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Brennstoffzellentechnologie

Als eine lokal emissionsfreie Antriebsvariante für die Mobilität der Zukunft gewinnt die Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Technologie neben rein batterieelektrischen Fahrzeugen mehr und mehr an Bedeutung. Insbesondere für den Einsatz in größeren und schwereren Fahrzeugen mit großer Reichweite ist diese Technologie prädestiniert. Die Landesagentur e-mobil BW unterstützt über den Cluster Brennstoffzelle BW die Weiterentwicklung dieser Technologie.

Die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie ist eine Schlüsseltechnologie für die Dekarbonisierung der Mobilität. Sie ist ein unverzichtbares Pendant zu den in ihrer Reichweite limitierten batterieelektrischen Antrieben. Insbesondere für lange Strecken, für große und schwere Fahrzeuge, für Züge, aber auch für den Schiffs- und Flugverkehr stellt sie eine vielversprechende Alternative dar. Und auch im PKW-Bereich wird die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie in Segmenten, die hohe Reichweiten, kurze Betankungszeiten und ein hohes Maß an Alltagstauglichkeit und Flexibilität erfordern, eine wichtige Rolle spielen.

Als Landesagentur für neue Mobilitätslösungen und Automotive verfolgt e-mobil BW einen technologieoffenen Ansatz und treibt dabei die Implementierung der Wasserstoff- und Brennstofftechnologie in Deutschland voran. Gerade für Baden-Württemberg als eine der führenden Automobilregionen ist es von hohem Interesse, mobile Brennstoffzellenanwendungen zu industrialisieren. Baden-Württemberg strebt an, als Land zum führenden Standort der Brennstoffzellenmobilität zu werden. Dies ist unter anderem eines der Ziele, die der Cluster Brennstoffzelle BW verfolgt.

Cluster Brennstoffzelle BW

Akteure aus Wirtschaft, Wissenschaft, Verbänden und Politik bündeln und strukturieren die vielfältigen Aktivitäten und Kompetenzen im Bereich Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Technologie in Baden-Württemberg im Cluster. Die Landesagentur e-mobil BW leitet den Cluster Brennstoffzelle BW und vernetzt die Akteure.

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Innovative Wasserstoffprojekte ausgezeichnet

Bei der Reaktion von Wasserstoff mit Luftsauerstoff in der Brennstoffzelle entsteht neben Strom und Wärme ausschließlich Wasser. Busse, Züge und Autos können mittels Brennstoffzellentechnologie auch auf langen Strecken nahezu emissionsfrei fahren und damit ein weitgehend CO2-freies Verkehrssystem ermöglichen.

Hinzu kommen weitere wertvolle Vorteile: Überschüssige erneuerbare Energien können für die Wasserstofferzeugung gut verwendet werden. Wasserstoff als chemischer Speicher kann die Energie beliebig lange speichern und für verschiede Bereiche nutzbar machen, damit wird Sektorkopplung möglich. Durch die Verwendung von Wasserstoff als Energieträger können die erneuerbaren Energien grundlastfähig gemacht werden und dabei helfen, dass alle Sektoren, d.h. der Verkehr, die Industrie und die Strom- und Wärmeerzeugung, ihre Klimaziele erreichen. Insbesondere im Verkehrssektor kann eine schnelle Markteinführung der Technologie dabei helfen, die Flottenziele bei PKW und Nutzfahrzeugen zügig und effizient zu erreichen.

Energieträger Wasserstoff

Im Rahmen der Energie- und Mobilitätswende ergeben sich große Herausforderungen im Bereich notwendiger Speicherkapazitäten und der verstärkten Einbindung erneuerbarer Energien in die Energieversorgungsstruktur Deutschlands. Durch den steigenden Ausbau erneuerbarer Energieerzeugungsanlagen und der dadurch stark schwankenden Produktion von Strom aus Windkraft und Photovoltaik spielen chemische Energieträger eine immer größere Rolle. Besonders Wasserstoff stellt dabei eine flexible Lösung für die Mittel- und Langfristspeicherung von Energie dar und hat großes Potenzial für die Stabilisierung des deutschen Stromnetzes.

Wasserstoff ist ein Sekundärenergieträger und muss zunächst unter Energieeinsatz erzeugt werden, um dann als Speichermedium dienen zu können. Er kommt auf der Erde fast ausschließlich in gebundener Form vor, ist nahezu unbegrenzt verfügbar und kann mit unterschiedlichsten Verfahren hergestellt werden. Die Mobilität der Zukunft nutzt vorwiegend die elektrolytische Herstellung unter Einsatz von regenerativem Strom – Wasser wird durch Elektrolyse in seine Elemente aufgespalten, der Wasserstoff gespeichert und in den verschiedensten Anwendungsfeldern als Endenergie verwendet.

Die Brennstoffzelle kehrt diesen Vorgang um: die im Wasserstoff gespeicherte chemische Energie wird bei dieser „kalten Verbrennung“ direkt in Strom umgewandelt. Dabei entsteht neben Wärme ausschließlich Wasser. So kann die Brennstoffzellentechnologie ein weitgehend CO2-freies Verkehrssystem ermöglichen.

Foto: e-mobil BW/ Manuel Schaloske

Wasserstoff kann flexible Lösungen für die Anpassung der Netzinfrastruktur, für Speicherkapazitäten und die verstärkte Einbindung erneuerbarer Energien in die Energieversorgung ermöglichen.

Studien zum Thema Wasserstoff

Energieträger der Zukunft: Diee-mobil BW-Studie stellt technische Konzepte zur Wasserstofferzeugung sowie diverse Formen der Brennstoffzelle detailliert vor. Ergänzend zeigt die Studie die ökonomischen Potenziale durch die Industrialisierung dieser Technologie auf und bewertet diese bis auf Komponentenebene.

Wasserstoff-Infrastruktur für eine nachhaltige Mobilität: Einen umfassenden Überblick über die aktuelle Ausgangslage der Wasserstoff-Infrastruktur sowie die verfügbaren technischen Konzepte und Komponenten der Tankstellen gibt die Studie, die im Rahmen der e-mobil BW Studienreihe erschienen ist.

Rohstoffe für innovative FahrzeugtechnologienWie viele Rohstoffe werden pro Batterie- bzw. Brennstoffzellenfahrzeug zurzeit benötigt und wie groß ist deren CO2-Fußabdruck? Welche Rohstoffe sind dabei besonders kritisch? Unter welchen Umwelt- und Arbeitsbedingungen werden diese abgebaut? Antworten auf diese und ähnliche Fragestellungen gibt die Studie.

Kommerzialisierung der Wasserstoff-Technologie in Baden-Württemberg: Die Studie zeigt das enorme Potenzial für eine nachhaltige Wasserstoffwirtschaft auf. Die Ergebnisse machen jedoch auch deutlich, dass noch Hürden zu meistern sind und viele Faktoren die weitere Entwicklung in diesem Bereich beeinflussen.

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