Als Abgas nur Wasser und unschlagbar leise – viel spricht für Strom und Wärme aus Brennstoffzellen. Doch der Sprung aus der geförderten Forschung in die Märkte bleibt seit Jahren aus. Das Bundeswirtschaftsministerium (BMWi) hat den Stand der Forschung und den Handlungsbedarf für die Zukunft der vielversprechenden Technologie untersucht. 25 Forscher und Entwickler gaben auf einem Statusseminar in Berlin eine Leistungsschau vielfältiger Brennstoffzellen und deren Komponenten.

Die „Fuel Cell“ kann vieles sein: Kraftwerk, stromerzeugende Heizung oder Fahrzeugantrieb. Dem breiten Markteintritt der unterschiedlichen Zellen stehen bislang zwei Probleme im Wege. Die Investitionskosten sind fünf bis zehnmal höher als bei konventionellen Anwendungen. Zweitens steigert sich die Lebensdauer der Zell-Stacks erst langsam in den Bereich bis zu zehn Jahren. Nach 20 Jahren geförderter Forschung für Industrieanwendungen hat das Unternehmen MTU ONSITE ENERGY die Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle (MCFC) auf 47 Prozent elektrischen Wirkungsgrad bei 346 kW Systemleistung gebracht. Doch Ende 2010 stellte das Unternehmen die Entwicklung ein. Grund: Mangel an Wirtschaftlichkeit innerhalb von fünf bis zehn Jahren. Die Erfahrungen mit der MCFC „Hot Module“ bei Pilotprojekten in der Kläranlage Moosburg und der Brauerei Erdinger Weißbräu waren positiv. Weil MTU nach drei Jahren Laufzeit keine Austausch-Stacks mehr liefert, stehen die Anlagen vor dem Aus.

Zukunft in der Heiztechnik

Zurzeit arbeitet die Vaillant Group in Kooperation mit dem Automobilzulieferer Webasto an Heizgeräten mit Hochtemperatur-Brennstoffzellen mit Festoxid (SOFC). Die vom BMWi geförderte Systementwicklung läuft seit 2008. Gegenwärtig befinden sich 25 Geräte mit je 1 Kilowatt Leistung in einem Feldtest. Die Firma Baxi Innotech hat eine Brennstoffzelle mit Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM) entwickelt, die auf niedrigem Temperaturniveau Strom und Wärme erzeugt. Bis 2012 soll ein neuer Reformer zur Aufbereitung vom Erdgas zu Wasserstoff entwickelt werden. Außerdem wollen die Spezialisten für „fuel cell heating“ die Zellenzahl reduzieren und die Lebensdauer auf zehn Jahre erhöhen. Heizsysteme mit SOFC oder PEM werden gerade in einem großen Praxistest in Eigenheime eingebaut. 125 Geräte sind platziert. 800 sollen es werden. 

Viele Nischen im Automobilbau

Ebenfalls kurz vor der Markreife stehen Anwendungen als Auxiliary Power Unit (APU) in Nutzfahrzeugen oder etwa Freizeitmobilen wie Caravans und Yachten. Brennstoffzellen erzeugen effizienter Strom für die Bordelektrik oder die Kühlung als die Kombination von Verbrennungsmotor und Lichtmaschine.

Forschung an den Komponenten

Jede Brennstoffzelle ist nur so haltbar, wie ihre Membran oder das Elektrolyt, die die beiden Bipolarplatten aus Grafit oder Metall trennen. Langlebige Zellen brauchen optimale Dichtungskonzepte und Katalysatoren, die möglichst wenig teures Platin enthalten. Das BMWi fördert ferner ein Kleingeräteprogramm, damit die Systeme passende Pumpen und Ventile erhalten. Insgesamt hat der Projektträger Jülich seit 2006 im Nationalen Entwicklungsplan (NEP) für Brennstoffzelle und Wasserstoffinfrastruktur 139 Projekte im Gesamtvolumen von 265 Mio. € gefördert (137 Mio. € Fördermittel).

Marktorientierung gefragt

Der Brennstoffzelle fehlt es an Sichtbarkeit eines kommerziellen Erfolgsprodukts. Die Nationale Organisation Wasserstoff und Brennstoffzellen (NOW) koordiniert deshalb das Nationale Innovationsprogramm (NIP), in dem in zehn Jahren 700 Mio. Euro  investiert werden, um Systemen den Markteintritt zu ermöglichen. Dabei will das BMWi mit 200 Mio. Euro gezielt Fertigungstechnologien fördern und das Bundesverkehrsministerium (BMVBS) mit 500 Mio. Euro die Wasserstoffinfrastruktur, damit die Brennstoffzellen aus ihren vielfältigen Nischen in breite Markterfolge mündet. Dazu müssen die Anwender die Brennstoffzelle für sich entdecken und zu Treibern der Entwicklung werden.

(ph)