Im Projekt H2GO führt das Fraunhofer ISI eine Innovationsanalyse zu Brennstoffzellen durch, deren Ergebnisse jetzt auf einer neuen Webseite veröffentlicht wurden. Sie umfasst Erkenntnisse zur Entwicklung und Diffusion neuer Technologien genauso wie Einschätzungen zur Entstehung neuer Märkte und zum Aufbau von Produktionskapazitäten. Gemeinsam mit komplementären Untersuchungen zur Elektrolyse entsteht so eine Basis für einen umfassendes Roadmapping für Wasserstofftechnologien.
Schlüsseltechnologie Brennstoffzelle
Wasserstoff gilt als wichtiger zukünftiger Energieträger und spielt im Rahmen der weiteren Ausgestaltung der Energiewende und aus energiestrategischer Sicht eine zentrale Rolle. Brennstoffzellen sind dabei eine Schlüsseltechnologie für den flexiblen Einsatz des Energieträgers etwa im Verkehrssektor. Im Projekt H2GO – Nationaler Aktionsplan Brennstoffzellen-Produktion arbeiten 19 Fraunhofer-Institute gemeinsam an der Entwicklung von technischen Lösungen für einen zügigen Markthochlauf der Brennstoffzellen-Produktion, um damit eine nachhaltige Antriebsoption zur signifikanten CO2-Reduzierung im Schwerlastverkehr in Deutschland zu etablieren.
Monitoring von Innovationsdaten
Das Fraunhofer ISI führte in H2GO ein Monitoring von Innovationsdaten zu Brennstoffzellen-Technologien durch, das Forschungsnetzwerke, Patentdaten, Markterwartungen und Produktionsaufbau berücksichtigt. Es differenziert drei Technologie-Bereiche, die sich unter anderem nach Arbeitstemperatur und elektrochemischem Zellaufbau unterscheiden: Erstens die Polymerelektrolytmembran bzw. PEM-Brennstoffzellen, die sich besonders für Anwendungen im Verkehr eignen und heute schon in Schienenfahrzeugen oder U-Booten verbaut werden. Künftig könnten sie im Schwerlastverkehr Anwendung finden. Zweitens Hochtemperatur-Brennstoffzellen, die sich aufgrund ihrer höheren Arbeitstemperatur eher für Kraft-Wärme-Kopplung eignen. Schließlich erfasst das Monitoring noch alternative Brennstoffzellentypen, die sich deutlich von den anderen beiden unterscheiden und derzeit eine untergeordnete Rolle spielen.
Markt der Zukunft für Brennstoffzellen
Eine der zentralen Fragen des Monitorings war, welche Bedeutung der globale Brennstoffzellen-Markt in Zukunft erlangen könnte. Die im Projekt durchgeführte Meta-Analyse zeigt eine enorme Spannbreite der Markterwartungen auf: Prognosen beziffern jährliche Wachstumsraten zwischen 10 und 41 Prozent, wobei die große Mehrheit der betrachteten Studien von einem mittleren Wachstum zwischen 15 und 30 Prozent ausgeht. Für das Jahr 2030 werden zudem jährliche Umsatzzahlen zwischen knapp 2 und 87 Mrd. US-Dollar prognostiziert. Die enorme Spannweite spiegelt die große Unsicherheit wider, die ohnehin mit der Entstehung neuer Märkte verbunden ist. Die hohe Dynamik der Energiewende verstärkt den Effekt, da in vielen Anwendungen verschiedene technische Alternativen zur Ablösung fossiler Energieträger konkurrieren.
Fördermittel als Innovationstreiber
Gerade in frühen Innovationsphasen ist die staatliche Förderung ein wichtiger Treiber zur Entwicklung neuer Technologien. In Deutschland konnte durch eine systematische Förderung ein umfassendes Forschungsnetzwerk zu Brennstoffzellen unter starker Beteiligung der Industrie etabliert werden. So beteiligten sich bis heute mehr als 500 Unternehmen – darunter 270 KMU – an einschlägigen Fördervorhaben, die sie zumeist eng mit Verbundpartnern aus Wissenschaft und Wirtschaft vernetzen. In Summe zeigt sich, dass sich seit 2017 eine stetige Zunahme der Förderung durch den Bund speziell für die PEM-Technologie (ca. 130 Mio. Euro in 2023) beobachten lässt, während auch Investitionen in Hochtemperatur-Brennstoffzellen (ca. 14 Mio. Euro in 2023) über den Zeitverlauf konsistent vorangetrieben werden. (bt)
