Projekt

Das H2GO-Konsortium befasst sich aufgrund deren besonderen Eignung für Anwendungen im Verkehr explizit mit der Skalierung der Produktion von Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen (eng.: Polymer Electrolyte Fuel Cell, PEFC), die oft auch als Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle (eng.: Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC) bezeichnet wird. Sie werden in einem Temperaturbereich von 60 bis 120 Grad Celsius betrieben. In ihr wandern Wasserstoff-Ionen (auch Protonen genannt) durch die Membran an die Kathode, wo sie mit Sauerstoff-Ionen zuerst Hydroxid-Ionen und dann Wasser bilden. Heute werden PEM-Brennstoffzellen unter anderem häufig in (Schienen-)Fahrzeugen oder U-Booten verbaut. Die Skalierung der Produktion für mobile Anwendungen bietet eine Chance, auch den straßengebunden Schwerlastverkehr klimaneutral zu gestalten. Selten wird die PEFC als Anionenaustauschmembran-Brennstoffzelle ausgelegt und dann mit Alkoholen betrieben, weshalb wir diese den alternativen Brennstoffzellen zugeordnet haben.

Die Gruppe der Hochtemperatur-Brennstoffzellen umfasst vor allem Technologien, die eine Arbeitstemperatur von 500 bis 1000 Grad Celsius bedürfen und sich daher besonders für Kraft-Wärme-Kopplung (Combined-Heat-and-Power) eignen. Bei diesen Temperaturen kann zudem die Reformierung von Methan zu Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff stattfinden. Also kann hier im Sinne einer Brückentechnologie ggf. auch Biogas/Erdgas o. ä. als Brennstoff eingesetzt werden. In die Kategorie der Hochtemperatur-Brennstoffzellen fallen besonders die Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle (eng.: Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC) und die Festoxidbrennstoffzelle (eng.: Solid Oxide Fuel Cell, SOFC). Bei beiden Zelltypen findet man feste Elektrolyten (Li₂CO₃ oder ZrO₂), die fähig sind Ionen (O^2- oder CO₃^2-) zu leiten, aber für Elektronen isolierend wirken. Im Unterschied zu den Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen werden bei den klassischen Hochtemperatur-Brennstoffzelltypen also Anionen durch den Elektrolyten geleitet.

Wir zählen zu der Hochtemperatur-Kategorie zudem Brennstoffzellen, die in einem mittleren Temperaturbereich operieren, wie etwa die Phosphorsäurebrennstoffzelle, die bei 160 bis 220 Grad Celsius betrieben wird. Damit ist sie weniger gut für mobile Anwendungen geeignet, zumal ein toxischer Elektrolyt zum Einsatz kommt. Sie verfügt über eine Protonen-leitende Polymermembran und ähnelt damit speziellen Hochtemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen (120-200 °C). Letztere erfassen wir als Hybrid in beiden Kategorien.

In dieser Kategorie sind einige andere Brennstoffzell-Technologien zusammengetragen, die sich in Prozessführung und/oder Einsatzfeld deutlich von beiden vorangehenden unterscheiden – und derzeit keine vergleichbar große Rolle spielen. Darunter fallen insbesondere Alkalische Brennstoffzellen (eng.: Alkaline Fuel Cell, AFC) und Direktalkohol-Brennstoffzellen (eng.: Direct Alcohol Fuel Cell, DAFC). Letztere lassen sich nach Zielbrennstoff untergliedern, relativ große Bedeutung haben hier Direktmethanol- und die Direktethanol-Brennstoffzellen. 

Alkalische Brennstoffzellen arbeiten bei niedrigen bis mittleren Temperaturen (abhängig von der technischen Ausgestaltung). Sie basieren auf der Leitung von Hydroxid-Ionen durch einen alkalischen Elektrolyten (meist Kalilauge). Zwischen den beiden Elektroden befindet sich eine poröse Matrix, durch die der Elektrolyt und darin Anionen fließen. Eine Besonderheit alkalischer Brennstoffzellen ist die Nutzbarkeit von Ammoniak und Hydrazin als Brennstoff. Daher ist ihre Nutzung in der Raumfahrt verbreitet, sie kommen aber auch bei mobilen Anwendungen zum Einsatz.

