Xe + H2: Neue Wertschöpfungsformeln für Sachsen gesucht

Dresden/Chemnitz, 13. April 2021. Der Dresdner Sondermaschinenbauer Xenon entwickelt derzeit Anlagen, die die Reaktorstapel („Stacks“) von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren hochautomatisiert und in großen Serien herstellen können. Das haben Xenon-Chef Tobias Reißmann und Geschäftsbereich-Entwickler Hartmut Freitag im Oiger-Gespräch angekündigt. Mit dieser Fertigungstechnologie könne Sachsen, Deutschland und Europa neue Wertschöpfungsketten in diesem Zukunftstechnologie-Sektor aufbauen, sind die beiden überzeugt. „Wir sind schon immer ein technologieorientiertes Unternehmen gewesen“, betont Freitag. „Wir sehen gute Chancen, hier zu ganz neuen Lösungen für die Stackmontage zu kommen.“

Was sind Stacks?

Die Stacks sind die Herzstücke für zwei gewissermaßen „entgegengesetzte“ Technologien, auf denen derzeit viele ökologische Hoffnungen ruhen: In Brennstoffzellen reagieren Wasserstoff und Sauerstoff in diesen Stapeln aus Metall-, Kohlenstoff- oder Keramikplatten. Dabei entstehen Strom, Wärme und Wasser – aber keine umweltschädlichen Abgase. In Elektrolyseuren hingegen zerlegen diese Stapel Wasser unter Stromzufuhr in Wasserstoff und Sauerstoff. Gelegentlich gibt es sogar Anlagen, die beide Technologien beherrschen: Sie sind wahlweise in den Strom- oder Wasserstoff-Erzeugungsmodus schaltbar – je nachdem, ob beispielsweise gerade überschüssiger Windkraftstrom zwischengespeichert werden muss oder die Industrie justament viel Strom braucht.

Sprung von der Manufakturarbeit zur Automatenfabrik notwendig

Bisher stapeln Arbeiter die „Stacks“ oft noch im Manufakturmodus, sprich: Da ist viel Handarbeit im Spiel. Eine hochautomatisierte Produktion würde die Risiken zumindest mindern, dass sich die Geschichte der deutschen Solarindustrie wiederholt: Einst war sie weltweit tonabgebend, wurde dann aber rechts überholt von chinesischen Solarmodulherstellern, die eben nicht nur niedrigere Löhne und günstige Staatskredite auf ihrer Seite hatten, sondern ihre Fabriken auch zackig automatisierten und auf echte Massenproduktion hochfuhren.

Mikroelektroniker haben aus den Fehlern der deutschen Solarindustrie gelernt

Dass es auch anders geht, hat ein Teil der deutschen Mikroelektronik-Industrie bewiesen, die nicht zuletzt durch sächsische Technologie wettbewerbsfähig geblieben ist. Experten bei Infineon und anderen deutschen Chipherstellern sagen: Wenn wir unsere Fabriken nicht konsequent nachautomatisiert hätten, dann hätten wir bei der Konkurrenz aus Fernost längst das Handtuch werfen müssen. Und dabei geholfen haben eben vor allem auch Dresdner Automatisierer wie HAP, Ortner Roth & Rau beziehungsweise Fabmatics und andere Mitglieder des „Automation Network Dresden“ (AND), zu dem auch Xenon gehört. Ähnliches haben die Dresdner Automatisierungsspezialisten nun auch für die gerade erst entstehende Serien- und Massenproduktion von Stacks für Großelektrolyseure sowie Fahrzeug- und stationäre Brennstoffzellen vor.

Xenon-Ingenieure setzen auf regionale Entwicklungs-Netzwerke

In den Aufbau dieses neuen Geschäftsfeldes investiert Xenon bis 2024 zunächst rund drei bis vier Millionen Euro – und hofft dabei auch auf Fördermittel von Bund und Ländern. Bei der Entwicklung der neuen Fertigungstechnologien will das Unternehmen mit Forschungspartnern wie den Unis Dresden und Chemnitz, dem Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik in Saarbrücken sowie dem Dresdner Unternehmen „Sunfire“ kooperieren. Gerade Sunfire ist dabei ein wichtiges Bindeglied. Denn Xenon möchte sich einerseits auf die Stack-Montage für Brennstoffzellen und Elektrolyseure auf Basis der „Proton-Austausch-Membrantechnologie“ („PEM“) fokussieren, andererseits aber auch auf aufwendigere, aber effizientere Stacks für Hochtemperatur-Systeme („SOEL“ und „SOFC“) – und in diesem Segment gilt Sunfire als Technologie-Pionier.

