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Große Chance für den Maschinenbau

VDMA-Studie analysiert Marktentwicklung von BZ-Fahrzeugen

© FEV

Die Brennstoffzelle wird ab 2030 einen signifikanten Anteil bei Antrieben in Pkw, Nfz und mobilen Maschinen einnehmen. Der Marktanteil wird bis 2040 kontinuierlich auf zwölf Prozent steigen. Eine Schlüsselrolle, auch in Bezug auf die Infrastruktur, kommt dabei den schweren Nutzfahrzeugen zu. In der Folge werden in Europa rund 68.000 Arbeitsplätze entstehen. Dies sind Kernbotschaften der Studie „Antrieb im Wandel – Auswirkungen der Brennstoffzellentechnologie auf den Maschinen- und Anlagenbau und die Zulieferindustrie“, die FEV Consulting im Auftrag des VDMA erstellt hat. Die traditionelle Automobilindustrie sowie der Maschinenbau profitieren davon, dass die Herstellungsprozesse und die Aufteilung der Wertschöpfung der Brennstoffzelle denen des Verbrennungsmotors sehr viel ähnlicher sind als etwa denen der Antriebseinheit eines batterieelektrischen Fahrzeugs.

Die Entwicklung ist in den betrachteten Marktregionen und -segmenten durchaus unterschiedlich. Die Vorreiterrolle von Japan und Südkorea bei der Nutzung der Brennstoffzelle in Personenwagen setzt sich auch in Zukunft fort. Laut der Studie des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbau erreichen BZ-Fahrzeuge in Japan im Jahr 2030 einen Marktanteil von sechs Prozent. Dieser steigt bis 2040 auf über zwanzig Prozent an. Ein starker mentaler und gesellschaftlicher Regierungsimpuls in Richtung einer Wasserstoffgesellschaft flankiert dabei eine strenge Well-to-Wheel-CO2-Emissionsregulierung.

Nicht ganz so stark ausgeprägt ist die Entwicklung der Analyse zufolge in Südkorea. Prognostiziert wird hier ein Marktanteil von drei Prozent bis 2030 und 14 Prozent bis 2040. Ähnlich ist die Entwicklung in China mit zwei Prozent und 14 Prozent. Weniger optimistisch fallen die Zahlen für die USA und für Europa aus. Die Marktanteile rangieren im Jahr 2030 bei unter einem Prozent und dürften laut Studie bis 2040 auf zehn Prozent wachsen.

Darauf, dass China, Europa und die USA voraussichtlich ab den späten 2020er-Jahren den First-Mover-Märkten folgen werden, deutet der von FEV erhobene Zero-Emission-Vehicle-Index für BZ-Pkw hin. Bei diesem Leitwert handelt es sich um einen multidimensionalen Rahmen zur Bestimmung der Wettbewerbsfähigkeit alternativer im Vergleich zu konventionellen Antrieben. Danach gewinnen gegenwärtig batterieelektrische Fahrzeuge (BEV) an Attraktivität und dürften in Europa und China innerhalb der nächsten zwei Jahre sehr wettbewerbsfähig sein. Für die 2030er-Jahre hat FEV für BZ-Fahrzeuge einen Index-Wert von 100 ermittelt, was einem vergleichbaren Attraktivitätsniveau wie bei konventionellen Antriebssträngen entspricht.

Dies bestätigt auch Dr. Michael Wittler. „Unsere Studie zeigt, dass der Markt für Brennstoffzellen um etwa zehn Jahre versetzt zu BEV stattfindet“, sagt der Principal bei FEV Consulting. Insgesamt erwarten die FEV-Experten, dass der Absatz von Autos mit BZ-Antrieb im Zeitraum von 2030 bis 2040 von einer auf über zehn Millionen ansteigen wird. Dies entspricht einem Marktanteil von zwölf Prozent und einem jährlichen Wachstum von knapp 25 Prozent.

