Als Konsequenz aus dem Pariser Abkommen hat die deutsche Bundesregierung einen Klimaschutzplan entwickelt, der für das Jahr 2050 eine „weitgehend Treibhausgas-neutrale Mobilität“ fordert. Allein durch batterieelektrische Antriebe wird dieses Ziel nach heutigem Kenntnisstand nicht zu erreichen sein, da die Energiedichte auch künftiger Akku-Generationen nicht für Langstreckenmobilität und Güterverkehr ausreicht.

Um sich dennoch von fossilen Energieträgern und der damit verbundenen Freisetzung von CO2 unabhängig zu machen, bieten sich chemische Energieträger an, die durch Strom aus regenerativen Quellen wie Sonnen- oder Windenergie gewonnen werden können. Da die derzeit diskutierten Wandlungspfade als ersten Prozessschritt überwiegend die Wasserstoffgewinnung durch Elektrolyse vorsehen, ist es sinnvoll an Energiewandlern zu forschen, die den Wasserstoff direkt in im Fahrzeug nutzbare Energieformen umwandeln können – also am wasserstoffbetriebenen Verbrennungsmotor sowie an der Brennstoffzelle.

»Für die Brennstoffzelle stehen Entwicklungswerkzeuge nur eingeschränkt zur Verfügung, auch weil nicht alle Wirkzusammenhänge hinreichend erforscht sind. Daher will die Planungsgruppe das Thema Simulation zu einem ihrer Schwerpunkte machen.« | Dr. Volker Formanski (BMW)

Die Onboard-Stromerzeugung durch eine Brennstoffzelle hat gegenüber einem batterieelektrischen Antrieb diverse Vorteile, die vom schnellen Nachtanken über die hohe Energiedichte bis hin zu einem von den Außentemperaturen unabhängigen Betrieb reichen. Allerdings sind die Kosten von für den Fahrzeugeinsatz geeigneten Niedertemperatur-Brennstoffzellen derzeit noch so hoch, dass eine wirtschaftliche Großserienproduktion derzeit noch nicht möglich erscheint.

Die von der FVV initiierte, stark anwendungsorientierte Gemeinschaftsforschung an Brennstoffzellen verfolgt daher das Ziel, durch innovative Lösungen die Kosten künftiger Brennstoffzellen-Generationen deutlich zu senken. Im Zentrum stehen dabei verschiedene technische Ansätze wie die Regelungstechnische Optimierung des Gesamtsystemverhaltens sowie der Teilsysteme, etwa des Thermomanagements, die Optimierung der Peripherie-Systeme für die Wasserstoff- und Luftzufuhr und die Entwicklung geeigneter Simulationsmodelle, mit denen neue Ideen schnell bewertet werden können.

Die Planungsgruppe 7 »Brennstoffzelle« widmet sich folgenden Themen:

• Systemintegration von Brennstoffzellen in mobile/stationäre Anwendungen
• Kostenreduktion durch innovative Lösungen
• Wasserstoffkompatibilität

Und bearbeitet folgende Forschungslinien/-schwerpunkte:

• Betriebsarten und -bedingungen von Brennstoffzellen
• Wasserstoffkompatibilität, Handhabung, Materialeigenschaften von wasserstofftragenden Komponenten
• Luftpfad und -filterung
• Thermische Verwaltung
• Schnittstellen zur Brennstoffzelle und zu verwandten Komponenten/Aggregaten, z.B. Kompressoren, Expandern