BZ wird leistungsfähiger 1954 Bacon präsentiert einen AFC-Prototypen. Die NASA entwickelt AFC- und PEM-Aggregate für die Raumfahrt. Die Ausdifferenzierung der verschiedenen BZ-Typen führt u.a. auch zu einem breiten Anwendungspotenzial. Mit gestiegenem Umweltinteresse wächst auch das Interesse an der Technologie Brennstoffzelle in allen Einsatzbereichen. Ab 1990er Jahre: intensive Forschungsförderung in allen Anwendungsbereichen (mobil, stationär, portabel) Sir William Robert Grove Die Brennstoffzellentechnologie im Rückblick Seit der Erfindung der Brennstoffzelle 1839 haben Visionäre immer wieder vom bevorstehenden Zeitalter des Wasserstoffs gesprochen. Doch erst in unserem Jahrhundert kann die Vision Wirklichkeit werden – die Brennstoffzellen-Technologie ist endlich einsatzreif. "Wasserstoff und Sauerstoff werden für sich oder zusammen zu einer unerschöpflichen Quelle von Wärme und Licht werden, einem Potenzial, an das Kohle überhaupt nicht heranreichen könnte; das Wasser ist die Kohle der Zukunft." Liebhaber von Jules Verners fantastischen Abenteuergeschichten konnten bereits 1874 in dem Roman „Die geheimnisvolle Insel“ von der Vision einer auf Wasserstoff beruhenden Energiewirtschaft lesen. Die Brennstoffzelle ist ein zentraler Baustein für eine Wasserstoffwirtschaft der Zukunft. So visionär dieses Ziel auch ist, so bejahrt ist das Prinzip der Brennstoffzelle – es wurde 1839 entdeckt. Diese Idee, Strom zu erzeugen, ist somit älter als das 1866 von Werner von Siemens gefundene „elektrodynamische Prinzip“, auf dem unsere heutige Stromversorgung beruht: der Generator. Bereits 1894 wusste man, dass die Brennstoffzelle einen besseren Wirkungsgrad als der Generator hat. Warum hat sich trotzdem das elektrodynamische Prinzip durchgesetzt? Die Antwort ist einfach: Eine Dampfturbine und ein Generator konnten mit den Kenntnissen und Fähigkeiten des klassischen Maschinenbaus im 19. Jahrhundert in großtechnischem Maßstab hergestellt werden – eine Brennstoffzelle jedoch nicht. Die Entdeckung der Brennstoffzelle fiel noch in die Zeit der großen Erfinder und Universalgenies. In dieser Tradition betrieben auch ihre beiden Entdecker ihre Forschungen. Der Schweizer Schulmeister Christian Friedrich Schönbein schuf mit seinen theoretischen Überlegungen zur Elektrolyse die Grundlage für die Erfindung durch den englischen Rechtsanwalt Sir William Grove im Jahre In einer galvanischen „Gasbatterie“ erzeugte Grove mittels „kalter Verbrennung“ von Wasserstoff und Sauerstoff elektrischen Strom. Die Brennstoffzelle war geboren. Im Gegensatz zu Motor-Mini-BHKW, die im Wesentlichen technisch ausgereift sind und serienmäßig hergestellt werden, befinden sich Brennstoffzellen-Mini-BHKW (BZ-Mini-BHKW) noch in der Entwicklung. Brennstoffzellen (englisch: Fuel Cells, FC) sind elektrochemische Energiewandler, die Wasserstoff mit Sauerstoff zu reinem Wasser umsetzen und dabei Strom und Wärme produzieren. So ist es naheliegend, Brennstoffzellen auch für die Kraft-Wärme-Kopplung einzusetzen. Für Mini-BHKW werden zurzeit zwei Konzepte mit unterschiedlichen Brennstoffzellen-Typen verfolgt: Zum einen der Einsatz von Polymer-Membran-Brennstoffzellen (PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell), die mit der Betriebstemperatur von 70 – 90 °C zu den Niedertemperatur-Brennstoffzellen zählen, und zum anderen der Einsatz oxidkeramischer Brennstoffzellen (SOFC, Solide Oxide Fuel Cell), die als Hochtemperatur-Brennstoffzellen bei einer Betriebstemperatur von 900 – 1000 °C arbeiten. Auszug aus: Hausenergie aus Brennstoffzellen, Sonderdruck der Initiative Brennstoffzelle und Bild der Wissenschaft, 2002"> BZ wird leistungsfähiger 1954 Bacon präsentiert einen AFC-Prototypen. Die NASA entwickelt AFC- und PEM-Aggregate für die Raumfahrt. Die Ausdifferenzierung der verschiedenen BZ-Typen führt u.a. auch zu einem breiten Anwendungspotenzial. Mit gestiegenem Umweltinteresse wächst auch das Interesse an der Technologie Brennstoffzelle in allen Einsatzbereichen. Ab 1990er Jahre: intensive Forschungsförderung in allen Anwendungsbereichen (mobil, stationär, portabel) Sir William Robert Grove Die Brennstoffzellentechnologie im Rückblick Seit der Erfindung der Brennstoffzelle 1839 haben Visionäre immer wieder vom bevorstehenden Zeitalter des Wasserstoffs gesprochen. Doch erst in unserem Jahrhundert kann die Vision Wirklichkeit werden – die Brennstoffzellen-Technologie ist endlich einsatzreif. "Wasserstoff und Sauerstoff werden für sich oder zusammen zu einer unerschöpflichen Quelle von Wärme und Licht werden, einem Potenzial, an das Kohle überhaupt nicht heranreichen könnte; das Wasser ist die Kohle der Zukunft." Liebhaber von Jules Verners fantastischen Abenteuergeschichten konnten bereits 1874 in dem Roman „Die geheimnisvolle Insel“ von der Vision einer auf Wasserstoff beruhenden Energiewirtschaft lesen. Die Brennstoffzelle ist ein zentraler Baustein für eine Wasserstoffwirtschaft der Zukunft. So visionär dieses Ziel auch ist, so bejahrt ist das Prinzip der Brennstoffzelle – es wurde 1839 entdeckt. Diese Idee, Strom zu erzeugen, ist somit älter als das 1866 von Werner von Siemens gefundene „elektrodynamische Prinzip“, auf dem unsere heutige Stromversorgung beruht: der Generator. Bereits 1894 wusste man, dass die Brennstoffzelle einen besseren Wirkungsgrad als der Generator hat. Warum hat sich trotzdem das elektrodynamische Prinzip durchgesetzt? Die Antwort ist einfach: Eine Dampfturbine und ein Generator konnten mit den Kenntnissen und Fähigkeiten des klassischen Maschinenbaus im 19. Jahrhundert in großtechnischem Maßstab hergestellt werden – eine Brennstoffzelle jedoch nicht. Die Entdeckung der Brennstoffzelle fiel noch in die Zeit der großen Erfinder und Universalgenies. In dieser Tradition betrieben auch ihre beiden Entdecker ihre Forschungen. Der Schweizer Schulmeister Christian Friedrich Schönbein schuf mit seinen theoretischen Überlegungen zur Elektrolyse die Grundlage für die Erfindung durch den englischen Rechtsanwalt Sir William Grove im Jahre In einer galvanischen „Gasbatterie“ erzeugte Grove mittels „kalter Verbrennung“ von Wasserstoff und Sauerstoff elektrischen Strom. Die Brennstoffzelle war geboren. Im Gegensatz zu Motor-Mini-BHKW, die im Wesentlichen technisch ausgereift sind und serienmäßig hergestellt werden, befinden sich Brennstoffzellen-Mini-BHKW (BZ-Mini-BHKW) noch in der Entwicklung. Brennstoffzellen (englisch: Fuel Cells, FC) sind elektrochemische Energiewandler, die Wasserstoff mit Sauerstoff zu reinem Wasser umsetzen und dabei Strom und Wärme produzieren. So ist es naheliegend, Brennstoffzellen auch für die Kraft-Wärme-Kopplung einzusetzen. Für Mini-BHKW werden zurzeit zwei Konzepte mit unterschiedlichen Brennstoffzellen-Typen verfolgt: Zum einen der Einsatz von Polymer-Membran-Brennstoffzellen (PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell), die mit der Betriebstemperatur von 70 – 90 °C zu den Niedertemperatur-Brennstoffzellen zählen, und zum anderen der Einsatz oxidkeramischer Brennstoffzellen (SOFC, Solide Oxide Fuel Cell), die als Hochtemperatur-Brennstoffzellen bei einer Betriebstemperatur von 900 – 1000 °C arbeiten. Auszug aus: Hausenergie aus Brennstoffzellen, Sonderdruck der Initiative Brennstoffzelle und Bild der Wissenschaft, 2002">

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Aktuelle Informationen auch unter

Veröffentlicht von:Roswitha Laue Geändert vor über 10 Jahren

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Präsentation zum Thema: "Aktuelle Informationen auch unter"—  Präsentation transkript:

1 Aktuelle Informationen auch unter www.hpi-hannover.de/brennstoffzelle
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Anforderungen an das Handwerk durch die Innovation Brennstoffzelle (Foliensatz für Multiplikatoren) Aktuelle Informationen auch unter 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 Foliensatz der Projektgruppe Anforderungen an das Handwerk durch die Innovation Brennstoffzelle Dieser Musterfoliensatz soll die Berater des Handwerks bei der Informationsverbreitung über die Technologie Brennstoffzelle unterstützen. Die Anforderungen an das Handwerk durch die Innovation Brennstoffzelle stehen dabei im Vordergrund. Einigen Folien sind Aufsätze zugeordnet. Sich selbst erklärende Darstellungen haben keine weitergehenden Beschreibungen. Dieser Foliensatz, Version 2003, stellt einen Arbeitspunkt des Projektes „Anforderungen an das Handwerk durch die Innovation Brennstoffzelle“ dar. Projektnehmer sind: Heinz-Piest-Institut für Handwerkstechnik an der Universität Hannover (HPI) (Projektleitung), FhG-Institut für Systemtechnik und Innovationsforschung (ISI)/Karlsruhe sowie die L-B-Systemtechnik GmbH in Ottobrunn. Die Projektgruppe geht davon aus, dass die Nutzer dieses Foliensatzes sich entsprechende Kenntnisse über die Thematik angeeignet haben – ideal wäre der Besuch eines der DHKT-Seminare zum Thema Brennstoffzelle. Aktuelle Informationen über Bildungsangebote zum Thema Brennstoffzelle: Einleitung: Mit der kommerziellen Nutzung der verschiedenen Brennstoffzellentypen in der Wärme- und Stromversorgungstechnik (ab ca. 2006), im Bereich elektronischer Kleingeräte (ab ca. 2004) sowie in der Kraftfahrzeugtechnik (ab ca. 2015) wird eine neue Basistechnologie eingeführt. Von dieser Entwicklung sind auch verschiedene Berufe des Handwerks betroffen. Dabei geht es in erster Linie um die Einbindung von Wartungs-, Installations- und Überprüfungstätigkeiten, die bislang bereits bei „herkömmlichen“ Kraftfahrzeugen, Heizungsanlagen und elektronischen Geräten vom Handwerk ausgeführt werden. Die Substitution dieser herkömmlichen Arbeitsbereiche bringt neue Anforderungen an das Handwerk mit sich, über die die einzelnen Handwerker frühzeitig umfassend informiert werden müssen. Dazu ist eine Anpassung der bestehenden Tätigkeitsbereiche der betroffenen Gewerke (Installateur und Heizungsbauer, Elektrotechniker, Kfz-Techniker, Schornsteinfeger u. a.) untereinander erforderlich. Denn nur technologieangepasste Arbeitsplätze sind zukunftsträchtig. Daraus ergibt sich auch ein mittelbarer Reformbedarf der betroffenen Berufsbilder im Handwerk, insbesondere ein Zwang zur Überarbeitung der zu erlernenden Fertigkeiten und Kenntnisse, die in den Verordnungen über die Berufsausbildung festgelegt sind und zunehmend gewerkeübergreifenden Charakter haben. Auch die Auswirkungen der Brennstoffzellentechnologie auf den Arbeits- und Gesundheitsschutz sind voraussichtlich nicht ohne Belang und sollen daher untersucht werden. Im Hinblick auf eine stationäre Anwendung der Brennstoffzellentechnologie ist auch der entwicklungsbegleitende Aufbau eines Normungs- und Regelwesens dringend erforderlich. Um die Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands zu stärken, wäre der Aufbau eines gemeinsamen nationalen, idealerweise europäischen Basissystems wünschenswert. In struktureller Hinsicht müssen die Schnittstellen zwischen Handwerkern, Herstellern, Betreibern und Versorgungsunternehmen neu definiert werden. Die Entwicklung eines Normungs- und Regelungswesens, aber auch die Anpassung der Ausbildungsinhalte erfordern auf Grund der langen Vorlaufzeit eine sehr frühzeitige Analyse, das heißt bereits vor der eigentlichen Markteinführung der neuen Technologie. Die erforderlichen Analysen sollen in dem hier vorgestellten Projekt durchgeführt werden. Besonders geeignet dafür ist die wissenschaftliche Begleitforschung von Demonstrationsprojekten, da die Erfahrungen bei der Umsetzung „vor Ort“ praxisnahe Ergebnisse ermöglichen. Weiterführende Informationen erhalten Sie unter Heinz-Piest-Institut L-B-Systemtechnik ISI Fraunhofer Institut Systemtechnik und Innovationsforschung