Strenge CO2-Regelungen

Eine Schlüsselrolle bei der Einführung der BZ-Technologie kommt dem Segment der schweren Nutzfahrzeuge zu. Ein wesentlicher Faktor sind hier die strengen CO2-Emissionsvorschriften, die in Europa, aber auch in Japan und Südkorea künftig gelten. Diese machen es erforderlich, eine bestimmte Anzahl Nullemissionsfahrzeuge in den Markt zu bringen. „Im Langstreckentransport und Schwerlastverkehr macht es überhaupt keinen Sinn, eine tonnenschwere Batterie durch die Gegend zu fahren. Hier braucht es eine andere Lösung“, sagt Wittler, der den BZ-Antrieb neben dem Wasserstoffmotor hier als Lösung sieht.

Diese Entscheidung – Brennstoffzelle oder H2-Motor – ist noch nicht final getroffen. Egal wie sie ausfällt, wichtig ist, dass die Wasserstoffinfrastruktur eine zuverlässige Kundschaft erhält. „Hierfür sind Nutzfahrzeuge sehr geeignet“, sagt Wittler. Auch wenn die Stückzahlen vielleicht nicht so hoch sind, haben diese doch einen hohen Energiebedarf.

Unter den nichtstraßengebundenen Anwendungen haben insbesondere Gabelstapler, Schienen- und Schiffsanwendungen ein hohes Potenzial für größere BZ-Verkaufsanteile. Vor allem unter dem Aspekt der verlängerten Betriebsdauer werden schon heute Gabelstapler mit BZ-Antrieb eingesetzt. Bis 2030 erwarten die FEV-Experten eine weitere Verbreitung auch in höheren Leistungssegmenten über 19 kW in diesem Intralogistik-Bereich.

Interessant ist die Produktion von BZ-Antrieben auch aus industriepolitischer Sicht. So ist der Herstellungsprozess dem des Verbrennungsmotors sehr viel ähnlicher als etwa dem der Antriebseinheit bei einem BEV. „Auch die Aufteilung der Wertschöpfung und die Wertschöpfungsanteile entsprechen in etwa denen eines Verbrennungsmotors, sie sind sogar teilweise noch etwas höher“, sagt Motorenexperte Wittler. Bei einem BEV fallen diese Parameter deutlich niedriger aus.

Für die betrachteten Marktregionen erwarten die Studienautoren, dass das Gesamtgeschäftspotenzial bis 2040 auf fast 86 Mrd. Euro pro Jahr für Pkw steigen wird. 68 Prozent des Umsatzpotenzials von Antriebssträngen im BZ-System entfallen laut den FEV-Experten auf Brennstoffzellenstapel, zusätzliche Komponenten (Balance-of-Plant) und das Wasserstofftanksystem. Die restlichen 32 Prozent werden über den elektrischen Antriebsstrang, einschließlich Batterie und elektrischer Antriebseinheit, generiert.

Bei der Herstellung des BZ-Motors entfallen 28 Prozent oder 16 Mrd. Euro pro Jahr auf die Wertschöpfung in der Fertigung. Wesentliche Treiber sind hier laut Studie Verfahren zur Formgebung, Beschichtung und Veränderung von Materialeigenschaften. Zum Tragen kommt hier insbesondere die Herstellung von Komponenten des BZ-Stacks, die 2040 mit insgesamt 2,6 Mrd. Euro pro Jahr zu Buche schlagen soll. Die Bearbeitungen, insbesondere für die im Luftsystem verwendeten Kompressor- und Expandermodule sowie für die H2-Führungskomponenten und Ventile, schlagen sich mit insgesamt 5 Mrd. Euro pro Jahr nieder. Weiterhin nennenswert sind Verfahren der Verbundverarbeitung bei der Herstellung von Wasserstofftanksystemen, die 2040 mit einem Gesamtwert von 1 Mrd. Euro pro Jahr verortet werden.

