Brennstoffzellenanlage; Quelle: FuelCell Energy Solutions GmbH

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Energiewirtschaftliche Ausgangslage

In der Energieversorgung gilt es mit Blick auf das im Energiekonzept festgelegte Ziel der Reduzierung des Primärenergieverbrauchs, auch zunehmend die Stromerzeugung mit der Nutzung der in der Regel gleichzeitig anfallenden Wärme durch Kraft-Wärme-Kopplung zu verbinden. Für den Einsatz der Brennstoffzelle im Vergleich zu anderen Technologien spricht hier deren hoher elektrischer Wirkungsgrad beziehungsweise die hohe Stromkennziffer.
Die Brennstoffzelle wird sowohl für die dezentrale Strom- und Wärmeerzeugung als auch als Antriebsaggregat für Kraftfahrzeuge bei mobilen Anwendungen seit vielen Jahren in Deutschland entwickelt. Im Vergleich zu thermischen Prozessen zeichnet sich die Brennstoffzelle durch einen grundsätzlich höheren Wirkungsgrad aus. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass der Wirkungsgrad auch in Teillast und in kleinen Einheiten auf hohem Niveau bleibt.

Stationäre Brennstoffzellen werden in der Regel zur Kraft-Wärme-(Kälte-)Kopplung eingesetzt und sind mittlerweile als Hausenergieanlagen im Leistungsbereich von etwa 1 kWel und in Industrieanwendungen in einer Leistungsklasse von mehreren hundert kW im Feldtest. Als Brennstoff wird auf ein breites Spektrum von Primärenergieträgern (Erdgas, Biogas, Klärgas etc.) zurückgegriffen.
In der mobilen Anwendung im Fahrzeug wird der elektrische Antrieb über eine Brennstoffzelle mit Strom versorgt, die mit Wasserstoff als Sekundärenergieträger betrieben wird. Der Brennstoffzellenantrieb bietet dabei den Vorteil, die hohe Abhängigkeit der Mobilität vom Erdöl zu reduzieren, da der Wasserstoff aus einer Vielzahl von Primärenergieträgern gewonnen werden kann.

Durch die in der Vergangenheit geförderten Maßnahmen haben deutsche Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen in den Brennstoffzellen- und Wasserstofftechnologien eine internationale Spitzenstellung erreicht. Um diese Position zu erhalten beziehungsweise weiter auszubauen, sind auch künftig intensive Forschungs- und Entwicklungsmaßnahmen notwendig.

Technologieentwicklung und Förderstruktur

Die BMWi-Förderung von Forschung und Entwicklung der Brennstoffzellen- und Wasserstofftechnologien ist eingebunden in das 2006 gestartete "Nationale Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien" (NIP). Das Programm wird im Zeitraum 2016 bis 2025 als Regierungsprogramm NIP2 fortgesetzt. Mit NIP2 baut die Bundesregierung auf der erreichten Technologiereife und Marktverfügbarkeit erster Gerätegenerationen auf. Für die nunmehr anstehende Markteinführungsphase soll sichergestellt werden, dass die nationalen Aktivitäten von Wissenschaft, Industrie und der öffentlichen Hand weiterhin unter einem gemeinsamen programmatischen Dach stattfinden. Ziel ist, die Innovationen im Technologiefeld Wasserstoff und Brennstoffzellen, die noch keine Marktfähigkeit erreicht haben, weiter zu entwickeln, die entsprechenden Infrastrukturen aufzubauen und die Technologien, die an der Schwelle zum Markeintritt stehen, durch geeignete Instrumente und Maßnahmen beim Markteintritt zu unterstützen.

Das BMWi unterstützt diese Ziele unter anderem im Energieforschungsprogramm durch Förderung von Forschung und Entwicklung als Grundlage für spätere Anwendungen in den Bereichen Verkehr Wasserstoffproduktion, Hausenergieversorgung sowie Industrieanwendungen, speziellen Märkten für Brennstoffzellen und Querschnittsaufgaben.