Chancen der Brennstoffzelle und der zugehörigen Fertigungstechnologien

Fabian Kapp
03 Dezember 2020

Wie sieht’s eigentlich mit Zukunft aus?

Fabian Kapp zu den Chancen der Brennstoffzelle und den Möglichkeiten der dazugehörigen Fertigungstechnologien.

Graebener®? Hinter diesem Namen verbergen sich komplexe, sehr imposante Maschinen und Anlagen zum Umformen, Biegen und Fräsen, die überall da zum Einsatz kommen, wo Metall in Form gebracht werden muss. Die Erfahrung aus fast einem Jahrhundert Maschinenbau macht sich mittlerweile auch im Geschäftsfeld „Graebener® Bipolarplate Technologies“ bemerkbar. Was nach Neugründung klingt, ist vielmehr ein bereits seit 20 Jahren etabliertes Geschäftsfeld, in das man am Standort Netphen nicht nur aus wirtschaftlichen Erwägungen Zeit und Know-how investiert. Es geht um die Zukunft, die Energiewende, den Klimawandel. Und um Schlüsselkomponenten für Wasserstoffantriebe, die mit den Anlagen von Graebener® bereits heute hergestellt werden können.

Warum man bei Graebener an die Zukunft von Wasserstoff glaubt,
wie wichtig technologische Standards bei der Herstellung von Brennstoffzellen und Komponenten sind,
was Deutschland tun muss um aufzuholen,
und was einen detailversessenen Maschinenbauer dazu treibt, ganz bewusst in einen dynamisch wachsenden Markt zu investieren?

Das erzählt Geschäftsführer Fabian Kapp in diesem informativen Interview mit PSV NEO B2B-Berater Marco Petracca.

Podcast #01 - Wie sieht's eigentlich mit Zukunft aus?

 

„Brauchen wir einen Elon Musk für Wasserstoff?“

Das Zukunftsthema aus der Perspektive der Fertigungstechnologie betrachtet

Im Gespräch: Fabian Kapp, führender Kopf der Graebener® Bipolar Plate Technologies und Geschäftsführer der Graebener® Maschinentechnik, und Marco Petracca, Markenberater bei PSV NEO.

MP: Graebener® hat bereits vor 2 Jahrzehnten angefangen, in die Forschung und Entwicklung rund um die Fertigungstechnologien von Bipolarplatten zu investieren. Was war dafür der ausschlaggebende Punkt?

FK: Vor 20 Jahren haben wir mit unserer Technologie Hydroforming eine Möglichkeit gesehen, diese metallischen Platten in einer Brennstoffzelle umzuformen. Wir haben uns erste Aufgabenstellungen gesucht, erste Versuche durchgeführt, und von da an haben wir uns immer weiterentwickelt. Das war eigentlich der Einstieg und gar nicht so diese Idee „Wir müssen jetzt einen neuen Markt haben“.

MP: Jetzt sprichst du vom neuen Markt. Auf dem Weg ins Jahr 2021 ist das dominierende Thema Wasserstoff bzw. auch Energiewende. Wo stehen wir denn jetzt gerade, aus Sicht des deutschen Maschinenbaus?

FK: Definitiv am Anfang. Es sind in den letzten Jahren oder Jahrzehnten sehr viele Forschungsprojekte und Entwicklungen gelaufen, zu den Themen Brennstoffzelle, Wasserstoff, Elektrolyse, Energieerzeugung und Energiewandlung. Aber um CO2-neutral zu werden, ist auch in der Entwicklung noch ein weiter Weg zu gehen. Wir stehen hier noch an einem fortgeschrittenen Anfang, aber noch weit weg von „Ich habe einen Standard und den verkaufe ich“.

MP: Ist das jetzt die deutsche Perspektive? Man bekommt ja mit, dass China in Wasserstofftechnologe investiert und auch viel härtere Ziele gesetzt hat als wir in Europa. Oder siehst du das aus einer weltweiten Perspektive, dass du sagst „Wir sind da noch am Anfang“?

