Die Forschungsfabrik für Wasserstoff- und Brennstoffzellen (HyFaB), ist eine zukunftsweisende Modellfabrik, die entscheidend zur Weiterentwicklung und Skalierung von Wasserstofftechnologie und Brennstoffzellentechnik in Deutschland beiträgt.
Am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) in Ulm, bündelt die HyFaB das Know-how aus Wissenschaft und Industrie, um die industrielle Produktion von Brennstoffzellen voranzutreiben.
Wissenschaftler*innen entwickeln innerhalb der HyFaB die notwendigen Prozesse für die nun anlaufende Großserienproduktion von wasserstoffbasierten Energiesystemen. Wasserstoff als Energieträger und die hierfür notwendigen Technologien spielen eine entscheidende Rolle für die Dekarbonisierung der Wirtschaft und die Umsetzung der Energiewende in Deutschland und weltweit.
Wasserstoff Technologie der Zukunft: Grüner Wasserstoff, erzeugt aus Wind- und Sonnenenergie, wird sich als eine vielversprechende Zukunftstechnologie etablieren, die eine entscheidende Rolle bei der globalen Energiewende und der Reduzierung von CO2-Emissionen spielen wird.
Im Kern basiert die Wasserstoff Technologie auf der Nutzung von Wasserstoff als Energieträger und Energiespeicher.Gewonnen wird grüner Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser mittels erneuerbarer elektrischer Energie. In Brennstoffzellen wird der Wasserstoff dann mit Sauerstoff aus der Luft kombiniert, wodurch wiederrum elektrische Energie erzeugt und als umweltfreundliche Alternative zu fossilen Brennstoffen eingesetzt werden kann.
Wasserstofftechnologie Vor- und Nachteile: Die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie bieten zahlreiche Vorteile, zu denen eine hohe Energiedichte und eine saubere Energieumwandlung zählen. Im Schwerlastverkehr ermöglichen Brennstoffzellenantriebe beispielsweise emissionsfreies Fahren, schnelles Betanken und große Reichweiten - vergleichbar mit Dieselantrieben. Darüber hinaus kann Wasserstoff in vielen weiteren Sektoren wie Industrie und Gebäudeheizung eingesetzt werden.
Allerdings gibt es auch einige Nachteile, die berücksichtigt werden müssen. Dazu zählen die derzeit noch hohen Kosten für die Herstellung von Wasserstoff und Brennstoffzellen, sowie die Notwendigkeit, eine Infrastruktur für die Wasserstoffversorgung und -verteilung aufzubauen.
Die HyFaB-Forschungsfabrik verfolgt das Ziel, den Weg für eine industrielle Massenfertigung von wasserstoffbetriebenen PEM-Brennstoffzellentechnologien zu beschleunigen. Dabei liegt der Fokus am ZSW auf skalierbaren und serientauglichen Prozessen zur Komponentenherstellung, sowie auf Fertigungsverfahren für den Brennstoffzellenstack.
Als öffentliches Projekt bietet die HyFaB eine Plattform, auf der Akteure aus der Nutzfahrzeug-/Automobil- und Brennstoffzellen-Zulieferindustrie, sowie Unternehmen aus dem Maschinen- und Anlagenbau, eng und langfristig zusammenarbeiten können. Für dieses Projekt werden unterschiedliche Landes- und Bundesministerien für die nächsten Jahre eine Förderung von bis zu 30 Millionen Euro bereitstellen.
Neben dem ZSW in Ulm arbeiten noch weitere bekannte Wasserstoff Technologie Unternehmen an dem Projekt. Beteiligt sind:
Die Kooperation unterstreicht die Bedeutung der interdisziplinären Zusammenarbeit von Forschungseinrichtungen und Industriepartnern, um die Wasserstoff Forschung Deutschland und die Produktionsforschung Brennstoffzelle erfolgreich voranzutreiben.
Brennstoffzellen sind eine Schlüsseltechnologie für die zukünftige Wasserstoffwirtschaft. Insbesondere im Schwerlastverkehr ist die Nachfrage groß, da für diesen Anwendungsfall keine konkurrenzfähigen Alternativen zur Dekarbonisierung zur Verfügung stehen. Die deutsche Industrie spielt bei dieser Technologie weltweit in der ersten Liga und kann durch eine schnelle und intelligente Industrialisierung diese Spitzenposition sogar noch ausbauen.
