Abb. 2: SOFC Unit, für dezentrale Kraftwerke Kopplung mehrerer Module Bosch macht zudem Ernst bei der stationären Brennstoffzelle. 2024 will man mit der Serienfertigung dezentraler Kraftwerke auf Basis der Festoxidbrennstoffzellen-Technologie beginnen und hat dazu eine vertiefende Zusammenarbeit mit Ceres Power vereinbart. Beide Unternehmen wollen nach erfolgreicher Musterbauphase nun zunächst die Vorindustrialisierung der stationären Brennstoffzelle vorantreiben. Bosch strebt dabei eine Fertigungskapazität von SOFC-Anlagen von rund 200 Megawatt Leistung pro Jahr an. Damit können rund 400 000 Menschen in ihren Haushalten mit Strom versorgt werden. Das Unternehmen will in die geplante Serienfertigung einen dreistelligen Millionenbetrag investieren.
Die Produktion soll an den Standorten Bamberg, Wernau und Homburg angesiedelt werden, die Entwicklung in Stuttgart-Feuerbach und Renningen. Bosch positioniert sich damit als System-Anbieter für stationäre Brennstoffzellen mit eigener Wertschöpfung im Bereich Zelle und Stack.
Ziel: Dezentrale Energieversorgung
Die SOFC-Technologie soll unter anderem in Form kleiner dezentraler, vernetzbarer Kraftwerke in Städten, Fabriken, Gewerbe und Handel, Rechenzentren und im Bereich Elektroladeinfrastruktur zum Einsatz kommen. Der Markt für die dezentrale Energieproduktion wird nach Schätzungen von Bosch bis 2030 ein Volumen von 20 Mrd. € erreichen (Abb. 1 und 2)
Neuer Geschäftsbereich entsteht
Insgesamt arbeiten heute über 250 Bosch-Mitarbeiter an diesem Zukunftsthema. Mit stationären Brennstoffzellensystemen baut Bosch ein neues Geschäftsfeld auf.
Seit August 2018 kooperiert Bosch erfolgreich mit Ceres Power bei der Entwicklung von Brennstoffzellen und Brennstoffzellen-Stacks. Bereits im Herbst 2019 startete man eine Musterbaufertigung in Deutschland und beteiligte sich im Januar 2020 mit rund 18 % an dem britischen Unternehmen. Die Serienfertigung soll bis 2024 ausgebaut werden. Ceres Power bringt dabei viel Erfahrung in der Produktion von Brennstoffzellen Stacks ein und Bosch das Fertigungs-Know-how um zukunftsweisende stationäre Brennstoffzellensysteme zu produzieren (Abb. 3 und 4)
Abb. 3: Fertigung von Festoxid Brennstoffzellen im Werk Bamberg
SOFC-Anlagen sind bereits jetzt wasserstofffähig
Abb. 4: Stack Fertigung für SOFC BrennstoffzelleCeres Power ist führend in der Entwicklung von innovativen Festoxid-Brennstoffzellen und Zellstapeln (Stacks). Bosch besitzt eine umfassende Technologielizenz von Ceres Power und stellt Brennstoffzellen sowie Stacks seit 2019 in Eigenfertigung her. Pilotanlagen auf Basis der Festoxid-Brennstoffzelle werden bereits an verschiedenen Bosch-Standorten erfolgreich erprobt. Die SOFC-Anlagen können heute mit umweltfreundlichem Biogas oder Erdgas betrieben werden – und sind bereits jetzt wasserstofffähig für das Energiesystem von morgen (Abb. 5 und 6).
Für Städte und Ballungszentren mit hohem Energiebedarf können SOFC-Anlagen die Energieversorgung nachhaltig sicherstellen – und das ohne Stickoxid-, Partikel- oder CO2-Emissionen. Dabei ist die Fest- oxid-Brennstoffzelle mit einem Gesamtwirkungsgrad von mehr als 85 % jedem anderen Energiewandler deutlich überlegen. Je nach Energiebedarf lassen sich zukünftig beliebig viele Anlagen mit gleicher Leistung zusammenschalten. Über diese Vernetzung der Geräte lassen sich virtuelle Kraftwerke darstellen, die gemeinsam eine bedarfsgerechte Energieversorgung am Ort des Verbrauchs ermöglichen.
