Anforderungen an das Handwerk durch die Innovation Brennstoffzelle Internationale Handwerksmesse München I.H.M. 2004 Aussteller-Forum Halle A4, Stand 309/416 am 9. März 2004 Anforderungen an das Handwerk durch die Innovation Brennstoffzelle Wolfgang Koschorke, Walter Pirk, Heinz-Piest-Institut für Handwerkstechnik Dr. Ulrich Bünger, Martin Zerta, L-B-Systemtechnik GmbH Dr. Frank Marscheider-Weidemann, Dr. Annette Roser, FhG-ISI

Inhalt Motivation „Handlungszwang“ Kurzeinführung in die BZ-Technologie Projekt im Rahmen von „BERTA“ des BMWA Auswirkungen der BZ-Technik auf das Handwerk Forum „Netzwerk Brennstoffzelle im Handwerk“ Zusammenfassung und Ausblick

Politische Beweggründe für eine neue EU-Energiestrategie Abhängigkeit vom OPEC-Öl Anteil an Weltölproduktion 28% (1997)  63% (2020) [IEA, 98] EU-Verpflichtung Kyoto-Protokoll GHG-Reduktion um 8% bis 2008/12 (Basis: 1990) Politische Zielvorgabe Verdopplung REG-Stromanteile von 6%  12% bis 2010, 33% bis 2020!  REG PE-Anteil auf 20% bis 2020! Wirtschaftspolitische Rolle Anschluss oder technologische Führerschaft nicht verlieren

Aufbau kleiner Brennstoffzellen Quelle: Celanese Niedertemperatur (PEM) Bipolarplatte mit Gaskanälen Membrane Gasdiffusionsschicht mit Katalysator Endplatte Quelle: Sulzer-HEXIS Hochtemperatur (SOFC)

PEM-Brennstoffzellensystem für C-haltige Brennstoffe Geringe Geräuschemissionen, wenige bewegte Teile (wartungsfreundlich) Kraft- bzw. brennstofflexibel durch Reformer Direkte Umsetzung chemischer in elektrische Energie und Wärme Wechselrichter Luft Strom Wärme H2 O2 H2O H+ e- Wasser Anode Kathode Membran Quelle: Osaka Gas Entwickelt für die Versorgung von 1 kWel Brennstoffzellen Reformer Luft/H20 Brennstoff (z.B. Erdgas) Abgas/CO2

BZ in Kombination mit erneuerbaren Energien und Wasserstoff Strom Speicher Wärme Keller PEM Brennstoffzelle

Brennstoffzellenprojekt mit Fokus Handwerk BERTA = Brennstoffzellen-Entwicklung und Erprobung für stationäre und mobile Anwendungen Volumen: ca. 20,5 Mio. EUR/Jahr bzw. insgesamt 61,4 Mio. EUR 4 Bereiche: Industrialisierung der Zellen Genehmigung und Normung Infrastruktur Aus- und Weiterbildung/Öffentlichkeitsarbeit 3 Projekte ZSW/Ulm Prof. Garche FZJ/Jülich Prof. Stolten HPI, FhG-ISI, LBST

Netzwerk und Arbeitsfelder Projektpartner L-B-Systemtechnik, Ottobrunn FhG-Institut für Innovationsforschung und Systemtechnik (ISI), Karlsruhe Netzwerk und Arbeitsfelder HPI: vertritt unabhängig die Interessen des Gesamthandwerks LBST: Kompetenz in H-Technologien und Märkten (weltweit) FhG: arbeitsmarktpolitische und gesamtgesellschaftliche Fragestellungen

Struktur des Handwerks in Deutschland ca. 850.000 Handwerksbetriebe mit insgesamt 5,9 Mio. Beschäftigten BZ-Technik betrifft hauptsächlich 171.852 Unternehmen (=20%) in Elektrotechnik Kraftfahrzeugtechnik und Installateur & Heizungsbauer Anzahl Betriebe Anzahl Beschäftigte Sanitär/Heizung 48.000 500.000 Schornsteinfeger 8.000 25.000 Elektrohandwerk 64.000 513.000 KFZ 48.000 531.000 davon fabrikatgebunden 24.000

