Marktbericht zu Brennstoffzellensystemen für Kraftfahrzeuge: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Elektrolyttyp (Polymer-Elektronische Membran-Brennstoffzelle, Direktmethanol-Brennstoffzelle, Alkalische Brennstoffzelle, Phosphorsäure-Brennstoffzelle), Fahrzeugtyp (Pkw, Nutzfahrzeuge), Kraftstoffart (Wasserstoff, Methanol), Leistung (unter 100 kW, 100 bis 200 kW, über 200 kW) und Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika) – Prognosen für 2025–2033

Wachstumsfaktoren für den Markt für Brennstoffzellensysteme im Automobilsektor

Zunehmende Verbreitung von Brennstoffzellensystemen in Nutzfahrzeugen

Angesichts wachsender Umweltbedenken erlassen Regierungen und Umweltbehörden strenge Emissionsnormen und -gesetze. Dies dürfte die Produktionskosten für kraftstoffsparende Dieselmotoren in Zukunft in die Höhe treiben. Daher wird für den Markt für neue Nutzfahrzeug-Dieselmotoren in Kürze ein verlangsamtes Wachstum erwartet. Herkömmliche, mit fossilen Brennstoffen betriebene Nutzfahrzeuge wie Lkw und Busse tragen maßgeblich zu den erhöhten Verkehrsemissionen bei. Mit Brennstoffzellenfahrzeugen, die als emissionsfreie oder emissionsarme Fahrzeuge gelten, dürften die Emissionen schwerer Nutzfahrzeuge sinken. Ein wichtiger Faktor für das erwartete Marktwachstum von Brennstoffzellenfahrzeugen sind die weltweiten Initiativen von Regierungen zur Förderung grüner Energien, um die Verkehrsbelastung zu reduzieren.

Marktbeschränkung

Mangel an Wasserstofftankstellen

Das Fehlen einer Wasserstoffinfrastruktur ist das Haupthindernis für die Einführung verschiedener Technologien.BrennstoffzellenfahrzeugeAuf dem internationalen Markt ist Wasserstoff noch nicht weit verbreitet. Ein Grund dafür ist, dass die Wasserstoffproduktion mit herkömmlichen Methoden sehr teuer und emissionsintensiv ist, was die Einhaltung der strengen Vorgaben des Energiegesetzes erschwert. Der Aufbau einer neuen Wasserstofftankstelleninfrastruktur ist kostspielig (aber nicht teurer als der Aufbau einer Infrastruktur für Methanol oder Ethanol). Aus Erdgas lässt sich Wasserstoff gewinnen, der günstiger als Benzin sein kann. Sofern kein günstiger Strom außerhalb der Spitzenzeiten oder Solaranlagen genutzt werden, sind die Kosten der Wasserstoffproduktion aus Wasser und Strom durch Hydrolyse höher als die Kosten der Benzinherstellung mit konventionellen Methoden.

Marktchance

Fortschritte bei Brennstoffzellenmodulen

Für viele Fahrzeughersteller war die Entwicklung eines idealen und effizienten Brennstoffzellensystems schon immer von entscheidender Bedeutung. Daher hat die Automobilindustrie die bestehenden Brennstoffzellenmodule kontinuierlich mit verbesserten und fortschrittlicheren Technologien weiterentwickelt, um die Schwächen der Vorgängermodelle auszugleichen. In den letzten fünf Jahren haben zahlreiche Akteure – von Automobilherstellern bis hin zu Zulieferern von Brennstoffzellensystemen und -komponenten – intensiv an der Verbesserung ihrer Brennstoffzellenmodule gearbeitet und in Forschung und Entwicklung investiert, um ihre Geschäftsmodelle an den weltweit wachsenden Trend zu emissionsfreien Fahrzeugen anzupassen. Sowohl Automobilhersteller als auch Zulieferer von Brennstoffzellenkomponenten haben aktiv Joint Ventures gegründet und ihre Brennstoffzellengeschäfte in der globalen Automobilindustrie ausgebaut.

