffungskosten Stand heute Schifffahrt, Flugzeuge etc.
aufgrund noch geringer Stückzahlen im Vergleich zu
klassischen Antriebsvarianten relativ hoch. • Der Start der Entwicklung eines Lieferantenmarkts für
Komponenten zur Generierung von Kostenpotenzialen
• Der Anreiz zum Kauf von Fahrzeugen mit Brennstoff- ist ein bedeutender Stellhebel zur Senkung der Kosten
zellentechnologie kann durch finanzielle Förderungen und Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit der Brenn-
wie beispielsweise durch staatliche Kaufprämien, durch stoffzelle im internationalen Kontext.
steuerliche Erleichterungen und weitere finanzielle
Anreize angestrebt werden. 4
INTERNATIONAL HARMONISIERTE UND
• Eine an zukünftigen Bedarfen orientierte dynamische ZERTIFIZIERTE STANDARDS ENTWICKELN
Ausweitung und Installation von Wasserstofftankstellen
kann die Akzeptanz bei potenziellen Nutzerinnen und Eine Konsultation zu möglichen Beschränkungsvorschlägen
Nutzern steigern, da beim Tanken und Nutzen der für die Herstellung, das Inverkehrbringen und die Ver-
Brennstoffzellenfahrzeuge nur geringe Verhaltensän- wendung aller Per- und Polyfluoralkylverbindungen (PFAS)
derungen erforderlich sind und somit nur ein geringer läuft. Diese könnte auch Auswirkungen auf die Brennstoff-
Unterschied zu klassischen Fahrzeugen zu spüren ist. zelle haben. Es müssen international harmonisierte und
Dieser Impuls kann ausschlaggebend für die neuen zertifizierte Standards für wasserstoffbasierte Energie-
Technologien sein und sie weiter fördern. Das Wasser- träger und Chemikalien entwickelt werden, um ein Level
stofftankstellennetz ist Stand heute in Deutschland Playing Field mit fairen Wettbewerbsbedingungen und
und Europa ausbaufähig. Marktzugängen sicherzustellen.
4 Der VDMA sieht grundsätzlich produktbezogene Subventionierung unabhängig von der Antriebsart kritisch.
16POSITIONSPAPIER „BRENNSTOFFZELLE“ AG 4
5 FAZIT: NACHHOLBEDARFE IM INTERNATIONALEN
VERGLEICH ABBAUEN – INTERNATIONALE
KOMPETENZFÜHRERSCHAFT ERLANGEN
Deutschland und Europa verfügen in vielen Bereichen be- Der schnelle Aufbau einer funktionierenden europäischen
reits über eine solide Basis für eine zukünftige Produktion Wasserstoffwirtschaft muss technologieoffen gestaltet
von Brennstoffzellen. Im internationalen Vergleich, ins- sein und braucht jetzt alle klimaneutralen Wasserstoffher-
besondere mit dem asiatischen Raum, besteht jedoch ein stellungsverfahren, um den steigenden Bedarf an klima-
Aufholbedarf. Insbesondere Wettbewerber aus Japan, freundlichem Wasserstoff in Industrie und Verkehr zu
Südkorea und China produzieren bereits heute Brennstoff- decken und effektiven Klimaschutz zu betreiben, statt
zellen in größeren Stückzahlen. Dies beruht auf einer bereits einer einseitigen Fokussierung auf Elektrolysewasserstoff.
mehrjährigen Akzeptanz der Wasserstoffzukunft und einem
entsprechenden Ausbau und der Förderung der Infra- Jetzt ist es umso wichtiger, mit den richtigen Ansätzen
struktur, was wiederum die Entwicklung bei diversen und dem notwendigen Tempo die Wasserstoff- und Brenn-
japanischen, südkoreanischen und chinesischen Firmen stoffzellentechnologie im Verkehrssektor und darüber
massiv antreibt. hinaus nachhaltig wettbewerbsfähig zu etablieren. Eine
anwendungsorientierte Marktaktivierung muss das
In China, dem größten Markt für Elektromobilität, baut die Ziel sein, um die Schlüsseltechnologie Wasserstoff- und
Industrie aktuell alle erforderlichen Kompetenzen für die Brennstoffzelle voranzutreiben.
Brennstoffzellentechnologie aus und wird damit ebenso
in Konkurrenz zu deutschen und europäischen Herstellern
treten.
Es ist zu erwarten, dass China, wie bereits bei Batterien,
auch bei der Brennstoffzelle eine marktherrschende
Stellung anstrebt. Die Brennstoffzelle zählt aktuell zu den
am höchsten subventionierten NEV(New Energy Vehicle)-
Technologien in China. Wenn die Entwicklung zu FCEV in
China analog der zu BEV erfolgt, dann kann China bereits in
den nächsten sechs Jahren Marktführer bei FCEV werden.
Zudem besteht ein zusätzliches Risiko, dass das in China
weit verbreitete Thema Whitelisting (analog Hochvolt-
Batterien und Zellen) zugunsten lokaler Anbieter einge-
führt wird.
Um zukünftig im internationalen Wettbewerb mit den bis-
herigen Marktführern konkurrenzfähig zu bleiben, sind
weitere Handlungsrichtungen und kurzfristige Investi-
tionen in der heimischen Wirtschaft für Deutschland und
Europa unerlässlich. Gerade Deutschland hat mit einer
entschlossenen Forcierung von Wasserstoff bislang abge-
wartet. Mit der Wasserstoffstrategie der EU und der Natio-
nalen Wasserstoffstrategie der Bundesregierung wurden
im Jahr 2020 zwar sichtbare Zeichen gesetzt. Eine klare
Zielrichtung vonseiten der Politik und der Industrie mit
einem Bekenntnis zum Einsatz der Technologie in (auto-)
mobilen Anwendungen ist jedoch weiterhin erforderlich,
um Zukunfts- und Planungssicherheit herzustellen und
damit Investitionen anzureizen.
17IMPRESSUM VERFASSER Nationale Plattform Zukunft der Mobilität, Arbeitsgruppe 4 „Sicherung des Mobilitäts- und Produktionsstandortes, Batteriezellproduktion, Rohstoffe und Recycling, Bildung und Qualifizierung “, März 2021 HERAUSGEBER Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) REDAKTIONELLE UNTERSTÜTZUNG acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften ifok GmbH SATZ UND GESTALTUNG ifok GmbH LEKTORAT Nikola Klein – e-squid text konzept lektorat Die Nationale Plattform Zukunft der Mobilität (NPM) ist per Kabinettsbeschluss von der Bundesregierung eingesetzt und wird vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur federführend koordiniert. Sie arbeitet unabhängig, überparteilich und neutral.
WWW.PLATTFORM-ZUKUNFT-MOBILITAET.DE
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