Direktalkohol-Brennstoffzellen verfügen (ähnlich wie die PEMFC) über eine separierende Polymermembran, die die Diffusion der Wasserstoff-Ionen ermöglicht, und arbeiten bei Temperaturen von 60 bis 130 Grad Celsius. Vereinzelt finden sich Forschungsprojekte, in denen DAFCs mit Anionenaustausch-Membranen betrieben werden.

Abbildung 1 vermittelt einen Überblick über unsere Ergebnisse zu Brennstoffzellprojekten in Deutschland mit direkter Förderung durch die Bundesregierung. Bis März 2023 sind insgesamt 867 Projekte mit klarem Bezug zu Brennstoffzellen erfasst. Bei der Mehrheit davon handelt es sich um sogenannte Verbundprojekte, in denen mehrere Förderempfänger strukturiert zusammenarbeiten. Diese Kooperationen bilden die Basis für unsere Netzwerkanalyse (siehe unten), werden in der EnArgus-Suche aber zunächst separat ausgewiesen.

Natürlich zielen nicht alle diese Projekte auf die Weiterentwicklung einer bestimmten Brennstoffzelltechnologie ab. Teilweise steht die Forschung an Anwendungen, der Einsatz im Verkehr oder der Aufbau von relevanter Infrastruktur im Vordergrund. Daher zeigt Abbildung 1 auch die jeweiligen Teilmengen an Projekten auf, die wir konkret einer Technologie-Kategorie (und ggf. mehreren) zugeordnet haben. Unser Verfahren dazu basiert zuallererst auf spezifischen Suchstrategien, aber auch auf einer manuellen Prüfung. Im Einzelfall können Mehrfachzuordnungen sicher auf verbleibende Artefakte der Suchstrategien zurückzuführen sein, mehrheitlich sind sie jedoch faktisch begründet (z. B. weil im Projekt mehrere Technologien parallel verfolgt werden, oder weil wir Grenzfälle wie die Hochtemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen hybrid zuordnen).

Im Detail stellen wir Projektknoten grau dar und drücken deren (optionale) Zuordnung zu Technologie-Kategorien durch Symbole aus ('\' (türkis) für Polymerelektrolyt, 'T' (rot) für Hochtemperatur, '@' für alternative und '+' für multiple Kategorien). Wissenschaftliche Akteure kennzeichnen wir in Blau, differenzieren dabei in der Form nach Universitäten und Hochschulen (Kreise), unabhängigen (außeruniversitären) Forschungseinrichtungen (Quadrate) und nationalen Forschungsverbünden (Achtecke, aggregierte Darstellung). Industrielle Akteure stellen wir dagegen als farbige Kreise in Orange (Großunternehmen) und Gelb (Mittelstand) dar. Andere Förderempfänger (Verbände, Vereine etc.) erscheinen ggf. in Weiß, während die Fördergeber (Bundesministerien) in Beige dargestellt sind. Die Legende der Netzwerkgraphen vermerkt zudem jeweils den Datenstand (Zeitpunkt der Quellabfragen in EnArgus) sowie etwaige Einschränkungen der Darstellung zur Verbesserung der Übersichtlichkeit. So sind in Abbildung 2 ausschließlich Akteure mit mindestens vier Projektbeteiligungen dargestellt und multiple Projekte in identischer Konstellation (gleicher Förderempfänger und -geber) konsolidiert dargestellt (und die entsprechenden Projektknoten mit Zahlen markiert). Ein Graph des vollständigen Forschungsnetzwerks (mit allen Akteuren und Projekten) ist unter diesem Link zu finden. Die Größe der Akteursknoten skaliert dabei jeweils mit der Anzahl der Projektbeteiligungen. Sie liefert somit grobe Indikation bzgl. deren Relevanz im Brennstoffzellsektor, allerdings ohne Berücksichtigung des jeweiligen Fördervolumens oder der inhaltlichen Kompetenzen.