2 Historie der Brennstoffzellentechnologie
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Historie der Brennstoffzellentechnologie Entdeckung des Prinzips der Brennstoffzelle 1839 von Sir William Robert Grove 1866 Erfindung des Dynamos => Präferierung des Verbrennungsmotors 1889 Bezeichnung "Brennstoffzelle" setzt sich durch 1894 Wilhelm Ostwald errechnet einen theoretischen Wirkungsgrad von 83 % bei Raumtemperatur. 1920er Jahre Probleme der Korrosion der Elektroden werden behoben => BZ wird leistungsfähiger 1954 Bacon präsentiert einen AFC-Prototypen. Die NASA entwickelt AFC- und PEM-Aggregate für die Raumfahrt. Die Ausdifferenzierung der verschiedenen BZ-Typen führt u.a. auch zu einem breiten Anwendungspotenzial. Mit gestiegenem Umweltinteresse wächst auch das Interesse an der Technologie Brennstoffzelle in allen Einsatzbereichen. Ab 1990er Jahre: intensive Forschungsförderung in allen Anwendungsbereichen (mobil, stationär, portabel) Sir William Robert Grove Die Brennstoffzellentechnologie im Rückblick Seit der Erfindung der Brennstoffzelle 1839 haben Visionäre immer wieder vom bevorstehenden Zeitalter des Wasserstoffs gesprochen. Doch erst in unserem Jahrhundert kann die Vision Wirklichkeit werden – die Brennstoffzellen-Technologie ist endlich einsatzreif. "Wasserstoff und Sauerstoff werden für sich oder zusammen zu einer unerschöpflichen Quelle von Wärme und Licht werden, einem Potenzial, an das Kohle überhaupt nicht heranreichen könnte; das Wasser ist die Kohle der Zukunft." Liebhaber von Jules Verners fantastischen Abenteuergeschichten konnten bereits 1874 in dem Roman „Die geheimnisvolle Insel“ von der Vision einer auf Wasserstoff beruhenden Energiewirtschaft lesen. Die Brennstoffzelle ist ein zentraler Baustein für eine Wasserstoffwirtschaft der Zukunft. So visionär dieses Ziel auch ist, so bejahrt ist das Prinzip der Brennstoffzelle – es wurde 1839 entdeckt. Diese Idee, Strom zu erzeugen, ist somit älter als das 1866 von Werner von Siemens gefundene „elektrodynamische Prinzip“, auf dem unsere heutige Stromversorgung beruht: der Generator. Bereits 1894 wusste man, dass die Brennstoffzelle einen besseren Wirkungsgrad als der Generator hat. Warum hat sich trotzdem das elektrodynamische Prinzip durchgesetzt? Die Antwort ist einfach: Eine Dampfturbine und ein Generator konnten mit den Kenntnissen und Fähigkeiten des klassischen Maschinenbaus im 19. Jahrhundert in großtechnischem Maßstab hergestellt werden – eine Brennstoffzelle jedoch nicht. Die Entdeckung der Brennstoffzelle fiel noch in die Zeit der großen Erfinder und Universalgenies. In dieser Tradition betrieben auch ihre beiden Entdecker ihre Forschungen. Der Schweizer Schulmeister Christian Friedrich Schönbein schuf mit seinen theoretischen Überlegungen zur Elektrolyse die Grundlage für die Erfindung durch den englischen Rechtsanwalt Sir William Grove im Jahre In einer galvanischen „Gasbatterie“ erzeugte Grove mittels „kalter Verbrennung“ von Wasserstoff und Sauerstoff elektrischen Strom. Die Brennstoffzelle war geboren. Im Gegensatz zu Motor-Mini-BHKW, die im Wesentlichen technisch ausgereift sind und serienmäßig hergestellt werden, befinden sich Brennstoffzellen-Mini-BHKW (BZ-Mini-BHKW) noch in der Entwicklung. Brennstoffzellen (englisch: Fuel Cells, FC) sind elektrochemische Energiewandler, die Wasserstoff mit Sauerstoff zu reinem Wasser umsetzen und dabei Strom und Wärme produzieren. So ist es naheliegend, Brennstoffzellen auch für die Kraft-Wärme-Kopplung einzusetzen. Für Mini-BHKW werden zurzeit zwei Konzepte mit unterschiedlichen Brennstoffzellen-Typen verfolgt: Zum einen der Einsatz von Polymer-Membran-Brennstoffzellen (PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell), die mit der Betriebstemperatur von 70 – 90 °C zu den Niedertemperatur-Brennstoffzellen zählen, und zum anderen der Einsatz oxidkeramischer Brennstoffzellen (SOFC, Solide Oxide Fuel Cell), die als Hochtemperatur-Brennstoffzellen bei einer Betriebstemperatur von 900 – 1000 °C arbeiten. Auszug aus: Hausenergie aus Brennstoffzellen, Sonderdruck der Initiative Brennstoffzelle und Bild der Wissenschaft, 2002

3 Die Energiever(sch)wender
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Die Energiever(sch)wender Die Energiever(sch)wender – für die Kohlendioxid-Emissionen verantwortliche Maschinen/Anlagen Erneuerbare Energien können erst dann zu einer wirklich tragenden Säule unserer Energieversorgung werden, wenn deren Ausbau konsequent mit sparsamer Energienutzung verknüpft wird. Die Reduktion des Energiebedarfs durch den Einsatz intelligenter Einspartechniken und –methoden ist einerseits in weiten Bereichen kostengünstiger als die Bereitstellung von Strom und Wärme aus Sonne, Wind, Wasser, Biomasse sowie Erdwärme und schafft andererseits die technischen und strukturellen Spielräume, damit die - im Vergleich zu den konventionellen Energieträgern - durch einen höheren spezifischen Investitionsbedarf gekennzeichneten erneuerbaren Energien große Marktanteile erobern können. Das heutige Energieversorgungssystem ist zum einen gekennzeichnet durch die Stromerzeugung in fossilen und nuklearen Großkraftwerken, wobei die Verteilung an die Stromkunden über das Verbundnetz und die darunter liegenden, niedrigeren Spannungsebenen erfolgt. Zum anderen beruht die Wärmeversorgung, vor allem bei Gebäuden, zum größten Teil auf den importierten, fossilen Energieträgern Öl und Erdgas, während Kohle zur Erzeugung von Prozesswärme in der Schwerindustrie eingesetzt wird. Nicht einbezogen in die Gesamtoptimierung wurde bisher der Energiebedarf, dessen Höhe in allen Anwendungsbereichen von Strom und Wärme als gegeben angenommen und nicht hinterfragt wurde. Die vor diesem Hintergrund gewachsenen Energieversorgungsstrukturen passen jedoch nicht zu den neuen Herausforderungen, die der zunehmende Einsatz erneuerbarer Energien und die Verbreitung rationeller Energienutzung mit sich bringen. Betrachtet man z.B. den Wärmemarkt und hierbei die Wärmeversorgung von Gebäuden genauer, so zeigt sich, dass ein umweltfreundliches, zukunftsweisendes Energiesystem durch insgesamt vier Hauptmerkmale gekennzeichnet sein muss: Verbesserte Wärmedämmung von Gebäuden im Altbaubestand, wobei der Wärmebedarf zum Teil mehr als halbiert werden kann Nutzung von Biomasse und Solarenergie zur Deckung des restlichen Wärmebedarfs, ohne Verursachung von CO2-Emissionen Gekoppelte Strom- und Wärmeerzeugung durch Blockheizkraftwerke, deren Einsatz es auch bei Nutzung fossiler Brennstoffe ermöglicht, Klimagasemissionen zu vermeiden, während Brennstoffe aus Biomasse zusätzlich Strom- und Wärmeerzeugung aus erneuerbaren Energien ermöglichen Nahwärmenetze als dauerhafte Infrastrukturmaßnahme, die ein Sprungbrett für den breiten Einsatz der erneuerbaren Energien und der Kraft-Wärme-Kopplung im Raumwärmemarkt bieten Quelle: Die Zukunft der Wärmeversorgung (Infobroschüre), Stand: 2000

4 Private Haushalte - Verteilung des häuslichen Energieverbrauchs
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Private Haushalte - Verteilung des häuslichen Energieverbrauchs Die Spitzenreiter Kochen und Backen 3% Warmwasser 10% Elektrische Geräte und Licht 14% Anteile des häuslichen Energieverbrauchs 73% Heizen Private Haushalte - Verteilung des häuslichen Energieverbrauchs Ein Drittel der Energie in Deutschland wird von privaten Haushalten verbraucht. Auch ohne den Verbrauch des motorisierten Individualverkehrs konsumieren die privaten Haushalte mehr Energie als die gesamte Industrie. Vom häuslichen Energieverbrauch entfallen fast 75 % auf die Raumheizung. Quelle: Die Zukunft der Wärmeversorgung (Infobroschüre),

5 Status am liberalisierten Energiemarkt (Januar 2004)
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Status am liberalisierten Energiemarkt (Januar 2004) Wieder ansteigende Strompreise insbesondere für Privatkunden Förderung Klein-KWK (< 30 kWel, h > 70%) im Energiewirtschaftsgesetz verankert Freier Netzzugang für Stromerzeuger nur unzureichend umgesetzt Freie Wahl des Stromlieferanten erschwert Entkopplung von Stromerzeugung und Netzbetrieb sowie Festsetzung ange- messener Netztransportkosten in Vorbereitung. (Regulierungsbehörde ab 07/04) Technologischer Fortschritt bei BHKW kleiner Blockgröße ( kWel-Klasse: Gasmotor, Brennstoffzelle, Mikrogasturbine, Stirlingmotor) Kraft-, Wärme-, Kältekopplung (Tri-Generation) gewinnt an Bedeutung Interesse am Energiedienstleistungsgeschäft gestiegen Konzentrationsprozess innerhalb der Energiewirtschaft (Strom- und Gasunternehmen) Unsichere KWK-Wirtschaftlichkeit, da keine Bindung zwischen Erdgas- und Strompreis Politische Zukunft der Energieversorgung der Haushalte insgesamt ungewiss Entwicklungen am liberalisierten Energiemarkt Die Strom- und Gasmärkte wurden durch die Energierechtsnovelle 1998 geöffnet. Bis dahin hatten die Energieversorgungsunternehmen in ihren Versorgungsgebieten ein gesetzlich anerkanntes Monopol inne. Ein dauerhaft gesicherter Wettbewerb auf den Strom- und Gasmärkten setzt voraus, dass Dritte einen ungehinderten Zugang zu den Versorgungsnetzen haben. Das neue Energiewirtschaftsrecht hat einen allgemeinen Anspruch auf Zugang zu den Stromnetzen geschaffen. Für das Gasnetz steht das unmittelbar bevor. Flankiert werden diese Regelungen durch das kartellrechtliche Missbrauchsverbot, das die Kartellbehörden ermächtigt, gegen unbillige Behinderungen beim Netzzugang vorzugehen. Diese nehmen insoweit Regulierungsfunktionen war. Aktuelle Details dazu sind auf den Internetseiten des BMWA im Bereich „Energiepolitik“ einzusehen.

