Der Durchbruch von wasserstoffbetriebener Brennstoffzellen-Elektro-Technik in der Energie- und Mobilitätswende wird nach aktuellen Stand noch länger auf sich warten lassen. Forscher machen sich aber schon heute Gedanken über das Recycling der zentralen Komponenten – darunter im Projekt „BReCycle“ unter Leitung der Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS.
In ersten Wasserstoff-Fahrzeugen kommen bereits Brennstoffzellen zum Einsatz, vor allem Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen (PEMFC). Mit der steigenden Verbreitung der Technologie werde spätestens 2030 eine größere Menge dieses Brennstoffzellen-Typs sein Lebensende erreichen, so die IWKS-Forscher. Wegen des hohen Anteils an wertvollen Metallen sowie ökologischen Gründen sei ein effizientes Recycling notwendig, ein entsprechender maßgeschneiderter Prozess derzeit industriell jedoch nicht verfügbar.
Im Rahmen von BReCycle will ein Zusammenschluss aus Forschungs- und Industriepartnern ein Kreislaufwirtschaftskonzept speziell für PEM-Brennstoffzellen erarbeiten. Ziel des vom Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie geförderten Vorhabens ist ein nachhaltiges Verfahren zur Aufbereitung von Brennstoffzellen.
Für den Recyclingmarkt von Brennstoffzellen sind vor allem die Edelmetalle wie Platin und Ruthenium von Bedeutung. Für diese sowie weitere wertvolle und seltene Metalle soll im Projekt BReCycle ein wirtschaftlicher und umweltverträglicher Ansatz entstehen, der einen hohen Rückgewinnungsgrad sicherstellt. Es sollen zudem Aspekte des kreislaufgerechten Produktdesigns untersucht und umgesetzt werden, um die Recyclingfähigkeit von Brennstoffzellen und den Ressourcenschutzes zu erhöhen und neue Geschäftsmodelle zu entwickeln.
Das in BReCycle konzipierte Recyclingverfahren soll sowohl für komplette Brennstoffzellen-Module als auch für einzelne Komponenten ausgelegt sein. Die Forscher wollen dabei eine hohe Reinheit der generierten Substanzen erreichen. Nach Abschluss des Projekts sollen die gewonnenen Erkenntnisse bei den beteiligten Industriepartnern in die Verarbeitungsprozesse für PEM-Brennstoffzellen einfließen. Die Ergebnisse sollen außerdem als Basis für weitere Forschungsarbeiten dienen.
Oliver Wunsch meint
Demnächst wird eine Fraunhofer Abteilung zum Recycling von Fusionsreaktoren eröffnet schliesslich sind die in 25 Jahren am Start.
Sorry Brennstoffzellen sind ein Hypernischenprodukt und werden es auch bleiben.
TwizyundZoefahrer meint
Entfernt. Bitte verfassen Sie konstruktive Kommentare. Danke, die Redaktion.
Jörg2 meint
Im Artikel steht, dass ab 2030 größere Mengen zum Recycling zur Verfügung stehen.
Wir haben 2020. In größeren Mengen wird aktuell nichts produziert. Die durchschnittliche PKW-Haltbarkeit (Produktion -> Presse) liegt irgendwo bei 12…14 Jahren.
Irgendwie passt das nicht zusammen oder ich verstehe hier etwas falsch.
Marc Mertens meint
Prinzipiell müssen alle wertvollen oder genutzten Rohstoffe einem Recycling-Kreislauf zugeführt werden, von daher finde ich auch diesen Ansatz hier sehr lobenswert. Nichts anderes ist wohl auch Unterziel der ASEAN-Region mit ihrem „Sustainability Plan 2050“. Derzeit exportiert Deutschland zig Tonnen an Elektroschrott und Gelben Säcken ins Ausland, anstatt sich stringent des Recyclings anzunehmen. Zumindest sich die echten Quoten bei weitem noch ausbaufähig. Wenn allerdings der z. T. menschen- und naturverachtende Abbau von Rohstoffen über Drittanbieter billiger ist, als wiederverwendete Rohstoffe zu nutzen, wird sich wenig ändern. Es geht daher bei den E-Mobilen (H2 und Akku) also am besten gleich vornherein um ein schlüssiges Konzept. Ob das aber beim Design der Fahrzeuge und der Systemkomponenten wirklich alles bedacht wurde? Das sei zu hoffen.
Im Übrigen steht im Artikel und bei den Fraunhofer Experten bei der Angabe des Lebensendes ein „werde“ im Text, also ein Konjunktiv. Toyota und Hyundai werden hier sicherlich den Kunden nicht einfach im Regen stehen lassen, wenn es tatsächlich zu Problemen bei der BZ- oder Membran-Haltbarkeit kommen würde. Selbst beim MR2 hat Toyota nach Jahrzehnten noch Tauschmotoren angeboten, weil es konstruktionsbedingte Probleme bei dem Mittelmotorwagen gab.