Ähnlichkeit mit Verbrennertechnik

Vorteile haben die bestehenden Automobilhersteller dadurch, dass es bei einigen Komponenten durchaus Ähnlichkeiten mit denen von Verbrennungsmotoren gibt. Das betrifft unter anderem Komponenten wie Turbolader, Kühlsysteme oder Rohre, Armaturen oder Ventile. So gibt es etwa bei der Luftversorgung des BZ-Antriebs auch eine Verdichter-Expander-Einheit. „Diese könnten Unternehmen zuliefern, die heute Turbolader herstellen. Beide Komponenten sind von der Funktion und Entwicklung ähnlich gelagert“, sagt FEV-Experte Wittler. Damit seien die erforderlichen Umstellungen im jeweiligen Maschinenpark gegebenenfalls gar nicht so drastisch, lautet seine Schlussfolgerung.

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Autor: Michael Nallinger

Hydrogeit

View Comments

  • Wer heute sogar noch für FCEV-PKW ein relevantes Marktpotential prognostiziert, der muss schon sehr interessante Datengrundlagen bemühen.
    Abgesehen davon, dass kein einziger Autokonzern weltweit eine Massenproduktion von FCEV-PKW plant, sind auch etliche andere gehypte Anwendungsfälle zu hinterfragen.
    Ja, Toyota plant vom neuen Mirai II "bis zu" 30.000 Einheiten im Jahr und baut auch ein paar FC-Gabelstapler. Aber wie sich daraus o.g. Prognosen ableiten lassen, ist mir unverständlich.
    Ja, auch China wird FCEV erproben. Dort ist man pragmatisch genug, nach der Erprobungsphase die sinnvollste Technologie dann weiterzu nutzen.
    Dass es dabei auf breiter Front ein Nebeneinander von BEV-PKW und FCEV-PKW geben wird, ist eher unwahrscheinlich.

    Gerade bei Gabelstaplern /Flurförderfahrzeugen, die i.d.R. keine Steigungen zu bewältigen haben, ist das Akkugewicht kein Problem. Im Gegenteil dient es beim Gabelstapler noch als Gegengewicht zur Nutzlast. Mit jeder Verbesserung der Akkutechnologien schrumpfen auch die bisherigen Vorteile der FC-Versionen bei Betriebsdauer oder Tankdauer.
    Kostenseitig kann ein FCEV, welches mit aus EE-Strom hergestelltem grünem Wasserstoff fährt, unter gleichen marktwirtschaftlichen Bedingungen sowieso nie mit einem BEV mithalten, welches den EE-Strom direkt aus dem Akku verfährt.

    Es wirkt fatal, wenn der VDMA der Automobilindustrie mit der aufwendigen Brennstoffzellentechnologie breite Marktchancen und Wertschöpfungspotentiale suggeriert. Denn gerade der Fertigungsaufwand führt ja zu Kosten, die kaum jemand bereit sein wird zu zahlen - wenn es deutlich preiswertere Alternativen gibt.
    Mit voller Kraft in die automobile Sackgasse?
    Zumindest bei FCEV-PKW wäre dies so abzusehen. Das ist wohl auch der Grund, warum sich Daimler vom FCEV-PKW verabschiedet hat und kein anderer dt. Hersteller ein FCEV Massenmodell anbietet /plant ...

    Wasserstoff hat ein breites Anwendungsfeld und eine zukünftig steigende Bedeutung als Rohstoff und als sekundäres Energiespeichermedium. Die Anwendungen im mobilen Bereich werden sich auf Grund der geringen volumetrischen Energiedichte allerdings in Grenzen /Nischen halten.
    Denn nicht nur das Gewicht (wie beim Akku des BEV) sondern gerade auch der Platzbedarf /die Raumökonomoe spielen im mobilen Bereich eine große Rolle.
    Auch eine Studie des VDMA kann die hier geltenden physikalischen Grundsätze nicht aushebeln.

