Das Marktforschungsunternehmen IDTechEx erwartet, dass der weltweite Markt für stationäre Brennstoffzellen bis 2037 auf 11 Milliarden US-Dollar wächst. Die prognostizierte durchschnittliche jährliche Wachstumsrate beträgt 21 Prozent. Als Treiber nennt die Analyse steigenden Strombedarf, begrenzte Netzkapazitäten und Dekarbonisierungsziele, die den Bedarf an zuverlässiger Stromerzeugung direkt am Verbrauchsort erhöhen. Ein wesentlicher Wachstumsimpuls kommt von Rechenzentren. Die Entwicklung dürfte allerdings je nach Anwendung und Brennstoffzellentechnologie deutlich unterschiedlich ausfallen. Einen großen Teil des Marktzuwachses erwartet IDTechEx bei Festoxidbrennstoffzellen und Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen.
Was leisten stationäre Brennstoffzellen?
Stationäre Brennstoffzellen sind ortsfeste Systeme, die am jeweiligen Standort Strom erzeugen. Sie können je nach Technologie für die kontinuierliche Versorgung oder als Notstromquelle eingesetzt werden. Damit adressieren sie unterschiedliche Anforderungen: Im Dauerbetrieb steht die verlässliche lokale Stromerzeugung im Mittelpunkt, bei einer Ersatzstromversorgung dagegen insbesondere die schnelle Reaktion auf einen Versorgungsbedarf.
Für die Auswahl eines Systems sind deshalb nicht allein dessen Leistung, sondern auch Leistungsdichte, Brennstoffflexibilität, Reaktionsverhalten und Anlaufzeit entscheidend. Der IDTechEx-Bericht „Stationary Fuel Cells for Data Centers, Commercial & Industrial Applications 2027-2037: Technology, Forecasts & Players“ untersucht diese Unterschiede anhand von Technologievergleichen, Anwendungsanalysen und Fallbeispielen. Eine für sämtliche stationären Einsatzfälle gleichermaßen geeignete Technologie zeichnet die Untersuchung nicht vor.
Warum interessieren sich Rechenzentren für eigene Stromerzeugung?
Rechenzentren beziehen ihren Strom traditionell aus dem Netz und ergänzen die Versorgung durch eine Notstromerzeugung. Das Wachstum von künstlicher Intelligenz und Cloud-Computing verändert jedoch die Größenordnung der benötigten Leistung. Hyperscale-Rechenzentren können einen Leistungsbedarf von mehreren hundert Megawatt bis hin zu mehreren Gigawatt erreichen. Gleichzeitig bleibt eine hochzuverlässige Stromversorgung eine zentrale Anforderung.
Brennstoffzellen für Rechenzentren kommen damit nicht nur als Absicherung eines Netzausfalls in Betracht. Sie können auch die laufende Stromversorgung direkt am Standort übernehmen. Für Betreiber wird diese Möglichkeit vor allem dort relevant, wo die verfügbare Netzleistung den Ausbau neuer Anlagen begrenzt. Der Bedarf betrifft somit sowohl die elektrische Leistung als auch den Zeitpunkt, zu dem sie für den Betrieb tatsächlich zur Verfügung steht.
Kann lokale Erzeugung Wartezeiten beim Netzanschluss verkürzen?
In Teilen der USA verzögern lange Warteschlangen für Netzanschlüsse und Genehmigungsanforderungen den Zugang zur benötigten Stromversorgung. Neue Rechenzentren können dadurch nicht ohne Weiteres auf zusätzliche Netzleistung zurückgreifen. Nach der IDTechEx-Analyse lassen sich manche Brennstoffzellensysteme innerhalb weniger Monate bereitstellen, während ein neuer Netzanschluss Jahre beanspruchen kann.
Die lokale Erzeugung eröffnet damit die Möglichkeit, zusätzliche Stromerzeugungsleistung in Betrieb zu nehmen, ohne zunächst einen Ausbau der Netzinfrastruktur abzuwarten. Diese zeitliche Einordnung gilt ausdrücklich für einen Teil der Systeme und ist keine allgemeine Zusage für jedes Projekt. Für die Planung ist der Unterschied dennoch relevant: Die Verfügbarkeit eines Netzanschlusses und die Bereitstellung eigener Erzeugungsleistung können sehr unterschiedliche Zeiträume erfordern.
Project Jupiter plant bis zu 2,45 Gigawatt mit SOFC
Als Beispiel für die Größenordnung geplanter Anwendungen nennt IDTechEx Oracles Project Jupiter. Der KI-Rechenzentrumscampus soll bis zu 2,45 GW an Festoxidbrennstoffzellen-Technologie von Bloom Energy als primäre Stromquelle nutzen. Die Analyse ordnet das Vorhaben als eines der größten geplanten Brennstoffzellenprojekte für ein Rechenzentrum ein.
Bei der Leistungsangabe handelt es sich um eine Planung, nicht um die Beschreibung einer bereits vollständig realisierten Anlage. Zugleich unterscheidet sich die vorgesehene Betriebsaufgabe von einer reinen Notstromlösung: Die Brennstoffzellen sollen den Campus im laufenden Betrieb versorgen. Das Projekt veranschaulicht damit das Interesse an kontinuierlicher lokaler Erzeugung in einer Leistungsklasse, die weit über kleinere stationäre Anwendungen hinausgeht.