FK: Ich sehe es aus einer weltweiten Perspektive. Man muss das aber zweiteilen – wie weit ist der Stand der Technik, um das als normale Maschine oder Technologie verkaufen zu können, und wie viel Praxiserfahrung haben wir schon an Forschung und Entwicklung? Da liegt Europa sicher hinter den Amerikanern und Japanern. Die bringen viel schneller Systeme in den Markt, um Erfahrungen zu sammeln und dann die Systeme zu optimieren.

MP: Stichwort Wirtschaftlichkeit: Du sagst, man kann nicht mal eben einen Strich drunter machen und sagen „So viel kostet eine Platte und so viel kostet die Fertigung“, da gibt es halt viele Variablen. Kannst du das nochmal kurz aufrollen?

FK: Am liebsten wäre es den Kunden, wenn wir ihnen einen Preis nennen könnten. Aber das Gesamtsystem Brennstoffzelle ist recht komplex, vergleichbar zum Verbrennungsmotor. Wir sprechen von ungefähr 1.400 Einzelteilen, die so ein Komplettsystem hat, und dementsprechend ist die Aufgabenstellung von vielen Variablen geprägt. Fehlende Standards und die noch laufende Suche nach der Lösung für das beste System kommen dazu. Das führt dazu, dass man nicht einfach pauschalisieren kann: Das muss der Zielpreis sein.

Es wird gerne vergessen, dass in den Verbrenner 100 Jahre Entwicklung und Lehrgeld geflossen sind. Viele glauben an einen schnellen Einstieg in die Technologie, die direkt so ausgereift ist wie der Verbrennungsmotor heute und das gleiche Kostenniveau hat. Um sagen zu können: „Jetzt sind wir CO2-neutral“. Das wird aber ohne Investitionen in Forschung, Entwicklung und Lehrgeld nicht funktionieren können.

Deswegen müssen wir immer erstmal mit dem Kunden sprechen: „Was sind denn deine Anforderungen, wohin willst du?“ und vor allen Dingen „wie sieht denn dein Produkt überhaupt aus?“

MP: In der Fertigungstechnologie für diese Schlüsselkomponente der Brennstoffzelle und auch des Elektrolyseurs seid ihr relativ am Anfang dieser Herstellungskette von so einer Brennstoffzelle. Du sagst, es fehlt an Standards. Wo sollen diese Standards herkommen? Ist das eher eine Sache von Forschung und Entwicklung, oder ist das eine Sache der Industrie, die sich dann endlich mal auf Standards einigen müsste?

FK: Das müsste ein Zusammenspiel aus allem sein. Wir bekommen im Moment alle möglichen Vorgaben in „wilde“ Richtungen, wie das Produkt aussehen soll. Die Forschungsinstitute forschen einfach nur ihre Richtung für das bestmögliche System, haben aber keine genaue Vorstellung von: Was muss produktionstechnisch alles berücksichtigt werden?

Wir auf der produktionstechnischen Seite wissen nicht um jedes Detail, das in der Auslegung eines Systems zu berücksichtigen ist. Und das sind die Punkte, wo wir immer in der Zwischenschnittstelle hängen und vermitteln und suchen müssen: Was kann an welcher Stelle wie entwickelt werden, damit das dann nicht einen nachteiligen Einfluss auf einen anderen Fertigungsschritt hat? Deswegen ist meines Erachtens hier wichtig, dass die Forschung und die Industrie zusammenkommen. Und dass auch die Kunden, die die Systeme mitentwickeln, ihre Ideen einbringen, um das soweit es geht zu definieren und auch einfach eine Aussage treffen zu können: Wie weit muss denn die Detailgenauigkeit getrieben werden, um eine spätere Effizienz eines Systems erreichen zu können.

MP: Ihr habt mit eurem Applikationslabor bei Graebener® einen definitiven Vorteil für eure Kunden geschaffen, weil dann quasi das Design einer Bipolarplatte schon vorher auf Funktionalität und Fertigungsmöglichkeiten geprüft werden kann. Wie lange habt ihr dieses Applikationslabor schon im Einsatz? Konnte man über diesen Zeitraum schon Standards herauslesen, zumindest bei der Plattenfertigung?

