KEM Konstruktion Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

ANTRIEB & KOMPONENTEN
PORTRÄT
Bild: Freudenberg Sealing Technologies
„Im Bereich Brennstoffzellen
sind wir schon seit einigen
Jahren aktiv und können im
erheblichen Maß eine eigene
Wertschöpfung erreichen. Aktuell
kann dies so wahrscheinlich
kein anderes Unternehmen
erreichen.“
Nils Martens, SVP Division Battery
& Fuel Cell Systems, Freudenberg
Sealing Technologies
keiten nicht mit reinen batterieelektrischen Lösungen zu
erreichen. Zudem hat eine Batterie hinsichtlich der wichtigen
Parameter Gewicht und Bauraum gewisse Nachteile
gegenüber einer Brennstoffzelle. Das sind einige Gründe,
wieso derzeit der Aufbau einer Wasserstoff-Infrastruktur
weltweit vorangetrieben wird und auch zunehmend
staatlich gefördert wird. Dadurch entsteht Planungssicherheit
für Abnehmer, dass sie in Zukunft die Brennstoffzelle
in ihren Fahrzeugen oder Schiffen entsprechend
auch nutzen können.
Stefener: Darüber hinaus werden die Themen rund um
Brennstoffzelle oder Batterie in den verschiedenen Weltregionen
– auch schon in der Vergangenheit – unterschiedlich
bewertet. Wir hätten heute keine Serienfahrzeuge
mit Brennstoffzellenantrieb auf dem Markt, wenn
Japan und Korea nicht schon vor zwanzig Jahren entsprechende
Forschungs- und Entwicklungs- sowie Förderschwerpunkte
gesetzt hätten. In diesen beiden Ländern
wird das Thema Wasserstoff-Wirtschaft ganz großgeschrieben.
Demgegenüber stand in Europa die letzten
zehn Jahre eher die Batterieelektrik im Fokus. Wichtig ist:
Wenn es um Elektromobilität geht, hilft uns beides. Viele
Unternehmen – so auch Freudenberg – verfolgen ohnehin
eine klare Hybridstrategie und damit sowohl Batterieals
auch Brennstoffzellentechnologie in der Tiefe. In diesem
Fall meint Hybrid die Kombination aus Brennstoffzelle
und Batterie. Mit dieser Strategie kann man in den unterschiedlichen
Anwendungsbereichen immer das Optimum
an Leistung, Reichweite und Kosten herausholen.
Nur mit einer Technologie lässt sich das nicht so gut erreichen.
Zusammenfassend kann man sagen, dass wir hier
in Zukunft kein gegeneinander sehen werden, sondern
im Wesentlichen ein auf die Anwendung zugeschnittenes
Rightsizing von Batterien und Brennstoffzellen, so dass
man den besten ökonomischen Wert für die jeweilige Anwendung
erreicht.
KEM Konstruktion: Sie erheben den Anspruch, Konstruktionserfahrung
von Brennstoffzellensystemen
mit hohem Wirkungsgrad und langer Lebensdauer zu
haben. Können Sie das näher erläutern?
Stefener: Man kann das natürlich auf verschiedenen Ebenen
sehen. Freudenberg ist zwar von jeher als Komponentenhersteller
bekannt. Tatsächlich entwickeln wir aber
schon seit über fünfundzwanzig Jahren funktionskritische
Komponenten für Brennstoffzellen. Dabei handelt es sich
unter anderem um Dichtungen, Gasdiffusionslagen, Filter
oder Befeuchter. Alles Dinge, ohne die man sich den Betrieb
einer Brennstoffzelle gar nicht vorstellen kann. Was
jetzt hinzukommt, auch durch unsere Akquisitionsstrategie,
ist das Thema Elektrochemie, sodass wir auch mit einer
hohen Wertschöpfung aktive Brennstoffzellen-Zellkomponenten
fertigen können. Und wir können Systeme
bauen. Die Lebensdauer von Systemen hängt von mehreren
Faktoren ab. Einerseits natürlich von der Leistungsfähigkeit
oder der Lebensdauer der Kernkomponente des
Brennstoffzellen-Stacks. Die Erfahrung, wie man Zellenkomponenten
leistungsfähig und langlebig macht, haben
wir durch die genannte Akquisition sozusagen eingekauft.
Ich selbst habe 27 Jahre Erfahrung im Brennstoffzellenbereich
und mich auch in meiner Doktorarbeit damit
beschäftigt. Daraus ergibt sich für Freudenberg diese
starke Konstruktionserfahrung von Brennstoffzellensystemen
mit hohem Wirkungsgrad und langer Lebensdauer.
Darüber hinaus besitzen wir ein ganzheitliches Verständnis
der Brennstoffzellenmechanismen, also dem Design,
den Materialien, den Komponenten und den Betriebsstrategien.
Und sehr wichtig sind bei der Entwicklung von
Brennstoffzellensystemen unsere jahrzehntelangen Testerfahrungen
mit diesen Lösungen. Die Aussagen bezüglich
Leistungsfähigkeit und Lebensdauer haben wir in
über dreißig-, vierzigtausend Stunden Testzeiten nachgewiesen.
KEM Konstruktion: Welche technischen Vorbeziehungsweise
Nachteile hat die Brennstoffzellentechnologie
gegenüber Lithium-Ionen-Batterien?
Stefener: Es gibt bei der Brennstoffzelle und der Lithium-
Ionen-Batterie Prinzip-bedingte Unterschiede. Eine Batterie
ist ein sehr dynamischer Energie- oder Leistungslieferant,
mit dem man eine Mobilitätsanwendung, wie das
Starten, Stoppen, eine Rückspeisung von Energie,
schnelle Lastwechsel, wunderbar abdecken kann. Der
Nachteil der Batterie ist, dass sie im Vergleich zu vielen
Brennstoffen eine relativ niedrige Speicherdichte hat. Dabei
ist die Lithium-Ionen-Batterie derzeit die beste Batterietechnik.
Nichtsdestotrotz ist ihre Speicherdichte beispielsweise
im Vergleich zu Wasserstoff geringer. Das
heißt, wenn man Reichweite erzielen möchte, also lange
fahren will, dann schafft man das mit weniger Gewicht
mit einer Brennstoffzelle und einer entsprechenden Energiespeicherung.
Und das sind die jeweiligen Vor- und
Nachteile. Die Brennstoffzelle hat längere Reichweiten,
weniger Gewicht und sie lässt sich schnell ‚Nachtanken‘.
Die Batterie hat Vorteile hinsichtlich Dynamik und schnelle
Reaktionszeit, aber systematisch kürzere Reichweiten.
Letztendlich muss man nach den Anforderungen der Applikation
entscheiden. Es gibt Anwendungen, bei denen
man mit einer reinen Batterie gut zurechtkommt. Aber
40 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020