Denn weder die Hersteller der Brennstoffzellen-Heizgeräte noch die Automobilindustrie konnten bisher ihre oft lautstark publizierten Startpunkte für die Serienfertigung einhalten. Selbst die Japaner rudern derzeit zurück. Statt einer Million Mikro-KWK-Geräte auf Brennstoffzellenbasis, wie noch im letzten Jahr vom VDMA prognostiziert, zeichnen die aktuellen Meldungen der Zeitschrift „Technology Review“ ein etwas Bild: Demnach werden bis zum Jahr 2010 ca. 20 000 Einheiten und bis 2015 an die 300 000 BZ-Heizgeräte erwartet.
Milliardenprogramm aufgelegt
Um von den Entwicklungen in Japan und den USA nicht überrollt zu werden und die seit Anfang der 90-er Jahre getätigten Investitionen in die Brennstoffzelle nicht zu gefährden, hat die Bundesregierung noch im letzten Jahr ein milliardenschweres Innovationsprogramm zur Weiterentwicklung und Markteinführung der Brennstoffzelle auf den Weg gebracht. Im Rahmen des so genannten NIP-Programms (Nationales Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie) stehen, verteilt auf zehn Jahre, rund 1,4 Milliarden Euro bereit, um die vorhandenen Entwicklungen zur Marktreife zu bringen. Knapp die Hälfte des Etats stammt aus öffentlichen Haushalten, die andere Hälfte will die Industrie beisteuern. Auch die EU sowie die G8-Staaten wollen ähnliche Programme auflegen, damit die von Rückschlägen gebeutelte Technologie doch noch zum Durchbruch kommt. Allerdings sollen über 50 % der Forschungsmittel dem Bereich Verkehr zufließen und nur etwa 24 % den Hausenergieanlagen. Etwa 12 % gehen in die Entwicklung industrieller Brennstoffzellenaggregate, ähnlich der bekannten Hot-Modul-Brennstoffzelle. Die restlichen 10 % sollen Spezialanwendungen zukommen, wie beisspielsweise Notstromaggregate und Batterieersatz.
Serienproduktion ab 2012
In Phase I (2007 – 2010) des NIP-Programms geht es bei den BZ-Heizgeräten hauptsächlich um die Erhöhung der Zuverlässigkeit und der Lebensdauer, die Reduktion der Systemkomplexität (Vereinfachungsforschung) und der Kosten, die Technologie-Validierung unter Alltagsbedingungen sowie die Akzeptanz bei Kunde und Handwerk. Ganz konkret soll ein elektrischer Wirkungsgrad der Geräte von 30 bis 33 % bei einem Gesamtwirkungsgrad zwischen 84 und 90 % erreicht werden. Die Zeitstandsfestigkeit der Stacks müsste bei mindestens 10 000 Stunden liegen. Für diese Phase sind rund 450 Geräte für Demonstrationsvorhaben definiert.
In Phase II (2011 bis 2015) geht es dann um die nochmalige Verbesserung von Wirkungsgraden und der Stack-Lebensdauer (mehr als 25 000 Stunden) bei gleichzeitiger Reduzierung der Gerätegesamtkosten. Bis 2012 sollen rund 2250 Geräte in Betrieb sein.
Wenn das Programm wie geplant läuft, könnte das Jahr 2012 der Startpunkt für den Aufbau einer Serienproduktion sein, die dann stufenweise und in Abhängigkeit der Erfahrungen erhöht wird. Zielvorgabe des NIP-Projekts ist die jährliche Produktion von etwa 72 000 Geräten im Jahr 2020. Der Preis soll bis dahin nur noch etwa 1700 Euro/kW über dem für eine konventionelle Heizung liegen.
Parallel dazu werden auch industrielle KWK-Anlagen auf Brennstoffzellenbasis im Leistungsbereich von 100 kW bis in die MW-Klasse im Rahmen des NIP-Programms weiterentwickelt. Entwicklungspartner deutscher Firmen sind hier hauptsächlich US-Unternehmen. Dabei soll ein besonderes Augenmerk auf die Auskopplung von Hochtemperaturwärme zum Antrieb von Absorptionskältemaschinen sowie zur Stromerzeugung über ORC-Prozesse gelegt werden.
Ob die im NIP-Programm definierte „Marktreife“ bis zum Jahr 2012/2015 erreicht werden kann, hängt nach Ansicht von Beobachtern auch davon ab, in wieweit komplementäre EU-Programme in Gang kommen und welche Markteinflüsse von Herstellern aus den USA und Japan zu erwarten sind. Zum Vergleich: Die öffentliche Förderung für Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie beträgt in den USA rund 250 Mio. US-Dollar pro Jahr, in Japan sogar 300 Mio. US-Dollar pro Jahr.