6 Ökonomische und ökologische Aspekte der Kraftwärmekopplung
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Ökonomische und ökologische Aspekte der Kraftwärmekopplung Umweltschutz durch KWK  Der wesentliche Vorteil der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), ob im großen Heizkraftwerk oder im Mini-BHKW, liegt in der effizienten Ausnutzung des Brennstoffs. Der Wirkungsgrad eines BHKW liegt bei %, da die bei der Stromerzeugnis entstehende Wärme nicht als Verlust auftritt, sondern als Heizenergie verwendet wird. Daher kann der Einsatz von Energieträgern zur Bereitstellung von Strom und Wärme durch Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen um rund ein Drittel verringert werden. Durch die Einsparung an Brennstoff werden auch die Emissionen von CO2 und anderen Schadstoffen beträchtlich vermindert. KWK ist daher ein geeignetes Instrument zur Reduzierung der CO2-Emissionen. Deutschland hat sich in internationalen Abkommen zur Einschränkung der CO2-Emissionen verpflichtet und sich das Ziel gesetzt, diese bis 2005 um 25 % gegenüber 1990 zu senken. Dabei misst die Politik der KWK eine wachsende Bedeutung zu, was sich nicht zuletzt in Steuervergünstigungen beim Betrieb von BHKW ausdrückt. Das CO2-Einspar-Potenzial durch KWK in kleineren Gebäuden wie z.B. Wohnhäusern, das durch Mini-BHKW erschlossen werden könnte, in beträchtlich: Rund ein Drittel des Primärenergiebedarfs in Deutschland entfällt auf die Bereiche Raumheizung und Warmwasser. In einem durchschnittlichen privaten Haushalt werden über 70 % der verbrauchten Energie fürs Heizen verwendet. Diese Zahlen machen deutlich, dass rationeller Energieeinsatz auch im privaten Bereich einen großen Beitrag zum Umweltschutz leisten kann. Perspektiven Mini-BHKW sind ein wichtiger Baustein beim Aufbau dezentraler und umweltschonender Energieversorgungsstrukturen. Mehrere Faktoren können dazu beitragen, dass Mini-BHKW in Zukunft einen größeren Stellenwert für die Wärme- und Stromversorgung einzelner Gebäude und Gebäudekomplexe einnehmen:  Viele Heizungsanlagen überschreiten die in der Bundesimmissionsschutzverordnung festgelegten Emissionswerte und müssen bis zum Jahr 2004 erneuert werden. Moderne, effiziente Heizungsanlagen werden an ihre Stelle treten – z.B. Mini-BHKW. Die Energieeinsparverordnung wird den zulässigen Primärenergieverbrauch für Neubauten einschränken. Neben verbesserter Wärmedämmung und Solarenergienutzung werden besonders sparsame Heizungsanlagen eine wichtige Rolle spielen, da diese mit verhältnismäßig geringem finanziellen Aufwand den Gesamtenergiebedarf vermindern. Die Reduzierung des Kohlendioxid-Ausstoßes wird – angesichts der Klimaveränderungen – immer dringlicher. Mini-BHKW bieten dem Einzelnen eine Möglichkeit, in seinem privaten Wohnbereich zum Klimaschutz beizutragen. Die jetzt schon bestehenden – aber oftmals nicht ausreichenden – finanziellen Förderungsmöglichkeiten für Mini-BHKW werden möglicherweise weiter verbessert. Viele bisher als unwirtschaftlich verworfene Projekte könnten dadurch die Wirtschaftlichkeit erreichen.  Durch den Betrieb von Mini-BHKW zur Hausenergieversorgung wird weitere Betriebserfahrung unter verschiedensten realistischen Bedingungen gewonnen. Dadurch wird ihr Einsatz weiter optimiert werden können. Gut geplante, zuverlässig und wirtschaftlich laufende Anlagen regen zur Nachahmung an!  Mini-BHKW werden ständig weiterentwickelt. Insbesondere das Brennstoffzellen-Mini-BHKW stößt auf großes Interesse, sowohl für den Erdgasbetrieb als auch im Hinblick auf eine denkbare zukünftige solare Wasserstoffwirtschaft.

7 Funktionsprinzip von Motor-BHKW
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Funktionsprinzip von Motor-BHKW Kraft-Wärme-Kopplung und Mini-BHKW Bei Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung treibt ein Gasmotor einen Elektrogenerator an, der Strom erzeugt. Die dabei entstehende Motorwärme (Kühlwasser, Abgase) wird für Heizzwecke (Raumheizung, Warmwasserversorgung) genutzt.

8 Beispiele für Motor-Blockheizkraftwerke
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Beispiele für Motor-Blockheizkraftwerke Motor-BHKW der Firma senertec, Schweinfurt Hersteller „Kraftwerk“ BHKW für Erd-, Bio-, Flüssiggas elektrische Leistung (modulierend): 5-14, 6-18, 10-24, kW Gesamtwirkungsgrade bis zu 104% schadstoffarm durch Katalysatortechnik  automatische Störungsmeldung auf Fax/PC Fernüberwachung und Bedienung problemlose Einbindung in vorhandene Heizungsanlagen ausschließliche Verwendung hochwertiger Komponenten Hersteller „senertec“ Der DACHS bildet zusammen mit dem Speicher und dem Warmwassermodul ein Versorgungszentrum für Heizwärme und Warmwasser. Er belädt den Speicher bis zu einer festgelegten Temperatur und stellt die Energie für Heizung und Warmwasser zur Verfügung. Wurde der Speicher bis zu einer festgelegten Temperatur entladen, schaltet der DACHS wieder zu und lädt den Speicher auf. Für die Warmwasserbereitung bleibt immer ein Teil des Speichers reserviert. Die Heizung kann diesen Teil nicht entnehmen und garantiert damit bei Erfordernis den Vorrang für die Warmwasserbereitung. Das direkt am DACHS - Wärmespeicher montierte Warmwassermodul liefert beim Zapfvorgang warmes Wasser von 50 °C. Alle technischen Daten und Varianten des Dachs-BHKW sind zu finden im Internet unter Weitere Hersteller im Internet unter : Motor-BHKW der Firma Kraftwerk, Hannover

9 Merkmale von Brennstoffzellen
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Merkmale von Brennstoffzellen Brennstoffzellen sind elektrochemische Energiewandler: Aus einem Stoff wird durch direkte Umwandlung Strom. Brennstoffzellen haben keine bewegten Teile, sind daher wartungsfreundlich und arbeiten nahezu geräuschlos. Die Brennstoffzelle lebt von Oberflächen- statt Volumenprozessen, ihre Effizienz ist (daher) unabhängig von der Systemgröße. Brennstoffzellen besitzen einen hohen Teillastwirkungsgrad. Brennstoffzellen sind modular im Aufbau. Brennstoffzellen zeichnen sich durch Brennstoff-Flexibilität aus. Technologische Merkmale von Brennstoffzellen

10 Funktionsprinzip von Niedertemperatur-Brennstoffzellen (PEM)
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Funktionsprinzip von Niedertemperatur-Brennstoffzellen (PEM) Strom Brennstoff (z.B. Erdgas) Wechselrichter e- Luft O2 Reformer H2 CO2 H+ H2O Wasser Kathode Membran Anode So funktioniert die Brennstoffzelle: Die Brennstoffzelle besteht im Wesentlichen aus einer Anode, einer Kathode und einem dazwischen liegendem Elektrolyten, der sowohl für Wasserstoff als auch für Sauerstoff undurchlässig ist und so die direkte Knallgasreaktion zwischen den beiden Brenngasen verhindert. Die verschiedenen Brennstoffzellen-Typen unterscheiden sich hauptsächlich hinsichtlich des eingesetzten Elektrolyten. Daraus ergeben sich einerseits unterschiedliche Betriebstemperaturen, andererseits sind auch die im Einzelnen ablaufenden chemischen Reaktionen und die Anforderungen an die Reinheit der Brenngase unterschiedlich. Das Prinzip der elektrochemischen Stromerzeugung ist für alle Typen von Brennstoffzellen das gleiche: An der Anode wird kontinuierlich Wasserstoff zugeführt, dieser gibt dort sein Elektronen ab, es entstehen H+-Ionen. Die dabei freigesetzten Elektronen (e-) können den Elektrolyten nicht passieren, sie werden über einen äußeren Leiter zur Kathode geleitet. An der Kathode wird Sauerstoff zugeführt, der mit den ankommenden Elektronen O²-Ionen bildet. Je nach eingesetztem Elektrolyten ist dieser entweder nur für die H+-Ionen (z.B. PEMFC) oder nur für die O²-Ionen (z.B. SOFC) durchlässig. Wandern die H+-Ionen durch den Elektrolyten zur Kathode, so reagieren sie dort mit den O²-Ionen zu Wassermolekülen (H2O). Wandern hingegen die O²-Ionen zur Anode, so entsteht dort Wasser. Die durch den äußeren Stromkreis von der Anode zur Kathode fließenden Elektronen erzeugen einen elektrischen Gleichstrom, gleichzeitig wird bei der Reaktion Wärme frei. Eine einzelne Brennstoffzelle stellt eine elektrische Spannung von ca. 0,7 V bereit. Um größere Spannungen zu erzielen, werden mehrere Zellen elektrisch in Serie geschaltet, so dass sich die Spannungen addieren. In der Praxis werden die einzelnen Zellen übereinander gestapelt und bilden einen Zellstapel, den so genannten „Stack“. Quelle: Hausenergie aus Brennstoffzellen, Sonderdruck der Initiative Brennstoffzelle und Bild der Wissenschaft, 2002 Luft/H20 Wärme

