HYDROGEIT - Der Wasserstoff-Guide

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Hintergrundbild Brennstoffzellen-Beispiele

Ballard
Bei der Firma "Ballard Power Systems" handelt es sich um den inzwischen wohl grössten Brennstoffzellen-Hersteller weltweit. Der Gründungsvater Geoffrey Ballard, Erfinder und Unternehmer, bezeichnet als Pionier der Brennstoffzellen-Technik, sagte einmal über seinen Traum: Ich will, dass "meinen Enkeln eine bessere Umwelt garantiert wird."

Firoz A. Rasul, Ballard-Präsident:
"Der Bekanntheitsgrad von Ballard und seinen Bemühungen ist 1997 enorm gestiegen und ist in vielen führenden Magazinen erschienen. Brennstoffzellen, mit ihrer Aussicht auf saubere, effiziente Energie, haben sich in den Mittelpunkt geschoben."

Ballard Power wird von zwei Analysten im US-Anlegermagazin "Barron`s" als eine der zehn aussichtsreichsten Aktien der kommenden Jahre bezeichnet und dabei in einem Atemzug mit ungleich grösseren Multis wie Hewlett-Packard, Royal Dutch Shell oder Sony genannt. Mittlerweile gibt es zahlreiche Kaufempfehlung der Ballard-Aktie. Wer glaubt, dass mit Umweltschutz am Aktienmarkt kein Geld zu verdienen ist, muss sich anscheinend eines Besseren belehren lassen: Die Aktie von Ballard Power Systems verzeichnet seit Anfang 1997 etwa 300% Kursgewinn. Mittelfristig dürfte sich der Anstieg fortsetzen.
Im Laufe der Jahre hat sich Ballard vom kleinen Betrieb zu einem wichtigen Entwicklungsunternehmen entwickelt. Neben Brennstoffzellen für die mobile Anwendung plant und produziert die Firma auch stationäre Generatoren.
Ballard Generation Systems (BGS) und ALSTHOM versorgen den europäischen Markt bereits mit Kraftwerken. BGS wird ab 1998 die Alpha-Einheit einer 250 kW Anlage bauen und testen, um sie 2001 auf den Markt zu bringen. Die Leistung von diesem Generator reicht aus, um z.B. kleine Hotels oder Einkaufszentren versorgen zu können.
Schwerpunkt bei Ballard ist die Forschung und Weiterentwicklung von Brennstoffzellen für Autos und Busse. Bezüglich der Fortschritte im Bussektor sind folgende Meilensteine zu verzeichnen:
· Juni 1993: Brennstoffzellenbus (Zero-Emission-Vehicle Bus) mit 125 PS/90 kW
· Juni 1995: Brennstoffzellenbus (275 HP Bus) mit 275 PS/205 kW, 400 km Reichweite
· März 1998: zweijähriges Demonstrationsprogramm, bei dem der reguläre Betrieb von drei Bussen in Chicago von CTA getestet wird.

Dieses jetzt in Angriff genommene Demonstrationsprogramm ist in Zusammenarbeit mit dem Umweltministerium von Chicago und Ballard entstanden. Die Busse werden von der Chicago Transit Authority (CTA), Chicago/USA, im öffentlichen Verkehr eingesetzt und sind somit weltweit die ersten zero-emission Brennstoffzellenbusse im normalen Personenverkehr.
Jeder der drei Busse kostete $1,6 Mio. Die Tankstelle mit dem Wasserstoff kostete $9 Mio.
Ebenfalls drei Busse mit Brennstoffzellenantrieb gehen als Prototypen für den Stadtverkehr an die BC Transit, British Columbia/Kanada.

Entwicklung und Kosten:
Ballard hat eine Studie veröffentlicht, nach der jährlich weltweit schätzungsweise 170.000 Busse verkauft werden, wobei allein die USA 30% davon tragen. Mittelklasse Busse für Flughafenverkehr und Vororte werden jährlich weltweit ca. 75.000 verkauft. Ballard plant dafür einen 100 kW Methanol-Bus (135 HP) für 30 Personen mit einer Reichweite von 550 km heraus zu bringen.
Die kanadische Firma baut einen Prototypen für die Universität Georgetown mit einem "onboard"-Reformer, um Methanol in Wasserstoff zu spalten. Dieser Prototyp soll 1999 fertig und in den Jahren 2001-02 auf dem Markt sein. Die Kosten für diesen Typ werden sich vorerst auf ca. $55.000 belaufen, bis zum Jahr 2005 abnehmend auf $12.000. Vergleichsweise kostet eine Dieselmaschine $14.000.
Der von CTA getestete Bus (275 HP) für 65-75 Personen mit einer Reichweite von 550 km wird 1999 auf dem Markt erwartet. Die Kosten für den Motor werden sich voraussichtlich auf $240.000 belaufen, günstiger werdend bis zum Jahr 2005 auf $30.000. Der gesamte Fahrzeugpreis wird geschätzt auf $550.000 ($300.000 im Jahr 2005). Zum Vergleich kosten herkömmliche Dieselbusse $225.000, Erdgasbusse $300.000 und Elektrobusse (Oberleiter) alles in allem $600.000.
Bei Schwerlastwagen (8-Tonner) ist ein Bedarf von ca. 900.000 Stück weltweit. Ballard sieht für diesen Bereich eine Methanolmaschine mit 200 kW (250 HP) ähnlich dem 275 HP vor.
Bei den Autos liegt der Bedarf insgesamt bei 30 Mio. jährlich. Ballard plant gemeinsam mit Daimler-Benz einen Methanol-Pkw mit 50 kW (70 HP). Der Prototyp könnte 2000 fertig sein. Der Verkauf könnte 2003-2004 beginnen. Der Preis für den Motor beträgt $10.625; runter bis 2005 auf $3.375. Zum Vergleich: ein Verbrennungsmotor kostet $3.000-4.000.

