Kraftpaket fürs Klima

Christoffer Uhr
Für mich begann es mit den Verhandlungen mit unserem Pilotkunden aus den USA, um eine Brennstoffzelle für dessen Lkw in Serie zu entwickeln. Das war 2020 und damit auch der Startpunkt für die Zusammenarbeit zwischen Bosch als Großunternehmen und einem Start-up. Bosch steht für hohe Qualität in Millionenstückzahlen, während Start-ups auf kurze Sprints setzen. Diese damaligen Gegensätze durfte ich auf Seiten von Bosch moderieren, da wir Prozesse an die gemeinsame Entwicklungsgeschwindigkeit anpassen mussten. Termindruck war prägend für mich.

Kai Weeber
Mein Kontaktpunkt in der Forschung mit dem Thema Brennstoffzelle war schon einige Jahre früher, um 2014 herum, als Elektromobilität mehr und mehr in den Fokus gerückt ist. Die Frage, die wir uns gestellt hatten, war, ob reine batterieelektrische Mobilität für alle Anwendungsfälle ausreicht. Die Automobilindustrie stand vor der Aufgabe, für neue Antriebskonzepte auch die Infrastruktur durchdenken zu müssen. Umfangreiche, globale Infrastrukturstudien haben relativ früh gezeigt, dass reine Batterielösungen für Schwerlast-Lkw, Fernverkehr und Gütertransport große Herausforderungen auch in der Infrastruktur mit sich bringen. Daher haben wir von 2015 an die Forschung intensiviert und bei Bosch die Brennstoffzelle für den Einsatz in der Mobilität vorbereitet.

Pierre Andrieu
Ich stieß ungefähr sechs Monate nach Christoffer hinzu. Meine Aufgabe war es, die internen und externen Spezifikationen umzusetzen. Das umfasste die Entwicklung von Mustern, die Vorbereitung der Industrialisierung vom Musterbau bis zur Serienfertigung sowie die Koordination aller beteiligten Bosch Bereiche und die Sicherstellung, dass alle über tausend spezifischen Komponenten termingerecht zur Verfügung standen. Es war eine komplexe Projektleitung für ein komplexes System.

Welches grundsätzliche Problem löst Ihr Produkt, für das es vorher keine Lösung gab?

Christoffer Uhr
Wir machen den Waren- und Güterverkehr mit Lkw auf der Langstrecke lokal emissionsfrei und leisten damit einen wichtigen Baustein zur Eindämmung des Klimawandels. Wasserstoff ist als Energieträger unverzichtbar für die klimaneutrale Welt und das richtige Element zur Nutzung Erneuerbarer Energien, da es in großen Mengen gespeichert und transportiert werden kann. Dies ist ein Vorteil gegenüber der Batterie-Elektromobilität, besonders für den Transport über Ländergrenzen hinweg. Für den Schwerlastverkehr bietet Wasserstoff erhebliche Vorteile: schnellere Betankungszeiten im Vergleich zum Laden einer Batterie, Reichweiten von bis zu tausend Kilometern wie bei der Nutzung von Dieselmotoren und eine geringere Gewichtseinbuße der Nutzlast im Vergleich zu rein batterieelektrischen Antrieben – rund vier Tonnen weniger. Das macht unsere Lösung attraktiv für den Schwerlasttransport.

Kai Weeber
Unsere Lösung reduziert zudem die im Vergleich zu Batterien hohe Rohstoffabhängigkeit. Das ist ein wichtiger Aspekt der Nachhaltigkeit, da weniger Bergbau für Kobalt oder Lithium nötig ist.

Wie entstand die initiale Idee für dieses Produkt?

Christoffer Uhr
Bosch beobachtet ständig die Märkte sowie aktuelle und zukünftige Bedarfe und leitet daraus ab, wie neue Produkte aussehen müssen. Wir haben batterieelektrische Antriebe, Wasserstoff-Motoren und Brennstoffzellen systematisch verglichen. Für den Schwerlastverkehr bietet die Brennstoffzelle etwa 20 Prozent Effizienzvorteil gegenüber einem Wasserstoff-Motor sowie Vorteile bei Gewicht und Betankungszeit gegenüber Batterie-Lkw. Sie ist also die beste Lösung.