11 Funktionsprinzip verschiedener Brennstoffzellentypen
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Funktionsprinzip verschiedener Brennstoffzellentypen V e - 2H2 Alkaline Fuel Cell AFC H2O 2OH - O 100 °C 2 Proton Exchange Membrane FC PEM FC H2 O 2 H + 2 80 °C H 2 O DMFC CH OH O Direct Methanol Fuel Cell 3 CO H + H2O 2 80 °C 2 Phosphoric Acid Fuel Cell PAFC H2 O H + 200 °C H 2 O H2 2 O Molten Carbonate FC MCFC CO H O CO 2- 2 650 °C 2 2 3 CO 2 2H Solid Oxide Fuel Cell SOFC H2O 2 O 2- O 2 1000 °C Brennstoff Sauerstoff (Luft) Funktionsprinzip verschiedener Brennstoffzellentypen Anode Elektrolyt Kathode Quelle: Ledjeff-Hey

12 Brennstoffzellentypen
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Brennstoffzellentypen Temperatur Bezeichnung Anwendung [°C] PEM Fahrzeug, Portable Systeme AFC KWK: Haus- /Siedlungsenergie DMFC Notstrom, Dezentraler Strom, Spitzenlaststrom PAFC KWK: Siedlungsenergie, Spitzenlaststrom, Lokomotiven, Schiffe MCFC KWK: Kraftwerke mit GT-Kombiprozess SOFC Industrieenergie, Grundlaststrom, Brennstoffzellentypen und deren Anwendungsgebiete Die Abkürzungen bedeuten: AFC Alkaline Fuel Cell, alkalische Brennstoffzelle PEM-FC Proton Exchange Membrane Fuel Cell, Polymerelektrolyt-Membran-BZ DMFC Direct Methanol Fuel Cell, Direktmethanolbrennstoffzelle PAFC Phosphor Acid Fuel Cell, Phosphorsäurebrennstoffzelle MCFC Molton Carbonat Fuel Cell, Schmelzkarbonatbrennstoffzelle SOFC Solid Oxid Fuel Cell, Festoxidbrennstoffzelle

13 Komponenten eines PEM-BZ- Systems
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Komponenten eines PEM-BZ- Systems Elektrisches Netz Elektrisches Netz Haushaltsbedarf Haushaltsbedarf P P . . P P Q Q t t t t t t AC AC DC DC Steuerung/ Regelung Wärmetauscher für Heizung Wärmetauscher Steuerung/ für Heizung Regelung PEM- Brennstoffzelle Luft Warmwasser- Warmwasser- Reformer Reformer H speicher 2 speicher Kaltwasser bzw. Methanol bzw.Erdgas Kondensator Kondensator Komponenten eines Polymer-Membran-Brennstoffzellen-Systems Reformergas Abluft Hausenergieversorgung

14 Aufbau einer PEM-Brennstoffzelle
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Aufbau einer PEM-Brennstoffzelle Bipolar Plate with Flow Field Membrane Gas Diffusion Layer with Catalyst Aufbau einer Polymer-Membran-Brennstoffzelle End Plate Quelle: Celanese

15 Wasserstoff - Energieträger der Zukunft
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Wasserstoff - Energieträger der Zukunft Die solare Wasserstoffwirtschaft  Hinter dem Begriff „solare Wasserstoffwirtschaft“ verbirgt sich die Idee, dass die Sonnenenergie nicht nur genutzt wird, um über Photovoltaik Strom oder über Solarthermie warmes Wasser zu erzeugen. Der eigentliche Ansatz ist vielmehr, die Sonnenenergie zur Herstellung von Wasserstoff zu verwenden. Gelänge es, Sonnenenergie für de Wasserstoffherstellung auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten nutzbar zu machen, wäre dieses ein durchweg ökologisches Verfahren. Der Wasserstoff kann dann nach dem Transport an anderer Stelle unter Energiefreisetzung wieder verbrannt werden. Bei der Verbrennung entsteht (fast) nur Wasser, so dass kaum Umweltprobleme auftreten. Das Interessante an dieser Idee ist, dass Sonnenenergie unbegrenzt vorhanden ist. Der Wasserstoff ist in diesem Zusammenhang ein Energieträger, der erst durch die Zuführung von Energie geschaffen werden muss.  Es könnte also so aussehen, dass nichtfossile Primärenergie (Sonnenenergie) zuerst umgewandelt wird in Sekundärenergie (Wärme oder Strom). Mit Hilfe dieser Energie könnte dann Wasserstoff (über Erwärmung, Aufspaltung oder Elektrolyse) erzeugt werden. Wasserstoff stünde dann als Sekundär-Energieträger zur Verfügung, der entweder direkt genutzt oder über weite Strecken transportiert werden könnte.  Die Zwischenspeicherung von Energie ist notwendig, weil nicht immer vor Ort eine ausreichende Menge an regenerativer Energie erzeugt werden kann bzw. zur Verfügung steht. In Nord- und Mitteleuropa beispielsweise ist die Sonneneinstrahlung nicht immer ausreichend. Im Sommer, wenn weniger Energie benötigt wird, scheint die Sonne stark. Im Winter, wenn deutlich mehr Energie verbraucht wird, ist die Einstrahlung nur sehr begrenzt. Außerdem gibt es starke tageszeitliche und wetterbedingte Schwankungen. Ähnliches gilt für die Windenergie. Es bläst nicht immer gerade dann ausreichend Wind, wenn Energie benötigt wird. Hinzu kommt, dass Windkraft nur an bestimmten Standorten wirtschaftlich zu nutzen ist.  Energiespeicher sind darüber hinaus notwendig, um neben der Deckung des Grundbedarfs auch die Energiespitzen abzudecken. Es muss in relativ kurzer Zeit eine große Energiemenge zur Verfügung gestellt werden können. Dafür sind Energiespeicher in ausreichender Größenordnung notwendig. Ob dies allein mit Wasserstoff möglich ist, wird die Zukunft zeigen müssen. Es ist durchaus denkbar, dass nach einer Umstrukturierung der Energiewirtschaft ein dezentrales Netz mit einer Vielzahl von nichtfossilen Primärenergiequellen ausreichende Energiemengen zur Verfügung stellt. Dafür bedarf es jedoch einer kompletten Neugestaltung der gesamten Regelungstechnik. Dieses ist wiederum erst möglich, wenn die dementsprechenden gesetzlichen Regelungen überarbeitet worden sind.  Damit wird deutlich, dass dies ein sehr weites Feld ist. Auf derlei organisatorische und politische Hintergründe soll an dieser Stelle nicht weiter eingegangen werden. Vorerst wird noch auf absehbare Zeit ein Energiemix aus unterschiedlichen Energiequellen die Versorgung auch in Spitzenzeiten sicherstellen. Quelle: Wasserstoff und Brennstoffzellen, Sven Gleitmann, Cristiani Verlag, Konstanz

16 Anwendungsgebiete von Brennstoffzellen - Überblick
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Anwendungsgebiete von Brennstoffzellen - Überblick Im PKW Im Bus In der Hausenergie- versorgung In der Industrie In portablen.... ....Anwendungen Anwendungsgebiete von Brennstoffzellen - Überblick mobil: Kopplung mit einem Antrieb. Beispiele sind Kraftfahrzeuge, Lastfahrzeuge, Busse, Eisenbahn, U-Boote stationär: Kopplung mit Wärme/Kälte. Beispiele sind: Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerke in der Hausenergieversorgung oder BZ-KWK-Anlagen in der industriellen Anwendung. portabel: ausschließliche Nutzung von Strom. Beispiele sind für Kleinbrennstoffzellen (1-10 kWel) Notstromaggregate, USV, Stromgeneratoren für Handwerk oder Freizeit und für Kleinstbrennstoffzellen (< 1 kWel) Handys, Camcorder, Computer. 25 W DMFC von Smart Fuel Cell

17 Komponenten von Hausheizungssystemen mit BZ
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Komponenten von Hausheizungssystemen mit BZ Brennstoffzellen BHKW Abgasführung Heizwärmeverteilung Raumheizfläche Warmwasserverteilung Kaltwasser- Hausanschluss Heizungsregelung Erdgasanschluss und -zähler Wärme- Übergabestation (Fern-, Nahwärme) Brennstoffspeicher (z.B. Heizöl, Flüssiggas, Methanol) - Erkenntnisstand der bisherigen Untersuchungsergebnisse Kleine stationäre Brennstoffzellen zur Hausenergieversorgung Mehrere Gewerke im Handwerk werden künftig mit der Brennstoffzellentechnik in der stationären Anwendung betraut sein. Dazu zählen Installations- und Heizungstechniker, Elektrotechniker und Schornsteinfeger. Der Einsatz der Brennstoffzelle als Ersatz für den Wärmeerzeuger in den heute weitverbreiteten wasserbasierten Zentralheizungssystemen wird anders als im portablen oder mobilen Einsatz zu Veränderungen führen, die die Aufgabenteilung 1)      der Gewerke untereinander und 2)      zwischen Handwerk und Herstellern, EVUen etc. insgesamt aus ihrem heutigen Gleichgewicht bringen wird. Im Folgenden soll versucht werden, das aus Sicht einer möglichen Rollenverteilung der Beteiligten komplexeste aller Einsatzfelder genauer zu untersuchen und mögliche Entwicklungen aufzuzeigen. Dabei sollen sowohl das gesamte energiemarkt-spezifische Umfeld als auch die individuellen Randbedingungen des Einsatzes künftiger Brennstoffzellen-BHKW berücksichtigt werden. Ein wesentliches Merkmal des Brennstoffzellen-Einsatzes zur Hausenergiebereitstellung ist die gekoppelte Erzeugung von Wärme und Strom, wobei sich grundsätzlich zwei Fälle unterscheiden lassen: a)      in der minimalen (=wirtschaftlichsten) Brennstoffzellenauslegung für den Gebäudebestand entsprechen Strom- und Warmwasserbedarf bzgl. Bedarfsprofil und Bedarfsmenge einander gut. Jeglicher Raumwärmebedarf ist hier durch sog. Spitzenlastsysteme zusätzlich zuzuführen. b)      wenn die Auslegung der Brennstoffzelle darüber hinaus auch einen Teil des Raumwärmebedarfs bereitstellen soll, muss der zusätzlich erzeugte Strom über das öffentliche Stromnetz abgeführt werden. Werden mehrere solcher BZ-Heizgeräte zusammengeschlossen und von einer übergeordneten Kontrollinstanz an- und abgestellt, spricht man von „virtuellen“ oder besser „verteilten Kraftwerken“, die jedoch erst dann ihre volle Wirkung erfüllen, wenn sie intelligent im Netz betrieben werden. Variante a) setzt eine entsprechende Vergütung des dezentral auf Niederspannungsebene erzeugten Stroms voraus, die entweder per Gesetz in einer Größenordnung verordnet wird, dass sich die Einspeisung wirtschaftlich rentiert oder indem der Netzbetreiber bzw. Erzeuger zentralen Stroms die dezentralen Aggregate aus wirtschaftlich/technischem Eigeninteresse (Lastausgleich, Ausfallsicherheit und Blindleistungskompensation auf Niederspannungsebene) in ihren Kraftwerkspark einbinden. Dieses Vorgehen würde ein Dienstleistungsgeschäft über die dezentrale Aufstellung kleiner Brennstoffzellen-BHKW in einzelnen Haushalten nach sich ziehen. Auch die Gasversorger haben inzwischen öffentlich ein starkes Interesse an der Brennstoffzellentechnologie für die Hausenergieversorgung dokumentiert. Der Grund dafür dürfte in der Suche nach neuen Absatzmärkten bzw. neuen dienstleistungsbezogenen Geschäften liegen. Bei flächendeckendem Einsatz der Brennstoffzellentechnologie zur Hausenergieversorgung könnten die Erdgasversorger bei einer 10%-igen Implementierung der Geräte den Erdgasbedarf um 18 % steigern. Auch der Gasversorger strebt damit die direkte Kundenbündelung an. Wie in einigen Fällen, z.B. der (geplanten) Übernahme von Ruhrgas durch eon dokumentiert, ist über kurz oder lang damit zu rechnen, dass die Strom- und Erdgasversorger immer enger zusammenwachsen werden, womit sich der zurzeit abzeichnende Trend zum Wettbewerb Strom – Erdgas entschärfen dürfte. Für die Neubestimmung des Selbstverständnisses des deutschen Handwerks spielt diese Entwicklung jedoch keine Rolle. Variante b) hat zu einer großen Verunsicherung im Handwerk geführt, da nun plötzlich finanzstarke Versorgungsunternehmen die direkte Kundenbindung für sich beanspruchen, die bisher dem Handwerk vorbehalten war. Diese Entwicklung würde dem einzelnen Handwerksunternehmen nicht nur seinen direkten Kundenzugang nehmen, über den er Einfluss auf die Systemkonfiguration und die Wahl des Anlagenherstellers hat, sondern auch seiner Vertriebsmarge, die in einem zunehmend engen Geschäftsfeld eine wichtige Einnahmequelle darstellt. In Verbindung mit dem verständlichen Interesse der Heizungsgerätehersteller zu einer Vereinfachung des Kundenzugangs durch Bündelung der Verträge könnten die Energieversorgungsunternehmen hier eine bisher unerschlossene Einnahmequelle auf Kosten des Handwerks erschließen. Wer diese Entwicklung nun der Brennstoffzelle zuschreibt, würde die generellen Entwicklungstendenzen an den Energiemärkten unterbewerten. Mit dem Trend zu verminderten Investitionsrisiken, d.h. zu verteilten, dezentralen Stromerzeugungssystemen,  der Liberalisierung von Strom- und Gasmarkt, d.h. der schrittweisen Öffnung der Transportwege für Dritte, und  der Globalisierung, d.h. der beschleunigten Verfügbarkeit von im Ausland entwickelter effizienter Energiewandlungstechnologien und dem dadurch intensivierten Wettbewerb erfährt die Brennstoffzellentechnologie natürliche Verbündete oder umgekehrt formuliert, ist sie das am besten geeignete System, die daraus abgeleiteten Marktanforderungen zu erfüllen. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist, dass mit der Kopplung der Stromerzeugung an die Hauswärmebereitstellung sich nun auch das Elektrohandwerk ein neues Geschäftsfeld erschließen möchte und damit zu einer Verschärfung des Wettbewerbs um die vom SHK-Handwerk dominierte Heizungsgeräteinstallation beiträgt. Auch das Schornsteinfegerhandwerk muss sich künftig als Folge der Entwicklung von Heizungsgeräten mit immer geringeren Schadstoffemissionen und durch gesetzlich verordnete Energieeinsparmaßnahmen reduzierten klimawirksamen Emissionen die Frage nach dem eigenen Rollenverständnis stellen; der Aufwand für die Betreuung und Prüfung von Abgassystemen in künftigen Niedrigenergie- oder Passivhäusern wird naturgemäß immer weiter sinken und evtl. durch andere sicherheitsrelevante Überprüfungen ersetzt. Auch hier gilt, dass diese Entwicklung keine direkte Folge der Einführung kleiner Brennstoffzellen-BHKW in die Hausenergieversorgung ist, sondern sich aus anderen globalen Entwicklungstrends ableitet. Quelle: Projektgruppe HPI, LBST, ISI Wärmeerzeuger Warmwasser-, Heizungspufferspeicher Heizungsraum