Einblicke in die Elektrolyttypen

Das Segment der Polymer-Elektronikmembran-Brennstoffzellen (PEMFC) trägt am meisten zum Markt bei und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 40,75 % wachsen. Hohe Energieumwandlungsraten und die Erzeugung von sauberem Wasser sind Vorteile von Brennstoffzellen. Anionenaustauschmembran-Brennstoffzellen (AEMFC) sind kostengünstiger und umweltfreundlicher als vergleichbare Technologien. Allerdings weisen AEMFC eine geringere Ionenleitfähigkeit, chemische Stabilität und Leistung auf. In den letzten Jahren haben viele große Unternehmen Interesse an diesen Technologien gezeigt. Busse sind die häufigste Anwendung der Brennstoffzellentechnologie.

Anode und Kathode von Phosphorsäure-Brennstoffzellen (PAFCs) bestehen aus einem Platinkatalysator, der fein auf einer Kohlenstoff-Siliciumcarbid-Struktur dispergiert ist. Phosphorsäure dient in PAFCs als Elektrolyt. In entwickelten Märkten werden diese Zellen typischerweise zur stationären Stromerzeugung in Gebäuden, Hotels, Krankenhäusern und Energieversorgungsunternehmen eingesetzt. Die Anlagen weisen zehntausende Betriebsstunden auf und haben sich als äußerst zuverlässig und technisch ausgereift erwiesen. Diese Brennstoffzellen verarbeiten Wasser schneller als andere Brennstoffzellen, wie beispielsweise PEMs, und sind toleranter gegenüber Wasserstoffverunreinigungen. Der Nachteil ist die Emission von Phosphorsäuredampf, die eine gute Belüftung erfordert. PAFCs sind im Vergleich zu anderen Brennstoffzellen bei gleichem Gewicht und Volumen weniger leistungsstark und aufgrund ihres deutlich höheren Platinverbrauchs teurer.

Einblicke in Fahrzeugtypen

Das Segment der Pkw hält den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 40,71 % wachsen. Im Nutzfahrzeugmarkt für Pkw gab es bisher nur wenige Entwicklungen. Dennoch haben Automobilhersteller verschiedener Regionen in den letzten Jahren begonnen, Brennstoffzellen-Pkw verstärkt in den Fokus zu rücken. Toyota Europe stellte im März 2021 die neue Generation des Mirai mit einer Reichweite von rund 650 km vor. Die GA-L-Plattform diente als Grundlage für die Entwicklung des neuen Brennstoffzellen-Stacks und des Brennstoffzellen-Propeller-Chips (FCPC) von Toyota. Trotz der Unterstützung von Regierungen und Unternehmen ist es noch ein weiter Weg, bis Brennstoffzellen-Pkw flächendeckend akzeptiert sind. In der Europäischen Union waren 2019 lediglich 535 Fahrzeuge zugelassen. Es wird erwartet, dass die Verbreitung von Brennstoffzellenfahrzeugen in den kommenden Jahren zunehmen wird, da der Anteil von Elektrofahrzeugen, der in einigen Ländern einst zwischen 2 % und 50 % der Neuwagenverkäufe ausmachte, weiter wächst.

Busse sind für den Pendlerverkehr in Städten und ländlichen Gebieten unverzichtbar, da ihre Abgase zur globalen Erwärmung beitragen. Strenge Emissionsnormen und Förderprogramme haben zu einem Marktwachstum bei neuen Energieträgern und emissionsfreien Fahrzeugen geführt. Schnelles Betanken und größere Reichweite sind Vorteile von Brennstoffzellenbussen gegenüber batteriebetriebenen Bussen. Dies dürfte das zukünftige Marktwachstum weiter ankurbeln. Auch die Verfügbarkeit von Wasserstoff fördert das Marktwachstum. Umfangreiche Produktionsanlagen stellen Wasserstoff als Kraftstoff her, bevor dieser zu Depots und Tankstellen transportiert wird. Wasserstoff kann mittels Elektrolyseuren und Erdgasreformern erzeugt werden. Zahlreiche Wasserstoffproduktionsverfahren werden die Entwicklung von Brennstoffzellenbussen voraussichtlich beschleunigen. Nationale und regionale Regierungen in Entwicklungsländern setzen Brennstoffzellenbusse ein, um die Umweltverschmutzung zu bekämpfen.