Wie begegnen Sie der Kritik an der Effizienz der Brennstoffzelle im Vergleich zur Batterie?

Christoffer Uhr
Jedes Mal, wenn Energie gewandelt wird, entstehen Verluste. Deshalb sollten wir überall dort, wo wir elektrische Energie direkt nutzen können, dies auch tun. So ist der batterieelektrische Antrieb für Pkw genau der richtige Weg, da hier Reichweiten und Gewichtsbeschränkungen weniger problematisch sind. Es gibt jedoch Anwendungsfälle – vor allem auch in der Mobilität –, bei denen die direkte Nutzung nur mit Einschränkungen umsetzbar ist. Hierzu zählt unter anderem der Schwerlastverkehr. In solchen Fällen wiegen die Nutzungseinschränkungen schwerer als Effizienzverluste aus der Umwandlung von Energie.

Kai Weeber
Wir betrachten die CO2-Emissionen über die gesamte Lebensdauer des Produkts. Hier zeigt sich, dass die CO2-Emissionen trotz der geringeren Effizienz nicht höher sind als im Gesamtlebenszyklus eines batterieelektrischen Antriebs. Deshalb ist die Effizienz während der Nutzungsphase nicht so bedeutend. Es kommt auf den CO2-Ausstoß von der Herstellung über die Nutzung bis zum Recycling an.

Haben Sie beobachtet, dass andere Projekte im Schwerlastverkehr mit Brennstoffzellen gescheitert sind?

Christoffer Uhr
Wir sind die Ersten, die ein Brennstoffzellen-Antriebssystem speziell für Fernverkehrs-Lkw in Serie fertigen. Außerdem sind weltweit bereits mehrere tausend Lkw mit unserem Fuel Cell Power Module auf der Straße. Ein Anbieter aus Asien nutzt eine kleinere, modifizierte Pkw-Brennstoffzelle in einem Kasten-Lkw bis 27 Tonnen Gesamtgewicht, der nach unserer Erkenntnis im Betrieb Einschränkungen bei Reichweite und Höhenbetrieb aufweist. Ein europäisches Joint Venture zweier Lkw-Hersteller verfolgt einen ähnlichen Ansatz wie wir, dimensioniert für Schwerlastfahrzeuge, nimmt sich aber mehr Zeit und plant Flottenversuche im nächsten Jahr.

Kai Weeber
Einige Start-ups mit guten Ansätzen sind wieder verschwunden, da die Komplexität des Systems eine gewisse Unternehmensgröße und Beherrschung verschiedener Technologien erfordert. Die Frage ist nicht, wer scheitert, sondern wer das System zuerst beherrscht und auf den Markt bringt. Das ist uns gelungen.

Ihr Anspruch war ja gleiche Reichweiten und Komfort wie ein Diesel-Lkw, ohne Einschränkungen.

Pierre Andrieu
Genau, wir erfüllen die gleichen Spezifikationen wie für einen Verbrenner – ohne Kompromisse.

Kai Weeber
Spediteure im Fernverkehr bevorzugen eindeutig ein Fahrzeug, das wie ein Diesel-Lkw betrieben werden kann, gegenüber einem, das alle 400 Kilometer für mehrere Stunden geladen werden muss.

Das klingt nach einem sehr komplexen System. Wenn man an Brennstoffzellen denkt, denkt man oft an die Einzelkomponente. Sie liefern ein Gesamtsystem. Was bedeutet das genau?

Kai Weeber
Wir liefern ein Antriebssystem, unser Fuel Cell Power Module. Das ist ein Komplettsystem mit einer Schnittstelle zum Lkw, das nur Wasserstoff und Luft als Input benötigt, sowie Strom als Output liefert – neben Abwärme und Wasser als Überbleibsel. Es enthält die Brennstoffzelle selbst, beziehungsweise mehrere hundert davon zu einem Stack gestapelt, und alle zugehörigen Komponenten wie Lüfter, Kompressoren, Befeuchter, Sensoren und Steuergeräte. Durch unsere Entwicklung aus einer Hand erreichen wir eine hohe Qualität und Lebensdauer des Systems. Zudem spart es dem Lkw-Hersteller Entwicklungsaufwand und beschleunigt die Markteinführung. Hersteller können das System nehmen und in ihre Lkw einbauen, dort, wo normalerweise der Dieselmotor sitzt.

