Bosch startet Serienfertigung +++ Mahle und Deutz +++ DB Cargo mit Spezialcontainern +++ Mercedes eCitaro fuel cell
Grüner Wasserstoff ist auf dem Weg in die Energiezukunft eine zentrale Hoffnung. Wind und Sonne sind für die klimaneutrale Erzeugung die Grundvoraussetzung. Das benötigt Zeit und Geld. Viel Geld. Alle großen Volkswirtschaften schieben derzeit billionenschwere Investitionsprogramme an.
Der Verkehrssektor wird wegen der logistischen Vorteile – kurze Betankungszeiten, große Reichweiten – langfristig vor allem im Schwerverkehr auf die Kombination Wasserstoff und Brennstoffzelle umsteigen. Das gilt für die Straße und die Schiene, aber die Entwickler arbeiten auch an Lösungen für maritime Antriebe. Wenn mit dem Gewicht der Fahrbatterien die Nutzlasten sinken, heißt die emissionsfreie Alternative Brennstoffzelle und grüner Wasserstoff.
Die Technik punktet aber auch im Personenwagen, im Lieferwagen und im leichten Truck überall dort, wo der flächendeckende Aufbau einer Ladeinfrastruktur für Batterieelektrik organisatorisch und wirtschaftlich nicht darstellbar ist.
Die fast schon totgesagt Brennstoffzelle erlebt vor diesem Hintergrund im Fahrzeugbau eine Renaissance. Hier ein Überblick über aktuelle Projekte.
Update +++Bosch startet Serienfertigung Brennstoffzelle+++ Update
Bosch hat am Standort Stuttgart-Feuerbach jetzt mit der Serienfertigung seines Brennstoffzellen-Antriebssystems begonnen (Bild unten). Pilotkunde ist das US-Unternehmen Nikola mit seinem brennstoffzellenelektrischen Lkw, der im dritten Quartal 2023 auf den nordamerikanischen Markt kommen soll. Bosch ist eigenen Angaben zufolge entlang der gesamten H2-Wertschöpfungskette aktiv. „Bosch kann Wasserstoff, und Bosch wächst mit Wasserstoff“, sagt Bosch-Chef Stefan Hartung. Das Unternehmen will bis zum Ende des Jahrzehnts mit dem Geschäftsfeld einen Umsatz von fünf Milliarden Euro erzielen.
Bei der Umsetzung der Wasserstoff-Technik setzt Bosch auf seine globale Fertigungspräsenz. Das Bosch-Werk in Bamberg liefert für die Feuerbacher Fertigung den Brennstoffzellen-Stack, aus dem Werk Homburg kommen Systemkomponenten wie der elektrische Luftkompressor oder das Rezirkulationsgebläse. Parallel zu Feuerbach läuft die Brennstoffzellen-Serienfertigung auch im chinesischen Chongqing an – die nötigen Komponenten liefert das Werk Wuxi zu. „Bosch ist das erste Unternehmen, das solche Systeme in China und in Deutschland fertigt“, sagt Stefan Hartung.
In Planung ist außerdem eine Stack-Fertigung im US-Werk Anderson, South Carolina. Bosch geht davon aus, dass 2030 weltweit bereits jedes fünfte neue Nutzfahrzeug ab sechs Tonnen mit einem Brennstoffzellen-Antrieb unterwegs sein wird.
Insgesamt investiert Bosch bis 2026 rund 2,5 Milliarden Euro in die Entwicklung und Fertigung seiner H2-Technologien. Neben den Umsatz- und Ertragschancen sieht der Konzern auch einen erheblichen Beschäftigungseffekt. Das Unternehmen beschäftigt nach eigenen Angaben mittlerweile mehr als 3000 Menschen im Wasserstoff-Bereich.
In diesem Zusammenhang erinnert der Bosch-Chef an die politischen Rahmenbedingungen. Vor allem Europa müsse „weit mehr tun, auch um ein Gegengewicht zur starken Dynamik in anderen Weltregionen wie zum Beispiel den USA“ aufzubauen. Konkret formuliert Hartung eine Reihe von Forderungen an die deutsche und europäische Politik: „Erstens müssen wir die H2-Erzeugung in der Europäischen Union forcieren, zweitens internationale Lieferketten etablieren und drittens Wasserstoff in allen Wirtschaftssektoren einsetzen.“ Und essentiell sei schließlich der schnelle Aufbau einer Wasserstoff-Infrastruktur in Europa.