In Abbildung 2 erkennen wir vor allem die Bundesministerien für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK), für Digitales und Verkehr (BMDV) und für Bildung und Forschung (BMBF) als relevante Fördergeber in der Brennstoffzellforschung. Aufgrund ihrer Größe und der aggregierten Darstellung treten die Helmholtz-Gemeinschaft und die Fraunhofer-Gesellschaft im Forschungssektor klar hervor, aber auch die Rolle spezialisierter Zentren wie dem ZBT in Nordrhein-Westfalen und dem ZSW in Baden-Württemberg und einiger Universitäten wird deutlich. Zudem zeigt sich ein breit gestreutes Engagement der Industrie, das von potentiellen Anwendern (v.a. im Automobilsektor, aber auch Energieversorger, Werften) über dezidierte Hersteller von Brennstoffzellen bis hin zu deren potentiellen Zulieferern (Komponenten, Materialien) ein breites Spektrum entlang künftiger Wertschöpfungsnetzwerke abdeckt. Für detaillierte Analysen differenzieren wir die Forschungsnetzwerke jedoch entsprechend der Brennstoffzell-Kategorien (vgl. Abbildung 1).

Abbildung 3 zeigt einen Auszug des Forschungsnetzwerks zu Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen in Deutschland. In Analogie zu Abbildung 2 werden hier nur Akteure mit mindestens drei Projektbeteiligungen dargestellt und multiple Projekte in identischer Konstellation konsolidiert (Projektknoten mit Zahlen). Ein Graph des vollständigen Forschungsnetzwerks (mit allen Akteuren) ist unter diesem Link hinterlegt. Neben der besonders großen Anzahl der Projekte verdeutlicht auch die Verteilung der Fördergeber das große Anwendungsinteresse und den relativ hohen Reifegrad von Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen. Die Entwicklung wird mehrheitlich vom BMWK und BMDV getragen, während eher grundlagenorientierte Projekte des BMBF in der Minderheit sind. Aufgrund der hohen Eignung der Technologie für mobile Anwendungen erscheinen u.a. einige Fahrzeugbauer und deren Zulieferer als zentrale Förderempfänger im Industriesektor, aber das Engagement der Industrie ist durchaus weit gestreut. Insbesondere zeigt das vollständige Netzwerk das besondere Engagement der BMWK, die Industrie in der Breite zu fördern.

Abbildung 4 zeigt einen Auszug des Forschungsnetzwerks zu Hochtemperatur-Brennstoffzellen in Deutschland. In Analogie zu Abbildungen 2 und 3 werden hier nur Akteure mit mindestens zwei Projektbeteiligungen dargestellt und multiple Projekte in identischer Konstellation konsolidiert (Projektknoten mit Zahlen). Ein Graph des vollständigen Forschungsnetzwerks (mit allen Akteuren) ist unter diesem Link hinterlegt. Die Technologien aus dieser Kategorie eignen sich zumeist besonders für stationäre und großskalige Anwendungen in der Industrie. Wegen der hohen Arbeitstemperaturen sind sie besonders für die Nutzung der Abwärme (Kraft-Wärme-Kopplung) geeignet, was in Summe zu hohen Wirkungsgraden führt. Aufgrund dieses Profils dominiert hier das BMWK als Fördergeber. Einige Großkonzerne (insb. Siemens, BMW) fallen durch eine hohe Zahl von Projekten auf, während einige Spezialisten (wie SunFire, CeramaTec, ElringKlinger) eine besonders breite Vernetzung aufweisen.

