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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

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