Stirling-Mikro-KWKs auf ISH 2009
Die Gemeinschaftsausstellung der Initiative Brennstoffzelle (IBZ) im Rahmen der Hannover Messe „Energy“ bzw. des Gemeinschaftsstandes „Hydrogen+Fuel Cells“ zeigte dieses Jahr weitgehend bekannte Exponate im Bereich der Klein-BZ-Heizgeräte. Alle Mitglieder sind zuversichtlich, dass die noch erheblichen Entwicklungsanstrengungen im Rahmen des NIP-Programms bewältigt werden können. Baxi Innotech will bereits ab 2010 mit einer „Kleinserie“ beginnen mit dem Ziel, ab 2013 die technische Marktreife zu erlangen. Auch Hexis zeigte sich in Hannover optimistisch. Bereits 2012 wird mit einer „breiten Markteinführung“ der Galileo-Serie gerechnet. Vaillant hält sich mit Marktführungsprognosen zurück, fährt aber zweigleisig: Mit Plug-Power wird ein BZ-Heizgerät für Mehrfamilienhäuser und kleine Gewerbeanwendungen entwickelt, mit einer Webasto-Tochter ein Gerät für das Einfamilienhaus.
Viessmann setzt wie kein anderes Unternehmen auf eine eigene Entwicklung – von der Gasaufbereitung (Reformer) bis zum Brennstoffzellen-Stack. Entwicklungsziel seien Geräte, die für den Heizungsfachmann, Wartungsmonteur und Nutzer ähnlich einfach aufgebaut sein soll wie konventionelle Heizgeräte. Neben dem bekannten BZ-Modell zeigte Viessmann in Hannover auch sein Stirling-Mikro-KWK-Gerät mit 1 kW elektrischer und 6 kW thermischer Leistung. Erste Feldtests seien in Vorbereitung. Mit der Markteinführung sei jedoch „nicht vor 2009“ zu rechnen.
Insider erwarten, dass die maßgeblichen Entwickler von BZ-Heizgeräten auf der ISH 2009 bereits marktreife Stirling-Mikro-KWK-Geräte vorstellen werden, um die offensichtlich vorhandenen Marktbedürfnisse nach Mikro-KWK abzudecken.
Autobauer denken um
Auch die Brennstoffzelle für Autos steht seit Jahren immer „kurz vor der Markteinführung“. Jetzt soll die B-Klasse von Mercedes-Benz als „F-Cell“ endlich an den Start gehen; die Kleinserienproduktion ist für 2010 geplant. Noch 1999 hatten Daimler-Manager vollmundig erklärt, ab 2004 die ersten Brennstoffzellen-Fahrzeuge auf den Markt zu bringen. Damals gingen pessimistische Marktforscher von „allenfalls 50 000 BZ-Autos im Jahr 2010“ aus.
Ob für die F-Cell-Cars jemals ein Massenmarkt mit der erhofften positiven Ausstrahlung auf die Brennstoffzellen-Heizgeräte entstehen wird, ist derzeit eher zweifelhaft. Signale aus der Automobilindustrie und deren Zulieferer deuten eher auf einen Wechsel zu Hybridfahrzeugen als Einstieg in das batteriebetriebene Elektroauto hin. Als Grund für das Umdenken bei den Autobauern werden unter anderem die hohen Kosten einer Wasserstoff-Infrastruktur genannt. So investieren Automobil- und Zuliefererindustrie derzeit immense Summen in die Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien, um die Reichweite von Hybrid-, Plug-in-Hybrid- und Elektroautos mit Batterieantrieb zu erhöhen. Marktbeobachter sprechen bereits von einer neuen Wettbewerbssituation, die das Aus für das mit enormen Investitionen belastete Brennstoffzellen-Auto bedeuten könnte.
Einer Studie des Gelsenkirchen Center of Automotive Research (CAR) zufolge wird sich der Siegeszug des Elektroautos in einem unglaublichen Tempo entwickeln. In einem Zeitungsinterview erklärte der Studienvenverfasser, Ferdinand Dudenhöffer: „Wir gehen davon aus, dass vom Jahr 2025 an alle Pkws, die in Europa verkauft werden, reine Elektroautos, Parallelhybrid- oder Seriellhybrid-Fahrzeuge sind.“
Erheblicher Entwicklungsbedarf
Das Brennstoffzellen-Heizgerät hat noch einen erheblichen Entwicklungsbedarf bis zur Aufnahme einer Massenfertigung. Vor 2015 wird es kaum Geräte geben, die einfach so über den Großhandel bezogen werden können. Wer den Endverbraucher jetzt schon auffordert, über den Einbau einer Brennstoffzellen-Heizung in seinem Keller nachzudenken, erweist den Herstellern dieser Geräte, die zum größten Teil vom Heizkesselverkauf leben, einen Bärendienst. Gerade das NIP-Programm macht deutlich, dass die Branche noch einen langen Weg vor sich hat. Ungleich schneller werden die als eher unkompliziert geltenden Stirling Mikro-KWK die Rolle des Heizkeller-Kraftwerks einnehmen.
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Unser Autor Wolfgang Schmid ist freier Fachjournalist für technische Gebäudeausrüstung, München; E-Mail: wsm@tele2.de
