26. Juli 2023 | Deutschland ist ein Vorreiter für Innovationen in der Brennstoffzellentechnik: Zu diesem Ergebnis kommt das Fraunhofer ISI im Rahmen einer Analyse des internationalen Brennstoffzellenmarktes. Weltweit belege die Bundesrepublik bei Patentanmeldungen derzeit den dritten Platz.

Die Studie ist Teil des im September 2022 gestarteten Projektes „H2GO – Nationaler Aktionsplan Brennstoffzellen-Produktion“, Hier entwickeln 19 Fraunhofer-Institute technische Lösungen für einen Markthochlauf der Brennstoffzellenproduktion. Ziel ist die Etablierung der nachhaltigen Antriebsoption zur signifikanten CO₂-Reduzierung im Schwerlastverkehr.

Das nun vom Fraunhofer ISI durchgeführte Innovations-Monitoring zu Brennstoffzellentechnologien berücksichtigt Forschungsnetzwerke, Patentdaten, Markterwartungen und Produktionsaufbau. Es differenziert drei Technologie-Bereiche:

1. Polymerelektrolytmembran bzw. PEM-Brennstoffzellen: Diese eignen sich besonders für Anwendungen im Verkehr und werden heute schon in Schienenfahrzeugen oder U-Booten verbaut. Künftig könnten sie im Schwerlastverkehr Anwendung finden.
2. Hochtemperatur-Brennstoffzellen: Sie eignen sich aufgrund ihrer höheren Arbeitstemperatur eher für Kraft-Wärme-Kopplung.
3. Alternative Brennstoffzellentypen: Diese spielen aktuell eine untergeordnete Rolle.

Der Brennstoffzellenmarkt der Zukunft

Das Monitoring untersuchte relevante Patentanmeldungen, um globale Aktivitäten nach Ländern, Akteuren und Technologien aufzuschlüsseln. Im Zeitraum von 1985 bis 2020 seien weltweit über 30.000 Erfindungen mit Brennstoffzellen-Bezug marktübergreifend angemeldet worden.

Rund ein Drittel davon stamme aus Japan. Deutschland rangiere mit 4.642 Patentanmeldungen hinter den USA (7.339) international auf dem dritten Platz, gefolgt von Südkorea (1.658), Frankreich (1.280), Kanada (996), Großbritannien (980) und China (777).

Prognosen beziffern die jährlichen Wachstumsraten des Brennstoffzellenmarkts auf 10 bis 41 %, wobei die Mehrheit der betrachteten Studien von einem mittleren Wachstum zwischen 15 und 30 % ausgeht. Für 2030 werden zudem jährliche Umsatzzahlen zwischen knapp 2 und 87 Mrd. US-Dollar prognostiziert.

Fördermittel als wichtige Innovationstreiber

Gerade in frühen Innovationsphasen sei die staatliche Förderung ein wichtiger Treiber zur Entwicklung neuer Technologien. In Deutschland konnte durch eine systematische Förderung ein umfassendes Forschungsnetzwerk zu Brennstoffzellen unter starker Beteiligung der Industrie etabliert werden: Bis heute beteiligen sich mehr als 500 Unternehmen an Fördervorhaben, die sie zumeist eng mit Verbundpartnern aus Wissenschaft und Wirtschaft vernetzen.

Seit 2017 lasse sich eine stetige Zunahme der Förderung durch den Bund speziell für die PEM-Technologie (ca. 130 Mio. € in 2023) beobachten. Auch Investitionen in Hochtemperatur-Brennstoffzellen (ca. 14 Mio. € in 2023) sind über den Zeitverlauf konsistent vorangetrieben worden.

Hochlauf von Produktionskapazitäten

Dr. Henning Döscher, der am Fraunhofer ISI die Forschungsarbeiten zu „H2GO“ koordiniert, verweist auch auf den weltweit beginnenden Aufbau von Produktionskapazitäten:

„In der laufende Dekade erreichen wir nach heutiger Datenlage global eine Kapazität von etwa 300 Millionen hergestellten PEM-Brennstoffzellen pro Jahr, die primär für Mobilitätslösungen verwendet werden dürften.“

Laut Döscher könnten damit dann etwa 250.000 Lkw pro Jahr ausgestattet werden. Die Investitionsankündigungen zum Produktionsaufbau in der laufenden Dekade belaufen sich auf mindestens 14,7 Mrd. US-Dollar.

Deutschland als Innovationsstandort

Aber auch in Frankreich, Korea und Deutschland zeichneten sich industrielle Investitionen ab. Döscher sieht Deutschland als wichtigen Innovationsstandort für Brennstoffzellentechnologie und große Chancen für die heimische Industrie.

„Das erfordert jedoch kluge und konsequente Investitionen, sowohl von Seiten der Industrie in die Skalierung der Produktion, als auch von Seiten des Staates in Forschung, Entwicklung und den durchdachten Aufbau einer initialen Infrastruktur – andernfalls besteht mittelfristig die Gefahr, international den Anschluss zu verlieren.“

(Quelle: Fraunhofer ISI/2023)