Von der Brennstoffzellentechnik betroffene Handwerke Von den 10 personalstärksten Handwerksgewerben sind in Deutschland 3 von der Brennstoffzellentechnik betroffen

Anwendungsgebiete von Brennstoffzellen - Überblick Im PKW Im Bus In der Hausenergie- versorgung In der Industrie In portablen.... ....Anwendungen 25 W DMFC von Smart Fuel Cell

Anforderungen an das Handwerk durch die Innovation Brennstoffzelle - Projektziel Was? Das Handwerk auf die Brennstoffzellen-Technologie vorbereiten Die Markteinführung der Technologie Brennstoffzelle für das Handwerk nutzen Wie? Frühzeitige Information und Beratung Position der betroffenen Gewerke stärken

Fragestellungen I Handwerker: Welches Know-how ist für die Installation erforderlich? Welche Fehler wurden bei der Installation gemacht? Welcher Ausbildungsbedarf kann aus den bisherigen Erfahrungen abgeleitet werden? Welche neuen Fachinhalte (Sicherheit, Fernüberwachung) kommen hinzu? Systemhersteller: Wie ist die Akzeptanz von Handwerkern und Betreibern bisher? Wo sind die Systeme verbesserungsfähig? Welche Aufgabenteilung zwischen den Beteiligten ist vorstellbar?

Fragestellungen II Nutzer: Welche Erfahrungen mit den Brennstoffzellen-Systemen liegen bisher vor? Welche Vorrausetzungen muss der Nutzer mitbringen? Welche technischen Probleme treten auf? Waren Umstellungen z. B. beim Heizverhalten nötig? Energieversorger: Welche Probleme/Chancen sind mit dem Einsatz von Brennstoffzellen-Systemen verbunden?

Methodik Wissenschaftliche Begleitung der Pilotanlagen (Während der Planung, der Installation und des Betriebs „vor Ort“) Ergänzende Analysen auf Basis branchenspezifischer Statistiken und Erfahrungen der Fachverbände Erfahrungsvergleiche mit der Einführung neuer Technologien in der Vergangenheit im SHK-Bereich, wie z. B. Motor-BHKW, Energie-Contracting Im Kfz-Bereich: Befragungen von OEMs, des Kfz-Fachverbands, Innung des Kraftfahrzeughandwerks  Reformbedarf der betroffenen Berufsbilder  Anpassung der Ausbildungsinhalte

Arbeitsschritte 1. Analyse Ausgangssituation: Handwerksstrukturen nach Anwendung portabel mobil stationär 2. Projektbegleitende Information Handwerk Maßnahmen Informationsverbreitung Koordinationsstelle „Brennstoffzelle“ mit Internetseite Forum „Netzwerk Brennstoffzelle im Handwerk“ Begleitende Antragsstellung für Demozentren im Handwerk Multiplikatorenschulung Entwicklung und Bereitstellung CD-ROM mit allgemeinen BZ-Infos 3. Fallstudien 4. Auswirkungen Arbeitsmarkt

Heutige Umsatzanteile im Handwerk

Beispiele für den Einsatz von Brennstoffzellen im Straßenverkehr GM/Opel PSA Nissan Toyota China FC Toyota Hino DaimlerChrysler

Paradigmenwechsel - Neue Fahrzeugkonzepte GM - Skateboard GM - HyWire Toyota Fine-S Hunter Studie Quelle: GM/Opel

Umsatz Kfz-Handwerk heute

Auswirkungen und Maßnahmen Kfz-Handwerk Stark veränderte Fachinhalte und strukturelle Veränderungen Vom Maschinen- und Fahrzeugbau zur Elektrotechnik/Elektronik Zunehmend Trennung von Karosseriebau und Antriebstechnik denkbar Aus- und Weiterbildungsmaßnahmen stark industriell geprägt Umstellung auf neue Strukturen im „gesicherten“ Industrieumfeld  Betroffenheit hauptsächlich im „Industrienahen Handwerk“  Interesse der Fachverbände z.Z. eher gering