Auch in Summe werden nur in begrenztem Umfang Projekte zu alternativen Brennstoffzell-Technologien gefördert. Darum zeigt Abbildung 5 direkt das vollständige Netzwerk (alle Akteure, keine Konsolidierung). Konkret umfasst diese Kategorie vor allem Direktalkohol- und alkalische Brennstoffzellen. Die meisten Akteure sind nur sporadisch an Projekten beteiligt, mit Ausnahme der Firma SFC Energy, die sich auf mobilen Anwendungen von Direktmethanol-Brennstoffzellen (z. B. im Militär- und Campingbereich) fokussiert und an einigen Projekten beteiligt ist.

Brennstoffzellen gelten als wichtiger Baustein einer nachhaltigen Wasserstoffwirtschaft der Zukunft. Entsprechend treibt ein globaler Wettbewerb die Technologieentwicklung in diesem Feld voran. Abbildung 1 bietet einen Überblick über den Umfang transnationaler Patentanmeldungen, die daraus resultieren. Zunächst dient uns eine relativ einfache Suchstrategie nach einschlägigen Patentklassen (bei Bedarf mit Einschränkung auf relevante Stichworte, insb. 'Fuel Cell') zur Ermittlung einer Obermenge von 31702 transnationalen Patentfamilien zu Brennstoffzellen. Viele dieser Erfindungen decken jedoch primär bestimmte Anwendungsmöglichkeiten von Brennstoffzellen ab (z.B. deren Einsatz in einem U-Boot). Mit ausgefeilteren Suchstrategien identifizieren wir jedoch die Teilmengen unter diesen Erfindungen, die explizit unseren Technologie-Kategorien zugeordnet werden können. Die Zuordnungen einer Erfindung zu mehreren Technologien hat in der Regel technische Gründe (z. B.  weil eine Komponente explizit zur Nutzung in mehreren Brennstoffzelltypen ausgelegt ist, oder sie explizit einen technischen Grenzbereich wie etwa Hochtemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen abdeckt), wird aber auch durch den rechtlichen Charakter der Patenttexte, welcher den technischen Kern der Erfindungen potentiell verschleiert, begünstigt.

In der Regel treten Institutionen als Anmelder von Patenten auf. Ein Grund dafür ist die Inanspruchnahme der Verwertung einer im Dienst aufgetretenen Erfindung durch den Arbeitgeber (typischerweise detailliert durch die nationale Gesetzgebung geregelt). Pragmatisch sind die Anmeldung und vor allem die Aufrechterhaltung des Patentenschutzes (gerade in transnationalen Fällen) mit erheblichen hohen Kosten verbunden, die in der Regel von einem institutionalisierten Anmelder getragen werden. Insofern sind Patentdatenbanken gut zur statistischen Auswertung von Patentmengen (wie jene in Abbildung 1) nach anmeldenden Institutionen geeignet. 

Konkret zeigt Abbildung 5 die aktivsten Anmelder von transnationalen Patenten im Brennstoffzellsektor. Die ausgewiesene Rangfolge wird dabei bestimmt nach Anzahl aller Patentanmeldungen der Institution im Brennstoffzell-Kontext. Für jeden gezeigten Anmelder wird zudem jeweils die Zahl der Patente ausgewiesen, die wir explizit einer Technologie-Kategorie zuordnen können. Explizit wurden in Abbildung 5 jeweils die Top-10 bzgl. der Gesamtzahl, aber innerhalb einer jeden Technologie-Kategorie (Felder jeweils farblich hinterlegt), sowie alle europäischen Akteure unter den Top-30 (Flagge blau hinterlegt) aufgenommen.