Es gibt mit Sicherheit sowohl bei den BEV, als auch bei den FCEV, weiterhin viele technische und nutzungsbedingte Problemfelder, die man jetzt noch nicht sieht. Wenn man aber gleich von Beginn an einer alternativen Technologie wie z. B. den BZ´s jegliche Marktfähigkeit absprechen will, kann sich das später wirtschaftlich durchaus rächen. Ausserdem wundere ich mich darüber, dass die Brennstoffzellen-Technologie sowohl für stationäre wie auch mobile und maritime Systeme weiterentwickelt werden. Wenn das alles, wie hier immer wieder kommentiert, nicht funktionieren kann, warum sehen dann so viele Firmen darin einen prosperierenden Markt für die Zukunft oder die Energieversorgung der Menschheit?
Herbert Diess und sein VW-Team konnten auch den VW ID.3 hardware-mäßig aus der Produktionshalle bringen und wir lernen schmerzhaft, dass die Software-/Bordsystem-Komponenten wie beim TESLA anscheinend nicht so trivial sind, wie gedacht. Jetzt ist nicht nur guter Rat teuer, sondern es fehlt an Experten von den Unis, die sich dem Thema annehmen könnten. Bis vor Kurzem war Maschinen- & Anlagenbau immer noch das Maß der Dinge oder StartUps wurden belächelt, wenn man sich ambitionierte Ziele in der Digitalisierung oder bei Industrie-4.0 setzte.
Leser meint
Klasse Beitrag! :)
Lukas meint
Guter Beitrag, eine Ergänzung zum Thema „Wasserstoff kann nicht funktionieren“.
Ich denke der Großteil der Kommentatoren meint hier ganz speziell den Straßenverkehr, auf welchem Wasserstoff der Irrweg ist.
Vermutlich streiten die wenigsten hier ab, dass Wasserstoff eine Zukunft in Saisonalspeichern hat. Ja, der Wirkungsgrad ist schlechter als Batterieelektrisch, aber Wasserstoff ist eben besser skalierbar. Zumal solche Saisonalspeicher voraussichtlich sehr konstante Leistungsabgaben haben, was einer FC sehr in die Karten spielt.
Ich selbst sehe Wasserstoff im Straßenverkehr gar nicht, die Batterien werden schnell genug so gut sein, dass es vollkommen überflüssig wird eine Wasserstoff-Infrastruktur zu bauen. Dazu kommt, dass der Wirkungsgrad im Straßenverkehr schlecht ist, zu viele Verluste die bei einer großen, stationären Anlage verringert werden können. Und eben aufgrund des schlechten Wirkungsgrades (gehen wir mal so optimistisch davon aus, dass in wenigen Jahren der ganze Wasserstoff per Elektrolyse gewonnen wird, nicht zu mehr als 80% aus fossilen Energieträgern) wäre es verschwendung den Wasserstoff im Straßenverkehr zu verblasen, wo wir ihn stationär für Saisonalspeicher viel mehr brauchen.
Pferd_Dampf_Explosion_E meint
Endlich gibt es mal einen Wert zur Haltbarkeit von Brennstoffzellen: ca. 10 Jahre.
Danach ist der damit betriebene PKW wohl ein wirtschaftlicher Totalschaden, denn auch die 700 bar-Komponenten (Tankstutzen, Tanks, Druckleitungen) dürften nach dieser Zeit technisch so gealtert sein, dass ein teurer Ersatz mit hohen Montagkosten und erneuter Drucksicherheitsprüfung sich nicht lohnen wird.
Wunderbar für die Autohersteller, der Ersatzbedarf bleibt damit nachhaltig gesichert; genau das ist das Ziel.
Verglichen mit 30 Jahren Batterieeinsatz – erst rd. 10 Jahre im BEV und dann als Energiespeicher in verschiedenen Anwendungen – ganz schön wenig.
Jeru meint
„Endlich gibt es mal einen Wert zur Haltbarkeit von Brennstoffzellen: ca. 10 Jahre.“
Wo lesen Sie das? Es kommt wie immer auf die Nutzung an und natürlich können ab 2030 vermehrt Stacks der ersten FCEV Generation langsam dem Lebensende und Sami Recycling näher kommen.
Sie dürfen nicht vergessen, die Entwicklung von FCEV ist erst seit relativ kurzer Zeit ernsthaft auf der Agenda und das Batterypack der eines Tesla Model 3 ist bereits die x-te Generation einer Technologie aus den 1990ern. Nicht zu vergleichen mit den paar Prototypen die es beim FCEV seit Jahrzehnten als Showcars gibt. Da ist doch nie wirklich Geld und Entwicklung hineingesteckt worden.
Pferd_Dampf_Explosion_E meint
Lieber Jeru, im Text steht:
„Mit der steigenden Verbreitung der Technologie werde spätestens 2030 eine größere Menge dieses Brennstoffzellen-Typs sein Lebensende erreichen, so die IWKS-Forscher.“
Heute haben wir 2020, dann ist die Differenz doch 10 Jahre, oder?