Abb. 5: Chemische Unterschiede der Brennstoffzellen-Typen
Abb. 6: Brennstoffzellen Typen im Vergleich
Ziele der nationalen Wasserstoff-Strategie
Gemäß den Zielen der nationalen Wasserstoffstrategie sieht die Bundesregierung bis 2030 einen Wasserstoffbedarf von ca. 90 bis 110 TWh. Um einen Teil dieses Bedarfs zu decken, sollen bis zum Jahr 2030 in Deutschland Erzeugungsanlagen von bis zu 5 GW Gesamtleistung einschließlich der dafür erforderlichen Offshore und Onshore-Energiegewinnung entstehen.
Dies entspricht einer grünen Wasserstoffproduktion von bis zu 14 TWh und einer benötigten erneuerbaren Strommenge von bis zu 20 TWh. Dabei ist sicherzustellen, dass die durch die Elektrolyseanlagen induzierte Nachfrage nach Strom im Ergebnis nicht zu einer Erhöhung der CO2-Emissionen führt. Im Rahmen des Monitorings der nationalen Wasserstoffstrategie wird die Bundesregierung zudem die Bedarfsentwicklung für grünen Wasserstoff detailliert erfassen. Für den Zeitraum bis 2035 werden nach Möglichkeit weitere 5 GW zugebaut, spätestens bis 2040.
SOFC – Festoxid-Brennstoffzelle Anbieter
Heute entwickeln Hersteller verstärkt an SOFC Systemen. Für die Hausenergieversorgung sind dies z. B. Bosch Thermotechnik /Aisin Seiki, SOLID-power (vereint die früheren Anbieter Ceramic Fuel Cells und SOFCpower), Ceres Power, Vaillant / Sunfire und Viessmann / HEXIS.
Zu den Unternehmen, die an größeren Anlagen zur Versorgung von gewerblichen und industriellen Anwendungen (Erdgas, ~20–200 kWel) arbeiten, gehören z. B. Bloom Energy, Convion Oy und Fuel Cell Energy.
Auf den Punkt gebracht:
- Durch dezentrale Energieversorgung mit stationären Brennstoffzellen soll bis 2030 ein Markt von 20 Mrd. € entstehen.
- Bosch hat sich mit der 18 %-Beteiligung bei der britischen Ceres Power das Know-how und die Produktions-Lizenzen für die Herstellung von Festoxid-Brennstoffzellen gesichert.
- Im Vergleich zum Strom-Mix in Deutschland spart ein SOFC-Brennstoffzellensystem selbst beim Betrieb mit Erdgas bis zu 40 % an CO2-Emissionen. Wird die Brennstoffzelle mit Wasserstoff oder Ökogas betrieben, fallen gar keine direkten CO2-Emissionen mehr an.
- Eine SOFC-Einheit mit einer Leistung von 10 kW kann den Jahresstrombedarf von mehr als 20 Vier-Personen-Haushalten decken.
- Bis 2030 soll laut der nationalen Wasserstoffstrategie von 2020 grüner Wasserstoff von bis zu 14 TWh bei einer benötigten erneuerbaren Strommenge von bis zu 20 TWh hergestellt werden.
Die deutsche Energiewende ist ein abschreckendes Beispiel von miserabler Ordnungspolitik und handwerklichem Versagen: Es begann mit einem EEG-Gesetz ohne jegliche Jahres-Förderungsgrenzen für den Zubau von Solaranlagen. Also wurden auf jedes noch so windschiefe Dach hochsubventionierte Solarzellen mit 20 Jahren Festpreis-Stromabnahme-Garantien installiert. Ebenso hochsubventioniert wurde eine deutsche Solarindustrie hochgepimpt. Diese ist hier zwischenzeitlich vollständig bankrott und befindet sich heute in China.
Dann wird ein Zufalls-Tsunami dem zu küstennah gebauten Kernkraftwerk Fukushima zum Verhängnis. Wir stellen daraufhin unsere CO2-frei Strom produzierenden deutschen Kernkraftwerke noch deutlich früher ab. Diese sind aber ohnehin vorhanden und sind weitaus sicherer als über 400 zumeist russische oder chinesische Kernkraftwerke. Diese werden weiter fleißig in hoher zweistelliger Zahl auf unserem Globus in den nächsten 10 Jahren neu gebaut.
Das Ergebnis der deutschen Energiewende spricht für sich selbst. Deutschland emittierte 2018 jährlich 9,1 t CO2 pro Kopf, Spanien 5,7 t pro Kopf, Frankreich 5,2 t pro Kopf und die Schweiz 4,3 t pro Kopf. Für dieses Ergebnis zahlen wir auch noch die höchsten Stromkosten aller Industriestaaten.
Ich wünsche Ihnen einen gesunden Start in das neue Jahr.
Es grüßt Sie auf das herzlichste
Ihr
Hans-Joachim Friedrichkeit
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