Es ist klar zu erkennen, dass Automobilhersteller das Ranking dominieren. Japanische Anbieter treten dabei besonders hervor, was eine starke Präferenz für die Brennstoffzelle als automobile Antriebsoption in dem Land bezeugt. Daneben haben einige große Forschungseinrichtungen (z. B. CEA, FZJ, CNRS) Eingang ins Ranking gefunden, sowie großen Technologiekonzerne auch ohne expliziten Automobilbezug (z. B. Matsushita, Siemens, Samsung). All diese Akteure treten tendenziell als Generalisten auf, sowohl in Bezug auf die Art der Brennstoffzell-Technologie (durchweg hohe Werte) als auch im Aufbau extrem großer Patentportfolios (siehe unten). 

Aber das Ranking enthält auch wenige Spezialanbieter, die sich augenscheinlich auf die Polymerelektrolyt- (UTC Power, Intelligent Energy, 3M) bzw. Hochtemperatur-Technologie (Kyocera, NGK Insulators, Fuelcell Energy) konzentrieren. Es handelt sich dabei teils um kleinere Firmen, denen Brennstoffzellen besonders am Herzen liegen (teils als Namensbestandteil), aber auch um Materialhersteller und Zulieferer, die ggf. eine relevante Komponente entwickeln. 

Konkret berechnen wir unter Berücksichtigung der oben genannten Größen und bestimmten Schwellwerten jeden relevanten Anmelder transnationaler Patente einen Scoring-Wert. Das Verfahren zur Berechnung (insb. die Auswahl zielführender Parameter) entwickeln wir laufend weiter. Der Höhe eines individuellen Scoring-Werts hat dabei keinerlei inhaltliche Aussagekraft. Er dient ausschließlich als ein Maß, das eine Rangfolge unter den Anmeldern herstellt, welches typische Spezialanbieter hervorhebt. Abbildung 6 zeigt das Ergebnis des Scorings für Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen. 

Im Detail weist Abbildung 6 die erzielten Scoring-Werte ausgewählter Anmelder von transnationalen Patenten zu Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen aus: Enthalten sind sowohl die zehn höchstplatzierten Anmelder im globalen Vergleich, als auch die zehn höchstplatzierten Anmelder aus Europa (blau hinterlegte Flagge), sowie die Top-3 bzgl. Anzahl allgemeiner Brennstoffzell-Patente (grün hinterlegt, vgl. Abbildung 5) als Vergleichsgröße

Zielgemäß rangieren Spezialisten aus Abbildung 4 (UTC Power, Intelligent Energy) auf den Spitzenpositionen, ebenso wie andere einschlägig bekannte Akteure (z. B. Ballard Power) mit vergleichbaren Patentprofilen. Großkonzerne treten indirekt auf, falls sie einschlägige Tochterfirmen gegründet haben (z. B. Johnson Matthey, BASF). Vor allem werden auch Anbieter mit kleinen, aber sehr spezifischem IP-Portfolio hervorgehoben (z. B. FuMa Tech, Powercell). Hier gilt zu berücksichtigen, dass die Zuordnung der Patente auf Basis der Daten bei Antragstellung erfolgt. Eigentumsverhältnisse (z. B. Mutter-/Tochterfirmen) und deren Änderung (Umbenennung, Übernahmen, Fusionen) können dabei nicht systematisch berücksichtigt werden. In Abbildung 4 finden sich z. B. zwei Einträge von BASF-Töchtern (auf Rang 8 und 12), die auf eine Namensänderung zurückzuführen ist, derweil das operative Geschäft von UTC Power (Rang 1) nach Übernahme und Insolvenz inzwischen längst in Doosan Fuel Cell America aufgegangen ist.

Im Vergleich zu ausgewiesen Spezialanbietern erreichen Großkonzerne (wie Toyota, Nissan, Matsushita) aufgrund ihrer breiter gestreuten Patent-Pools in diesem Ranking weniger hohe Platzierungen. Natürlich schmälert dies keinesfalls deren Relevanz als Akteure am Markt für Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen. Das Scoring in Abbildung 6 stellt an sich keinerlei Wertung dar, sondern dient ausschließlich der schnellen Identifikation von Akteuren, die vermutlich mit dem Profil eines Spezialanbieters am Markt aktiv sind. Somit ist es als Ergänzung zu der in Abbildung 5 gezeigten absoluten Auswertung zu sehen.