Pierre Andrieu
Unsere Rolle ist die eines Systemintegrators. Wir haben das Know-how für alle Komponenten und können sie optimal im Gesamtsystem aufeinander abstimmen. So erzielen wir hohe Robustheit und Effizienz über die gesamte Lebensdauer.

Eine Brennstoffzelle liefert Strom und Wärme. Wird die Wärme genutzt?

Christoffer Uhr
Ja, die Abwärme kann genutzt werden, um den Fahrgastraum des Lkw zu heizen. Im Winter ist das ein großer Vorteil.

Ist das System auch für andere Anwendungen denkbar, nicht nur für Lkw?

Christoffer Uhr
Absolut. Alle Anwendungen, die eine lange Betriebszeit erfordern, hohe Lasten transportieren müssen oder eine schnelle Betankung brauchen, sind prädestiniert. Dazu gehören etwa Busse, Gabelstapler, aber auch stationäre Generatoren, die zum Beispiel im Katastrophenschutz oder in Rechenzentren eingesetzt werden können.

Kai Weeber
Die Brennstoffzelle ist eine ideale Lösung für Anwendungen, bei denen Batterien heutiger Technik zu schwer wären oder die Reichweite nicht ausreicht. Im Schienenverkehr gibt es bereits Prototypen, auch für Schiffe sind unsere Module denkbar.

Wo haben Sie die Module zuerst eingesetzt? Bei welchen Kunden oder Testanwendungen?

Christoffer Uhr
Der erste Kunde war ein US-Start-up. Die ersten Module wurden im Frühjahr 2021 für Testfahrzeuge geliefert. Parallel dazu haben wir auch mit anderen Lkw-Herstellern in Europa und Asien Gespräche geführt sowie Muster für Prototypen geliefert, die zum Teil heute auf der Straße sind.

Was war die größte technische Herausforderung bei der Entwicklung des Fuel Cell Power Modules?

Pierre Andrieu
Die größte Herausforderung war, die einzelnen Komponenten in ein kompaktes, robustes und langlebiges System zu integrieren, das den harten Bedingungen im Lkw-Betrieb standhält – von großer Hitze bis zu extremen Vibrationen. Die Kühlung war ein zentrales Thema.

Kai Weeber
Auch die Systemsteuerung war extrem komplex. Das Fuel Cell Power Module muss sich je nach Einsatzfall unterschiedlich verhalten: in der Wüste anders als in den Alpen. Wir mussten Algorithmen entwickeln, die das System intelligent steuern, um maximale Effizienz und Lebensdauer zu erreichen. Die Anbindung an die Fahrzeugsteuerung war auch eine große Aufgabe.

Christoffer Uhr
Die Skalierung von Laborversuchen auf Industriemaßstab war ebenfalls nicht zu unterschätzen. Was im Labor funktioniert, muss dann auch in der Serienproduktion zuverlässig sein. Wir haben viele Tests und Simulationen durchgeführt, um hohe Robustheit zu gewährleisten.

Kann man sagen, dass es sich um eine Art modularen Baukasten handelt, den Sie anbieten?

Christoffer Uhr
Ja, genau. Wir bieten verschiedene Fuel Cell Power Module an, die sich in Leistung und Größe unterscheiden und je nach Anwendung skaliert werden können. Das ermöglicht unseren Kunden eine hohe Flexibilität. Wir haben in Bamberg eine Brennstoffzellen-Fertigung aufgebaut. Die Kernkomponente, der so genannte Stack, wird dort gefertigt. Das Fuel Cell Power Module wird dann in Stuttgart-Feuerbach montiert. Wir haben die Produktion bewusst in Deutschland angesiedelt, um unser Know-how zu sichern, hohe Qualitätsstandards zu gewährleisten und perspektivisch Arbeitsplätze zu sichern.

Pierre Andrieu
Die Produktionsprozesse entsprechen dem Automotive-Standard und sind auf Qualität optimiert. Das ist ein großer Vorteil gegenüber kleineren Akteuren, die oft alles noch mit Handarbeit fertigen.

Welche Rolle spielt die Verfügbarkeit von Wasserstoff-Infrastruktur für den Erfolg?