Brennstoffzellen-Montage im Bosch-Stammwerk Feuerbach. Unser Aufmacherbild ganz oben: Bosch-FCPM (Fuel Cell Power Modul) in Versuchsträger von Nikola-Iveco.
Update +++Mahle und Deutz+++ Update
Der Stuttgarter Technologiekonzern Mahle verbucht einen Serienauftrag des Kölner Motorenherstellers Deutz für die Entwicklung und Lieferung von Komponenten für Wasserstoffmotoren. Mahle liefert Power Cell Units zu – also Einheiten aus Kolben, Kolbenringpaket und Kolbenbolzen -, die Deutz in stationäre Wasserstoffmotoren einbauen will.
Weitere Anwendungen im Off-Highway-Sektor – beispielsweise in Land- und Baumaschinen – sind geplant. Diese neuen Motoren lassen sich mit regenerativ erzeugtem Wasserstoff klimaneutral betreiben. Mahle forscht nach eigenen Angaben „bereits seit Jahren an Motorsystemen für Wasserstoff und weitere klimaneutrale Kraftstoffe“. Mahle-Chef Arnd Franz: „Dieses Projekt mit Deutz ist ein Meilenstein mit Leuchtturmeffekt.“ Deutz-Chef Sebastian C. Schulte: „Wie ein klimaneutraler Bagger oder Mähdrescher aussehen wird, ist noch offen. Für Motoren, die ständig im Einsatz sind und große Lasten bewegen, sind mehrere Optionen möglich. Eine davon ist der Wasserstoffmotor.“
Für den Einsatz im Wasserstoffmotor hat Mahle den Aluminiumkolben und das Kolbenringpaket aus der klassischen Dieseltechnologie adaptiert und weiterentwickelt. „Um die Klimaschutzziele zu erreichen, müssen wir die Potenziale aller verfügbaren Antriebstechnologien nutzen,“ sagt Mahle-Chef Franz. Deshalb baue das Unternehmen auf Technologievielfalt. Zu den Zukunftstechnologien für einen nachhaltigen Antriebsmix gehöre neben der Elektromobilität inklusive Brennstoffzelle und dem dazugehörigen Thermomanagement auch der klimaneutrale grüne Verbrennungsmotor, der mit nicht-fossilen Kraftstoffen wie Wasserstoff betrieben wird.
Update +++DB Cargo mit Spezialcontainern+++ Update
DB Cargo bedient nach eigenen Angaben auf einem Streckennetz von 35.000 Kilometern „mehr als 2100 Schnittstellen, Kundenanschlüsse, Terminals und Binnenhäfen“. Die Bahn-Tochter plant, bis 2030 „etwa 20 Prozent des geschätzten Wasserstoffbedarfs“ in Deutschland zu transportieren.
Update +++Mercedes-Benz eCitaro fuel cell +++ Update
Mercedes-Benz bringt den neuen eCitaro fuel cell an den Start. Der Elektrobus, bei dem ein Brennstoffzellensystem für eine Verlängerung der Reichweite sorgt, absolviert gerade seine finalen Testkilometer. „So haben vor allem die Wasserstofftanks und das Brennstoffzellensystem umfangreiche Sicherheitstests erfolgreich absolviert, die teilweise über die vom Gesetzgeber geforderten Tests hinausgehen“, sagt Projektleiter Shahrukh Javed. Dazu gehören Schlag- und Schütteltests ebenso wie ein Schlittentest, mit denen Unfallsituationen simuliert werden.