In Analogie zum Abbildung 6 verwenden wir das gleiche Scoring-Verfahren zur Identifikation potentieller Spezialanbieter für Hochtemperatur-Brennstoffzellen. Im Detail weist Abbildung 7 die erzielten Scoring-Werte ausgewählter Anmelder von transnationalen Patenten zu Hochtemperatur-Brennstoffzellen aus: Enthalten sind sowohl die zehn höchstplatzierten Anmelder im globalen Bereich als auch die zehn höchstplatzierten Anmelder aus Europa (blau hinterlegte Flagge), sowie die Top-3 bzgl. Anzahl von Brennstoffzell-Patenten (grün hinterlegt, vgl. Abbildung 5) zum Vergleich. 

Auch hier landet die schon in Abbildung 5 identifizierte Firma Fuelcell Energy in einer Spitzenposition, die in Abbildung 7 mit Bloom Energy nur von einer einzigen Firma mit nahezu vergleichbarem Profil übertroffen wird. Letztere verfügt über annähernd gleich viele einschlägige Patente, weist aber eine noch etwas größere Fokussierung auf Hochtemperatur-Brennstoffzellen auf. Dagegen erscheinen die Firmen Kyocera und NGK Insulators auf Basis des Scorings nicht unter den Top-10, da sie über vielfältige Patente abseits von Brennstoffzell-Technologie verfügen. Darüber hinaus zeigt Abbildung 7 noch zahlreiche weitere Spezialanbieter von Hochtemperatur-Brennstoffzellen (Ceres, Convion, Topsoe etc.). Natürlich können ggf. auch anders fokussierte Unternehmen relativ hohe Werte erzielen, wenn sie insgesamt ein entsprechendes Patent-Portfolio aufweisen (UTC Power, Intelligent Energy).

Die Vorhersagen für den globalen Brennstoffzellen-Markt weisen eine enorme Spannbreite auf (Abbildung 1). Jährliche Wachstumsraten (CAGR = compound annual growth rate) werden auf zwischen 10 und 41 Prozent prognostiziert, wobei über 70 Prozent aller Studien von einem mittleren Wachstum zwischen 15 und 30 Prozent ausgehen. Der jährliche globale Umsatz lag im Jahr 2022 laut Studien zwischen 300 Mio. US$ und 18 Mrd. US$ (Median aller Studien bei ca. 5,2 Milliarden US$). Diese enorme Spannweite an Schätzungen der Marktgröße spiegelt wider, dass es sich um einen neuaufkommenden Markt handelt, in dem große Unsicherheiten bezüglich der tatsächliche Marktgröße bestehen. Während bei etablierten Märkten häufig genaue Zahlen vorliegen, sind neue Märkte dagegen deutlich intransparenter und Abschätzungen der Marktgröße hängen stark von der verwendeten Methodik ab. Diese scheint sich bei den verglichenen Marktstudienanbietern deutlich zu unterscheiden.

Die Spannweite an prognostizierten Wachstumsraten, gekoppelt mit der großen Spannweite von vergangenen und aktuellen globalen Umsatzzahlen, führt zu drastisch unterschiedlichen Szenarien für die zukünftige Entwicklung der Marktgröße. Für das Jahr 2030 werden jährliche Umsatzzahlen zwischen knapp 2 Mrd. US$ und 87 Mrd. US$ prognostiziert (Median von 27 Mrd. US$, Abbildung 2). Wir führen die großen Unterschiede zwischen den Prognosen auf die bereits oben genannte Unausgereiftheit des Brennstoffzellenmarktes und die hohe Dynamik der Energiewende zurück. Wasserstoff wird im nachhaltigen Energiesystem der Zukunft sicher eine wichtige Rolle spielen, allerdings bestehen weiterhin große Unsicherheiten hinsichtlich (a) der Intensität künftiger Wasserstoffnutzung (im Vergleich zu anderen Energieträgern oder Speichertechnologien) und (b) der Geschwindigkeit der Transformation. Unserer Meinung nach wird die Marktentwicklung in naher Zukunft stark von öffentlichen Mitteln und großen Initiativen abhängen. Daher sind die Prognosen mit großen Unsicherheiten behaftet und bieten nur eine grobe Einschätzung der kommenden Marktentwicklungen.

