Brennstoffzellen

Von der Forschung bis zu Anwendung –  Entwicklung von Brennstoffzellen kommerzielle Anwendungen – Mitarbeit am IEA „Advanced Fuel Cells Technology Collaboration Programme

Die Internationale Energieagentur (IEA) hat seit 1990 mit der Gründung des Implementing Agreement on Advanced Fuel Cells (IA AFC) – nun Technology Collaboration Programme (AFC TCP) – einen Forschungsschwerpunkt bei Brennstoffzellen-Systemen gesetzt. Österreich trat diesem Programm 2004 bei.

Nationale wie internationale Forschung, Institutionen, Hersteller und Energieversorger treiben die Entwicklung der Brennstoffzelle in den letzten Jahren stark voran. Im Jahr 2022 haben sich weltweit die installierten Leistungen und insbesondere die ausgelieferten Stückzahlen gegenüber den Vorjahren wiederum erhöht. Im Jahr 2022 hat sich der Auftrieb allerdings etwas abgeschwächt, dennoch kann auf ein Wachstum bei den Auslieferungen hingewiesen werden (sowohl bei den Stückzahlen als auch bei der Leistung)

Anzumerken ist dabei, dass die Dynamik der Entwicklungen in den letzten Jahren sehr stark vom asiatischen Raum getrieben worden ist. Davor standen insbesondere die nordamerikanischen Länder USA und Kanada bezüglich Innovationsdynamik und Marktimplementierung im Vordergrund. Europa konnte in den letzten Jahren durch mehrere Förderprogramme (wie dem Clean Hydrogen Undertaking) und den Wasserstoff IPCEIs (Important Project of Common European Interest) aufholen. Das IEA AFC TCP trägt diesem Umstand Rechnung. Die wichtigsten Länder (inklusive von Sponsoren) aus den drei Regionen Nordamerika, Asien und Europa nehmen am IEA AFC TCP teil (siehe nachfolgende Abbildung).

Das Hauptziel der internationalen Zusammenarbeit war und ist die Entwicklung einer serienreifen hocheffizienten Brennstoffzelle für emissionsarme Antriebsysteme bzw. stationäre Energiesysteme. Internationale Erfolge und Fortschritte in diesem Bereich werden nach und nach sichtbar: So laufen derzeit vielversprechende Projekte in den verschiedenen Weltregionen. Standen dabei lange Zeit die stationären Anwendungen im Vordergrund (Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, Notstrom-, Ersatz- bzw. USV- Systeme), konnte in den letzten Jahren ein starker Trend hin zu Wasserstoff-basierten mobilen Anwendungen (Busse, LKWs, PKWs, Schiffe) verzeichnet werden. Portablen Systemen wurde Mitte der 2000er Jahre ein großes Anwendungspotential eingeräumt, welches allerdings in den letzten beiden Jahrzehnten – abgesehen von Nischenanwendungen – nicht realisiert werden konnte. Die Entwicklung der verschiedenen Anwendungen ist in folgender Abbildung dargestellt:

Die inhaltlichen Schwerpunkte des IEA AFC TCPs gehen Hand in Hand mit den Prioritäten der internationalen Entwicklungen. Dabei steht die forcierte Technologieentwicklung von Schlüsselkomponenten und -systemen im Vordergrund. Parallel dazu liegt ein Hauptaugenmerk auf der Weiterentwicklung der regulativen und politischen Rahmenbedingungen, damit die Marktimplementierung von Brennstoffzellen weiter vorangetrieben werden kann.

Die Aktivitäten des IEA AFC TCP können folgendermaßen zusammengefasst werden:

• Durchführung und Monitoring von F&E-Aktivitäten (inklusive der Analyse von Kostensenkungsptentialen für Zellen, Stacks und Systemen)
• System- und Marktanalysen (ebenso technologische, ökonomische und ökologische Aspekte) basierend auf internationalen Brennstoffzellen-Programmen
• Analyse von regulativen Barrieren, Schaffung eines „level playing fields“
• Verstärkte Disseminations- und Verbreitungsaktivitäten (inklusive Newsletter, Annual Reports, Workshops, spezifische Reports zu aktuellen Themen etc.)

Um die verschiedenen Aktivitäten möglichst effektiv durchzuführen, ist das IEA TCP AFC in sieben Tasks strukturiert:

• Task 30: Electrolysis (Elektrolyse)
• Task 31: PEFC – polymer electrolyte fuel cells (Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen)
• Task 32: SOFC – solid oxide fuel cells (oxidkeramische Brennstoffzellen)
• Task 33: Stationary applications (stationäre Applikationen)
• Task 34: Transport applications (Transportapplikationen)
• Task 36: System analyses (Systemanalysen; Zahlen, Daten und Fakten)
• Task 37: Modelling of Fuel Cells Systems, duration: 2019 bis 2024

Die sieben Tasks können in drei technologieorientierte Tasks, zwei applikationsorientierte Tasks und zwei „cross-cutting“ Tasks zusammengefasst werden (siehe Abbildung).

Österreich ist in den Tasks 31 durch die Technische Universität Graz (TU Graz) vertreten. In Task 33 ist die AEA und in Task 34 HyCent A vertreten.

Die Laufzeit des IEA AFC TCP wurde im Januar 2024 um fünf Jahre verlängert; diese beträgt nunmehr März 2024 bis Februar 2029. Im Zuge der Verlängerung wurde das IEA Sekretariat bei der Ausformulierung verschiedener Unterlagen (‚End of Term‘-Bericht, ‚Request of Extension‘-Unterlage, ‚Strategic Work Plan‘-Unterlage) unterstützt. Weiters erfolgte eine Abstimmung mit den österreichischen Taskteilnehmer:innen bei den Tasks 31, 33 und 34.

 

Aktuelle Informationen über die Tasks und der Publikationen des AFC TCP finden Sie auf der Website:
IEA Fortschrittliche Brennstoffzellen (AFC TCP) - IEA Forschungskooperation (nachhaltigwirtschaften.at)

Weiterführende Informationen

Website des IEA Advanced Fuel Cells Technology Collaboration Program

Plattform für Wasserstoff – hypa

Stationäre Brennstoffzelle

Dezentrale Wasserstoff­lösungen in klimaneutralen Quartieren

 

Dieses Projekt wird im Rahmen der IEA-Forschungskooperation im Auftrag des Bundesministeriums für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie durchgeführt.