Wasserstoff-Brennstoffzellen Technik / Marktanalyse / Hersteller

vom 18.07.2020, 16:25 Uhr
Chefkoch82
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Der weltweite Markt für Brennstoffzellen wird von geschätzt 5.057 Milliarden US - Dollar im Jahr 2020 bis Ende 2026 voraussichtlich auf 40,030 Milliarden US - Dollar wachsen.

Es gibt diesbzeüglich einige Unsicherheiten beim Aufbau der notwendigen Infrastruktur, jedoch wird diese Technologie von immer mehr Regierungen weltweit gefördert.

Die wichtigsten Typen von Brennstoffzellen:

1) Festoxid-Brennstoffzellen / SOFC (Ceres-Power, Bloom Energy, Fuel Cell Energy, Plug Power???)

Eine Festoxid-Brennstoffzelle (oder SOFC) erzeugt elektrische Energie durch Oxidation eines Brennstoffs.

Sie ist eine Hochtemperaturbrennstoffzelle, welche eine eine grössere Auswahl von Brennstoffen ermöglicht wie bspw. Erdgas, Biogas, etc.

Die Transportfähigkeit dieser Brennstoffzellen bspw. in Containern siehe u.a. Bloom Energy Server und ihr kompaktes Design sind ihre Hauptmerkmale.

Durch den hohen elektrischen Wirkungsgrad, hohe Lebensdauer und dem vergleichsweise einfachen Aufbau planarer SOFC,

besteht u.a. großes Potenzial für Anwendungen im militärischen Bereich, in der Haus- und Gebäudenergieerzeugung oder auch der Stromversorgung

von bspw. 5G-Sendemasten.

"Dieser Typ Brennstoffzelle bedarf keines Elektrolytmanagements und verspricht ein hohes Entwicklungspotenzial.

Der systembedingten Unempfindlichkeit gegenüber CO stehen als Nachteil derzeit noch (aus der zu hohen Betriebstemperatur

von 1000 °C resultierenden) materialbedingte Belastungs- und Laufzeitgrenzen gegenüber."

Quelle: https://www.energieagentur.nrw/brennstoffzelle/brennstoffzelle-wasserstoff-elektromobilitaet/brennstoffzellentypen#SOFC

2) Polymer-Elektrolyt - Brennstoffzelle (PEM) / PEFC (Powercell, Proton Power, Ballard Power, Plug Power, SFC Energy)

Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen, auch als Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (PEMFC) bekannt,

sind ein Brennstoffzellentyp, der hauptsächlich für Transportanwendungen, für stationäre

Brennstoffzellenanwendungen und tragbare Brennstoffzellenanwendungen entwickelt wird.

"Die Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau, ein sehr flexibles Verhalten

- schnelle Lastwechsel sind möglich -, gute Kaltstarteigenschaften und eine kompakte Bauform infolge

hoher Leistungsdichte aus. Sie bietet damit neben dem Einsatz in der stationären Kraft-Wärme-Kopplung,

in der unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) und in der Notstromversorgung auch die notwendigen

Voraussetzungen für den mobilen Einsatz in Kraftfahrzeugen und portablen Geräten wie zum Beispiel Mobiltelefone und Laptops."

"Ihr wird ein großes Marktpotenzial vorausgesagt. Nicht zuletzt durch den Einsatz in der dezentralen Strom-

und Wärmeversorgung für Ein- und Mehrfamilienhäuser sowie der Stromversorgung in Kraftfahrzeugen mit in beiden Fällen hohen Stückzahlen könnte eine deutliche Reduzierung der Kosten realisiert werden. Im stationären Einsatz

mit Batteriespeicher ließe sich sogar ein Inselbetrieb realisieren."

Quelle: https://www.energieagentur.nrw/brennstoffzelle/brennstoffzelle-wasserstoff-elektromobilitaet/brennstoffzellentypen#SOFC

3) Alkalische Brennstoffzelle / AFC (AFC Energy, Plug Power)

Die Alkalische Brennstoffzelle ("Alkaline Fuel Cell" - AFC) ist eine Niedertemperaturbrennstoffzelle.

Wegen der extrem hohen Anforderungen an die Reinheit des Brennstoffs und der geringen Lebensdauer hatte

sich in der Vergangenheit ihr Einsatzbereich kaum über Anwendungen in der Raumfahrt und in der Militärtechnik hinaus entwickelt. In diesem Bereichen spielt sie aber nicht zuletzt wegen ihrer hohen Zuverlässigkeit weiterhin eine wichtige Rolle.

"Durch technische Weiterentwicklungen bei der AFC (z.B. höhere Toleranz gegenüber Rest-CO2) haben Anwendungen

im zivilen Bereich zugenommen. Die Fa. Astris aus den USA stellt z.B. tragbare Stromversorgungen her.

Auch für Bootsantriebe findet die AFC Verwendung. Ein weitere Anwendung findet sie in unterbrechungsfreien

Stromversorgungen (USV)."

4) Phosphorsaure Brennstoffzelle / PAFC

Die PAFC wird zahlenmässig kaum noch verkauft, da Blockheizkraftwerke auch ohne Brennstoffzelle auskommen, liegt

in der Gesamtenergierzeugung aber auf Platz 2 hinter der PEFC.

Der Entwicklungsstand ist im Vergleich zu anderen Brennstoffzellentypen weit fortgeschritten und hunderte Systeme weltweit im Einsatz.

"Einsatzbereiche

Kraft-Wärme-Kopplung, alternativ für das herkömmliche Motor-BHKW."

Quelle: https://www.energieagentur.nrw/brennstoffzelle/brennstoffzelle-wasserstoff-elektromobilitaet/brennstoffzellentypen#SOFC

5) Direkt-Methanol-Brennstoffzelle (DMFC)

Wird hier nicht weiter beschrieben wenn auch interessant für Fahrzeuganwendungen. Hat jedoch den Nachteil eines vergleichsweise hohen Anteils an Platin (Referenz PEFC).

Der Markt wird derzeit dominiert von PEM- und Festoxid-Brennstoffzellen, was aus den Zahlen der weltweit verkauften Systeme herauszulesen ist.

Dennoch ist es so, dass die einzelnen Hersteller in teilweise völlig unterschiedlichen Zielmärkten unterwegs sind.

Daraus ergibt sich aus meiner Sicht die Notwendigkeit die einzelnen Produkte der Hersteller kritisch zu prüfen um Rückschlüsse

auf zukünftige Anwendungen abzuleiten. Nicht jedes Wasserstoff - Investment muss zwingend ein Gutes sein.

Sehr zu empfehlen ist aus meiner Sicht das Dokument "The Fuel Cell Industry Review 2019"

Quellenanangaben und interessante Links:

https://www.energieagentur.nrw/brennstoffzelle/brennstoffzelle-wasserstoff-elektromobilitaet/brennstoffzellentypen#AFC

https://www.prnewswire.com/in/news-releases/fuel-cell-market-size-to-reach-usd-40-030-billion-by-2026-valuates-reports-849028195.html

https://www.fvee.de/fileadmin/publikationen/Themenhefte/th1998/th1998_02_16.pdf

http://www.afhypac.org/documents/publications/rapports/TheFuelCellIndustryReview2019.pdf

Sowie die Homepages der einzelnen Hersteller

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