Kosteneinsparung bei Brennstoffzelle um 90 Prozent
Die Fraunhofer-Institute für Produktionstechnologie IPT aus Aachen, für Werkstoff- und Strahltechnik IWS aus Dresden und für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU aus Chemnitz zeigten kürzlich mit welchen Produktionstechnologien Brennstoffzellen zukünftig so kostengünstig gefertigt werden können, dass ein Antrieb mit Wasserstoff nicht deutlich teurer sein muss als ein benzinbetriebener.
Um die Herstellungskosten so weit zu senken, dass Brennstoffzellen die herkömmlichen Antriebe auf Basis fossiler Brennstoffe ablösen können, müssen Technologien entwickelt werden, die eine Skalierung der Fertigung bis zur industriellen Massenproduktion ermöglichen. Marktführer Hyundai prognostiziert, dass bei circa 200.000 Einheiten pro Jahr Skaleneffekte erzielt werden können, die die Kosten eines Wasserstofffahrzeugs gegenüber Alternativen vergleichbar machen. Man ist überzeugt, dass die Produktion gängiger 100-Kilowatt-Brennstoffzellensysteme für Automobile bei Erfolg ihrer Arbeit nur noch rund 5000 Euro kosten würde, weniger als zehn Prozent der bisherigen Kosten.
Rolle zu Rolle Verfahren
Umso zu produzieren zu können, richten die Forscher ihren Blick auf die Komponenten, die das Herz der Brennstoffzelle bilden: Bipolarplatten und Membran-Elektroden-Einheiten. Die sollen künftig durch kontinuierliche Rolle-zu-Rolle-Verfahren hergestellt werden. Mit dieser Fertigungstechnologie können Stückzahlen erzielt werden, wie sie für eine industrielle Serienfertigung gefordert werden.
Mehreren Hundert Einzelzellen, in denen Strom durch einen chemischen Prozess aus Wasserstoff gewonnen wird, liefern den Strom für einen Antrieb. Die Zellen bestehen aus zwei metallischen Platten und einer Membran. Während die Bleche von 50 bis 100 Mikrometer Stärke zunächst mit geprägten Kanälen versehen, danach beschichtet und untereinander hochpräzise verschweißt werden, sind bei der Membran-Herstellung verschiedene Auftrags- und Heißpressprozesse erforderlich. Fraunhofer IPT entwickelt zu diesem Zweck eine entsprechende Rolle-zu-Rolle-Anlage als automatisierte Pilotlinie, mit der sich die beiden Prozessschritte des Prägens und Beschichtens in einem durchgängigen Prozess zusammenführen lassen.
Ergebnisse & Aktionsplan
Die Entwicklungsergebnisse fließen ein in den »Aktionsplan Brennstoffzellen-Produktion« der Fraunhofer-Gesellschaft. Man bündelt hier in fünf dezentralen Clustern in Baden-Württemberg, Bayern, Niedersachsen, Nordrhein-Westfalen und Sachsen die Forschungskompetenzen und -initiativen von insgesamt 20 Fraunhofer-Instituten. Koordiniert wird der Aktionsplan durch das Fraunhofer IWU.
Fazit: Es geht bei diesem Projekt auch darum, Brennstoffzellen-Produktionen in Europa zu halten. „Unser Ziel ist es, Wasserstoffantriebe technologisch und betriebswirtschaftlich so schnell wie möglich wettbewerbsfähig gegenüber klimabelastenden Alternativen zu machen.
