IEA AFC Annex 34: Brennstoffzellen für Transportanwendungen (Arbeitsperiode 2022 - 2025)

Die Vision des AFC TCP ist es, durch die Förderung der Entwicklung von Brennstoffzellentechnologien und deren Anwendungen auf internationaler Ebene einen wesentlichen Beitrag zur Bewältigung der Chancen und Hindernisse bei der Kommerzialisierung von Brennstoffzellen zu leisten. Im Detail befasst sich Annex 34 mit den Vor- und Nachteilen von Brennstoffzellen, der Weiterentwicklung von Speichermedien, der Erfassung von Kostenreduktionspotentialen und der Ergebnisanalyse von Pilotprojekten.

Kurzbeschreibung

Das übergeordnete Ziel des Projekts war die internationale Vernetzung mit führenden Forschungseinrichtungen sowie relevanten Stakeholdern, um die Markteinführung mobiler Brennstoffzellentechnologien voranzutreiben und den kooperativen Wissensaustausch in der Forschung zu stärken. Im Zentrum standen vier thematische Schwerpunkte, die sogenannten Subtasks des Annex 34:

Fortschrittliche Brennstoffzellensysteme für Transportanwendungen, einschließlich innovativer Wasserstoffspeichertechnologien;
Wasserstoffinfrastruktur und -produktion, mit Fokus auf Well-to-Wheel-Analysen sowie zentralen und dezentralen Erzeugungspfaden;
Technologievalidierung für verschiedene Fahrzeugkategorien, insbesondere leichte und schwere Nutzfahrzeuge sowie Busse;
Wirtschaftlichkeitsanalysen von Brennstoffzellensystemen und Wasserstoffbereitstellung entlang der gesamten Wertschöpfungskette.

Die Projektergebnisse unterstreichen das hohe Potenzial von Brennstoffzellensystemen im Bereich schwerer Transportanwendungen. Durch modulare Systemarchitekturen können unterschiedliche Leistungsklassen flexibel bedient und Skaleneffekte realisiert werden, was zu signifikanten Kostensenkungen und Effizienzsteigerungen führt.

302 $ kosteten Heavy-Duty-Fuel Cell Systems im Jahr 2022. Bis 2030 ist das Ziel, die Kosten auf 80 $ zu reduzieren. — Abbildung 1: Herausforderungen und Potentiale zur Kostenreduktion von PEM Brennstoffzellensystem für Schwerlast-LKWs (HyCentA Research GmbH)

Simulationen zeigen, dass FCEV-LKW unter geeigneten infrastrukturellen Bedingungen Reichweite und Fahrleistung konventioneller Diesel-Lkw erreichen können. Ergänzend belegen Exergieanalysen technologische Optimierungspotenziale im Brennstoffzellenantrieb.

Wirtschaftlichkeitsanalysen weisen darauf hin, dass Brennstoffzellensysteme bei einem Wasserstoffpreis von rund 7 €/kg wirtschaftlich konkurrenzfähig werden.

Fallstudien zur Wasserstoffproduktion zeigen, dass sowohl zentrale als auch dezentrale Erzeugungspfade spezifische Vorteile bieten: Dezentrale Ansätze erhöhen Systemresilienz und lokale Wertschöpfung, während zentrale Großanlagen durch Skaleneffekte effizienter sein können. Standortwahl, Energieträger, Logistik und Speichertechnologie erweisen sich als zentrale Einflussgrößen auf Kosten und Effizienz.

Die Lebenszyklusanalyse (LCA) – exemplarisch durchgeführt für Zuganwendungen – zeigt die ökologischen Vorteile von grünem Wasserstoff unter bestimmten Voraussetzungen.

CO2 Emissionen in Tonnen bei der Herstellung und dem Betrieb von Fahrzeugen — Abbildung 2: Vergleich der CO2-Emissionen einer Schmalspurbahn und der Infrastruktur mit unterschiedlichen Antriebsstrangtechnologien über dem gesamten Lebenszyklus, DMU – Diesel-Triebzug, EMU – Oberleitungs-Elektrotriebzug, BEMU – Batterie-Elektrotriebzug, HEMU = Wasserstoff-Elektrotriebzug. * Wasserstoffbetriebene Variante mit dezentraler Eigenproduktion des Wasserstoffes (HyCentA Research GmbH)

Für die wirtschaftliche Umsetzung ist eine flächendeckende H₂-Infrastruktur essenziell. Die Ergebnisse belegen, dass ein europäisches Wasserstofftankstellennetz technisch realisierbar ist – dessen Ausbau erfordert jedoch klare politische Rahmenbedingungen, koordinierte Verantwortung und gezielte Investitionen.

Ein zentrales Element des Projekts war die internationale Vernetzung: Durch Organisation und Teilnahme an Workshops, Fachkonferenzen und Arbeitsgruppen konnten österreichische Forschungsergebnisse in einen globalen Kontext eingebettet und international sichtbar gemacht werden, siehe Abbildung 3. Der systematische Wissensaustausch mit Partnerländern förderte die Weiterentwicklung methodischer Standards, schuf Synergien in der Projektarbeit und ermöglichte den Aufbau neuer Kooperationsprojekte. So leistete Österreich einen maßgeblichen Beitrag zur internationalen Forschungslandschaft im Bereich Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie.

Hochrangige nationale und internationale Vortragende, Besichtigung von HyC Infrastruktur, Networking, interaktive Umfrage — Vernetzung mit Industrie und Forschung im Rahmen des veranstalteten „Hydrogen and Fuel Cells for Transportation“ Workshops (HyCentA Research GmbH)

Projekt-Bilder

Nutzungshinweis: Die unter Projekt-Bilder aufgelisteten Bilder stammen aus den Projekten, die im Rahmen der Programme Stadt der Zukunft, Haus der Zukunft und IEA Forschungskooperation entstanden sind. Sie dürfen unter der Creative Commons Lizenz zur nicht-kommerziellen Nutzung unter Namensnennung (CC BY-NC) verwendet werden.

Publikationen

Endbericht (pdf, 10.65 MB)

Weitere Publikationen

Teilnehmende Staaten

China, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Kanada, Österreich, Schweden, USA (Leitung)

Kontaktadresse

HyCentA Research GmbH
Dipl.-Ing. Martin Aggarwal
Inffeldgasse 15
A-8010 Graz
E-Mail: aggarwal@hycenta.at

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