Titelbild VDI|VDE-Studie Brennstoffzellen- und Batteriefahrzeuge

Titelbild Studie Elektrofahrzeuge

| shutterstock/hadrian
16.05.2025 Expertengruppe

V1.1 Wasserstoff und Brennstoffzellen

Gemeinschaftsausschuss von VDE ETG und VDI GEU

Wasserstoff und Brennstoffzellen sind ein Baustein zukünftiger Energiesysteme. Beim Einsatz von Wasserstoff entsteht als einziges Reaktionsprodukt Wasserdampf, sofern der Wasserstoff erneuerbar erzeugt wird. Grüner Wasserstoff kann dabei nachhaltig durch Elektrolyse mit Strom aus erneuerbaren Energien hergestellt werden.

Brennstoffzellen ermöglichen eine hocheffiziente Stromerzeugung – auch im Teillastbetrieb – bei gleichzeitig sehr geringen Emissionen sowie geräusch- und vibrationsarmem Betrieb. Sie decken ein breites Leistungsspektrum ab – von portablen Anwendungen bis hin zu Anlagen im Megawattbereich. Einsatzfelder finden sich sowohl im stationären Bereich (z. B. Kraft‑Wärme‑Kopplung) als auch in mobilen Anwendungen wie Fahrzeugen, Schiffen und Flugzeugen.

Kontakt
Thomas Grube, Martin Kleimaier
Chrissy Lind

Statusreport: Perspektiven der Brennstoffzelle im zukünftigen Energiesystem

Wasserstoff-Brennstoffzellen - alternative und saubere Energiequelle
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Der VDI/VDE-Statusreport gibt einen kompakten Überblick über den Stand und die Perspektiven von Brennstoffzellentechnologien. Er zeigt zentrale Anwendungen in Energie und Verkehr sowie die Rolle von Wasserstoff im zukünftigen Energiesystem. Zudem werden Chancen und Herausforderungen beleuchtet. Der Bericht hilft, Potenziale und Einsatzmöglichkeiten der Technologie besser einzuordnen.

Fazit: Trotz bestehender Markt- und Kostenschwierigkeiten zeigen Brennstoffzellentechnologien langfristig ein hohes Potenzial. Besonders in der Kraft‑Wärme‑Kopplung, zur Netzstabilisierung sowie in ausgewählten Verkehrs- und Spezialanwendungen können sie einen wichtigen Beitrag zu einer klimaneutralen Energieversorgung leisten.

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ZBT, Nadine van der Schoot

Thema Wasserstofftechnik

ZBT, Nadine van der Schoot
  • Wasserstoffherstellung
    Elektrolyseurtechnologien, Reformierung (z. B. Dampfreformierung), biochemische Herstellung (Bakterien und Grünalgen – Abwasseranlagen), Wasserstofferzeugung mittels konzentrierter Sonneneinstrahlung (Hochtemperaturelektrolyse), Wasserstoff als Nebenprodukt, Betriebsweisen von Wasserstofferzeugungssystemen (z. B. fluktuierender Betrieb von Elektrolyseuren entsprechend EE-Dargebot)
  • Wasserstoff-Nutzungspfade
    Brennstoffzellen (stationär, mobil, portabel), H2-Verbrennung (Motoren und Gasturbinen), Verfahrenstechnische Verwertung (H2 als chemischer Rohstoff)
  • Wasserstoffinfrastruktur
    Transportnetz, Verteilungsnetz, Abfülleinrichtungen (z. B. H2-Tankstelle), Speicherung
V1.1-Brennstoffzellentechnik

Thema Brennstoffzellentechnik

V1.1-Brennstoffzellentechnik
  • Stacktechnologien (Eigenschaften und aktueller Entwicklungsstand)
    Alkalische Brennstoffzelle (AFC), Alkalische Polymerbrennstoffzellen (AEMFC), Phosphorsäure-Brennstoffzelle (PAFC), Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (PEMFC, HT und NT), Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle (MCFC), Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC), bidirektionale Systeme (Elektrolyseur/Brennstoffzelle), mikrobielle Brennstoffzelle
  • Brennstoffe
    Wasserstoff, gasförmige und flüssige Kohlenwasserstoffe, andere 
  • Hilfsaggregate und Peripherie
    Gasaufbereitung, Wasseraufbereitung, Leistungselektronik, Steuerung und Regelung, Kommunikationstechnik, Wärmeauskopplung
V1,1.-Anwendungsgebiet Brennstoffzellen

Thema Anwendungsgebiete für Brennstoffzellen

V1,1.-Anwendungsgebiet Brennstoffzellen
  • Stationär
    Notstromversorgung, Einsatz im EFH und MFH zur Eigenversorgung mit Strom und Wärme, Einsatz in Gewerbe und Industrie (Strom und Prozesswärme), Betriebsweisen für Brennstoffzellen-KWK (wärmebedarfsorientiert, strombedarfsorientiert, netzdienlich (Regelleistung), netzgekoppelt und netzfern).
  • Mobil
    PKW, Nutzfahrzeuge, Flurförderfahrzeuge, Schienenfahrzeuge, Schiffe, Luft- und Raumfahrt, portabel (z. B. Camping, Ladesysteme)