FK: Wir haben vor fast 20 Jahren angefangen, das Labor ist seit 2006 in Betrieb. Wir haben mit dem Hydroforming die erste Technologiestufe entwickelt. Seitdem konnten wir die Platten fertigen. Mittlerweile haben wir in diesem Applikationslabor alle Prozessschritte, die wir anbieten, in eigener Maschinenhardware komplett auf den neusten technologischen Stand ausgerichtet und umgesetzt. Somit können wir dann die Kunden vollends bedienen an der Stelle.

MP: Ihr macht ja bei Bedarf auch Kleinserienfertigung, wenn Kunden tatsächlich mal etwas ausprobieren wollen bzw. schon kleinere Sachen haben, für die sich der Kauf einer ganzen Anlage noch nicht lohnt. Kannst du mal Beispiele geben, in welchen Produkten dann eine finale Brennstoffzelle, in der eure Platte drin ist, zum Einsatz kommt?

FK: Also wir haben zum Beispiel das Projekt BREEZE!. Das ist ein Fiat 500 eines Aachener Instituts. Das war ein reines Elektrofahrzeug, in dem ein Wasserstofftank und die Elektrik nachgerüstet wurden, sowie – im Zusammenspiel mit uns – ein kompletter Brennstoffzellen-Stack, um einfach nachzuweisen: Man kann ein Range-Extender in so einem Fahrzeug auf der Wasserstoffbasis verbauen, damit die Batterie durch die Brennstoffzelle geladen wird. In anderen Projekten liefern wir beispielsweise die Platten, die in Lastenfahrrädern eingebaut werden, die u.a. bei der Post genutzt werden. Viele andere Projekte sind dann wirklich Entwicklungs- und Forschungsprojekte in OEMs, wo wir leider keine Namen nennen dürfen, was dann mit den Projekten oder Platten passiert.

MP: Der Markt ist also technologisch noch am Anfang. Ein Faktor, der ja dann eine Rolle spielt, ist der Aspekt der Wirtschaftlichkeit. Was glaubst du denn, wie lange wir noch brauchen bis wir tatsächlich hier in Deutschland an dem Punkt sind, dass sich Kunden eine Graebener® Anlage hinstellen um die Platten zu fertigen, und dass das ganze Thema Brennstoffzelle überhaupt gesellschaftsfähig ist? Wir lesen immer wieder von Versuchen – die Deutsche Bahn jetzt gerade, die aber auch erst 2025 etwas ausprobieren will. Was glaubst du, wie viele Jahre ziehen noch ins Land?

FK: Ein paar Jahre, wir gehen mal Mitte der 20er-Jahre rein. Letztendlich steht und fällt das ja mit uns allen. Wenn wir persönlich nicht bereit sind, auch in Fahrzeuge zu investieren, die vielleicht nicht den technologischen Standard haben – das heißt, wenn ich jetzt ein neues Auto kaufe erwarte ich, die ersten 30.000 km absolut keine Aufwendung am Fahrzeug zu haben, weil eben die Technik so ausgereift ist, und das natürlich noch für billig Geld – dann ist es natürlich schwierig, so eine Technologie umzusetzen. Denn jede Technologie hat „Kinderkrankheiten“, auch bei Batterie-Fahrzeugen. Daher wird das von Kundenseite noch dauern. Solange der Endkunde nicht bereit ist, in die neue Technik zu gehen, wird natürlich unsere Kundschaft auch noch verzögert mit der ganzen Situation umgehen. Wann lohnt es sich, in die Fertigungstechnik zu investieren und halt nicht nur die kleinen Stückzahlen für Versuche etc. bei uns abzurufen.

MP: Was glaubst du, braucht es einen Elon Musk für Wasserstoff, damit wir da schneller vorankommen?

FK: Ja, ich denke schon. Man muss ein etabliertes, auch finanziell starkes Unternehmen darauf ausrichten, um die Möglichkeiten der Entwicklung auszuschöpfen, die Technologie voranzutreiben. Aber da muss halt jemand an die Technologie glauben. Elon Musk hat es bei der Batterie getan, und wir brauchen jetzt noch jemanden, der es beim Wasserstoff tut. Denn Fakt ist: Die Batterie ist und kann nicht das Allheilmittel sein. Wir denken einfach an den LKW, ans Schiff, da ist eine Batterie nicht realisierbar.