Mit der HyFaB-Fabrik etabliert das ZSW eine offene Industrieplattform. Diese bildet die Basis für die Entwicklung von:
Mit dem fast fertiggestellten HyFaB-2-Bauabschnitt, der im Juni 2023 in Betrieb genommen werden soll, bietet das ZSW Unternehmen eine einzigartige Brennstoffzellen-Entwicklungsplattform. Diese umfasst Angebote für gemeinsame Projekte, die von der Produktion über die Testung bis hin zur Schulung reichen.
Unser Angebot der HyFaB richtet sich an große und kleine Unternehmen aus der Nutzfahrzeug-, Automobil- und Brennstoffzellen-Zulieferindustrie sowie dem Maschinen- und Anlagenbau, mit Fokus auf kleine und mittlere Unternehmen (KMU).
Wir bieten mit der Modellfabrik Orientierung beim Einstieg in die Brennstoffzellentechnologie und unterstützen Unternehmen bei der Entwicklung von Materialien, Komponenten und Fertigungsanalgen.
Die Leistungen der HyFaB umfassen für den Bereich Wasserstofftechnologie Brennstoffzelle:
Werden Sie Teil dieses Leuchtturmprojekts und profitieren Sie von engem Kontakt zur institutionellen Forschung mit langjährigem Wissen zur Brennstoffzellen-Stackfertigung sowie einem hochinteressanten Industrienetzwerk. Wir unterstützen Sie auch gerne bei der Antragstellung. Zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren und gemeinsam die Zukunft der Wasserstofftechnologie und Brennstoffzellentechnik zu gestalten.
Kontakt HyFaB: HyFaB@zsw-bw.de
Die HyFaB am ZSW in Ulm ist eine weltweit einzigartige Modellfabrik. Wir bieten unseren Partner und Industriekunden hervorragende Kompetenzen für die Brennstoffzellen Produktionsforschung. Wir haben die Möglichkeiten Prozessschritte für verschiedene Brennstoffzellenstack-Designs und Hersteller unabhängig voneinander zu entwickeln.
Um die Brennstoffzellen Forschung aktuell weiter auszubauen, wird ein zusätzliches Gebäude mit 3.000 Quadratmetern errichtet. Der Bau des zweiten Gebäudeabschnitts begann am 23. Februar 2022.
Für den Bau übergaben die Umweltministerin von Baden-Württemberg Thekla Walker und die Wirtschaftsministerin Dr. Nicole Hoffmeister-Kraut dem ZSW einen Förderbescheid in Höhe von 7,75 Millionen Euro.
Die HyFaB stellt somit eine wichtige Plattform für die aktuelle Brennstoffzellenforschung dar und trägt zur Weiterentwicklung und Kommerzialisierung dieser nachhaltigen Energiewandler und Antriebstechnologie bei.
Zur professionellen Erforschung von Brennstoffzellen-Stacks, -Systemen und -Systemkomponenten betreibt das ZSW in Ulm bereits seit 2001 ein Brennstoffzellentestzentrum mit 35 vollautomatisierten Testständen. Im Rahmen des HyFaB-Projekts wurde die Anzahl vollautomatischer Testständen auf 50 erweitert, darunter mehrere in der Leistungsklasse bis 250 Kilowatt. Insgesamt sind jährlich über 100 Tonnen Wasserstoffumsatz möglich.
Die Brennstoffzellen Forschung und Entwicklungen am ZSW konzentrieren sich auf die seriennahe Produktion von PEM-Brennstoffzellenstacks –
von den Komponenten über die Montage bis zur End-of-Line-Prüfung.
Die HyFaB-Forschungsplattform bietet einzigartige Möglichkeiten zur Entwicklung von Brennstoffzellen-Stacks und stellt eine wichtige Ressource für etablierte Unternehmen, Newcomer sowie kleine und mittlere Unternehmen dar. Ein zentrales Element der HyFaB ist ein herstellerunabhängiger Brennstoffzellenstack, der als Universalwerkzeug für gemeinsame Entwicklungsprojekte dient.