Wir gehen davon aus, dass in den kommenden Jahren weitere Marktstudien zu dem Thema erscheinen werden, da das Interesse an Wasserstofftechnologien im Zuge der Energiewende weiter an Fahrt aufnehmen wird. Trotzdem werden Prognosen dieser Studien wahrscheinlich noch einige Jahre stark voneinander abweichen, da die Entwicklung des Marktes noch maßgeblich von externen Faktoren (wie z. B. öffentlich Förderung, CO₂-Regularien, Strategien großer Unternehmen usw.) abhängen wird. Längerfristig, wenn sich der Markt zunehmend etabliert, erwarten wir, dass sich die Prognosen langsam annähern und extreme Einschätzungen der Marktgröße seltener werden.

Im Unterschied zur Aktivität von Unternehmen bei der transnationalen Patentierung von Technologie, drückt Tabelle 1 die Wahrnehmung ihrer Aktivität am Markt für Brennstoffzellen aus. Überraschend ist dennoch, dass die Top-3 Patentanmelder Toyota, Matsushita und Nissan in keiner einzigen der Marktstudien genannt werden (was nicht unbedingt für die Methodik der Marktstudienanbieter spricht). Dagegen sind die am häufigsten genannten Unternehmen börsenorientierte Unternehmen mit viel Medienpräsenz. Auch dies spricht dafür, dass diese Liste eher die Wahrnehmung, statt die eigentliche Aktivität darstellt.

Analysiert man die Herkunft der häufig genannten Unternehmen, so stellt man fest, dass die meist genannten Unternehmen aus den USA (14) und Japan (10) kommen, gefolgt vom dem Vereinigten Königreich (6), Deutschland (5) und China (4). Darüber hinaus sind aber Unternehmen aus zahlreichen anderen Ländern vertreten, wie z. B. Kanada (3), Frankreich (3), Südkorea (3) und Schweden (2).

Über den Brennstoffzellen-Gesamtmarkt hinaus, gibt es auch zahlreiche Marktstudien die sich mit Submärkten für Brennstoffzellen beschäftigen. Aus zehn Marktstudien zum Thema stationärer Brennstoffzellen und neun Marktstudien zum Thema Brennstoffzellenfahrzeuge konnten wir den Anwendungsbereichen "Stationär" und "Transport" Marktanteile zuordnen (Abbildung 3)¹. Während der stationäre Markt aktuell dominiert, wird der Transportmarkt laut den Prognosen bis zum Jahr 2030 kontinuierlich zunehmen und 2030 über 50 Prozent erreichen.

Im Sinne einer kohärenten Analyse berücksichtigt Abbildung 1ausschließlich Ankündigungen zum Aufbau von Produktionskapazitäten auf Ebene von Brennstoffzellsystemen, da in dieser Kategorie noch die beste Datenlage vorliegt. Darauf basieren unsere nachfolgenden Analysen, die entsprechend folgenden Einschränkungen unterliegen: (a) Ankündigungen zur Produktion Zellebene bleiben unberücksichtigt, falls keine Aussagen zur Weiterverarbeitung in Stacks, Module und Systeme vorliegen (d. h. wir unterstellen eine Zulieferfunktion); (b) zahlreiche bekannte Hersteller von Brennstoffzellen und -systemen geben bislang keine konkreten Ankündigungen zum Ausbau der Produktionskapazitäten heraus (d. h. wir rechnen ggf. mit einer erheblichen Dunkelziffer); (c) vor Berücksichtigung prüfen wir Ankündigungen grob auf Plausibilität und Seriosität der Quelle (dennoch ist natürlich mit Planänderungen und Verzögerungen zu rechnen.