Beispiele für den Einsatz portabler Kleinst-Brennstoffzellen Masterflex FhG-ISE, 50 Wel Motorola Smart Fuel Cell Toshiba, 12 Wel

Portable Kleinst - Brennstoffzellen Betroffene Gewerke sind Elektrotechniker und Elektromaschinenbauer Hersteller überzeugt, dass Handwerk grundsätzlich an BZ-Systemtechnik (an das jeweilige Einsatzfeld angepasste Vertiefung) herangeführt werden sollte, aber Fachhandwerker keine vertiefte Aus- oder Weiterbildung zur Basistechnologie (Technologie, Herstellung) benötigt Auswirkungen für Handwerk nach BZ-Systemkomponenten Kraftstofftank, Zellstapel und Elektronik (Zellstapel: lediglich Komponententausch) Zusätzlich wird Gefahrgutwissen verlangt und Kenntnisse zur BZ- Integration in Fahrzeug- bzw. Anwendungselektronik. Aus- und Weiterbildungsmaßnahmen abhängig von individueller Anwendung, d.h. vom betroffenen Handwerk

Beispiele für den Einsatz portabler Klein-Brennstoffzellen Voller Energy, 1 kWel Ballard, 1,2 kWel Ballard, 1,2 kWel AXANE, polar pack

Portable Klein - Brennstoffzellen Betroffene Gewerke sind Elektrotechniker und Elektromaschinenbauer Gestuftes Reparaturkonzept: zunächst Anleitung des Kunden bei einfachen Schäden dann Fehlereinkreisung per werksseitiger Ferndiagnose durch Spezialisten und Reparatur nach Bedarf (Werkzeug, Ersatzteile bzw. Austauschaggregat) An Handwerker gestellte Anforderungen gleichen denen an Fachpersonal im Bereich landwirtschaftlicher Maschinen bzw. im Kfz-Handwerk. BZ-spezifische Kenntnisse beim Handwerker i.d.R. nicht erforderlich, da Eingriffe in BZ-Aggregat oder Steuerung i.A. nicht vor Ort erfolgen (BZ-Aggregat und Steuerung im Bedarfsfall als Austauschteil im Werk repariert)

Beispiele für den Einsatz kleiner stationärer Brennstoffzellen Hamburg Gas Consult European Fuel Cells Baxi Group Zellstapel, 5 kWel

Auswirkungen und Maßnahmen Elektrohandwerk Veränderte Fachinhalte aber kaum strukturelle Veränderungen Erschließbarkeit neuer Märkte, z.B. Hausenergieversorgung Verdrängung verbrennungsmotorischer durch elektrische Kleinantriebe BZ-System-Hersteller ohne bestehende Partnerschaft zum SHK-Handwerk könnten für Service und Wartung das Elektrohandwerk vorziehen  Gesprächsbereitschaft mit anderen Gewerken  Definition gemeinsamer Maßnahmen im Handwerk (z.B. Erhalt dezentraler Wartungs- und Dienstleistungsstrukturen)

Auswirkungen und Maßnahmen SHK-Handwerk Strukturelle Brüche im heutigen SHK-Handwerk wahrscheinlich Mittel- bis langfristiges Wegbrechen des direkter Kundenzugangs durch neue Dienstleistungsgeschäfte (z.B. EVU/GVU) möglich Wettbewerb bzw. neue Kooperationen mit Elektrohandwerk um Heizungsinstallation denkbar (Sachkundenachweis nach §7a HWO „Eintragung mit dem jeweils anderen Handwerk“ seit Anfang 2002 zwischen ZVEH und ZVSHK) Künftig völlig neues Handwerksverständnis denkbar: Stärkere Anbindung SHK-Handwerk an Heizgeräteindustrie ähnlich dem Kfz-Handwerk an Automobilhersteller und -zulieferer Verlust Kundenzugang und geräte- und systemspezifische Aus- und Weiterbildungsinhalte zugunsten Vorgaben der Industrie

