Man muß nicht alles wissen, nur, wo es steht

Herausforderung Kosten bei Brennstoffzellen

Damit eine fortschrittliche Technologie eine traditionelle ersetzt, bedarf es unterschiedlicher Anreize. Einer der stärksten ist gewiss der Preis, ein weiterer Anreiz können äußere Zwänge wie Gesetzgebung oder gesellschaftlicher Druck sein.

Damit sich die Brennstoffzellen-Technologie durchsetzen kann, muß sie neben den logistischen Herausforderungen (Herstellung, Transport, Tankstellennetz) auch die Herstellungskosten drücken. Denn noch sind das zu nutzende „grüne“ Wasserstoff-Gas und die zugehörige Brennstoffzelle als Energiewandler deutlich zu teuer gegenüber bestehenden Technologien wie zum Beispiel Verbrennungsmotoren. Da diese auf fossilen Brennstoffen beruhen, die aktuell in der westlichen Welt erheblich unter Druck geraten, haben sich viele Unternehmen auf den Weg gemacht, diesen Preisunterschied zu reduzieren.

Nach wie vor sind die Kosten für die Membran-Elektroden-Einheit (MEA) dominierend. Mit etwa 60% an den Gesamtkosten eines Stacks (bei >10.000 Stück) ist hier noch viel Optimierungspotential vorhanden. Das betrifft einerseits den Einsatz weniger teurer Katalysator-Metalle, aber auch die protonenleitende Folie selbst sowie der Zusammenbau der MEA`s in vernünftigen Stückzahlen auf automatisierten Anlagen. Weitere „teure“ Komponenten sind die Bipolarplatten (ca. 25%), die sich in einem Stack auch vielfach wiederholen. Die Montage der Stacks und das Testen benötigt „nur“ etwa 6-7%.

Neben den reinen Materialkosten und den weiterhin noch notwendigen chemischen Verbesserungen (z.B. Korrosionsbeständigkeit, Lebensdauer der aktiven Schichten) ist ein vorrangiges Ziel, die Produktion im industriellen Maßstab hochzufahren. Denn bei Hundertausenden von Brennstoffzellen-Stacks werden Millionen von Zellen benötigt. Will man keine massive Parallelfertigung mit einem enorm teuren Maschinenpark aufbauen, muß die Produktion beschleunigt werden. Da bieten sich Rolle zu Rolle Prozesse an, wie sie selbst bei der Herstellung von Bipolarplatten getestet werden. Diese R/R Prozesse sind schnell, reproduzierbar und kostengünstig. Branchen wie die Verpackungsindustrie oder die Etikettenherstellung nutzen solche Technologien bereits länger, weil sie Kostenvorteile bieten.

Auch wenn der „Materialwert“ einer Brennstoffzelle noch dominierend ist, bietet die automatisierte Prozesstechnik deutliche Möglichkeiten, Kosten einzusparen – auch dadurch, dass sie reproduzierbarere Ergebnisse erzeugt und damit Ausschusskosten reduziert.

© Gerald Friederici, 07.2020