Abbildung 2 gibt einen groben Einblick in den bevorstehenden Produktionshochlauf für Brennstoffzellen. Gemäß der o.g. Einschränkungen der Datenlage und konservativen Analyseansätzen ist diese tendenziell eher als unteres Limit für die künftige Entwicklung anzusehen. In der laufenden Dekade sollte bereits nach heutigem Stand mit einer globalen Produktionskapazität von etwa 300 Millionen Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen pro Jahr zu rechnen sein. Diese stehen primär zur Integration in Mobilitätslösungen zur Verfügung. Im Rahmen der Analyse gehen wir von einem durchschnittlichen Einbau von 400 Brennstoffzellen in ein System für einen PKW-Antrieb bzw. von 1200 Brennstoffzellen in einen LKW-System aus. Bei der Mehrheit der Ankündigungen, die den Charakter des Zielsystems offenlassen, verwenden wir dabei als konservative Annahme ebenfalls 400 Brennstoffzellen pro System. Der tatsächliche Wert wird also vermutlich deutlich höher liegen.

Abbildung 3 setzt die angekündigten Investitionskosten für Brennstoffzellfabriken in Relation zur jeweiligen Produktionskapazität (für alle Ankündigungen mit hinreichenden Angaben). Während viele der angekündigten Produktionsstandorte mit Kapazitäten von kleiner als 15 000 Systemen planen, gibt es auch Ankündigungen mit bis zu 100 000 Brennstoffzellsystemen jährlich. Auch mit der limitierten Anzahl Datenpunkte ist ein Skalierungseffekt zu beobachten – so kosten die kleineren Produktionsstandorte ungefähr 15 Millionen US-Dollar pro 1000 produzierte Brennstoffzellsysteme, während für größere Fabriken nur etwa 60 Prozent dieser Investitionskosten veranschlagt werden. Nach aktuellem Datenstand ist diese Analyse natürlich noch mit erheblichen Unabwägbarkeiten behaftet. So geht aus den wenigsten Ankündigungen hervor, inwiefern die geplanten Produktionsstandorte die Herstellung von Vorprodukten und Systemkomponenten inkludieren (oder ob auf externe Lieferketten zurückgegriffen werden soll). Trotz aller Einschränkungen nutzen wir die in Abbildung 3 gezeigte Relation, um finanzielle Investitionsvolumina für Ankündigungen ohne derer direkten Ausweis abzuschätzen (Abbildung 4).

Abbildung 4 zeigt die in unserer Datenbank aktuell direkt und indirekt erfassten Investitionen in die Produktion von Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen und deren Integration in Antriebssysteme. Demnach plant die entstehende Industrie noch in der laufenden Dekade mindestens 14,7 Milliarden US-Dollar in die Produktion von solchen Brennstoffzellsystemen zu investieren. Wir können dabei für die erfassten Ankündigungen den Produktionsstandort differenzieren und dabei ein hohes Engagement chinesischen Firmen erkennen. Mit Abstand folgt Deutschland nach Frankreich und Korea auf dem vierten Rang, also noch vor den US-amerikanischen Firmen. Allerdings ist bei der Betrachtung dieser Darstellung die Unvollständigkeit der Datenlage im Allgemeinen genauso zu berücksichtigen, wie auch kulturelle und strategische Unterschiede bzgl. der Veröffentlichung solcher Ausbaupläne. So sind einige etablierte Hersteller in Deutschland hier gar nicht erfasst, da uns von diesen keine konkreten öffentlichen Ankündigungen bekannt sind.