Im Projekt „H2GO – Nationaler Aktionsplan Brennstoffzellen-Produktion“ bündeln 19 Fraunhofer-Instituten ihre Aktivitäten mit dem Ziel einer signifikanten CO2-Reduzierung in der Lastenmobilität. Im Fokus stehen dabei Entwicklung und Rollout von industriellen Technologien zur wirtschaftlichen Produktion von Brennstoffzellen, vorrangig für den straßengebundenen Schwerlastverkehr. Die Gesamtkoordination des Forschungsverbundes mit den insgesamt fünf Teilverbünden liegt beim Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU. Das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) fördert die Forschungs-Allianz mit 80 Millionen Euro.
Steigende Verkehrsleistungen im Straßengüterverkehr sorgen für einen kontinuierlichen Anstieg der CO2-Emissionen in diesem Segment – trotz Fortschritten bei Verbrauch und Abgastechnik. Der Bedarf, Alternativen zu fossilen Energieträgern zu entwickeln, ist daher besonders im Schwerlastverkehr groß. 19 Fraunhofer-Institute arbeiten mit Hochdruck daran, die Voraussetzungen für eine effiziente Großserienfertigung von Brennstoffzellen zu schaffen, die an Bord eines Fahrzeugs Wasserstoff in Strom umwandeln. Auftrag des Aktionsplans H2GO ist es, technologische Lösungen zu entwickeln, die einen zügigen Hochlauf der Brennstoffzellen-Produktion ermöglichen.
„Die Allianz mit der Fraunhofer-Gesellschaft hebt die Entwicklung der Brennstoffzellenproduktion auf ein neues Level. Mit unserer Förderung wollen wir dabei helfen, aus der erfolgreichen Forschung und Entwicklung marktfähige Produkte im Bereich der Brennstoffzellentechnologie zu generieren – und das möglichst im industriellen Maßstab“, sagt Volker Wissing, Bundesminister für Digitales und Verkehr. Die erarbeiteten Lösungen sollen allen beteiligten Partnern in einer virtuellen Referenzfabrik digital zur Verfügung gestellt werden. „Das stärkt die Wettbewerbsfähigkeit unserer heimischen Industrie und leistet einen wesentlichen Beitrag dazu, die Kosten für Wasserstofffahrzeuge im Schwerlastverkehr deutlich zu reduzieren. Hier brauchen wir dringend klimafreundliche Angebote“, so Wissing.
„Wasserstoff ist ein Schlüsselelement der Energiewende“
„Wasserstoff ist ein Schlüsselelement der Energiewende. Damit sich Wasserstoff als Energieträger flächendeckend durchsetzen kann, gilt es ihn zu marktwirtschaftlichen Preisen, in ausreichender Menge und klimaneutral herzustellen und mit hoher CO2-Minderungsquote zu verwenden. Im Schwerlastverkehr sind dafür insbesondere kostengünstige, robuste Technologien zur wirtschaftlichen Produktion von Brennstoffzellen erforderlich“, sagt Prof. Reimund Neugebauer, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft. Das Projekt H2Go soll „einen entscheidenden Beitrag leisten, Brennstoffzellen wirtschaftlich und in industrieller Serie zu produzieren. Dies wird uns nicht nur klimapolitisch einen wichtigen Schritt voranbringen, sondern die Brennstoffzellenproduktion zu einem zentralen Kompetenzfeld des Standorts Deutschland und Europa ausbauen.“
Es gelte, Fertigungstechnologien und Prozesse zu ertüchtigen: für eine effiziente, kostengünstige und hochrentable industrielle Serienfertigung. H2GO soll dazu über produktionstechnische Forschung, Entwicklung und Vorbereitung der industriellen Umsetzung die Voraussetzungen schaffen. „H2GO richtet sich auch insbesondere an kleine und mittelständische Unternehmen, die die gesamte Wertschöpfungskette der Brennstoffzellen-Produktion abbilden und bis hin zur Anwendung in der Lastenmobilität schließen. Dabei geht es um fertigungstechnische Kompetenzen, wir sprechen aber auch ausdrücklich den erforderlichen Maschinen- und Anlagenbau an“, so Prof. Welf-Guntram Drossel, geschäftsführender Institutsleiter am Fraunhofer IWU.
