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Am Puls

Wien 10.09.2013

Prof. Dr. Werner Tillmetz

Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW)

Baden-Württemberg

Brennstoffzelle

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Brennstoffzellen – warum?

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Atomkonflikt mit dem Iran Als Reaktion auf das Ölembargo der EU hätte Teheran den

Export von Erdöl in sechs Länder der EU gestoppt.

(15.02.2012 Berliner Morgenpost)

Libyen-Krise gefährdet die

Weltwirtschaft

Katastrophe von Fukushima 2011

Energiewende

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Treiber für den Wandel

Globaler Klimawandel und lokale Luftverschmutzung

>>> Emissionsgesetzgebung

Alarmierende Zunahme des Weltenergiebedarfes

Begrenzte fossile Brennstoffe - Peak Oil

Globaler Wettbewerb der Volkswirtschaften

>>> geopolitische Abhängigkeiten bei der Energieversorgung

Neue Technologien für die Produkte von morgen

>>> Beispiele: Toyota Prius, Tablet PC, Digital-Kamera….

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Treiber: Peak-Oil

year

Quelle: General Motors

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Quelle: Energy Watch Group 2013

Fördermaximum

?

Treiber: Peak-Oil

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Quelle: Energy Watch Group 2013

Fördermaximum

?

Treiber: Peak-Oil

Schließen der Lücke durch

maximale Effizienzsteigerung

&

maximale Nutzung

Erneuerbarer Energien

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Treiber: Wirkungsgrade

Typische Fahrzeug-Wirkungsgrade (Tank to Wheel):

Verbrennungsmotor: 20 – 25 %

Brennstoffzellen-Elektroantrieb: 40 – 50 %

Batterie-Elektroantrieb: 70 – 80 %

Elektro-Fahrzeuge werden betrieben

mit Strom oder Wasserstoff aus Erneuerbaren Energien

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Brennstoffzelle – das Prinzip

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Brennstoffzellen = Energiewandler

Brennstoffzellen wandeln

• Brenngase (Wasserstoff = gut speicherbar)

• und Sauerstoff (aus der Luft)

• hoch effizient und schadstofffrei in

• Strom, Wärme und Wasser um

Brenngas

O2

2e- 2e-

Wasser + Wärme

H+

Luft H2 O2

Katalysator Membran

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Brennstoffzellen in der Elektromobilität

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E-Fahrzeuge

mit

500 km Reichweite

&

3 Minuten Betankungszeit

&

für Reiselimousinen und Busse

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E-Fahrzeuge

mit

500 km Reichweite

&

3 Minuten Betankungszeit

&

für Reiselimousinen und Busse

ein Traum?

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E-Fahrzeuge

mit

500 km Reichweite

&

3 Minuten Betankungszeit

&

für Reiselimousinen und Busse

ein Traum?

Nein >>>

seit vielen Jahren im Alltagseinsatz

in der Flottenerprobung

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• Viele hundert Fahrzeuge der 2. und

3. Generation seit Jahren im Alltag unterwegs

• Erfüllen Kundenanforderungen

- Reichweite

- Schnelles Tanken

- Heizung und Klima

• Serienproduktion in Vorbereitung:

- Hyundai produziert aktuell 1000 Fahrzeuge

- Toyota: Verkauf ab 2015, Partnerschaft mit BMW

- Daimler/Nissan/Ford: 100 000 Fahrzeuge ab 2017

Elektrofahrzeuge mit Brennstoffzelle

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Bus mit Brennstoffzelle in Berlin

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Brennstoffzellensystem für Fahrzeugantriebe

Leistungselektronik

Luftversorgung

Wasserstoff-Kreislauf

Brennstoffzelle (80 kW)

3. Generation, Daimler AG (Vollintegriertes Kompaktsystem

unter der Motorhaube)

2. Generation, Daimler AG (Baugruppen diskret im Fahrzeug

verteilt)

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Wasserstoff – Treibstoff und Energiespeicher

Quelle: Hydrogenics

• Wasserstofferzeugung aus

Erneuerbarem Strom über Elektrolyse

• Speicherung von Überschussstrom

• Treibstoff für Brennstoffzellen-

Fahrzeuge

• Kritischer Pfad: Aufbau von

Wasserstofftankstellen

(heute ca. 200 weltweit, große

Regierungsprogramme etabliert)

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Brennstoffzellen für die Hausenergieversorgung

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• Dezentrale Erzeugung von Strom und Wärme (im Wohnhaus) 0,5 - 5 kWel

• Erdgas/Biogas/Flüssiggas

• Rund 90% Gesamtwirkungsgrad

• Japan: mehr als 40.000 Geräte installiert (Markthochlauf),

Großserienproduktion ab 2015

• Deutschland: Derzeit ca. 500 Geräte installiert,

Feldtest und Markteinführungsphase

CO2-Einsparung: 1.200 kg CO2 pro Jahr und Haushalt

Brennstoffzellen für die Hausenergieversorgung

Quelle: Callux

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Japanische Geräte zur Hausenergieversorgung

Gemeinsames Marketing - mehr als 40 000 Geräte installiert

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Beispiel Panasonic

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Brennstoffzellen für die sichere Stromversorgung

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Brennstoffzellen für die sichere Stromversorgung

• Unterbrechungsfreie Stromversorgung, Notstrom, autarke Systeme, ...

• Viele Anwendungen in der Telekommunikation und in anderen

sicherheitsrelevanten Bereichen (z.B. digitaler Behördenfunk)

mit langen Überbrückungszeiten (Leistungsbereich 0,5 ..... 20 kW)

• Weltweit mehrere Tausend Einheiten in Betrieb

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Brennstoffzellen für die industrielle Stromerzeugung

Brennstoffzellen für die industrielle Stromerzeugung

(Bloom Energy, USA)

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• Vor-Ort Stromerzeugung aus Erdgas

• 50/100/200 kW Module

• SOFC-Technologie, 60+ % Wirkungsgrad

• z.B. Apple Data Center (10 MW), eBay Data Center (6 MW)

Schlüsselkomponenten von

Plansee (Reutte/Tirol)

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Brennstoffzellen für …….

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Quellen: Hymer AG, SFC Energy AG

Netzunabhängige Stromversorgungen

• Bordstromversorgung für Freizeit, Messstationen,

Pipelineüberwachung etc.

• DMFC- Technologie (Methanol als Brennstoff)

• Leistung: 50 … 300 W, hybridisiert mit Akku

Beispiele: Stromversorgung für Wohnmobil, Yacht und für Permafrostmessungen

(Mölltaler Gletscher)

SFC Energy

> 26 000 Einheiten verkauft

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Flurförderzeuge

• Flurförderzeuge mit Brennstoffzellen-E-Antrieb

• PEM-Technologie – Wasserstoff

• Schnelle Betankung – 24h Betrieb – kein Batteriewechsel

• mehrere Tausend Einheiten in USA im Einsatz

Quellen: Still, Fronius, ZSW

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Ausblick

• Das fossile Zeitalter geht zu Ende

• Viele neue Technologien begleiten den Wandel

und führen zu Produkten der Zukunft

• Brennstoffzellen und Wasserstoff sind

Schlüsseltechnologien der Energiewende

• Brennstoffzellen sind für einige Märkte kommerziell verfügbar

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Mercedes Benz F-Cell World Tour – March 7, 2011

Danke für Ihre Aufmerksamkeit!