Standardisierte Produktionsmethoden und automatisierte Fertigungstechnologien sind essentiell zur Industrialisierung der Brennstoffzellentechnologie.
Die Forschung und Entwicklung in der HyFaB konzentriert sich daher auf:
Ziel ist es die industrielle Produktion von Brennstoffzellen zu ermöglichen. Dabei spielen Aspekte wie Kosten und Wirkungsgrad eine entscheidende Rolle. Durch die Zusammenarbeit von Forschung und Unternehmen können innovative Lösungen gefunden und umgesetzt werden, um die Leistungsfähigkeit von Brennstoffzellen-Stacks zu erhöhen und gleichzeitig die Brennstoffzellen Stack Kosten zu reduzieren.
Die HyFaB-Plattform ermöglicht es Unternehmen, die PEM-Brennstoffzellentechnologie zu testen und weiterzuentwickeln. Sie bietet eine solide Basis für den erfolgreichen Einsatz von Brennstoffzellen in verschiedenen Anwendungen, um diese nachhaltige Technologie für eine breitere Nutzung verfügbar zu machen.
Die HyFaB ist eines der wichtigsten Wasserstoff-Projekte Deutschlands. Die Entwicklungen der HyFaB tragen maßgeblich zum aktuellen Forschungsstand in der Wasserstofftechnologie und Brennstoffzellentechnik bei und zeigen das enorme Potenzial dieser Technologien für eine nachhaltige und klimafreundliche Zukunft.
Zu den Schwerpunkten der Brennstoffzellen Forschung und Entwicklung zählen neben der Automatisierung der Brennstoffzellenfertigung, auch die Verbesserung von Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellenstacks (PEM-Technologe) und Einzelzellen.
Ein beispielhaftes Ergebnis der HyFaB ist ein herstellerunabhängiger Brennstoffzellenstack als offene Entwicklungsplattform für Forschung und Industrie. Das Projekt, in Kooperation mit einem Industriepartner, wurde vom Umweltministerium Baden-Württemberg gefördert.
Die Spezifikationen sind mit der Automobil- und Zulieferindustrie erarbeitet worden. Größe und Design des Stack-Konzepts entsprechen in Bezug auf die Leistungsdichte den im Fahrzeugbereich eingesetzten Brennstoffzellensystemen und ist auf 150 kw ausgelegt.
Bis zum Jahr 2030 sollen rund 80 Millionen Euro in das HyFaB-Projekt fließen, das den beginnenden Produktions- und Markthochlauf von Brennstoffzellen beschleunigen soll.
Außerdem verfügt das ZSW in Ulm über eines der größten Brennstoffzellen-Testfelder in Europa und kann so die wesentlichen Herausforderungen von Brennstoffzellensystemen für Lkw, wie Lebensdauer und Gesamtwirkungsgrad, umfassend untersuchen.
Aktuelle Forschungsthemen umfassen auch die Untersuchung der Qualität von Wasserstoff und Luft zur Kommerzialisierung von Brennstoffzellen für die Mobilität.
Hierfür ist das HyLaB (Labor für Wasserstoffqualität) des ZSW ein weiteres wichtiges Projekt.
Das HyLaB hat seine Kompetenz bereits in zahlreichen Projekten unter Beweis gestellt und gehört zu den führenden Laboren weltweit in diesem Bereich.
Die Zusammenarbeit mit Unternehmen und Forschungspartnern spielt eine entscheidende Rolle für den Erfolg und die Weiterentwicklung der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie. Außer dem ZSW sind das Fraunhofer ISE aus Freiburg und die Arbeitsgemeinschaft Brennstoffzellen des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V. (VDMA) am HyFaB-Projekt beteiligt.
Das Ziel am Fraunhofer ISE ist es, die Herstellung der katalysatorbeschichteten Membranen (CCM) mit allen relevanten Prozesstechnologien im Labormaßstab zu realisieren.