Eine wettbewerbsfähige Alternative im Schwerlastverkehr
Brennstoffzellenelektrische Fahrzeuge (FCEVs, fuel cell electric vehicles) können künftig eine tragende Rolle im CO2-neutralen Fernverkehr übernehmen: In technologischer Hinsicht bietet die Brennstoffzelle im Vergleich zu den heutigen fossilen Antriebstechnologien ähnliche Volumen- und Gewichtszuladungen bei vergleichbaren Reichweiten und Tankzeiten. Damit bleibt Speditionen die heute gewohnte Flexibilität im Lkw-Einsatz erhalten. Gegenüber anderen emissionsfreien Antrieben sind FCEVs gerade im Schwerlastverkehr betriebs- wie volkswirtschaftlich und auch ökologisch wettbewerbsfähig – einen erfolgreichen Markthochlauf vorausgesetzt, der für Wasserstoff Kostenparität zu fossilen Energieträgern schafft.
Industriepolitisch eröffne Wasserstoff die einmalige Chance, nicht nur den Klimaschutz zu fördern und die Energieversorgung auch im Mobilitätssektor breiter aufzustellen. Für den Produktionsstandort Deutschland kann er zusätzliche Wertschöpfung und damit ein umfangreiches, nachhaltiges und zukunftsfähiges Geschäftsfeld generieren. H2GO soll dazu beitragen, der deutschen Wirtschaft bedeutende Anteile am sich hochdynamisch entwickelnden globalen Brennstoffzellen-Markt zu sichern. Eine zügig aufgebaute Brennstoffzellen-Industrie kann so zu einem zentralen Kompetenzfeld deutscher Unternehmen werden.
Industrie und Forschung für ein starkes Wasserstoff-Ökosystem
Der Aktionsplan ist darauf ausgerichtet, Industrie und Forschung zu einem starken Ökosystem für eine wirtschaftlich nachhaltige Brennstoffzellen-Produktion zu verbinden, um die Brennstoffzellen-Technologie für die Gesellschaft transparent, greifbar und nutzbar zu machen. H2GO soll der deutschen Industrie auf mehreren Ebenen Unterstützung zur Steigerung ihrer Produktivität und Innovationskraft bieten.
So fächert ein eigens entwickeltes Framework mehrere Transferlinien mit verschiedenen maßgeschneiderten Modulen auf, die Grundlagen für eine Brennstoffzellen-Produktion enthalten. Unternehmen können an den bereitgestellten Informationen teilhaben und somit ihre Produktionselemente entwickeln. Außerdem sollen auf Basis von virtuellen Abbildern der Produktionselemente digitale Pilotlinien aufgebaut werden, welche eine große Hilfestellung für die effiziente Betrachtung der Wertschöpfungskette bieten sollen.
Auch für den Prozesshochlauf der zukünftigen Serienproduktion gebe es Lösungsangebote, die eventuelle Anlaufprobleme abstellen helfen, damit rasch eine fehlerfreie Produktion realisiert werden kann. Auch Recycling-Lösungen und Entwicklungsprojekte zur Generierung geschlossener Stoffkreisläufe gehören zum Angebotsportfolio.
Damit steht den Unternehmen beim Übergang zu einer Brennstoffzellen-Produktion in Großserie ein umfangreiches Angebotspaket zur Verfügung – von der ersten Analyse bis hin zur Serienproduktion. H2GO umfasst außerdem viele Möglichkeiten, in Verbundvorhaben oder direkten Kooperationen Bemusterungen, Beistellungen, produzierende Forschung und gemeinsame Ausgründungen zu realisieren.
Das Fundament von H2GO bilden 19 Fraunhofer-Institute in insgesamt 9 Bundesländern, die mit ihren Forschungskompetenzen und -infrastrukturen sowie lokalen Netzwerken neue Fertigungslösungen in regionalen Technologiehubs entwickeln. Diese werden in vier Technologie-Teilverbünde geclustert und unter Einbeziehung zahlreicher Initiativen auf Landes- und Bundesebne gezielt gestärkt. Ein weiterer, übergeordneter Teilverbund „Virtuelle Referenzfabrik“ stellt digitale Abbilder der entwickelten Produktionslösungen zur Verfügung und ermöglicht so den synergetischen Zusammenschluss in einer virtuellen Referenzarchitektur für die Brennstoffzellen-Produktion.
Der Förderzeitraum reicht bis Ende 2025, das Bundesministerium für Digitales und Verkehr fördert H2GO mit rund 80 Millionen Euro aus den Mitteln des Zukunftsfonds Automobilindustrie entsprechend der Empfehlungen des Expertenausschusses. Koordiniert wird die Förderung von der NOW GmbH, für die Umsetzung ist der Projektträger Jülich (PtJ) zuständig.
Quelle: Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU – Pressemitteilung vom 13.09.2022 / BMDV – Pressemitteilung vom 13.09.2022
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