2024 kommen die ersten Serienanlagen, Schnellläufer ab 2027

Etwa 2024/25 sollen dann auch die ersten Anlagen industriereif sein – zunächst für kleine und mittlere Stückzahlen. „2027 bis 2030 rechnen wir dann mit einem starken Nachfrageschub“, erklärt Freitag. Dann werden echte Schnelllauf-Automaten gebraucht. Triebfedern dafür dürften einerseits zahlreiche Groß-Elektrolyseure sein, die bis zum Ende der Dekade in Deutschland und Europa installiert werden sollen. Anderseits kommen dann voraussichtlich mehr Nutzfahrzeuge und womöglich auch Autos mit Wasserstoffantrieb auf den Markt, was die Stack-Nachfrage ebenfalls beflügeln dürfte. „Batterieelektrische Autos sind nur eine Brückentechnologie“, ist Tobias Reißmann überzeugt. Eher oder später schlage die Stunde der Brennstoffzellen-Fahrzeuge.

Dresdner wollen sich mit hohem Takt und Industrie 4.0 von der Konkurrenz absetzen

Bis dahin will Xenon innovative Anlagen bis zur Marktreife gebracht haben, die für eine echte Massenproduktion geeignet sind. „Da sprechen wir über sehr schnell taktende Systeme mit besonders hoher Positioniergenauigkeit, Kamera-Erkennung und hohem Automatisierungsgrad“, erläutert Benjamin Reichelt, der das vierköpfige Entwicklungsteam für das Stack-Projekt koordiniert. Damit werde sich Xenon von der Konkurrenz abheben und „Wertschöpfung in Sachsen sichern“. Auch betriebswirtschaftlich soll sich das lohnen: Perspektivisch könnten die Stack-Montagelinien etwa zehn bis 20 Prozent des Umsatzes ausmachen, hoffen die Initiatoren.

„Früh anfangen, viel investieren“

Bis dahin warten aber viele technologische Herausforderungen auf ein Familienunternehmen wie Xenon, das sich zwar auf leistungsstarke regionale Netzwerke stützen kann, aber eben nicht die Kapitalreserven eines Großkonzerns hat, weiß Geschäftsführer Reißmann: „Deshalb fangen wir früh mit der Entwicklung an und investieren – für unsere Verhältnisse – viel in dieses Projekt.“

Wasserstoff-Euphorie verbreitet sich in Sachsen

Und Xenon steht mit diesen unternehmerischen und industriepolitischen Hoffnungen nicht allein da. Gelegentlich entsteht gar der Eindruck, in Sachsen sei – auch dank staatlicher Förderprogramme – inzwischen eine Wasserstoff-Euphorie ausgebrochen: Fraunhofer zum Beispiel forscht in Chemnitz und Dresden an effektiveren Designs für Brennstoffzellen und neuen Materialien für Elektrolyse-Stacks. Sicherheitsexperten der TU Dresden arbeiten an Schutzvorrichtungen für Wasserstoffautos. Linde Dresden konstruiert gerade den größen Elektrolyseur Europas in Leuna. Sunfire liefert Hochtemperatur-Elektrolyseure für Öko-Treibstoff-Fabriken in Norwegen. Chemnitzer Unternehmen wie „Fuel Cell Power Train“ entwickeln Antriebsstränge für Brennstoffzellen-Fahrzeuge. Ontras Leipzig experimentiert mit dem Ferntransport von Wasserstoff im herkömmlichen Gasleitungsnetzen. Und in Görlitz entsteht derzeit ein ganzer Innovationscampus für Wasserstofftechnologien, ähnliches ist in Chemnitz geplant. Und die Liste sächsischer Akteure, die derzeit an vielen Gliedern der Wasserstoff-Wertschöpfung mitschmieden, ließe sich noch weit fortsetzen.

Auf H2-Technologien ruhen auch ökologische Hoffnungen

Neben wirtschaftlichen Effekten hängen am Erfolg dieser Projekte eben auch ökologische Hoffnungen: „Wasserstofftechnologien können einen großen Beitrag dazu leisten, Klimaneutralität in einer modernen, ressourcenschonenden und gleichzeitig wertschöpfenden Gesellschaft zu erreichen“, heißt es in einer gemeinsamen Einschätzung der Fraunhofer-Institute für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden und für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) in Chemnitz zum Auftakt der Hannovermesse 2021. So seien künftig beispielsweise abgasfreie Autoantriebe aus Brennstoffzellen möglich, die kaum mehr als ein „Verbrenner“ kosten. Technologisch sieht Dr. Ulrike Beyer, die Leiterin der IWU-Wasserstoff-Taskforce, für dieses Ziel einen ganz ähnlichen Dreh- und Angelpunkt wie die Xenon-Ingenieure in Dresden „Das schaffen wir nur, wenn wir vom bisherigen Manufakturbetrieb in die Massenproduktion vorstoßen.“

Autor: Heiko Weckbrodt

Quellen: Xenon, Fraunhofer-IWS, IWU, Oiger-Archiv

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