Wasserstoffwirtschaft in Baden-Württemberg

Beim Zukunftsthema Wasserstoff soll Baden-Württemberg weltweit in Führung gehen. Schon heute ist das Land gut aufgestellt. Wir zeigen zwei Beispiele.

Robert Bosch GmbH: 40 Tonnen Zukunft

Für Bosch ist die Brennstoffzelle ein wichtiger Baustein auf dem Weg in eine nachhaltige Mobilität. Gerade für den Einsatz im Nutzfahrzeugmarkt sieht Bosch große Chancen für die Technologie. Die Lkw-Hersteller müssen nämlich für Europa bis 2030 die CO₂-Emissionen ihrer Flotten um 30 % im Vergleich zu heute reduzieren. „Dieses Ziel lässt sich nur mit einer zunehmenden Elektrifizierung des Antriebsstrangs erreichen“, sagt Achim Moritz, Produktmanager für Brennstoffzellenelektrische Antriebssysteme bei der Robert Bosch GmbH. Batterien allein seien für den Schwerlastfernverkehr keine realistische Option: zu schwer, zu groß, zu lange Ladezeiten. „Für den Transport von schweren Gütern über die Langstrecke ist die Brennstoffzelle möglicherweise die einzige wirtschaftliche Lösung in der Elektromobilität“, so Moritz.

Bis zu 20 % Marktanteil bis 2030

Derzeit arbeitet Bosch intensiv an der Serieneinführung der ersten Generation von Systemen und Komponenten für Brennstoffzellenfahrzeuge. Der Markteintritt ist für 2022/23 geplant. Bis dahin will Bosch sein brennstoffzellenelektrisches Antriebssystem serientauglich und wirtschaftlich machen. „Wir bei Bosch sehen einen Anteil der Brennstoffzelle am Markt der Elektromobilität von bis zu 20 % im Jahr 2030“, so Moritz. Aber auch über dieses für die Lkw-Hersteller kritische Jahr hinaus sieht Moritz einen weiteren Trend zur Elektrifizierung im straßengebundenen Güterverkehr. Dafür sei die Brennstoffzelle die ideale Lösung. Ein vermehrter Einsatz von Brennstoffzellenantrieben sei in Zukunft auch für Pkw denkbar. Dafür müssten jedoch die Kosten für Brennstoffzellensysteme sinken.

Internationale Kooperationen

Bosch arbeitet zusammen mit dem Start-up PowerCell AB aus Schweden an einer Lösung, um Brennstoffzellensysteme günstiger zu produzieren. Die beiden Unternehmen haben sich das Herzstück des Wasserstoffantriebs vorgenommen: den Brennstoffzellen-Stack. Im Stack entsteht durch eine Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff elektrische Energie. Weil eine einzelne Brennstoffzelle nur wenig Energie erzeugen kann, werden viele davon in einem Stapel (englisch „Stack“) verbunden. „Ein wichtiger Ansatzpunkt für geringere Kosten ist der Einsatz günstigerer Materialien“, so Moritz. Mehr möchte er dazu nicht verraten.

Erste Projekte für eine praktische Umsetzung gibt es auch schon: Mit dem US-amerikanischen Start-up Nikola Motor Company entwickelt Bosch den weltweit ersten 40-Tonnen-Truck mit Brennstoffzellenantrieb.

Stationäre Anwendungen

Neben der mobilen Anwendung sieht Bosch auch enormes Potenzial für stationäre Brennstoffzellen als dezentrale Strom- und Wärmelieferanten. Die Technik der stationären Zellen unterscheidet sich von den mobilen, denn neben Wasserstoff kann auch Öko- oder Biogas als Treibstoff dienen. Die Brennstofzellen können als kleine, dezentrale Kraftwerke dienen und so z. B. Rechenzentren mit Strom versorgen oder die Elektroladeinfrastruktur in einer Stadt unterstützen. In Wernau ergänzt bereits eine Pilotanlage CO₂-sparend die Stromversorgung des Bosch-Werks. 