18 Anwendungsbeispiele portabler Brennstoffzellen
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Anwendungsbeispiele portabler Brennstoffzellen Portable digital assistant (PDA) mit DMFC und 3-5 W Portable DMFC für 20 h (Markteinführung 2004) DMFC (50 W) Beispiele portabler Brennstoffzellen Quelle: Toshiba Quelle: Casio Quelle: SFC 12 W portable Brennstoffzelle Backup power NEXA (1,2 kW) - Erkenntnisstand der bisherigen Untersuchungsergebnisse Portable Brennstoffzellen 1.      Die betroffenen Brennstoffzellentypen werden immer Niedertemperatursysteme, d.h. sog. PEM-Brennstoffzellen (Wasserstoff) oder DMFC-Brennstoffzellen (Methanol) sein, die heute bei Betriebstemperaturen von 70-80°C, künftig aber auch bis zu 200°C arbeiten. Andere (fossile) Brennstoffe als Wasserstoff und Methanol würden eine komplexe Gasreformierung erfordern, die in dieser Größenklasse sowohl zu komplexen, d.h. reparaturanfälligen Geräten aber auch zu unverhältnismäßig hohen Kosten führen würde. 2.      Portable Brennstoffzellen unterscheiden sich von den kleinen stationären Brennstoffzellen durch die ausschließliche Verwendung zur Stromerzeugung bei gleichzeitiger Abführung der Wärme an die Umgebung. 3.      Betroffene Gewerke sind der Elektrotechniker und der Elektromaschinenbauer 4.      In Geräten der kWel Klasse werden Brennstoffzellen hauptsächlich heute eingesetzte Akkus oder kleine Verbrennungsmotore ersetzen. Beispiele dafür sind kleine netzfern aufgestellte Geräte wie z.B. Getränkeautomaten aber auch der weite Bereich der Kleinstromerzeuger für Handwerk oder Freizeitbereich. 5.      Geräte mit Kleinstbrennstoffzellen werden ausschließlich heute eingesetzte Batterien oder Akkus (Li-Ionen, Ni-Metallhydrid etc.) in der Leistungsklasse Wel ersetzen (Laptop-Computer, Videokameras, Mobiltelefone, tragbare Musikgeräte, etc.). Nachforschungen im Elektrohandwerk mit Bezug auf den künftigen Einsatz portabler Brennstoffzellen in elektrischen Geräten ergaben folgendes Bild: Von den Anwendungen der kleinen Leistungsklasse wird das Handwerk in seinen Fachinhalten nur gestreift. Denkbar sind der Stackwechsel in Geräten der Unterhaltungselektronik, wobei jedoch bei gravierenderen Schäden auf Grund der hohen Fertigungstoleranzen in den Zellstapeln durch den Handwerker generell nur ein Austausch erfolgen kann. Alle anderen Reparaturarbeiten werden, wenn die defekten Zellstapel nicht direkt dem Recycling zugeführt werden, durch Hersteller-Firmen durchgeführt werden. Anders stellt sich die Situation bei den Geräten der ersten Leistungsklasse dar. Erste Recherchen ergaben, dass das Handwerk, das bereits heute mit der Reparatur entsprechender Aggregate betraut ist, direkt von dem Systemersatz betroffen ist. Generell ist zwischen Wartungsarbeiten und Reparaturen zu unterscheiden. Im Reparaturfall können folgende zwei Situationen eintreten: a) der Brennstoffzellenstapel ist defekt und b) das elektrische Subsystem ist defekt. In beiden Fällen wird zunächst der Kunde eine einfache z.B. fragebogengeführte Schadensanalyse vornehmen, um dann ggf. nach Rücksprache mit dem Gerätehersteller einen Reparaturversuch vor Ort durchzuführen (nur b)) oder den Reparaturdienst zu rufen, der dann mit entsprechender Ausrüstung Reparaturen am elektrischen Subsystem vornehmen kann. Zellstapelreparaturen werden künftig auf Grund der vorab bereits genannten engen Fertigungstoleranzen bei der Herstellung nicht vor Ort durchgeführt werden können. Das hat zur Folge, dass der Anteil des Handwerkers sich dann auf den Stapeltausch beschränkt. Im Vergleich zum konventionellen verbrennungsmotorisch angetriebenen Gerät, entfällt hier die Möglichkeit der Reparatur vor Ort (z.B. einfache Motor-Reparaturen). Im Vergleich zum batteriebetriebenen Gerät beschränken sich die Unterschiede jedoch auf die vermutlich geringfügig andere elektrische Systemauslegung, wodurch die Reparaturen am Subsystem in beiden Fällen ähnlich sind und defekte Batterien wie defekte Zellstapel auszutauschen sind. Prämisse wird jedoch auch in Zukunft sein, alle Reparaturen soweit wie möglich vor Ort durchzuführen. In der Systemwartung wird ebenfalls zunächst der Kunde einfache tägliche oder wöchentliche Wartungsarbeiten unternehmen, wohingegen der technische Kundendienst, z.B. ein lokal ansässiges Handwerksunternehmen, aufwändigere und systemnahe Wartungsarbeiten durchführt. Ein weiterer wesentlicher Unterschied in der Reparatur und Wartung von brennstoffzellen-basierten Geräten wird darin bestehen, dass der Handwerker grundsätzlich andere Sicherheitsauflagen für die Reparatur an Geräten mit mitgeführtem Wasserstoff oder Methanol an Bord zu berücksichtigen hat. Insbesondere die Handhabung von Wasserstoff als gasförmigem Brennstoff ist zusätzlich zu berücksichtigen, um eine entsprechende Sicherheit für den ausführenden Handwerker bzw. andere Beteiligte zu gewährleisten. Quelle: Projektgruppe HPI, LBST, ISI Getränkeautomat Quelle: Coleman, Ballard Quelle: Toshiba

19 Anwendungsbeispiele mobiler Brennstoffzellen
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Anwendungsbeispiele mobiler Brennstoffzellen Quelle: Lada Quelle: NovArs - Erkenntnisstand der bisherigen Untersuchungsergebnisse Mobile Brennstoffzellen (Straßenverkehr) Eine umfassende Studie für Baden-Württemberg hat gezeigt, dass sich die Brennstoffzellentechnik nachhaltig nicht nur auf die Qualifikation der Facharbeiter bei den Automobilherstellern, sondern auch auf die industriellen Strukturen der Automobilzulieferer auswirken wird. Ein zentraler Aspekt ist die Substitution mechanischer durch elektrotechnische Inhalte. Im Rahmen der Arbeit für das BMWA sollen nun diese Kenntnisse analog auf das Handwerk übertragen werden. Folgende Eindrücke sind aus den bisherigen Gesprächen erwachsen: 1.      Die Qualifikation des Kfz-Fachhandwerks ist sehr stark durch die Anbindung an die Entwicklungen in der Automobilindustrie geprägt, da das Fachhandwerk wenig Einflussmöglichkeiten auf die strategische Ausrichtung der technologischen Fahrzeugentwicklung hat. 2.      Die Kooperation zwischen Fachhandwerk und Automobilindustrie ist sehr eng, da die Kundenzufriedenheit für die Industrie ein wesentliches Element der Kundenbindung ist. Aus diesem Grund wird sich entsprechend den strukturellen Veränderungen in der Kfz-Industrie, die von der Substitution verbrennungsmotorischer Antriebe durch elektrische Brennstoffzellenantriebe bis zu völlig neuen Fahrzeugkonzepten reicht, auch der Qualifikationsbedarf im Handwerk entsprechend den Vorgaben der Automobilindustrie anpassen müssen. Da es sich bei diesen Änderungen nicht um evolutionäre sondern mittelfristig angestrebte revolutionäre Entwicklungen handelt, wird dieser inhaltliche Wandel nachhaltig sein. Zur Verdeutlichung des Ausmaßes dieses Wandels soll das von General Motors (GM) vorgestellte Skateboard-Konzept herangezogen werden (siehe Abbildung). GM schlägt vor, künftig das gesamte PKW-Fahrzeugkonzept an die neue hocheffiziente Brennstoffzellentechnologie und infolgedessen den Wasserstoff als Kraftstoff anzupassen. Dieses könnte bedeuten, alle Subsysteme wie Lenkung und Bremsen nicht mechanisch sondern elektrisch zu betreiben. Auf einem Fahrgestell könnten dann unterschiedliche Karosserievarianten zum Einsatz kommen (=snap on). GM hat angekündigt, noch im Jahr 2003 einen ersten fahrfertigen Prototypen zu präsentieren. Dadurch, dass die gesamte Fahrzeugtechnik in einem eigenen Träger zwischen den Rädern (= Skateboard) platziert und damit von der eigentlichen Fahrzeugkabine getrennt wird, könnte diese konzeptionelle Änderung dann auch zur strukturellen Änderung in den unterlegten Unternehmenskonzepten führen. Da durch die Entkopplung von Fahrzeugtechnik und Karosserie die Identität des Automobils als Einheit verloren geht, könnte sich auch die Produktion von Fahrgestell und Karosserie polarisieren und sich der Automobilhersteller zum reinen Fahrgestellhersteller wandeln. Des weiteren sind auch nicht straßengebundene Verkehrsmittel zu berücksichtigen, in denen Brennstoffzellen zum Einsatz kommen können. Dazu gehören z.B. Hubmaststapler und andere Flurförderzeuge (fahrerlose Transportsysteme), fahrbare Reinigungsgeräte, Krankenfahrstühle, Scooter und Fahrräder mit elektrischem Hilfsantrieb. Wie sich dieser Wandel auf den Qualifikationsbedarf und die Bindung des Handwerks an Automobilindustrie und Automobilzulieferer auswirken könnte, ist heute noch nicht abzusehen. Quelle: Projektgruppe HPI, LBST, ISI Quelle: BVG, PM Quelle: Zeitler