Mit dem „Innovationscluster zur großskaligen Produktion von Brennstoffzellenstacks (GO-Start BZ)“ begleitet die VDMA Arbeitsgemeinschaft Brennstoffzellen den HyFaB-Projektverbund.
Der Lenkungs- und Industriebegleitkreis veröffentlicht und diskutiert die Projektergebnisse. Dies dient zur Identifikation weiterer Fragestellungen sowie zum Wissenstransfer in die Industrie.
Zudem arbeitet das ZSW eng mit Industriepartnern zusammen.
Ein Beispiel ist der herstellerunabhängiger Brennstoffzellenstack für Forschung und Industrie, der im Rahmen des vom Umweltministerium Baden-Württemberg geförderten HyFaB-Projekts zusammen mit der Firma EKPO entstanden ist.
Die enge Kooperation zwischen Forschungseinrichtungen, Wasserstoff Technologie Firmen und Brennstoffzellenherstellern ist essentiell, um innovative Lösungen für eine nachhaltige und klimafreundliche Zukunft zu entwickeln und voranzutreiben.
Die HyFaB-Initiative in Ulm ist von großer Bedeutung für die Region und das Bundesland Baden-Württemberg.
Sie stellt eine zentrale Rolle im regionalen und nationalen Kontext dar – Wir treiben die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien voran und fördern aktiv die Zusammenarbeit zwischen regionalen Firmen und Forschungseinrichtungen.
„Alle großen Brennstoffzellenfirmen in Deutschland sind seit vielen Jahren Partner und Kunden des ZSW“, sagt Professor Markus Hölzle, der die Aktivitäten des ZSW am Standort Ulm leitet.
Die HyFaB in Ulm profitiert von der starken Unterstützung durch das Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg und die Europäische Union, die zusammen mehrere Millionen Euro in das Projekt investieren. Dies unterstreicht die Bedeutung der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie für die Region und das Land Deutschland.
Darüber hinaus sind in der Umgebung von Ulm zahlreiche Unternehmen und Forschungseinrichtungen ansässig, die von der HyFaB und den dort entwickelten Technologien profitieren.
Die Ministerpräsidenten von Baden-Württemberg und Bayern, Winfried Kretschmann und Dr. Markus Söder, haben ihre Unterstützung für das Projekt zum Ausdruck gebracht und betonen die Bedeutung von Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien für den Umbau der Energiesysteme. Die beiden Bundesländer bündeln ihre Kräfte, um ihre Position als Technologiestandorte für Wasserstoff und Brennstoffzellen weiter zu stärken.
Die HyFaB bietet Unternehmen eine einzigartige Brennstoffzellen-Entwicklungsplattform, die von der Produktion über die Testung bis hin zur Schulung Angebote für gemeinsame Projekte bereitstellt. Dies fördert die Zusammenarbeit und den Austausch von Know-how zwischen regionalen Firmen und Forschungseinrichtungen und trägt zur Stärkung des Wasserstoff Technologie Firmen im Raum Ulm, Baden-Württemberg und Bayern bei.
Das Vorhaben erhält „Sondermittel Wasserstoff für die HyFaB Forschungsfabrik Brennstoffzellen am ZSW in Ulm“ aus Mitteln der Europäischen Union zur Unterstützung der Krisenbewältigung im Zusammenhang mit der COVID-19-Pandemie und ihren sozialen Folgen und zur Vorbereitung einer grünen, digitalen und stabilen Erholung der Wirtschaft (REACT-EU) über das EFRE-Programm Baden-Württemberg 2014-2020 in Höhe von 2.898.000 EUR. Die Zuwendung erfolgt im Bereich „Infrastruktur von wirtschaftsnahen Forschungseinrichtungen“ und wird mit dem Aktenzeichen EVI_2397400 geführt.
Das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus (MWAT) stellt die Mittel werden für die Beschaffung von Geräten und Apparaten zur Produktionsforschung eingesetzt, um Lücken im Anlagenbestand des ZSW zu schließen und alle Prozesse zur industriellen Stackfertigung entwickeln zu können: von der bildgebenden Analytik bis zur Stapelung von Brennstoffzellenstacks (eng. Stapel).