Tab. 1: geschätzte Kostenentwicklung in US-Dollar pro Kilowatt und geschätzte Entwicklung der Gesamtleistung in Megawatt

 

1998

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Auto [$/kW]

          65 45 32 29 26

Bus [$/kW]

500

400 200 150 120 100 65 45 40 35

Ges.leist. [MW]

-

1 3 8 36 150 2310 6150 11700 20500
Quelle: Ballard

Brennstoffzelle:
Es ist Ballard in den letzten Jahren gelungen, die Leistungskonzentration der mit Wasserstoff betriebenen Brennstoffzelle wesentlich zu erhöhen (1 kW/kg bzw. 2 kW/l ohne zugehörige Systeme; 0,15 kW/kg im Stapel für Fahrzeuge).
1995 erreichten Ballard/Daimler lediglich eine Leistungsdichte von 1000 Watt/Liter.

Tab. 2: Vergleich verschiedener Autofabrikanten

BSZ

Hersteller

Fahrzeug Datum Kraftstoff Dichte Leistung
Ballard Daimler NECAR-I 1994 Wg 180W/l 50kW

Ballard

Daimler

NECAR-II 1996 Wg 1000W/l 50kW

Ballard

Daimler

NECAR-III 1997 Mf 1000W/l 50kW

Toyota

Toyota

FCEV 1996 Wg 167W/l 20kW

Toyota

Toyota

FCEV 1997 MF 193W/l 25kW

DeNora

Renault

FEVER 1997 Wf 130W/l 30kW
Quelle: Ballard
Wg: Wasserstoff, gasförmig
Wf: Wasserstoff, flüssig
Mf: Methanol, flüssig

Die Stacks tragen 40% für die Brennstoffzelleneinheit bei. Der Elektrolyt der PEM ist abgeleitet von Teflon.
Anstelle diese Elemente weiterhin von Dow oder DuPont zu kaufen, hat Ballard ein eigenes Verfahren entwickelt und könnte so die Kosten hierfür auf ein Siebtel reduzieren.
Um die Kosten für den Platin-Katalyten zu verringern, muss die Platinmenge minimiert werden, die auf den Katalyten aufgebracht werden muss. Bis jetzt wurde diese Zahl bereits um 90% verringert, kann aber noch weiter heruntergeschraubt werden.
Indem andere Herstellungsverfahren für die Platten (bzw. die Kanäle in den Platten) gefunden werden - wie z.B. Pressen unter Wärmezufuhr - könnten diese Kosten um 98% reduziert werden.

Tab. 3: geschätzte Kosten pro Kilowatt der einzelnen Brennstoffzellen-Komponenten

US$/kW

1999

2010

Platin-Katalysator

65

6

Polymer-Membran

70

10

Platten

80

2

sonstiges

15

2

gesamt

230

20

Zur Zeit sind Brennstoffzellen für den Gebrauch in Fahrzeugen noch 10mal oder 15mal zu teuer, um konkurrenzfähig zu sein.

Zukunftsentwicklung:
Ende 1998 soll NeCar 4 präsentiert werden. (Nachtrag: NeCar 4 wurde im März 1999 präsentiert.) Ebenfalls ein A-Klasse-Auto, allerdings mit einem halb so grossem Reformer, der im Rumpf des Fahrzeuges integriert sein soll, so dass die Rücksitzbank wieder eingebaut werden kann.
NeCar 5 wird für den Herbst 1999 erwartet und soll nochmals um den Grössenfaktor von zwei reduziert werden. Auf der Grundlage dieses Autos soll entschieden werden, ob die Serienproduktion in Angriff genommen werden soll. Diese Entscheidung wird Ende 1999 erwartet, so dass die Markteinführung im Jahre 2004 geschehen könnte, was von Ballard und Daimler-Benz auch so geplant ist.
 


 

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