PEMFC: schnelle Reaktion für die Notstromversorgung
Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen, kurz PEMFC, eignen sich der Analyse zufolge besonders für Notstromanwendungen. Ausschlaggebend sind ihre schnelle Reaktion und hohe Leistungsdichte. Gegenüber Dieselgeneratoren können sie eine emissionsärmere Alternative darstellen. Das macht sie für gewerbliche Betreiber ebenso wie für Betreiber kritischer Infrastruktur interessant, die eine verlässliche Ersatzstromversorgung benötigen.
Eine breitere Nutzung hängt allerdings eng mit Verfügbarkeit und Kosten von hochreinem Wasserstoff zusammen. Technology Analyst Dr Cherie Wong, Autorin des Berichts, schreibt dazu: „The slower development of the green hydrogen market remains a key limitation to scaling up PEMFC deployment.“ Der langsamere Aufbau des Marktes für grünen Wasserstoff begrenzt somit die Skalierung. Die technischen Eigenschaften allein entscheiden folglich nicht darüber, wie rasch größere PEMFC-Anwendungen umgesetzt werden können.
SOFC: Grundlastversorgung mit flexibler Brennstoffwahl
Festoxidbrennstoffzellen, kurz SOFC, sieht IDTechEx dagegen vor allem in der primären Grundlastversorgung. Für eine kontinuierliche Stromerzeugung sprechen ihre hohe elektrische Effizienz und die Möglichkeit, unterschiedliche Brennstoffe einzusetzen. Die Betriebstemperaturen liegen über 650 °C. Dadurch können SOFC Brennstoffe wie Erdgas intern in ein wasserstoffreiches Gas umwandeln.
Der Einsatz von Erdgas erlaubt es, bestehende Brennstoffinfrastruktur zu nutzen. Gleichzeitig besteht die Perspektive, auf kohlenstoffarme Brennstoffe wie Wasserstoff überzugehen, sobald diese breiter verfügbar sind. SOFC und PEMFC unterscheiden sich damit insbesondere bei Versorgungsaufgabe und Brennstoffanforderungen: Während PEMFC für schnelle Notstrombereitstellung hochreinen Wasserstoff benötigen, eröffnen SOFC bei kontinuierlicher Versorgung mehr Brennstoffflexibilität. Diese Gegenüberstellung erklärt, weshalb das Wachstum der Rechenzentren nicht automatisch zur Dominanz einer einzigen Technologie in allen stationären Anwendungen führt.
Wie differenziert ist die Marktprognose bis 2037?
Die Brennstoffzellen-Marktprognose von IDTechEx umfasst neben dem monetären Marktvolumen auch die erwartete Nachfrage in Megawatt. Der Bericht gliedert seine Zehnjahresprognosen nach Technologie, Anwendung und Betriebsweise. Über sechs Brennstoffzellentechnologien und sechs Anwendungssektoren hinweg enthält die Untersuchung insgesamt 24 einzelne Technologie- und Anwendungsprognosen bis 2037. Die Wachstumsannahmen sind damit nicht als einheitliche Entwicklung sämtlicher Teilmärkte zu verstehen.
Andere Brennstoffzellentechnologien bleiben nach Einschätzung der Analyse vor allem für spezialisierte Anwendungen relevant, in denen ihre jeweiligen Eigenschaften Vorteile bieten. Ergänzend untersucht der Bericht Materialien und Komponenten, technologische Entwicklungstrends sowie das Wettbewerbsumfeld. Berücksichtigt werden dabei auch kommerzielle Entwicklungen und Finanzierungsaktivitäten führender Anbieter. Diese Betrachtung ergänzt die Nachfrageprognosen um die technologische und unternehmerische Entwicklung auf der Angebotsseite.
Weitere Informationen auf: www.idtechex.com
Quelle: IDTechEx
Häufig gestellte Fragen
Welches Marktvolumen erwartet IDTechEx für stationäre Brennstoffzellen bis 2037?
IDTechEx erwartet bis 2037 weltweit ein Marktvolumen von 11 Milliarden US-Dollar. Die prognostizierte durchschnittliche jährliche Wachstumsrate beträgt 21 Prozent. Als Treiber nennt die Analyse steigenden Strombedarf, begrenzte Netzkapazitäten und Dekarbonisierungsziele.
Wie unterscheiden sich SOFC und PEMFC bei stationären Anwendungen?
SOFC eignen sich laut IDTechEx vor allem für die kontinuierliche Grundlastversorgung. Sie bieten hohe elektrische Effizienz und können unterschiedliche Brennstoffe nutzen. PEMFC eignen sich aufgrund ihrer schnellen Reaktion und hohen Leistungsdichte besonders für Notstromanwendungen, benötigen dafür aber hochreinen Wasserstoff. Dessen Verfügbarkeit und Kosten beeinflussen die breitere Nutzung.
Warum sind Brennstoffzellen für Rechenzentren interessant?
KI und Cloud-Computing erhöhen den Leistungsbedarf von Rechenzentren, während begrenzte Netzkapazitäten den Ausbau erschweren können. Brennstoffzellen kommen sowohl zur Notstromversorgung als auch zur laufenden Stromerzeugung direkt am Standort infrage. Laut IDTechEx lassen sich manche Systeme innerhalb weniger Monate bereitstellen, während ein neuer Netzanschluss in Teilen der USA Jahre beanspruchen kann.