Energiewende 18.02.2020, 14:14 Uhr

Fraunhofer-Institut forscht an innovativen Brennstoffzellen

Fahrzeuge mit Brennstoffzellen gelten als attraktive Alternative zu Elektroautos. Doch die Zellen sind bisher viel zu teuer. Das will das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) in Chemnitz ändern. Die Wissenschaftler entwickeln momentan innovative und kostengünstige Lösungen.

Grünes Grasauto

Brennstoffzelle und Wasserstoff treiben die grüne Mobilität voran.

Foto: panthermedia.net/malpetr

Günstigere Brennstoffzellen für die Marktfähigkeit

Wasserstoff als Energieträger und Brennstoffzellen, die mit ihm Strom erzeugen: Die Verbreitung dieser Technologie würde die Energiewende im Verkehrssektor massiv voranbringen. Die Chemnitzer Wissenschaftler sehen darin genauso wie viele andere Experten ein wichtiges Instrument, um den CO2-Ausstoß in einem erheblichen Maß zu senken. Aktuell liegen viele Hoffnungen auf batteriebetriebenen Elektroautos, Unternehmen wie Tesla investieren riesige Summen. E-Fahrzeuge mit Akkus sind aufgrund niedrigerer Produktionskosten näher an der Wettbewerbsfähigkeit, aber es gibt Nachteile: lange, Aufladezeiten, geringe Reichweite, hoher Schadstoffausstoß bei der Herstellung von Batterien und die problematische Entsorgung der Akkus.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH-Firmenlogo
Vertriebsingenieur (m/w/d) Bereich Spektrometer und Mikroskopie Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH
Herrsching am Ammersee Zum Job 
Brüninghoff GmbH & Co.KG-Firmenlogo
Ingenieurin (m/w/divers) als Führungskraft für Arbeitssicherheit / Gesundheitsschutz Brüninghoff GmbH & Co.KG
Quantum-Systems GmbH-Firmenlogo
.Net Software Developer (Munich or Kyiv) (f/m/d) Quantum-Systems GmbH
Gilching, Kiew (Ukraine) Zum Job 
Quantum-Systems GmbH-Firmenlogo
Junior Recruiter (m/f/d) Quantum-Systems GmbH
Gilching Zum Job 
Kromberg & Schubert Automotive GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Ingenieur für Funktionale Sicherheit (m/w/d) Kromberg & Schubert Automotive GmbH & Co. KG
Abensberg bei Regensburg Zum Job 
Quantum-Systems GmbH-Firmenlogo
Manager (m/w/d) Export/Zoll & Auftragsabwicklung Quantum-Systems GmbH
Gilching Zum Job 
Rhein-Sieg Netz GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Strategische Netzplanung Rhein-Sieg Netz GmbH
Siegburg Zum Job 
Stadtwerke Hennigsdorf GmbH-Firmenlogo
Wirtschaftsingenieur:in (m/w/d) für die Wärmeversorgung und Erneuerbare Energien Stadtwerke Hennigsdorf GmbH
Hennigsdorf Zum Job 
EMKA Beschlagteile GmbH & Co KG-Firmenlogo
Produktmanager für elektronmechanische Produkte (m/w/d) EMKA Beschlagteile GmbH & Co KG
Wuppertal Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur Planung Bauwerke (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Brücken (Pfalz), Güstrow Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in (m/w/d) im Risikomanagement im Bereich Energie THOST Projektmanagement GmbH
Berlin, Hannover, Nürnberg Zum Job 
Rhein-Sieg Netz GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Netzbetrieb Rhein-Sieg Netz GmbH
Siegburg Zum Job 
Stadtwerke Wedel GmbH-Firmenlogo
Netzplaner (m/w/d) im Bereich Asset Management Stadtwerke Wedel GmbH
Jacobs-Firmenlogo
Elektroingenieur (m/w/d) Jacobs
München Zum Job 
Jacobs-Firmenlogo
HLK Ingenieur (m/w/d) Jacobs
München Zum Job 
Jacobs-Firmenlogo
Projektsteuerer (m/w/d) Jacobs
München Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) Straßenplanung und Straßenentwurf Die Autobahn GmbH des Bundes
Dillenburg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) konstruktiver Ingenieurbau in der Außenstelle Netphen Die Autobahn GmbH des Bundes
Netphen Zum Job 
Präsidium Technik, Logistik, Service Der Polizei Baden-württemberg-Firmenlogo
Ingenieurin / Ingenieur (w/m/d) für den Bereich Funkplanung/-messung Präsidium Technik, Logistik, Service Der Polizei Baden-württemberg
Stuttgart Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) Straßenplanung und Entwurf Die Autobahn GmbH des Bundes
Dillenburg Zum Job 

Hier wird Ihnen ein externer Inhalt von podigee.com angezeigt.

Mit der Nutzung des Inhalts stimmen Sie der Datenschutzerklärung von podigee.com zu.