20 Strategien von Herstellern im stationären Bereich (Stand 2003)
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Strategien von Herstellern im stationären Bereich (Stand 2003) Strategische Partnerschaft für MEA Joint venture Kooperation für Hausenergie- versorgung und Kraftwerke PEM (HEV und U-Boot) SOFC (Westinghouse) Toshiba Shell Hydrogen Celanese Ballard Ebara Siemens Fuel Cell Techno. Honda UTC Ebara Ballard PlugPower GE Hydrogen Source Buderus Hydro- genics GM/Opel Vaillant Sulzer Hexis European Fuel Cell Viessmann Landis & Staefa SOFC 1 kWel Kooperation mit EVUs Entwicklungspartnerschaft für den europäischen Markt Freuden- berg Schunk SGL Carbon MTU FCE RWE Strategien von Herstellern im stationären Bereich (Stand 2003) Die Übersicht verdeutlicht vor allen Dingen, dass es sich bei den Herstellern in der Regel nicht um einzelne Akteure handelt, sondern um Kooperationen, die gemeinsam am Markt agieren wollen. Diese Kooperationen bestehen häufig aus nordamerikanischen Brennstoffzellen-Lieferanten und deutschen Nutzern der BZ-Technologie, wie bei Vaillant oder Buderus. Daneben gibt es aber auch „rein europäische“ Entwicklungen, wie bei Sulzer Hexis (SOFC), MTU (MCFC) oder European Fuel Cell bzw. Kooperation/Beteiligung eigene Stackentwicklung PEM 3,8 kWel, ONSI PC kWel BMWA-ZIP Projekt ZIP Projekt, Kooperation mit FhG-ISE und ZSW Hot Modul von MTU (MCFC 250 kWel)

21 Strategien von Herstellern im portablen Bereich (Stand 2002)
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Strategien von Herstellern im portablen Bereich (Stand 2002) Schul- und Lehr- material (DMFC+PEMFC) DMFC PEMFC Helio- centris H-tec H-tec industrial Ballard Power Axane FC Power Systems h2-inter power Manhattan Scientific Smart Fuel Cell Schwabach Nexa-Module 1,2 kWel tubuläre BZ, Sitz München Toshiba International FC: 51% Toshiba, 49 % UTC Fraunhofer ISE ZSW 100%ige Tochter von Air Liquide Motorola Toshiba TIFC ZBT FZJ Samsung Strategien von Herstellern im portablen Bereich (Stand 2002) Der portable Markt hat die größten Wachstumschancen, aber die Konkurrenz durch neue Batterien und Verbesserung der Stromverfügbarkeit (beispielsweise in Zügen oder Flugzeugen) ist auch nicht zu unterschätzen. Es muss sich daher erst zeigen welchen Marktanteil BZ im portablen Bereich erreichen können. Aufgrund der relativ geringen Entwicklungskosten im Bereich < 100 W arbeiten viele Akteure alleine an Einzelentwicklungen. Einige der Hersteller sind aber auch auf den folgenden Folien bei größeren Leistungsbereichen vertreten, dabei aber meistens in Kooperationen, um die Entwicklungskosten zu senken. Die Direktmethanolbrennstoffzelle (DMFC) hat derzeit noch einen schlechten Wirkungsgrad, besticht aber durch relativ einfaches „Nachtanken“. NEC Kooperation/Beteiligung eigene Stackentwicklung Aktivitäten bei weiteren Herstellern von „4C“ Produkten (Camcorder, cell phones, computers, cordless tools) Forschungsinstitute mit Demonstrationsprojekten

22 4. Anforderungen an das Handwerk
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Brennstoffzellenstrategien von Automobilherstellern Enge Kooperation aber jeweils eigene Stackentwicklung Französische Forschungsinitiative Pkw Sparte bei Ford Enge Kooperation 33 % Anteil an Mazda Toyota GM/Opel Nissan Renault PSA Volvo Ford Mazda EvoBus FIAT Irisbus VW DC Mitsubishi Daihatsu Hyundai BMW Honda UTC Delphi Nuvera Ballard Plug Power Celanese Brennstoffzellenstrategien von Automobilherstellern (Stand 2002) Die Kooperationen bei den mobilen Anwendungen sind noch komplexer als bei den stationären Anwendungen, was an den, auch schon ohne BZ-Technologie, komplexen Beziehungen der Automobilindustrie liegt. Obwohl sich eine Vielzahl von Akteuren findet, bleibt die Zahl der Stackhersteller jedoch weiterhin überschaubar. Besonders aktiv sind derzeit die Kooperationscluster um Daimler-Chrysler(DC)/Ford einerseits und Toyota/GM (Opel) andererseits. Kooperation/Beteiligung eigene Stackentwicklung Einzelne Stacks geliefert Feste Lieferverträge

23 4. Anforderungen an das Handwerk
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Hintergrund zum Projekt „Anforderungen an das Handwerk ... Zukunftsinvestitionsprogramm (ZIP) der Bundesregierung BMWA-Initiative BERTA (Brennstoffzellen – Entwicklung und Erprobung für stationäre und mobile Anwendungen) BERTA gliedert sich in: 1. Industrialisierung der Zellen 2. Genehmigung und Normung 3. Infrastruktur 4. Aus- und Weiterbildung/Öffentlichkeitsarbeit Im Bereich Aus- und Weiterbildung/Öffentlichkeitsarbeit Zusammenarbeit des HPI-Konsortiums mit den Demonstrationszentren: ZSW (Zentrum für Solarenergie- und Wasserstoffforschung) Ulm FZ (Forschungszentrum) Jülich Hintergrund zum Projekt „Anforderungen an das Handwerk durch die Innovation Brennstoffzelle“  Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (jetzt: für Wirtschaft und Arbeit) innerhalb des Zukunftsinvestitionsprogramms (ZIP) mit UMTS-Mitteln gefördert. Der Gesamtrahmen umfasst die BMWi-Initiative BERTA (Brennstoffzellen-Entwicklung und Erprobung für stationäre und mobile Anwendungen) mit einem Volumen von 40 Mio DM/Jahr/ca. 20,5 Mio EUR (insgesamt 120 Mio. DM/ca. 61,4 Mio EUR).  BERTA gliedert sich in 4 Bereiche:  1.                  Industrialisierung der Zellen 2.                  Genehmigung und Normung 3.                  Infrastruktur 4.                  Aus- und Weiterbildung/Öffentlichkeitsarbeit  Das vorliegende Projekt ist angesiedelt im Bereich 4 „Aus- und Weiterbildung/Öffentlichkeitsarbeit“. In diesem Bereich laufen auch zwei Projekte zur Entwicklung von Hardware-Zentren, mit denen wir zusammenarbeiten: dem Zentrum für Solarenergie und Wasserstofftechnik (ZSW) Ulm, Prof. Dr. Garche, und dem Forschungszentrum Jülich (FZJ), Prof. Dr. Stolten. Projektgruppe HPI, LBST, ISI

24 Analyse der Ausgangssituation bei der BZ-Einführung
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Analyse der Ausgangssituation bei der BZ-Einführung Betroffene Handwerksberufe Installateur und Heizungsbauer Elektrotechniker Kfz-Techniker Schornsteinfeger Bisherige Tätigkeiten (herkömmliche Technik) Installation Wartung Überprüfung Reparatur/Austausch Beratung/Verkauf Zukünftig: teilweise Substitution der herkömmlichen Technik Zusätzliche Anforderungen Verlagerung von Aufgabenschwerpunkten Analyse der Ausgangssituation bei der BZ-Einführung Die Brennstoffzellensysteme werden nach ihren Anwendungsmöglichkeiten in portable, mobile und stationäre Systeme unterschieden. Diese Trennung scheint auch für unser Forschungsvorhaben sinnvoll zu sein, da nicht nur die Rahmenbedingungen sehr unterschiedlich sind, sondern sich auch die betroffenen Akteure unterscheiden. In einem ersten Arbeitsschritt wird für alle Anwendungen untersucht, in welchen Gewerken und Arbeitsfeldern das Handwerk von der Innovation Brennstoffzelle betroffen ist. In einer wissenschaftlichen Begleitung zu Demonstrationsanlagen, die schon errichtet sind bzw. im Rahmen von BERTA (Brennstoffzellen-Entwicklung und Erprobung für stationäre und mobile Anwendungen) installiert (stationär) oder als Prototypen getestet werden (mobil), wird im zweiten Arbeitsschritt anhand von Fallbeispielen untersucht, welche Qualifikationen der Fachkräfte notwendig sind. Für die oben genannten Anwendungsfelder sollen schließlich Vorschläge zu Schulungsinhalten für Weiterbildung und Information des Handwerks erstellt werden. Die betroffenen Fachverbände des Handwerks sowie einige Hersteller von stationären Systemen sind in das Forschungsvorhaben integriert worden, auch um sie zur Bereitstellung der benötigten statistischen Auswertungen und zur Weitergabe ihrer Erfahrungen zu gewinnen. Für das mobile Anwendungsfeld kann bereits auf vorhergehende Studien und gute Kontakte zu den Herstellern zurückgegriffen werden; diese bestehen auch zu den Herstellern stationärer Systeme.

