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Weiterer Anschub für die Brennstoffzellentechnologie in Sachsen

Projektfamilie HZwo bekommt „Zuwachs“: Kooperationsprojekt der Professur Alternative Fahrzeugantriebe der TU Chemnitz und der FAE Elektrotechnik GmbH & Co. KG in Heidenau ist gestartet

Mit dem kürzlich erfolgten offiziellen Kick-Off des Projektes „ISELKO HZwo:SYS – Brennstoffzellen-Batterie-Hybridsystem“ startete das gemeinsame Forschungsprojekt der Professur Alternative Fahrzeugantriebe der Technischen Universität Chemnitz und der FAE Elektrotechnik GmbH & Co. KG, Heidenau. Im Rahmen dieses Projektes wird ein emissionsfreies und in weiten Bereichen skalierbares Energieversorgungsystem entwickelt, indem Brennstoffzellen und Batterien zu einem Hybridsystem kombiniert werden. Bereits seit März 2016 bilden beide Partner ein interdisziplinäres Konsortium mit einem Gesamtbudget von rund 600.000 Euro. Der VDI/VDE-IT unterstützt das Projekt etwa zur Hälfte über seine sogenannte ZIM-Innovationsförderung aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi).

Das Forschungsvorhaben wurde aus dem ZIM-Kooperationsnetzwerk  ISELKO (Innovative Systemlösungen für elektrische Kleinmobilität) geboren. Die im Projekt HZwo:SYS entwickelte Technologie soll jedoch nicht nur für mobile Anwendungen, sondern auch für stationäre und vor allem portable Lösungen im unteren Leistungsbereich nutzbar sein. Das Besondere daran: Das zu entwickelnde Brennstoffzellen-Batterie-Hybridsystem stellt durch einen modularen Aufbau ein skalierbares Hardwarekonzept dar. Die Software als Umsetzung der Betriebsstrategie ist dabei für verschiedene Einsatzszenarien automatisiert anpassbar, damit nicht für jede Anwendung „das Rad neu erfunden“ werden muss. Somit wird die Versorgung von Anwendungen mit unterschiedlichen Anforderungen an Dauer- und Spitzenleistung durch ein einzelnes Systemkonzept möglich. Um ein noch breiteres Einsatzspektrum zu erreichen, sollen beim Systemdesign raue Umgebungsbedingungen, wie z. B. Temperaturen bis -10 °C berücksichtigt werden. Durch die gezielte Nutzbarmachung der anfallenden Abwärme soll zudem ein zusätzlicher Kundennutzen generiert werden.

Der skalierbare Ansatz bewirkt eine Minimierung der Kosten für kundenspezifische Systeme und stellt einen optimalen Kompromiss von Standardisierung und Individualität dar. Dadurch soll die Möglichkeit geschaffen werden, bereits in der Frühphase der Kommerzialisierung der Brennstoffzellentechnologie Skaleneffekte zu erreichen und an die Anwender weiter zu geben. Die Entwicklung eines Brennstoffzellen-Batterie-Hybridsystems leistet mit dem vom BMWi geförderten Vorhaben einen wichtigen Beitrag für den Ausbau des Einsatzes regenerativer Energien. Die Kosten für Brennstoffzellen-Hybridsysteme sollen sinken, damit diese Technologie für viele unterschiedliche Anwendungen wirtschaftlich einsetzbar ist.

Prof. Dr. Thomas von Unwerth, Direktor des Instituts für Automobilforschung und Leiter der Professur Alternative Fahrzeugantriebe an der TU Chemnitz, ist überzeugt: „Wasserstoff-Brennstoffzellenantriebe werden in Zukunft eine zunehmende Bedeutung bei der Elektrifizierung der Automobile gewinnen. Aber auch viele andere portable und mobile Anwendungen sind für den Einsatz von Brennstoffzellen prädestiniert. Besonders Nischenmärkte, in denen der Preisdruck geringer als in der Automobilbranche ist, können so frühzeitig eine Keimzelle für die Etablierung einer wasserstoffbasierten regenerativen Energieversorgung sein. Mit der Entwicklung von Brennstoffzellen-Batterie-Hybridsystemen für kleine und mittlere Leistungsklassen kann somit der so wichtige Serienskaleneffekt zur Senkung der Kosten vorangetrieben werden. Die Projektfamilie HZwo soll den Aufbau einer Wertschöpfungskette für die Brennstoffzellentechnologie in Sachsen auch für Systemlösungen und deren Hersteller initiieren. Mit diesem weiteren Projekt in der HZwo-Familie entwickeln wir auf Brennstoffzellenfahrzeuge übertragbare Technologien für die langfristige Entwicklung eines automotiven Brennstoffzellenclusters in Sachsen.“

Kostentreiber heute verfügbarer Brennstoffzellensysteme sind die Stacks, die derzeit noch in reiner Manufakturarbeit hergestellt werden sowie deren Peripheriekomponenten, die meist nur in kleinen Stückzahlen oder als Prototypen verfügbar sind. Ein weiterer großer Kostenfaktor ist die Entwicklungsleistung, mit der aus allen Einzelteilen ein auf die jeweilige Kundenanwendung abgestimmtes System designt wird.

Im Rahmen des zweijährigen Forschungsvorhabens entstehen Konzept und Prototyp für eine skalierbare Brennstoffzellen-Hybrid-Plattform, welche ohne zusätzlichen Entwicklungsaufwand für verschiedene Anwendungen angepasst werden kann. „Damit sollen bei hohem Individualisierungsgrad kurze Lieferzeiten bei minimierten Kosten erreicht werden. Das ermöglicht wirtschaftlich tragfähige Energieversorgungslösungen, die geräuscharm und emissionsfrei arbeiten und somit an vielen Stellen für unsere künftigen Kunden entscheidende Vorteile bieten. In vielen Bereichen sind auch im Jahr 2017 noch Benzin- und Dieselgeneratoren im Einsatz. Ziel ist natürlich die Verdrängung konventioneller Generatoren aus Einsatzsegmenten. Zusätzlich ermöglichen unsere innovativen Systeme auch die Bereitstellung elektrischer Energie an Orten, die einen Einsatz konventioneller Systeme aktuell nicht zulassen.“, sagt Lutz Fleck, Geschäftsführer der FAE Elektrotechnik GmbH & Co. KG und Initiator des Forschungsprojektes.

Parallel wird in weiteren Projekten der Familie HZwo an Brennstoffzellenstacks gearbeitet, die weitere Kostensenkungen ermöglichen, von denen auch zukünftige Generationen des im Projekt „ISELKO HZwo:SYS“ entwickelten Energieversorgungssystems profitieren könnten. Die entwickelten Technologien und das gesammelte Know-how sichern dem beteiligten sächsischen Unternehmen frühzeitig den Zugang zu künftigen Absatzmärkten und einen entscheidenden Technologievorsprung.

Kontakt: Philipp Rathke, Telefon 0371 531-34429, E-Mail philipp.rathke@mb.tu-chemnitz.de

(Autoren: Philipp Rathke und Felix Bemme)

Mario Steinebach
26.04.2017

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