Das Methanolsegment trägt am meisten zum Markt bei und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 40,95 % wachsen. Brennstoffzellen gewinnen für die Bemühungen der Automobilindustrie zur Reduzierung von CO₂-Emissionen zunehmend an Bedeutung. Methanol-Brennstoffzellen eignen sich für Automobile und andere Spezialmaschinen. Die entwickelte Metallglaselektrode oxidiert Methanol 85 % effizienter als platinbasierte Elektroden. Wissenschaftler suchen nach den idealen Metallglaszusammensetzungen, um die Leistung und Stabilität von Methanol-Oxidations-Brennstoffzellen zu verbessern. Die Entwicklung dieses Segments beschleunigt sich stetig. Darüber hinaus wird Methanol im Prognosezeitraum dem gleichen Trend wie Wasserstoff-Brennstoffzellen folgen und seinen Marktanteil im Brennstoffsegment weiter ausbauen.

Um eine klimaneutrale Gesellschaft zu schaffen, entwickeln Unternehmen Nutzfahrzeugtechnologien. Pick-ups und Pkw könnten künftig mit Wasserstoff betrieben werden. Viele Firmen arbeiten bereits an der Entwicklung von Wasserstoffautos.

• Das französische Startup Hopium präsentierte beispielsweise im Januar 2021 seine Technologieplattform für Premium-Wasserstofffahrzeuge. Die Tanks können innerhalb von drei Minuten sechs Kilogramm Wasserstoff aufnehmen. Mit dieser Plattform lassen sich 500 PS, eine Höchstgeschwindigkeit von 230 km/h und eine Reichweite von 1.000 km erreichen.

Nach Elektrobussen bevorzugen Verkehrsbetriebe Wasserstoff-Brennstoffzellenbusse. Zukünftige Technologien werden die Betankungszeiten verkürzen und die Erreichbarkeit mit dem Bus verbessern.

Einblicke in die Leistungsabgabe

Das Segment mit 100 bis 200 kW hält den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 40,74 % wachsen. Die Infrastruktur wird die Verbreitung von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen maßgeblich bestimmen. Da diese Infrastruktur noch im Aufbau ist, sind die meisten Automobilhersteller noch nicht in den Markt eingetreten. Hochdrucktanks benötigen zudem viel Platz, um ausreichend Wasserstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge zu speichern. Daher gab es im Vergleich zu Bussen und Lkw weniger Entwicklung bei Kleinwagen und leichten Nutzfahrzeugen (LCVs). Viele Automobilhersteller haben sich jedoch äußerst ehrgeizige Ziele für Brennstoffzellenfahrzeuge gesetzt. In den letzten Jahren wurden neue Modelle eingeführt, und weitere Fahrzeugankündigungen folgten. Aufgrund der steigenden Nachfrage nach Anwendungen für die Zustellung auf der letzten Meile, die nur mit einem Netz von Tankstellen erfolgreich sein kann, arbeiten Unternehmen und Automobilhersteller daran, leichte Nutzfahrzeuge (LCVs) auf dem Markt einzuführen.

Regionalanalyse

Der asiatisch-pazifische Raum ist der bedeutendste Marktteilnehmer im globalen Markt für Brennstoffzellensysteme im Automobilbereich und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 33,15 % wachsen. Südkorea ist ein wichtiger Automobilmarkt in dieser Region. Wie andere asiatische Länder investiert das Land massiv in Wasserstofftechnologie und treibt damit die Nachfrage nach Brennstoffzellensystemen für Fahrzeuge an.

• Beispielsweise kündigte Se'A Mechanics Co. Ltd. (Se'A Mechanics) im März 2021 an, 25 Milliarden KRW in den Bau eines neuen Werks in Gumi, Gyeongsangbuk, zu investieren. Die Investition läuft bis 2027. Das Unternehmen produziert Teile für …Verbrennungsmotor (ICE)Fahrzeuge und Druckgussteile für Brennstoffzellen und Elektrofahrzeuge. Neben den genannten Details dürfte der untersuchte Markt von der aktiven Beteiligung des südkoreanischen Ministeriums für Handel, Industrie und Energie in diesem Sektor profitieren.