25 4. Anforderungen an das Handwerk
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Projektdesign „Anforderungen an das Handwerk ...“ Identifizierte Handlungsfelder Ermittlung der Anforderungen der BZ-Technologie Initiierung von Informations- und Erfahrungsaustausch Stärkung der Position des Handwerks Feststellung der potenziellen Auswirkungen auf den Arbeitsmarkt Vorbereitung von Weiterbildungsmaßnahmen Beratung beim Aufbau von Demozentren für das Handwerk Empfehlungen für die Überarbeitung von - Berufsbildern - Meisterprüfungsordnungen - Ausbildungsordnungen Projektdesign „Anforderungen an das Handwerk durch die Innovation Brennstoffzelle“

26 4. Anforderungen an das Handwerk
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Projekt-Aktivitäten „Anforderungen an das Handwerk durch die Innovation Brennstoffzelle“ Multiplikatorenschulung und Information Aufbau eines BZ-Bildungsportals unter Beteiligung von ZSW Ulm und FZ Jülich Experteninterviews mit Herstellern von Brennstoffzellen-Heizanlagen mobilen Brennstoffzellen-Systemen portablen Brennstoffzellen-Systemen Experteninterviews mit verschiedenen Energieversorgungsunternehmen Fachverbänden (Kfz, SHK, Elektro, Schornsteinfeger) innovativen Handwerkern Datenerhebung bei beteiligten Akteuren hinsichtlich Betrieb, Wartung, Service der Feldversuchsanlagen Projekt-Aktivitäten „Anforderungen an das Handwerk durch die Innovation Brennstoffzelle“

27 Potenzielle Veränderung der Zulieferstruktur im Kfz-Bereich
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Potenzielle Veränderung der Zulieferstruktur im Kfz-Bereich Potenzielle Veränderung der Zulieferstruktur im Kfz-Sektor (mobiler Bereich) Die Abbildung verdeutlicht den Verlust der Wertschöpfung im „klassischen“ Fahrzeugbau beim Übergang vom Verbrennungsmotor zum Brennstoffzellen-Antriebstrang. Dabei ist jedoch noch unklar, in welchem Umfang die Automobilhersteller die Fertigung von Komponenten übernehmen werden, die nicht zu ihren heutigen Kernkompetenzen gehören. Diese Entscheidung wird voraussichtlich bei den einzelnen Herstellern sogar unterschiedlich ausfallen. Große Zuwachsraten werden natürlich in den Bereichen Elektrotechnik und Regelungstechnik erwartet, da bei Brennstoffzellen und Elektromotor viel mehr elektrische und elektronische Bauteile hinzu kommen. Die Regelungstechnik ist vor allem bei der Methanol-Reformer-Variante sehr aufwendig. Deutliche Zuwachsraten sind auch bei der Chemieindustrie abzusehen, weil die Elektroden-Membran-Einheit mit einem Anteil von über 10 Prozent einen großen Anteil an den Herstellungskosten des Antriebsstrangs haben wird. Weitere Zuwächse ergeben sich für die Chemische Industrie bei der Nutzung eines Reformers. Die Zulieferpotenziale des Sektors "Gießerei- und Metallerzeugnisse" betreffen überwiegend die Metallerzeugnisse und ergeben sich auf Grund der Annahme, dass es sich um metallische Bipolarplatten (Kostenanteil der Bipolarplatten 11 Prozent) handeln wird. Composite-Materialien könnten eine kostengünstige Alternative für die mobile Anwendung sein und eine deutliche Verschiebung zugunsten der Kunststoffwaren bedeuten (Wengel/Schirrmeister, 2000). Beim Wasserstoff-Drucktank handelt es sich voraussichtlich um einen dünnwandigen Aluminiumtank mit einer verstärkenden Ummantelung aus Kohlenstofffasern. Die Produktion dieser Drucktanks lässt sich in erster Linie in der Kunststoff verarbeitenden Industrie realisieren. Daher ergibt sich ein Produktionsanteil der Kunststoffverarbeitung von 20 % am Antriebsstrang “Brennstoffzelle-Druckwasserstoff”. Leichte Zuwächse beim Maschinenbau basieren auf der Annahme, dass einige Komponenten des Getriebes, Pumpen des Gaserzeugungssystems und vor allem die Kompressor-Expander-Einheit vom Maschinenbau zugeliefert werden könnten.

28 Potenzielle Veränderung der Komponentenstruktur* (Kfz)
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Potenzielle Veränderung der Komponentenstruktur* (Kfz) 100% 4% 5% Tank 90% 4% 11% 20% 80% Abgasanlage 21% 16% 4% 70% Kühlsystem 60% 9% 24% Getriebe 22% Anteil an Kosten des Antriebstranges 50% 12% Fahrzeugelektrik 40% 17% Elektronik 30% 45% VM bzw. Stack u. 45% 20% Gaserzeugung 31% 10% * Die Gesamtkosten für den Brennstoffzellenantrieb wurden um 50 % höher angenommen, als die Kosten für einen Ottomotor. Potenzielle Veränderung der Komponentenstruktur (Beispielhafte Darstellung, ähnliches soll auch für den portablen und stationären Bereich der Brennstoffzellentechnologie entwickelt werden.) Es lassen sich drei Arten von Komponenten unterscheiden: Komponenten, die für Brennstoffzellen-Fahrzeuge angepasst werden müssen, wie zum Beispiel der Tank (Drucktank oder besser korrosionsgeschützt für Methanol), das Getriebe (einfacher), die Abgasanlage (einfacher) und das Kühlsystem (größer dimensioniert, da die PEM- Brennstoffzelle eine niedrigere Arbeitstemperatur als der Verbrennungsmotor hat. Komponenten, die nur bei Brennstoffzellen-Fahrzeugen benötigt werden, wie zum Beispiel die Brennstoffzelle, der Elektro-Traktionsmotor oder Wasserstoffsensoren. Komponenten eines herkömmlichen Antriebsstrangs, die bei Brennstoffzellen-Fahrzeugen entfallen wie zum Beispiel der Verbrennungsmotor und seine Komponenten. 0% Brennstoffzelle Verbrennungs- Brennstoffzelle Methanoltank motor Wasserstofftank

29 4. Anforderungen an das Handwerk
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk 6 Thesen zu den Auswirkungen auf das Handwerk 1. Es sind strukturelle Veränderungen der Wirtschaft, die neue Rahmen­ bedingungen schaffen und das alte Selbstverständnis des Handwerks verändern, und nicht einzelne Technologien wie die Brennstoffzellentechnik. 2. Das Handwerk muss pro-aktive interne Lösungsansätze entwickeln, um neuen Wettbewerbsstrukturen frühzeitig begegnen zu können. 3. Das Handwerk sollte sich zur eigenen Stärkung zunächst intern abstimmen. 4. Das tradierte Rollenverständnis des Handwerks muss überwunden werden. 5. Die Entwicklung eines neuen Rollenverständnisses im Handwerk ist umgehend vorzubereiten. 6. Die Bildung von Netzwerkstrukturen kann die Entwicklung eines neuen Rollenverständnisses unterstützen. Die aufgestellten Thesen sollen im Laufe des Projekts durch weitere Recherchen und Gespräche überprüft werden. Dazu zählt insbesondere der intensive Diskurs mit allen Akteuren, insbesondere mit dem Forum Netzwerk Brennstoffzelle Handwerk. These 1 – Es sind strukturelle Veränderungen der Wirtschaft, die neue Rahmenbedingungen schaffen und das alte Selbstverständnis des Handwerks verändern, und nicht einzelne Technologien wie die Brennstoffzellentechnik Die Begründung dafür liegt hauptsächlich im internationalen Trend zur Liberalisierung der Energiemärkte, auf dessen Wogen die Brennstoffzellentechnik mitreitet. Die spezifischen Merkmale der Brennstoffzelle machen sie für einen dezentralen Einsatz in der Hausenergieversorgung besonders geeignet und stellen neue Anforderungen an die betroffenen Handwerksbetriebe. In gleicher Weise verändern sich die Anforderungen im Kfz-Sektor, die zu grundlegenden Veränderungen führen können. These 2 – Das Handwerk muss pro-aktive interne Lösungsansätzen entwickeln, um neuen Wettbewerbsstrukturen frühzeitig begegnen zu können. Die allgemeinen Entwicklungen auf den Energiemärkten erfordern die Neuorientierung aller betroffenen Partner. Die Entwicklung der Gesamt- oder Komfort-Dienstleistungsgeschäfte ist eine natürliche Folge dieser Entwicklungen, für die einzelne Branchen oder Unternehmen wirtschaftliche Entfaltungsmöglichkeiten benötigen. Die Aufgabe des Handwerks, genauer der Handwerksvertretungen wie Kammern, Verbände und Innungen, besteht darin, diese Veränderungen mitzugestalten.  These 3 – Das Handwerk sollte sich zur eigenen Stärkung zunächst intern abstimmen. Um die Argumentation bei Gesprächen und im Austausch mit anderen Interessengruppen zu stärken, sollte das Handwerk zunächst intern eine eigene Position entwickeln, um gegenüber Dritten Geschlossenheit demonstrieren zu können. Damit würde ein Beitrag zum Nachweis der Zukunftsfähigkeit der deutschen Handwerkswirtschaft/-organisation in Europa geleistet.  These 4 – Das tradierte Rollenverständnis des Handwerks muss überwunden werden. Insbesondere SHK- und Elektrohandwerk werden aus Gründen der technologischen Überlappung der Gefahr ausgesetzt sein, ihre gegenseitigen Interessen in der Installation von Kraft-Wärme-Kopplungstechnologien im Haushalt, zu denen auch die Brennstoffzellentechnologie gehört, zu verletzen. Um das zu vermeiden, müssen die Verbände der beteiligten Gewerke das Gespräch zur Erarbeitung gemeinsamer Lösungsansätze suchen. Erste Vereinbarungen sind bereits getroffen worden.  These 5 – Die Entwicklung eines neuen Rollenverständnisses im Handwerk ist umgehend vorzubereiten. Da die Strukturen innerhalb des deutschen Handwerks historisch bedingt komplex sind, wird der Vorbereitungsprozess einen zeitlichen Vorlauf erfordern. Des weiteren haben andere wichtige Branchen bzw. einzelne Großunternehmen die Gründung von Interessensverbänden in Kürze in Begleitung erster Feldversuche angekündigt. Um bereits in diesen Feldversuchen adäquat repräsentiert zu sein, ist es erforderlich, dass das Handwerk jetzt zu seinem Selbstverständnis findet. These Das neue Rollenverständnis muss unter Vernachlässigung hierarchischer Strukturen im Handwerk durch Bildung von Netzwerkstrukturen entwickelt werden. Um unerwünschte Verzögerungen in der handwerksinternen Diskussion zu vermeiden, erscheinen Netzwerkstrukturen als probates Mittel für einen schnellen Informationsaustausch. Zur Netzwerkbildung bedarf es einer Kommunikationsplattform, über die zeitnah über wichtige brennstoffzellenspezifische Entwicklungen berichtet wird. Darüber hinaus ist der gegenseitige Erfahrungsaustausch von großer Bedeutung.