Du schreibst:
„… die Entwicklung von FCEV ist erst seit relativ kurzer Zeit ernsthaft …“. Daimler arbeitet seit 30 Jahren u. a. in Kirchheim/Teck sehr ernsthaft und mit hohem finanziellen Aufwand an FCEVs; ich bin erstaunt, dass du das nicht wusstest.
Jeru meint
„Daimler arbeitet seit 30 Jahren u. a. in Kirchheim/Teck sehr ernsthaft und mit hohem finanziellen Aufwand an FCEVs.“
Mit der Aussage kann man ohne konkrete Zahlen leider nichts anfangen. Welches Budget ist seit dieser Zeit denn in FCEV geflossen, wie viel in die Entwicklung von Verbrennern oder BEV‘s?
Die Entwicklung von FCEV war das bisher höchstens ein Versuchsprojekt, ohne den echten Willen auf eine Serienfertigung. Das ändert sich langsam und fördert die Entwicklungsschritte stark.
Sich allein an Jahreszahlen aufzuhängen und dieses 30 Jahre ins Spiel zu bringen, halte ich für Polemik. Genau so könnte man nämlich behaupten, BEV‘s werden seit mehr als 100 Jahren entwickelt. Eine genau so polemische und nicht zielführende Feststellung.
Jeru meint
Die aktuellen Stacks von Ballard haben im Realbetrieb bereits gezeigt, dass sie mehr als 30.000h Lebensdauer haben. Die Lebensdauer in Jahre können Sie gerne überschlagen und dabei handelt es sich um Stacks der Vergangenheit. Das die Lebensdauer weiter steigt ist absehbar.
OnlyAFoolUsesGoogleAndroid meint
@Pferd_Dampf_Explosion_E: „Verglichen mit 30 Jahren Batterieeinsatz – erst rd. 10 Jahre im BEV und dann als Energiespeicher in verschiedenen Anwendungen – ganz schön wenig.“
Manche merken offenbar selbst nicht mehr was sie schreiben. Sich über 10 Jahre Brennstoffzellenlebensdauer beschweren aber im gleichen Beitrag den BEV selbiges bescheinigen. Ist das jetzt indirekte Werbung für Verbrenner? Als Käufer eines gebrauchten BEV nützt es mir herzlich wenig, wenn man die Batterie nach 10 Jahren noch einem zweiten „Leben“ zuführen kann. Ich brauch das Ding zum Fahren im Auto und nicht beim Nachbar im Keller. Denn wenn bei dem 10 Jahre alten BEV die Neubatterie+Wechsel am Ende Restwert überschreiten entspricht das auch einem wirtschaftlichen „Totalschaden“.
Sebastian meint
Welche Batterie hält denn 30 Jahre? Das ist reine Spekulation, denn so lange gibt es noch keine BEVs mit Lithium Ionen -Akkus und somit auch keine Erfahrungen dazu.
Irgendwie hat man immer wieder den Eindruck, dass kein Argument zu abwegig ist, nur um FCEV zu diskreditieren.
Lukas meint
Gleiches gilt doch auch für die Brennstoffzellen…? Gibt es schon Modelle (abseits von ein paar Konzeptfahrzeugen mit viel Glitzer und Glamour) mit Brennstoffzelle, die seit so langer Zeit fahren?
Hans meint
Was liest man denn da? Seltene Metalle? Und uns wird immer von den Wasserstofffans und Petrolheads eingetrichtert sowas gäbe es nur beim BEV und dann noch von Kinderhänden geschürft.
Das Recycling der BZ kann man sich sparen, denn aus einem Esel wird auch durch Recycling kein Rennpferd.
Peter W meint
Mit steigender Verbreitung …
Dass man bei Lithiumzellen von einer steigenden Verbreitug ausgeht und bis 2030 auch entsprechende Recyclingkapazitäten braucht macht Sinn. Bei Brennstoffzellen kann man davon aber nicht ausgehen. Derzeit ist die Brennstoffzelle ein Nischenprodukt, das auch 2030 wenig Verbreitung finden wird. Ein ausgeklügeltes Recycling ist erst notwendig, wenn auch die Produktion anzieht.
Stocki meint
Die wenigen Brennstoffzellen die aktuell unterwegs sind müssen demnächst auch wegen Unrentabilität recycelt werden. Denke der Bestand wird bis 2030 eher wieder abnehmen. Deshalb wird sich Recycling kaum lohnen. Aber man weiß ja nie. Es ist erstaunlich, was Menschen so alles auf sich nehmen, nur um weiter in fünf Minuten tanken zu können. Sonstige Vorteile gibts ja keine.
Wännä meint
Nicht vergessen: Für den Schwerlastverkehr (LKW, Bus, Schiene, Wasser) kann H2 durchaus eine Alternative werden. Vergesst die PKWs!
Egon Meier meint
Warum soll die Brennstoffzelle für LKW, Bus, Schiene, Wasser eine Alternative sein? Die Nachteile sind die gleichen wie beim BEV. Eher noch mehr.