    • Danke, da haben Sie Recht, Herr Schmidt.
      Weitere Zahlen beweisen Ihre Annahmen.
      Was ist das für ein peinliches Ergebnis, nach 25 Jahren Wasserstoff-Förderung
      lediglich rund 500 zugelassene Wasserstoff Pkw`s
      und noch nicht einmal 100 H2 Tankstellen zu erreichen?
      Was für ein Geschäftsmodell liegt dem zugrunde?
      Wer bitte ist dafür verantwortlich?
      Und fragt mal die monopolistischen H2-Tandkstellen-Bauer,
      wie SHELL und LINDE, ob sie ohne die Förderung durch unsere Steuergelder
      jemals auch nur eine H2-Tankstelle gebaut hätten?
      Aus eigener Initiative und mit eigenem Geld?
      Und erklärt bitte, was für einen Sinn es macht,
      in fossilen "Raffinerien" zentral im Westen und Osten Deutschland herzustellen,
      ihn dann mit schweren Diesel-Trailern über hunderte von Kilometern
      zu den paar H2-Tankstellen zu karren und dann als: Grün zu Deklarieren?
      Ich hätte da noch einige Fragen mehr.
      Guckt gerne auch hier: http://www.hydrogenambassadors.com/aae/my-thoughts-about-hydrogen-filling-stations.html
      Guckt Euch gerene auch MEINE persönliche Antwort zur Energieversorgung
      der Menschheit an.
      Ich baue die Sunny Houses @ Samal Island gerade au den Philippinen.
      Jede/r ist herzlich eingeladen, mich dort zu besuchen,
      wenn wir endlich unsere Menschenrechte, wie Reisefreiheit u. ä., wiedererlangt haben.
      Bis dahin biete ich Euch individuelle life-Führungen via Skype an:
      https://www.sunnyhousessamalisland.com/

  • Am besten von dieser VDMA-Studie, in der die Marktentwicklung von BZ-Fahrzeugen analysiert werden, eine Screenshot machen und ihn dann ab 2030 wieder heraus-holen
    um dann die VDMA-Leute danach erneut zu befragen.
    Übrigens haben die vor noch nicht allzu langer Zeit ganz anders über Wasserstoff gedacht und gehandelt. Ich habe den Verdacht, das die in Wirklichkeit ihre Meinung auch gar nicht geändert haben, sondern nur im Mainstream mit-schwimmen.
    Wie so viele.
    Das wird denen allen allerdings alles in Kürze noch voll um die Ohren fliegen.
    Wahrscheinlich sogar weit vor 2030.

    • Wie wurde es im Artikel "Richtungsentscheid" ( https://www.hzwei.info/blog/2020/12/02/richtungsentscheidung/#comment-20250 ) so treffend formuliert:
      „Wenn das Hauptargument für die Brennstoffzelle ist, dass sie dem Verbrennungsmotor ähnlicher ist als ein Batterieantrieb, dass sie also komplizierter ist als ein Akkumulator, dann sollten wir uns ganz schnell von BZ-Stacks verabschieden.“

      Da hat FEV Consulting im Auftrag des VDMA wohl ein wenig die Realität verklärt ...

      • Danke, Herr Schmidt, das verstehe ich jetzt allerdings nicht ganz.
        Beide Fahrzeug-Typen, Sowohl reine Batterie-Fahrzeuge als auch solche mit Brennstoffzellen arbeiten mit ELEKTRO-Motoren im Antriebstrang.
        "Man" kann Wasserstoff auch in Verbrennungsmotoren als Treibstoff einsetzen,
        wie es Firmen wie BMW und Ford jahrzehntelang erfolglos versucht haben.
        Weitere individuelle Hintergrund-Informationen aus erster Hand zum Thema Wasserstoff,
        Brennstoffzellen, Elektrolyseure und deren Peripherie gibt es hier:
        http://www.hydrogenambassadors.com/h2back-online-consultations/index.html

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