Javed lässt aber keinen Zweifel, dass Testkilometer unter realen Bedingungen unersetzlich sind. Der eCitaro fuel cell wurde deshalb bei winterlichen Bedingungen in die Alpen geschickt. „Die vielen verschiedenen Messergebnisse und Erkenntnisse, die wir aufgrund der großen Höhen, der steilen Strecken und der niedrigen Temperaturen auf dieser Fahrt gewinnen können, sind durch nichts zu ersetzen“, zieht der Projektleiter eine positive Bilanz: „Dank des neuen Energiemanagement arbeitete die Brennstoffzelle selbst auf langen und steilen Steigungen überwiegend im effizientesten Bereich zwischen 20 und 30 kW.“ Und: „Das neue Thermomanagement erwies sich als wichtiger Baustein für die Energieeffizienz, weil es die Abwärme der Brennstoffzelle optimal für die Temperierung des Fahrgastraums einsetzte.“
Ford mit Pilotprojekt Transit
Ford hat jetzt ein Wasserstoff-Brennstoffzellen-Pilotprojekt mit acht Prototypen auf Basis des serienmäßigen vollelektrischen Ford E-Transit gestartet. Im Vordergrund des dreijährigen Praxistests stehen die Aspekte Sicherheit, Speicherkapazität und Gewicht. Ein wichtiger Teilbereich des Projekts besteht Unternehmensangaben zufolge „in der Evaluation von effizientem und praxisgerechtem Recycling gebrauchter Komponenten“.
Die gewonnenen Daten sollen nicht zuletzt praxisnahe Erkenntnisse über die Betriebskosten und eine effiziente Wasserstoff-Infrastruktur bringen. Ford ist im Vereinigten Königreich seit 60 Jahren Marktführer im Segment der leichten Nutzfahrzeuge.
Toyota: Hilux und Corolla
In Großbritannien entwickelt Toyota jetzt einen Hilux-Prototypen mit Brennstoffzellenantrieb (Illustration rechts). Nach erfolgreicher Erprobung wollen die Konzernchefs über eine Serienfertigung des wasserstoffbetriebenen Pick-ups nachdenken.
Basis für die Entwicklung ist die Brennstoffzellentechnik des Toyota Mirai, der bereits in der zweiten Generation in Serie produziert wird. Erste Prototypen des Wasserstoff-Hilux sollen im kommenden Jahr im Toyota Werk Burnaston produziert werden. Großbritannien fördert das Projekt über das Advanced Propulsion Centre (APC) für die Entwicklung umweltfreundlicherer Technologien und Mobilitätslösungen.
Toyota unterstreicht in diesem Zusammenhang seine Technologieoffenheit. Mit dem Corolla Cross H2 Concept haben die Japaner jetzt den Prototyp eines wasserstoffbetriebenen Serienautos entwickelt. Anstelle von Benzin verbrennt der 1,6-Liter-Turbomotor Wasserstoff – und ist somit emissionsfrei unterwegs. Der Prototyp wird derzeit auf der Straße getestet. Die Chancen auf eine mögliche Marktreife beziffert das Unternehmen „auf rund 40 Prozent“.
Mercedes mit grünem Stahl von H2GS
Mercedes-Benz hat mit dem schwedischen Start-up H2 Green Steel (H2GS) einen Vertrag über die Lieferung von CO2-optimiertem Stahl unterzeichnet. Die Vereinbarung umfasst eine Liefermenge von jährlich rund 50.000 Tonnen Stahl, die an die europäischen Presswerke des Automobilherstellers gehen. Außerdem, heißt es in einer Pressemitteilung, „vertiefen beide Unternehmen ihre Partnerschaft mit einer Absichtserklärung (Memorandum of Understanding) zum gemeinsamen Aufbau einer nachhaltigen Stahllieferkette in Nordamerika“.
Bei der klassischen Primärstahlerzeugung im Hochofen werden im Schnitt mehr als zwei Tonnen CO2 pro Tonne Stahl freigesetzt. In dem neuen Direktreduktionsverfahren nutzt H2GS für seine Stahlproduktion anstelle von Kokskohle Wasserstoff und Strom aus 100 Prozent erneuerbarer Energie. Der Wasserstoff dient dabei als Reduktionsgas, das den Sauerstoff aus dem Eisenerz freisetzt und bindet. Anders als bei der Verwendung von Kokskohle entsteht dabei kein CO2, sondern Wasserdampf. H2GS strebt nach eigenen Angaben zunächst „einen Fußabdruck von 0,4 Tonnen CO2 pro Tonne Stahl“ an. Für den Produktions- und Lieferbeginn wurde das Jahr 2025 terminiert.