30 Vorbereitende Aktivitäten im Handwerk
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Vorbereitende Aktivitäten im Handwerk Fachverbände und Kammern Auseinandersetzungen mit neuen Energiemarktstrukturen Untersuchung der Auswirkungen auf einzelne Gewerke bzw. deren Zusammenwirken Aus- und Weiterbildungsmaßnahmen abstimmen und entwickeln Gemeinsam frühzeitige Gespräche mit Energieversorgern suchen Handwerksunternehmen Grundsätzliche Aufgeschlossenheit gegenüber neuen Entwicklungen Aktive Informationsbeschaffung (Internet, Handwerks- oder Herstellerseminare) Frühzeitige Beteiligung an innovativen Pilotprojekten gemeinsam mit neuen Akteuren Ausblick Mögliche Auswirkungen im Elektrohandwerk Das Elektrohandwerk wird mit veränderten Fachinhalten konfrontiert aber kaum strukturellen Veränderungen ausgesetzt sein. Im Gegensatz zum SHK-Handwerk ist hier mit der Erschließbarkeit neuer Märkte (z.B. Hausenergieversorgung, Verdrängung verbrennungsmotorischer durch elektrische Kleinantriebe) zu rechnen. Hersteller von BZ-Systemen, die keine gewachsenen Strukturen im SHK-Handwerk haben, scheinen für Service und Wartung das Elektrohandwerk zu präferieren. Wie auch bei den anderen Handwerken bestehen mögliche Maßnahmen in der pro-aktiven Gesprächsbereitschaft zur Definition gemeinsamer Maßnahmen mit anderen betroffenen Gewerken im Handwerk, die den Erhalt nicht nur dezentraler Wartungsstrukturen sondern auch dezentraler Verwaltungsstrukturen (= eigenverantwortliche Kundenbetreuung vor Ort) zum Ziel haben. Mögliche Auswirkungen im SHK-Handwerk Die Auswirkungen der Brennstoffzellentechnik bzw. die mit ihr einhergehenden strukturellen Veränderungen auf das SHK-Handwerk könnten so nachhaltig sein, dass Brüche in den heutigen Handwerksstrukturen zu erwarten sind. Über das mögliche mittel- bis langfristige Wegbrechen des direkten Kundenzugangs durch die neuen Dienstleistungsgeschäfte der Energieversorgungsunternehmen könnten auch Teile des Installationsgeschäftes an das Elektrohandwerk „verloren gehen“. Dieses um so mehr, als es seit Januar 2002 eine Vereinbarung zwischen ZVE und ZVSHK gibt, in der eine Übernahme branchenfremder Tätigkeiten im jeweils anderen Gewerk ausdrücklich vereinbart wurde. Denkt man die sich heute abzeichnende Entwicklung weiter, so könnte auch ein völlig neues Handwerksverständnis entstehen. Dieses bestünde in einer viel stärkeren Anbindung des SHK-Handwerks an die Heizgeräteindustrie ähnlich dem KfZ-Handwerk an Automobilhersteller und -zulieferer, in der das Handwerk den gestalterischen und planenden Einfluss auf die Hausenergieversorgung gänzlich verliert und damit auch geräte- und system­spezifische Aus- und Weiterbildungsinhalte von der Industrie vorgegeben werden. Mögliche Auswirkungen im Schornsteinfegerhandwerk Durch die in den letzten Jahren in Deutschland weit fortgeschrittene Umstellung der Hausheizungen von Kohle auf Heizöl, aber noch viel mehr auf Erdgas (in ländlichen Regionen auch Flüssiggas) und zu einem geringen Teil auf Elektroheizungen, hat das Schornsteinfegerhandwerk seine Tätigkeiten bis heute nachhaltig den neuen Gegebenheiten anpassen müssen. Zu einem wichtigen Bestandteil ist die Umweltmesstechnik geworden, die dem Schornsteinfegerhandwerk daher zu einem umweltfreundlichen Image verholfen hat. Der Dämmstandard eines Gebäudes, in dem ein Brennstoffzellen-BHKW installiert wird, wird künftig über die möglichen Schadstoff- und klimawirksamen Emissionen entscheiden, da er Einfluss auf Art und Größe der Abgasanlage hat. Da im Brennstoffzellenheizgerät, bzw. im vorgeschalteten Gasreformer nur sehr geringe Schadstoffemissionen anfallen und schlussendlich die Größe des erforderlichen Spitzenheizkessels, der im Falle einer elektrischen Spitzenlastabdeckung in Passivhäusern auch entfallen könnte, über die Schadstoffemissionen entscheidet, ist die künftige Auslegung von Abgaskaminen in Niedrigenergie- und Passivhäusern mit Brennstoffzellen neu zu bewerten, was unmittelbaren Einfluss auf den Aufgabenumfang des Schornsteinfegerhandwerks haben wird. Entscheidend für Schornsteinfegeraufgaben ist die Anlagensicherheit. Ein neuer Aufgabenbereich tut sich ihm als Umweltgutachter auf. (siehe Experimente in Mecklenburg-Vorpommern). In Zukunft wird das Schornsteinfegerhandwerk sich neben der Überprüfung von “Feuerstätten“ verstärkt sicherheitstechnischen Erfordernissen (z.B. CO, Lüftung, Gas, Wasserstoff?) im Zusammenhang mit den Heizungsanlagen beschäftigen müssen. Auch umweltrelevante Überprüfungen und Beratungen können dem Aufgabenspektrum verstärkt zugeordnet werden. Zu bedenken ist dabei, dass die Wahrnehmung dieser Aufgaben im staatlichen Auftrag und im öffentlichen Interesse erfolgen. Kein anderes Gewerk kommt regelmäßig in alle Häuser und löst mit seiner Tätigkeit die Einbindung anderer Gewerke aus.  Mögliche Auswirkungen im KfZ-Handwerk Die Auswirkungen im Kfz-Handwerk können sowohl in fachinhaltlichen als auch strukturellen Änderungen bestehen. Fachinhaltlich werden die Automobilhersteller gemeinsam mit ihren Zulieferern durch ihre Entwicklungsbemühungen zur Brennstoffzellentechnologie den Trend weg vom Verbrennungsmotor und hin zum Brennstoffzellen-Elektroantrieb vorgeben. Strukturell können die durch neue Fahrzeugkonzepte ausgelösten Unternehmenskonzepte auch die Rolle bzw. Ausrichtung des Handwerks an industriellen Vorgaben beeinflussen. Einer möglichen fortschreitenden Differenzierung der Automobilindustrie in Fahrzeugantriebstechnik und Fahrzeugkarosserie wird das Handwerk künftig folgen müssen.

31 Zu erwartende Arbeitsergebnisse des Projektes
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Zu erwartende Arbeitsergebnisse des Projektes Bereitstellung von Informationsmaterialien für Berater und Handwerker über Internet Schulungen der Technologie- und Innovationsberater Initiierung einer Informationskampagne im Handwerk Abschätzung der arbeitsmarktpolitischen Bedeutung Empfehlungen für die Öffentliche Hand Unabhängige Information und Beratung Förderung von Kooperationen innerhalb des Handwerks und auch mit der Wissenschaft Empfehlungen bzgl. der zielgruppengerechten Entwicklung von Lehrmaterialien Empfehlungen bzgl. der Veränderungen der Berufsordnungsmittel Bisherige Arbeitsergebnisse des Projektes: Schulungen für Technologie- und Innovationsberater Bereitstellung von Informationsmaterialien für Berater und Handwerker via Internet Erarbeitung eines Musterfoliensatzes für Informationsveranstaltungen vor Unternehmern und Führungskräften des Handwerks Öffentlichkeitsarbeit bzgl. der Projektinhalte Erste Abschätzungen der arbeitsmarktpolitischen Bedeutung Förderung von Kooperationen innerhalb des Handwerks und auch mit der Wissenschaft – insbesondere mit dem ZSW in Ulm und FZ Jülich Aktuelle Projektergebnisse unter

32 Forum „Netzwerk Brennstoffzelle im Handwerk“
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Forum „Netzwerk Brennstoffzelle im Handwerk“ Information/Erfahrungsaustausch des Handwerks über aktuelle Entwicklungen Spiegelung der BZ-Projektergebnisse Erfassung bestehender Aktivitäten Erörterung der weiteren Arbeit des Forums Erarbeitung eines gemeinsamen Positionspapiers Ziel: Plattform für alle Handwerksbereiche bundesweit Forum „Netzwerk Brennstoffzelle im Handwerk“ Die Brennstoffzellentechnologie zwingt das Handwerk, sein tradiertes Rollenverständnis zu überdenken. Das ist das Ergebnis eines Diskussionsforums von Vertretern des Installations- und Heizungstechniker-, von Vertretern des Elektro- und Informationstechnischen Handwerks und des Schornsteinfegerhandwerks. Sie trafen sich Ende Oktober 2002 im Rahmen des Forschungsvorhabens »Anforderungen an das Handwerk durch die Innovation Brennstoffzelle« des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie in Hannover anlässlich der Vorstellung erster Projektergebnisse durch die Projektpartner Heinz-Piest-Institut (HPI), Hannover, L-B-Systemtechnik GmbH, Ottobrunn, und Fraunhofer-Institut für Systemtechnik und Innovationsforschung ISI, Karlsruhe. Wichtigster Punkt der Diskussion war der Wunsch nach einer handwerksinternen Abstimmung. Hierzu wurde beschlossen, ein gemeinsames Positionspapier zu erstellen. Grundlage des Positionspapiers bilden sechs Thesen: Demnach schaffen strukturelle Veränderungen der Wirtschaft neue Rahmenbedingungen und verändern das alte Selbstverständnis des Handwerks. Neue Wettbewerbsstrukturen im Markt schaffen zugleich einen Handlungszwang, denen mit eigenen Lösungsansätzen begegnet werden muss. Das Handwerk sollte sich dazu intern abstimmen, wobei das tradierte Rollenverständnis zu überdenken ist. Das gilt insbesondere für das Installations- und Heizungstechniker-Handwerk und das Elektrohandwerk, bei denen es wegen der Brennstoffzelle zu deutlichen Überschneidungen der Arbeitsbereiche kommt. Für eine gedeihliche Zusammenarbeit sind bereits gute Ansätze wie die Verbände-Vereinbarung zu § 7a HWO erkennbar. Zudem sind die Bildung und der Ausbau von Netzwerkstrukturen als Sofortmaßnahme dringend erforderlich. Die Analyse stieß auf große Zustimmung der Vertreter der verschiedenen Gewerke. Das Heinz-Piest-Institut wird nunmehr ein entsprechendes Positionspapier erarbeiten. Dieses Positionspapier wird vom Forum verabschiedet und ist danach unter abrufbar.

33 Brennstoffzellentechnik ist akzeptiert, aber...
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Brennstoffzellentechnik ist akzeptiert, aber... Heizungsanlagenhersteller sprechen seit kurzem von 2010 als Zeitpunkt für die kommerzielle Einführung der BZ-Technologie (Technologische Weiterentwicklungen und erforderliche Kostenreduktion) Kraft-/Brennstoff-Infrastrukturfrage wurde unterschätzt Synergien wurden bisher nur in Ansätzen genutzt Dynamik im Ausland ist unerwartet groß Grundlagen- und Anwendungswissen um Brennstoffzellen in der EU ist fragmentiert Aktuelle Entwicklungen stellen Ihnen die zahlreichen Newsletter und Internetportale zur Verfügung. Hinweise dazu erhalten Sie auf der nächsten Folie.

34 4. Anforderungen an das Handwerk
1. Problemstellung 2. Technologie 3. Markt/Akteure 4. Anforderungen an das Handwerk Darüber hinaus können Sie sich auch bei den unten aufgeführten Einrichtungen informieren. Weitere Links finden Sie in der Rubrik „weiterführende Links“ unter Brennstoffzelle   Forum Brennstoffzelle Baden Württemberg Deutsches Brennstoffzellenforum Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Deutscher Wasserstoffverband Web: Wasserstoff- und Brennstoffzellen Informationssystem der LB-Systemtechnik Kompetenznetzwerk Brennstoffzelle NRW der Landesinitiative Zukunftsenergien NRW Wasserstoff- und Brennstoffzellen Informationssystem Initiative der Gasversorger

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