Kai Weeber
Die Verfügbarkeit von Wasserstoff, idealerweise grünem Wasserstoff, und einer entsprechenden Tankstelleninfrastruktur ist entscheidend für den Markthochlauf. Wir arbeiten eng mit Partnern in der Energiebranche zusammen, um den Aufbau dieser Infrastruktur zu beschleunigen. Es ist ein Henne-Ei-Problem: ohne Fahrzeuge keine Tankstellen, ohne Tankstellen keine Fahrzeuge. Aber die Politik unterstützt den Aufbau – auch wenn wir uns mehr Tempo wünschen würden.

Christoffer Uhr
Wir sehen uns als Teil eines Ökosystems und engagieren uns in Initiativen wie Hydrogen Europe und im Hydrogen Council, um die Infrastruktur voranzutreiben. Nicht nur das: Bosch bietet technische Lösungen entlang der gesamten Wasserstoff-Wertschöpfungskette – von der Erzeugung über die Speicherung bis hin zur Nutzung. Bosch investiert viel, um den Wandel hin zu einer Wasserstoff-Wirtschaft zu beschleunigen.

Gab es unerwartete Hürden?

Christoffer Uhr
Die Lieferkettenprobleme während Corona und ausgelöst durch den russischen Angriffskrieg auf die Ukraine waren große Hürden, die zu Engpässen und Verzögerungen führten.

Pierre Andrieu
Die Zusammenarbeit mit Kunden in verschiedenen Regionen der Welt mit unterschiedlichen Anforderungen war ebenfalls komplex. Wir mussten unsere Lösungen anpassen und gleichzeitig einen Standard beibehalten.

Ist die Brennstoffzelle die Zukunft für den Lkw-Verkehr?

Christoffer Uhr
Ja, absolut. Für den Schwerlastverkehr und Langstreckentransport ist die Brennstoffzelle die beste Lösung. Batterien heutiger Technik sind zu schwer und die Ladezeiten zu lang.

Kai Weeber
Wasserstoff ist der Energieträger der Zukunft. Er ermöglicht eine flächendeckende Dekarbonisierung nicht nur des Transportsektors und bietet die notwendige Flexibilität für die Speicherung Erneuerbarer Energien. Wir sehen eine Ko-Existenz von Batterie- und Brennstoffzellen-Antrieben im Lkw.

Inwiefern spielt das Thema Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit bei Ihrem Produkt eine Rolle?

Christoffer Uhr
Das ist ein zentrales Thema. Wir haben das System von Anfang an so konzipiert, dass es langlebig ist und die Komponenten am Ende ihres Lebenszyklus recycelt werden können. Zum Beispiel gewinnen wir Edelmetalle wie Platin, die in der Brennstoffzelle verwendet werden, zurück und verwenden sie wieder.

Kai Weeber
Kreislaufwirtschaft ist ein Muss für zukünftige Produkte. Wir arbeiten eng mit Recyclingspezialisten zusammen, um sicherzustellen, dass unsere Module nachhaltig sind. Auch der digitale Zwilling – also ein datenbasiertes Abbild des Fuel Cell Power Module im virtuellen Raum – hilft uns, die Lebensdauer zu optimieren, das System sinnvoll weiterzuentwickeln und den Ressourceneinsatz zu minimieren.

Glauben Sie, dass die Politik ausreichend viel tut, um die Wasserstoffwirtschaft voranzutreiben?

Christoffer Uhr
Die Politik hat die Chancen des Wasserstoffs erkannt und ist grundsätzlich auf dem richtigen Weg. Beschlossene Maßnahmen wie der Bau des Wasserstoffkernnetzes in Deutschland und Europa oder die Umsetzung der Alternative Fuels Infrastructure Regulation (AFIR) müssen konsequent weiterverfolgt werden.

Kai Weeber
Es ist wichtig, dass die Politik eine klare und langfristige Strategie für Wasserstoff entwickelt, um Investitionssicherheit zu gewährleisten und Rahmenbedingungen für den Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft zu schaffen. Wir brauchen ein schnelles Handeln, um die Klimaziele zu erreichen.

Was sind die nächsten Schritte für das Fuel Cell Power Module?