Flotte Wasserstoff-Flotte: 200 Mirai in Berlin
Ein gemeinsames Pilotprojekt von H2 Moves Berlin, Toyota Deutschland, Anglo American sowie der SafeDriver Group mit ENNOO soll in Berlin die Alltagstauglichkeit von Wasserstoffautos dokumentieren. Mit der nach eigenen Angaben bundesweit größten Wasserstoffflotte in der gewerblichen Personenbeförderung will H2 Moves Berlin „eine nachhaltige und emissionsfreie Mobilitätsoption bieten und eine breite Akzeptanz für die alternative Antriebstechnik schaffen“. Aktuell sind bereits 50 Toyota Mirai unterwegs, in den kommenden Monaten soll die Flotte auf bis zu 200 Fahrzeuge ausgebaut werden.
Der Zusammenhang ist klar: Gute Reichweiten und kurze Tankzeiten machen die Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technik nicht zuletzt in der Personenbeförderung zur flotten Elektroauto-Flotte. Der Toyota Mirai (unser Aufmacherbild und Foto unten) kommt mit einer Tankfüllung Wasserstoff bis zu 650 Kilometer weit, für die Treibstoff-Logistik sorgt H2 MOBILITY Deutschland. Momentan gibt es in Berlin sowie am Flughafen in Schönefeld und in Potsdam sechs Wasserstoff-Tankstellen.
Die Toyota Mirai des Berliner Pilotprojekts sind über die Uber-App buchbar.
Toyota-Brennstoffzellen für Hyliko
Kalifornische HVIP-Förderung für Nikola
Das Nutzfahrzeug-Startup Nikola meldet unterdessen die Aufnahme in das HVIP-Förderprogramm (Hybrid and Zero Emission Truck and Bus Voucher Incentive Project) des kalifornischen Air Resources Board (CARB). Das Programm bezuschusst die Anschaffung des Nikola Tre FCEV (Bild unten) mit enormen Kaufprämien. Der Zuschuss pro Neufahrzeug beträgt zwischen 240.000 und 288.000 US-Dollar. Die Höhe der Kaufprämie ist abhängig von der Leistung der Brennstoffzelle und der Kapazität des Wasserstoff-Hochdrucktanks.
Nikola-Kunden können außerdem von dem in diesen Tagen vieldiskutierten Inflation Reduction Act profitieren. Das Subventionsprogramm der US-Regierung gibt auf emissionsfreie Lastwagen eine Steuernachlass in Höhe von 40.000 US-Dollar.
Das kalifornische HVIP soll die Wettbewerbsfähigkeit emissionsfreier Nutzfahrzeuge beschleunigen. Das Programm adressiert ausschließlich die Neuanschaffung von Lastwagen mit Batterie- oder Brennstoffzellenantrieb. Die Stilllegung oder Verschrottung herkömmlicher Diesel-Lkw wird ausdrücklich nicht verlangt.
Nikola arbeitet derzeit an der Serienreife der Klasse-8-Schwerlastzugmasachinen Tre BEV (battery electric vehicle) und Tre FCEV (Brennstoffzelle) sowie an Projekten für die Wasserstoff-Infrastruktur. Das Unternehmen mit Sitz in Phoenix (Arizona) schätzt, dass das HVIP-Fördervolumen im laufenden Jahr knapp 460 Millionen US-Dollar für die Klasse-8-Kategorie ausschütten wird. Die Hafenbehörden von Los Angeles und Long Beach sollen jeweils weitere 45 Millionen US-Dollar in das Null-Emissions-Programm für den Transportsektor investieren. Nikola verspricht für den Brennstoffzellen-Tre Reichweiten bis 800 Kilometer, die BEV-Version soll gut 500 Kilometer schaffen. Chef des Unternehmens ist der Deutsche Michael Lohscheller (Bild rechts), der zwischen 2017 und 2021 die Geschäfte bei Opel in Rüsselsheim führte.
Alstom-Projekt Rangierverkehr
An einem weiteren Brennstoffzellen-Projekt für die Schiene arbeitet der Bahn-Spezialist Alstom. Im Rahmen eines Verbundprojekts entwickelt Alstom an seinem Standort in Salzgitter gemeinsam mit den Verkehrsbetrieben Peine-Salzgitter (VPS), dem Ingenieurbüro WTZ Roßlau, der TU Braunschweig und den assoziierten Partnern Fraunhofer IST und Robert Bosch Elektronik eine Umrüstlösung für Bestandslokomotiven auf Wasserstoffantrieb. Ziel ist ein emissionsfreier Rangierbetrieb im Schienengüterverkehr. Die Dekarbonisierung einer Bestandslokomotive soll erstmals an einem Fahrzeug der VPS umgesetzt werden.