Wasserstoffautos tanken Besitzer dagegen innerhalb weniger Minuten auf, bereits heute können sie mit einer Tankfüllung eine Strecke von über 500 Kilometer fahren. Aus diesen Gründen glauben Wissenschaftler, dass bezahlbare Fahrzeuge mit Brennstoffzellen gute Chancen auf dem Markt hätten. Bisher handelt es sich aber um eine Nische, Anfang 2019 waren in Deutschland laut Kraftfahrtbundesamt nur 386 Autos zugelassen. Bei einem Preis von mindestens rund 70.000 bis 80.000 Euro pro Fahrzeug darf das nicht wundern. Der Chemnitzer Projektleiter Sören Scheffler und sein Team wollen ihren Beitrag dazu leisten, dass diese Kosten deutlich sinken.

Dünne Metallfolien statt Grafit als Lösungsansatz

Die Forschungsgruppe des Fraunhofer-Instituts nimmt sämtliche Komponenten und den gesamten Aufbau der Brennstoffzellen unter die Lupe. Sie sucht ganzheitlich nach Optimierungspotenzial. In der Anfangsphase bildet die Analyse der Stacks den Schwerpunkt, dabei handelt es sich um das Herzstück der Brennstoffzelle. Bis jetzt verwenden Unternehmen zur Produktion Bipolarplatten aus Grafit, dieser Bestandteil treibt die Herstellungskosten in die Höhe. Die Wissenschaftler wollen diese Bipolarplatten künftig aus dünnen Metallfolien fertigen. Das Ziel ist klar: dieselbe Effizienz der Brennstoffzelle zum geringeren Preis.

Der Rennwagen Silberhummel® wird künftig mit einem fortschrittlichen Brennstoffzellen-Antrieb ausgestattet sein.

Der Rennwagen Silberhummel® wird künftig mit einem fortschrittlichen Brennstoffzellen-Antrieb ausgestattet sein.

Foto: Fraunhofer IWU

Das Projekt in Chemnitz verbindet Theorie und Praxis: Die Forscher entwickeln diese neuen Brennstoffzellen konkret. Dafür bauen sie eigene Fertigungsanlagen und testen die Erzeugnisse in einem Sportwagen namens Silberhummel. Die Idee für dieses Fahrzeug stammt von der Auto Union in den 1940ern, die Firma hat es aber nie produziert. Die Wissenschaftler haben auf die Konstruktionspläne zurückgegriffen und diesen Wagen gebaut. Ihrer Ansicht nach eignet er sich für dieses Forschungsprojekt ideal. Der willkommene Nebeneffekt: Mit diesem einzigartigen Fahrzeug lenken sie mehr Aufmerksamkeit auf ihre Entwicklungen bei den Brennstoffzellen.

Steuerungssoftware: Anpassung an äußere Faktoren und Fahrsituation

Zudem beschäftigen sich die Forscher des Fraunhofer-Instituts zurzeit mit der Steuerung der Brennstoffzellen. Die bisherigen Zellen auf dem Markt weisen einen starren Betriebsverlauf auf. Die Chemnitzer entwickeln als Alternative eine Steuerungssoftware, die auf äußere Einflüsse und die Fahrsituation reagiert. Sie erhoffen sich durch die dynamische Anpassung an die Umgebungsvariablen und die Art des Fahrens Einsparungen beim Verbrauch. Ihrer Meinung nach macht es zum Beispiel einen großen Unterschied, ob ein Auto langsam bei hohen Temperaturen bergaufwärts fährt oder sich bei Minusgraden schnell auf einer flachen Strecke bewegt.

Über die Stacks und die Steuerungssoftware hinaus begutachten die Experten viele weitere Bestandteile und Mechanismen. Projektleiter Scheffler nennt die Bereitstellung des Wasserstoffes und die Wärmeregulation in der Brennstoffzelle sowie im gesamten Fahrzeug als Beispiele. Zudem analysieren sie sämtliche Materialien, die direkt an der Erzeugung des Stroms beteiligt sind.

Präsentation auf der Hannover Messe im April 2020

Die Forscher befinden sich mitten in der Entwicklungsphase, ein Durchbruch ist noch nicht gelungen. Ihren Forschungsansatz stellen sie auf der Hannover Messe vor, einer internationalen Leitmesse für Technologien, Werkstoffe und Ideen. Die Messe findet vom 20. bis 24. April 2020 statt, die Forscher aus Chemnitz zeigen am Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-Institute C18 in Halle 16 Präsenz. Dort präsentieren sie den nachgebauten Silberhummel, der auch ohne Brennstoffzellen ein sehenswertes Exponat ist. Die Wissenschaftler haben ihn mit einer eigenen modernen Fertigungstechnologie produziert, dieses Verfahren wird viele Besucher interessieren. Im Zentrum stehen jedoch Erklärungen zu den neuartigen Brennstoffzellen, welche die Verantwortlichen zur besseren optischen Vorstellung digital in den Silberhummel hineinprojizieren werden.

Lesen Sie auch:

Batterieproduktion: Wie Europa konkurrenzfähig werden kann

Hyzon kündigt erste Brennstoffzellen-Nutzfahrzeuge in Serie an

Elektroautos: Batterie oder Brennstoffzelle?

Ein Beitrag von:

  • ingenieur.de

    Technik, Karriere, News, das sind die drei Dinge, die Ingenieure brauchen.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.