Achim Moritz
Achim Moritz, Produktmanager für Brennstoffzellenelektrische Antriebssysteme bei der Robert Bosch GmbH // Copyright: Robert Bosch GmbH
Mitarbeiter mit Brennstoffzellen
Weil eine einzelne Brennstoffzelle nur wenig Energie erzeugen kann, werden viele davon in einem Stapel (englisch „Stack“) verbunden. // Copyright: Robert Bosch GmbH
40-t-Truck mit Brennstoffzellenantrieb
Mit Nikola Motor Company entwickelt Bosch den weltweit ersten 40-t-Truck mit Brennstoffzellenantrieb. // Copyright: Robert Bosch GmbH
Pilotanlage mit drei sationären Brennstoffzellen
In Wernau ergänzt eine Pilotanlage mit drei sationären Brennstoffzellen CO₂-sparend die Stromversorgung des dortigen Bosch-Werks. // Copyright: Robert Bosch GmbH

H₂ORIZON: Windkraft für Raketen

Das Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) betreibt in Lampoldshausen Prüfstände für Raketentriebwerke, unter anderem für das große Triebwerk der Ariane-5-Rakete, einen der stärksten Motoren der Welt. Der Betrieb der Raketentriebwerke verbraucht Unmengen von Wasserstoff – in Europa ist das DLR der größte Verbraucher.

In unmittelbarer Nachbarschaft des Standorts befindet sich der Windpark Harthäuser Wald. Hier hat die ZEAG Energie AG insgesamt 18 Windkraftanlagen errichtet, mit einer Leistung von 54,9 MW (Megawatt) ist der Windpark der leistungsstärkste in Baden-Württemberg.

Einmalige Kooperation

„Schon während der Planung zum Windpark hatten wir die Idee für eine Kooperation“, erzählt Claus Flore, Leiter Unternehmensentwicklung, Innovation und Kommunikation bei der ZEAG. „Das DLR hat am Standort lange Erfahrung im Umgang mit Wasserstoff. Wir als Energieversorger kennen uns sehr gut aus mit erneuerbarer Energie und auch mit Wärme. Zusammen sahen wir die Chance, etwas wirklich Neues auf die Beine zu stellen.“

So wurde das Projekt H₂ORIZON geboren: Vom Windpark geht eine eigene (Strom-)Leitung an einen Elektrolyseur (Vorrichtung zur Herbeiführung der Elektrolyse) auf dem Gelände des Standorts. Die ZEAG hat die gesamte Anlage konzipiert, errichtet und betreibt sie. Dazu gehören gehören auch moderne Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen. So venetzt H2ORIZON intelligent erneuerbare Energie, Speicheranwendungen, Wasserstoff und Wärmeversorgung. Der größte Anteil des Wasserstoffs, der dort entsteht, wird zum Kraftstoff für die Raketentriebwerke. „So ein Triebwerk verbraucht in zehn Minuten 40 t Wasserstoff und leistet dabei 4 Mio. PS. Es hebt dabei nicht ab, aber die Vibrationen sind so stark, dass die Erdbebenwarte Basel sie messen kann“, erklärt Flore. Ein weiteres Anwendungsgebiet für den Wasserstoff ist die Wärmeversorgung des Standorts. Zwei Blockheizkraftwerke können heute schon mit 60 % beigemischtem Wasserstoff betrieben werden, in den nächsten Jahren soll der Anteil auf 100 % steigen.

Emissionsfreier Standort als nächstes Ziel

„Für uns war wichtig, dass wir die Elektrolyse nicht nur im Forschungsmaßstab betreiben“, erklärt Flore. „In den Markt kommen wir ja nur mit einer Technik, die im industriellen Umfeld über Jahre betrieben werden kann.“ Das sei von Anfang an der Hauptfokus des Projekts gewesen.

Ein Nachfolgeprojekt ist bereits in Planung: Das Baden-Württembergische Wirtschaftsministeriums hat für das DLR eine Anschlussförderung in Höhe von 16 Mio. € bewilligt. „Die Mittel werden die Projektpartner nutzen und Lampoldshausen zum emissionsfreien Standort weiterentwickeln“, so Flore.

Claus Flore
Claus Flore, Leiter Unternehmensentwicklung, Innovation und Kommunikation bei der ZEAG, die zusammen mit dem DLR das Projekt H₂ORIZON betreibt. // Copyright: ZEAG
Anlage mit Elektrolyseur und moderne Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen
Zur Anlage gehören ein Elektrolyseur und moderne Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen. // Copyrigth: ZEAG
Vulcain2.1-Triebwerk
Ein Vulcain2.1-Triebwerk beim Heißlauf auf einem Prüfstand des Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) am Standort Lampoldshausen. // Copyright: DLR

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