Das Projekt hat Potenzial, denn eine Dieselrangierlokomotive stößt jährlich rund 150 Tonnen CO2 und 4,26 Tonnen Stickoxide aus. Und weil eine Lokomotive mit einer durchschnittlichen Betriebsdauer von 50 bis 70 Jahren rangiert, ist die technische Umrüstung auf Wasserstoff und Brennstoffzelle nicht zuletzt ein wirtschaftliches Thema. Soll heißen: Gegenüber einem vorgezogenen Generationswechsel ist die Dekarbonisierung von Bestandsfahrzeugen für die Betreiber unter Umständen deutlich kostengünstiger als die Beschaffung neuer Fahrzeuge.
Alstom gilt als Pionier der Brennstoffzellentechnik auf der Schiene. Mit dem Coradia iLint liefert das Unternehmen den ersten Wasserstoffzug, der im Regionalverkehr planmäßig verkehrt.
BMW mit Kleinserie iX5 Hydrogen
Auch BMW ist in Sachen Wasserstoff und Brennstoffzelle (wieder) aktiv. Im Pilotwerk des Münchner Forschungs- und Innovationszentrums (FIZ) entsteht jetzt eine Kleinserie des iX5 Hydrogen. Das Auto hat in seiner Entwicklungsphase ein intensives Testprogramm durchlaufen, im Frühjahr 2023 soll es auf die Straße kommen. Entwicklungsvorstand Frank Weber ist überzeugt, dass Wasserstoff „auch in der individuellen Mobilität deutlich an Relevanz gewinnen wird“. BMW setze langfristig auf „eine Mischung von batterie- und brennstoffzellenelektrischen Antrieben“.
Wichtiges Argument für die BMW-Strategie ist das Ressourcenthema. Die Brennstoffzelle benötige „keine kritischen Rohstoffe wie Kobalt, Lithium oder Nickel“, sagt Entwicklungsvorstand Weber und wird konkret: Auf Basis der Erfahrungen mit der iX5 Hydrogen-Testflotte „können wir unseren Kunden ein attraktives Produktangebot machen, wenn die Wasserstoffwirtschaft flächendeckend Realität wird.“
Hyundai XCIENT Fuel Cell mit fünf Millionen Praxiskilometern
Einen Schritt weiter ist Hyundai mit der nach eigenen Angaben „weltweit ersten“ Serienflotte schwerer Wasserstoff-Nutzfahrzeuge. Bereits vor zwei Jahren wurden 47 Exemplare des XCIENT Fuel Cell an 23 Schweizer Unternehmen ausgeliefert, die Wasserstoff-Zugmaschinen haben mittlerweile insgesamt fünf Millionen Straßenkilometer in der klassischen Speditionspraxis absolviert.
Der koreanische Wasserstofftruck ist mit einem 180-kW-Wasserstoff-Brennstoffz
In Deutschland planen aktuell sieben Unternehmen mit Speditionsbetrieb den Einsatz von 27 Hyundai XCIENT Fuel Cell. Die Bundesregierung fördert im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) nicht nur die technische Entwicklung, sondern auch die konkrete Vermarktung.
Mercedes GenH2-Truck auf dem Penser Joch
Unterdessen nimmt der Mercedes-Benz GenH2-Truck Fahrt auf. Ein Prototyp des Schwerlastwagens absolvierte jetzt seine ersten Höhenerprobungen auf öffentlichen Straßen. Ein Schwerpunkt der Erprobungsfahrten war die mehrfache Überquerung des Brennerpasses, dessen Passhöhe an der Grenze zwischen Österreich und Italien auf einer Meereshöhe von 1370 Metern liegt. Als einen „der Höhepunkte der Tests“ nennt eine Unternehmensmitteilung „die Fahrt mit der Sattelzugmaschine bis auf das 2211 Meter hoch gelegene Penser Joch“ (Bild oben). Entwicklungsziel für den Mercedes-Benz GenH2 Truck ist eine Reichweite von mindestens 1000 Kilometern. Der Serienstart ist für die zweite Hälfte des Jahrzehnts vorgesehen.