Thema Systemtechnik und Netzintegration

  • Ausbau erneuerbarer Erzeugung (Entwicklungstendenzen in den Verteilnetzen)
  • Entwicklung der Energiebedarfe (Strom, Wärme, Gas)
  • Netzanforderungen
  • Netzanbindung dezentraler Erzeuger
  • Elektrotechnische Eigenschaften der Systeme
  • Betrieb von virtuellen Kraftwerken, Microgrids und zellularen Netzen
  • Zusammenwirken unterschiedlicher Energieträger (Sektorenkopplung: Strom, Wärme, Gas)
  • Zusammenwirken unterschiedlicher Anwendungen (mobil und stationär) 
Hand unter hängenden Paragraphen

Thema Wirtschaftliche, rechtliche und regulatorische Rahmenbedingungen

Hand unter hängenden Paragraphen
  •  Kostenentwicklung für Elektrolyseure und Brennstoffzellen
  •  Marktentwicklung
  •  Wirtschaftliche (energiepolitische) Rahmenbedingungen (z. B. Tarifstrukturen)
  •  Rechtliche Rahmenbedingungen
  •  Regulatorische Rahmenbedingungen
  •  Umweltaspekte (THG-Einsparung, …)
  •  Zertifizierung von „grünem“ Wasserstoff
  •  Förderprogramme
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Links

zum Thema Brennstoffzellen

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zum Thema Brennstoffzellen

Ballard Power Systems: Hersteller von Brennstoffzellensystemen

Brennstoffzelleninitiative Hessen

BEWAG Innovationspark Brennstoffzelle

Deutscher Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Verband

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE - Wasserstofftechnologien

Forschungszentrum Jülich

Group Exhibit Hydrogen + Fuel Cells HANNOVER FAIR

h2stations.org - Wasserstofftankstellen weltweit

HyBalance.eu - Demonstrationsvorhaben Herstellung von Wasserstoff aus erneuerbarem Strom (power-to-hydrogen) und dessen Nutzung als Fahrzeugkraftstoff sowie Industrierohstoff

Initiative Brennstoffzelle von Herstellern und Netzbetreibern

JEC (JRC-Eucar-Concawe) Well-to-Wheel Analysen zu alternativen Kraftstoffen

Kompetenznetzwerk Brennstoffzelle NRW

Ludwig Bölkow Systemtechnik

Plug Power

Scandinavian Hydrogen Highway Partnership Fahrzeuge mit Brennstoffzellen (FCEV)

Siemens PEM-Brennstoffzellen für Schiffe

Sulzer Hexis: Hersteller von BZ-Systemen

TÜV SÜD

VDI Fachbereich Energietechnik

Viessmann Brennstoffzelle und BHKW

Zentrum für Brennstoffzellen Technik GmbH

Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg


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Aufgaben des Fachausschusses

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  • Informationsaustausch zu aktuellen Entwicklungen
  • Bewertung von Technologien – Entwicklungstand und Marktpotenziale
  • Organisation von themenspezifischen Fachtagungen oder Workshops
  • Stellungnahmen zu aktuellen relevanten Fragestellungen
  •  Vorschläge für Normen/ Mitwirkung bei der Erstellung von Normen (VDI, DKE)
  • Erstellung von Publikationen und Fachartikeln
  • Kooperation mit anderen Fachausschüssen von VDE und VDI
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Geschichte

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"Elektrochemische Energiespeicher und -wandler" gehörten schon immer zum Themengebiet des Fachbereichs 1 "Zentrale und dezentrale Erzeugung elektrischer Energie". Bis zum Jahr 2000 gab es dazu den damaligen Fachausschuss FA 1.5, übrigens der einzige Fachausschuss neben neun Fachbereichen. Der zunehmenden Forschung im Bereich der Brennstoffzelle trug die ETG Rechnung, indem sich der Fachausschuss im Jahr 2000 unter Prof. Hartkopf, damals TU Darmstadt, einen neuen Namen gab: Fachausschuss 1.5 "Brennstoffzellen" (heute V1.1). Seitdem wird die Entwicklung der stationären und mobilen Brennstoffzellen thematisch begleitet. Neben der Entwicklung der Brennstoffzelle werden natürlich auch andere zukunftsweisende KWK-Technologien mit in die Betrachtungen einbezogen.

Schon bei den ersten Treffen kristallisierte sich die Netzintegration stationärer Brennstoffzellen als ein Thema kontroverser und engagierter Diskussionen heraus. Es stellte sich die Frage, wie die von den Brennstoffzellen-Herstellern angestrebten großen Stückzahlen in Privathaushalten in das Verteilungsnetz ohne nennenswerte Auswirkungen integriert werden könnten. Die Klärung dieser Fragen übernahm ein ad hoc eingesetzter Arbeitskreis, der seit 2002 als Fachausschuss V1.2 "Netzanschluss und dezentrale Strukturen" bezeichnet wurde. 

In der Praxis haben die Fachausschüsse V1.1 und V1.2 fast immer zusammen getagt und die meisten Arbeiten gemeinsam durchgeführt. Im Zuge einer Zusammenlegung erwies es sich als sinnvoll, mit dem VDI Fachausschuss Wasserstoff enger zusammenarbeiten. Aus dieser Kooperation wurde später der heutige VDI-VDE-Gemeinschaftsfachausschuss Wasserstoff und Brennstoffzellen.

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