Markttrends in Nordamerika

Nordamerika wird voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 52,56 % wachsen und im Prognosezeitraum 14.645 Millionen US-Dollar erwirtschaften. Die USA verfügen über einen der größten Fahrzeugbestands an Verbrennungsmotoren und gehören damit zu den größten Emittenten. Dank strenger Emissionsvorschriften, Technologieanbietern und Steuervergünstigungen wächst der Brennstoffzellenmarkt des Landes. Führende Automobilhersteller und OEMs in den USA werden die Einführung von Brennstoffzellen-Nutzfahrzeugen voraussichtlich weiter vorantreiben. So plant Hyundai beispielsweise bis 2030 den Bau einer 6,4 Milliarden US-Dollar teuren Fabrik, die 500.000 Brennstoffzellensysteme für Nutz- und Personenfahrzeuge produzieren kann. Aufgrund der zunehmenden Verbreitung von Brennstoffzellenbussen im öffentlichen Nahverkehr wird ein Wachstum des Marktes für Brennstoffzellensysteme im Automobilbereich erwartet.

Für Europa wird im Prognosezeitraum ein stetiges Wachstum erwartet. Das JIVE-Programm soll die Anzahl der Brennstoffzellenbusse erhöhen, die sowohl auf dem Inlands- als auch auf dem Auslandsmarkt den Haupteinsatzbereich für Brennstoffzellensysteme darstellen. In Deutschland dominieren einige große Konzerne den Markt für Brennstoffzellensysteme im Automobilbereich.

• Die Robert Bosch GmbH erklärte beispielsweise im März 2021, dass sie beabsichtige, Komponenten für Brennstoffzellensysteme in Automobilen zu entwickeln und diese bis 2022 zum Kauf anzubieten. Das Unternehmen wird integrierte Systeme entwickeln, die wichtige Brennstoffzellenfahrzeugteile wie Wasserstoffeinspritzdüsen, Luftventile und die derzeit in Entwicklung befindlichen Brennstoffzellenstapel kombinieren.

Der nationale Markt ist der größte in Europa, und es wird erwartet, dass er auch im Prognosezeitraum international und in der Region weiterhin dominieren wird.

Brasilien vollzieht schrittweise den Übergang zu umweltfreundlicheren Verkehrsmitteln, vorwiegend durch batterieelektrische Fahrzeuge. Aufgrund des reichlichen Vorkommens anderer Kraftstoffarten ist der Markt für Brennstoffzellen in Brasilien jedoch zunächst klein. Einige Automobilhersteller bekunden zudem Interesse am Einsatz der Brennstoffzellentechnologie, was einen wichtigen Schritt für deren Kommerzialisierung darstellt. Brasilien dürfte in den kommenden Jahren eine führende Rolle in dieser Technologie einnehmen, da einige Unternehmen bereits Bioethanol in Brennstoffzellen verwenden. Dies wird den Markt für Brennstoffzellensysteme im Prognosezeitraum voraussichtlich positiv beeinflussen.

Die Emirates Authority hat technische Vorschriften für Brennstoffzellenfahrzeuge für die ESMA (Emirates of Standardization and Metrology) entwickelt, die das Marktwachstum voraussichtlich ankurbeln werden. Die VAE setzen Maßnahmen um, um die Nutzung von Elektrofahrzeugen, umweltfreundlichen Fahrzeugen und nun auch wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen zu fördern. Vor der Ausarbeitung des Gesetzes für wasserstoffbetriebene Fahrzeuge führte die Regulierungsbehörde Zylindertests durch, untersuchte die Speichertanks und die verwendeten Metalle und überwachte die Ventilsicherheit. Diese Programme sind Teil der Strategie „Dubai Clean Energy 2050“, die darauf abzielt, in den nächsten drei Jahrzehnten 75 % der gesamten Stromerzeugung des Emirats aus sauberen Energiequellen zu gewinnen. Auch bedeutende Unternehmen zeigen Interesse an der Wasserstofftechnologie in den VAE.