Pierre Andrieu
Wir arbeiten intensiv daran, die Serienproduktion hochzufahren und die Kosten weiter zu senken. Das gelingt am besten, indem wir Skaleneffekte über die Fertigung hoher Stückzahlen erzielen. Wir wollen das Fuel Cell Power Module für eine breite Palette von Anwendungen verfügbar machen.

Christoffer Uhr
Wir entwickeln das System kontinuierlich weiter, um die Effizienz zu steigern und die Leistung zu optimieren. Es gibt noch viel Potenzial für Innovationen im Bereich Brennstoffzellen. Da sind wir ganz vorne dabei.

Kai Weeber
Genau, schon heute halten wir mehr als 2.000 Patente im Bereich Brennstoffzelle. Unsere Forschung konzentriert sich bereits auf die nächste Generation von Brennstoffzellen-Stacks und die Integration neuer Materialien, um die Leistungsdichte und Lebensdauer weiter zu erhöhen.

Wenn Sie auf die letzten Jahre zurückblicken, was ist besonders in Erinnerung geblieben oder was möchten Sie noch teilen?

Christoffer Uhr
Für mich war die Arbeit an diesem Projekt eine unglaublich intensive und spannende Zeit – und sie ist es immer noch. Die Zusammenarbeit mit so vielen verschiedenen Bereichen und Disziplinen bei Bosch und externen Partnern bleibt herausfordernd, ist zugleich aber auch sehr bereichernd. Es ist ein tolles Gefühl, an etwas zu arbeiten, das wirklich einen Unterschied für Umwelt und Gesellschaft machen kann. Ich bin stolz auf das, was wir als Team erreicht haben, und auf die positive Resonanz, die wir erhalten.

Pierre Andrieu
Die Komplexität des Projekts und die Notwendigkeit, ständig neue Lösungen zu finden, waren enorm. Es gab viele Momente, in denen wir an unsere Grenzen gestoßen sind, aber der Teamgeist und der Glaube an die Technologie haben uns immer wieder angetrieben und die richtigen Lösungen finden lassen. Es ist faszinierend zu sehen, wie aus einer Idee ein reales Produkt wird, das die Welt verändern kann. Das ist eine unvergessliche Erfahrung.

Kai Weeber
Die Transformation der Industrie hin zu nachhaltigen Lösungen ist eine riesige Aufgabe, und ich bin dankbar, daran mitarbeiten zu können. Es geht nicht nur um Technologie, sondern auch um die Veränderung von Denkmustern. Die positive Resonanz auf unsere Arbeit zeigt, dass wir auf dem richtigen Weg sind. Es ist ein Privileg, an einer Zukunft mitzuarbeiten, in der Energie regenerativ und verfügbar ist. Ich bin optimistisch, dass wir die Herausforderungen meistern werden.

Was machen Sie, wenn Sie sich nicht mit der Forschung beschäftigen oder mit den täglichen Arbeiten an Ihren neuen Produktfeldern. Was nutzen Sie, um sich zu entspannen?

Pierre Andrieu
Also ich jogge sehr gern und sehr lang, also Halbmarathon und auch in den Bergen. Und ich spiele Tischtennis in einer Mannschaft. Wir sind dieses Jahr aufgestiegen und spielen nächstes Jahr in der Landesliga.

Kai Weeber
Ich habe ein E-Bike als Mountainbike und wohne hier ein bisschen außerhalb von Stuttgart. Das heißt, wenn ich in die eine Richtung fahre, bin ich relativ schnell in Stuttgart. Wenn ich in die andere Richtung fahre, kommt der Nordschwarzwald, wo man dann auch ganz passable Strecken mit dem Mountainbike fahren kann. Insbesondere solche, die man früher mit dem puren Mountainbike nicht gefahren wäre, weil es zu anstrengend gewesen wäre [lacht].

Christoffer Uhr
Ich habe tatsächlich am Wochenende ein Heavy-Metal-Festival sausen lassen, weil ich am Montag fit aussehen wollte [lacht]. Ansonsten spiele ich Tennis, auch in einer Mannschaft. Und mit der Familie gehe ich gern wandern, Gipfel erklimmen. Interessanterweise machen da meine Kinder immer noch mit, aber nur, wenn es steil ist. Das macht allen Spaß und es ist schön, wenn man das als Familie machen kann.

Vielen Dank für das Gespräch.