Auswirkungen und Maßnahmen Schornsteinfegerhandwerk Im Schornsteinfegerhandwerk Anpassung an neue Inhalte traditionell am nachhaltigsten (Kohle  Ölheizung  Erdgasheizung) Wichtiger Bestandteil Umweltmesstechnik ( umweltfreundliches Image) Brennstoffzellenheizgerät insbesondere im Niedrigenergiehaus könnten Aufgabenumfang des Schornsteinfegerhandwerks reduzieren Anlagensicherheit könnte an Bedeutung gewinnen bzw. neue Funktion als Umweltgutachter (z.B. Mecklenburg-Vorpommern) statt Überprüfung von “Feuerstätten“ nun sicherheitstechnischer Erfordernisse“ (z.B. CO, Lüftung, Erdgas, H2?) bzw. umweltrelevante Überprüfungen/Beratungen im staatlichen Auftrag (regelmäßige Hausbesuche im öffentlichen Interesse)

Teilnehmer am Netzwerk „Brennstoffzelle im Handwerk“ ZV und LV Kammern ZDH TTZ L-B-Systemtechnik

Ziele und Inhalte des Forums Angebot an Verbände und Kammern der Erarbeitung eines gemeinsamen Selbstverständnisses zur Brennstoffzellentechnik auf „neutralem Grund“ Erarbeitung eines gemeinsam abgestimmten Positionspapiers Vermittlung über handwerksinterne Grenzen hinweg durch „Netzwerkbildung“ Fokus „stationäre Brennstoffzellentechnik“ wegen besonderer Betroffenheit von SHK-, Elektro- und Schornsteinfegerhandwerk Stationäre BZ-Technik ist eine auch im kleinen Leistungsbereich effiziente Kraft-Wärme-Kopplungstechnologie Regelmäßige Treffen mit fachlichen Beiträgen

6 Thesen zu den Auswirkungen der Brennstoffzellentechnologie auf das Handwerk These 1: Grund für Veränderungen ist Energiewirtschaft, nicht BZ-Technologie These 2: Neue Wettbewerbsstrukturen im Markt schaffen Handlungszwang These 3: Interner Abstimmungsprozess im Handwerk erforderlich These 4: Rollenverständnis im Handwerk ist zu modernisieren These 5: Sofortmaßnahmen durch Handwerksorganisationen erforderlich These 6: Netzwerkstrukturen helfen interne Widerstände zu überwinden

Vorschlag für eine Positionierung des Deutschen Handwerks zur Brennstoffzellentechnik/KWK Erkenntnis der Chancen für das Handwerk, die durch nicht konsequente Energiemarkt-Liberalisierung behindert werden Forderung gerechter und transparenter politischer Rahmenrichtlinien zur Verbesserung der Stellung der Klein-KWK Trennung Stromerzeugung und Netzbetrieb Angemessene Vergütung der Einspeisung auf Niederspannungsnetzebene Innovationsschub durch Förderung eines Wertewandels zu dezentralen Energieversorgungsstrukturen Forderung nach Anerkennung der wirtschaftlich bedeutenden und eigenständigen Stellung des Handwerks Informationskampagne des Handwerks zu neuen Energieversorgungsstrukturen, -technologien und -dienstleistungen

Zusammenfassung und Ausblick BZ-Technologie wird mit anderen innovativen Technologien und neuen Marktgegebenheiten nachhaltige strukturelle Veränderungen auch im Handwerk hervorrufen Viele industrielle Spieler haben bereits reagiert Handwerk muss handwerksinternen Konsens erarbeiten, diesen kommunizieren und dann für neue Partnerschaften bereit sein Kfz-Handwerk von Entwicklung wegen industrieorientierter Entwicklung weitgehend abgekoppelt: kein Interesse! Schornsteinfegerhandwerk könnte neue Aufgaben dazu gewinnen, andere verlieren: verhaltenes Interesse! Elektro- und SHK-Handwerk am nachhaltigsten betroffen: erkennen neue Strukturen und signalisieren Kooperationsbereitschaft

www.hpi-hannover.de/brennstoffzelle Selbsterklärend