Dies reduziert den Ressourcenverbrauch und die CO2-Emissionen auch gegenüber klassischer Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Der Schwerpunkt der Entwicklung der stationären Industrieanwendung liegt auf Demonstrations- und Leuchtturmprojekte in verschiedenen Anwendungsbereichen von der Informationstechnologie bis zur dezentralen Energieversorgung. In den Projekten sollen im großen Leistungsbereich der stationären Anwendung die technologischen Entwicklungen mit verschiedenen Brennstoffen demonstriert, weitere Kundenerfahrung mit Installation, Service und Wartung gesammelt und bewertet werden.

Die grundsätzliche Funktionalität der Brennstoffzellen in Industrieanwendungen konnte bereits in Demonstrationsanlagen unter Beweis gestellt werden. Weitere Entwicklungen und Erfahrungen sind jedoch notwendig, um das Ziel international wettbewerbsfähiger Anlagen für den weltweiten Energieversorgungsmarkt zu erreichen. Entwicklungsziele, wie z.B. die Zuverlässigkeit zu verbessern, die Komplexität der Systeme zu verringern und die Kosten zu senken, stehen hierbei im Vordergrund. Darüber hinaus sind FuE- und Demonstrationsaktivitäten eng aufeinander abzustimmen. Sie sollen von einem Markteinführungsprogramm ergänzt werden.

Die im Vergleich mit Einzeltestanlagen deutlich höhere Anlagenzahl soll den Herstellern ermöglichen, die nächste Stufe der Produktionsverfahren zu entwickeln und zu erproben, um die Grundlage für die spätere Serienfertigung zu legen.

Der Ablauf wird in zwei zeitlichen Phasen sowie auf zwei Ebenen (FuE und Demonstration)  stattfinden (siehe Grafik).

Phase 1 dient der Entwicklung von Materialien, Komponenten und Systemen, die in der begleitenden Demonstration von zahlreichen Anlagen mit einer installierten Leistung von über 50 MW erprobt werden. Erkenntnisse aus Phase 1 fließen ein in Phase 2, innerhalb der Produktionsverfahren und Kostensenkungsprogramme schwerpunktmäßig durchgeführt werden und zur Installation von über 620 MW führen.

Für die MCFC-Technologie umfassen die geplanten FuE-Aktivitäten die Zelloptimierung mit hochtemperatur- und korrosionsbeständigen Beschichtungen, die Optimierung der Stapel-Mechanik, die Steigerung der Leistungsdichte, die Weiterentwicklung von Fertigungsverfahren und Produktionstechnik.

Das Anpassen der System- und Zelltechnik an biogene Brennstoffe erweitert den Einsatzbereich und ermöglicht erneuerbare Energien effizient einzusetzen. Zusätzlich verbessern Systemerweiterungen mit ORC- und Pyrolysegas-Anlagen, peripheren Stromapplikationen sowie innovative Wärmenutzungsperipherie die Einsatzmöglichkeiten und vergrößert somit das Marktpotenzial. Dabei soll der Leistungsbereich von derzeit 250 kWel (2007) auf über 1500 kWel pro System (2012) ausgeweitet werden.

Bei der tubularen SOFC-Technologie liegen die FuE-Schwerpunkte in der Systementwicklung, der Entwicklung neuer Zelltypen, der Leistungsdichtesteigerung, dem  Absenken der Betriebstemperatur auf ca. 650°C und in der Kopplung mit einer Gasturbine im Druckbetrieb. Der Betrieb mit Kohlegas und CO2-Abtrennung soll bis 2015 demonstrationsreif entwickelt werden. Leistungen zwischen 125 und 2000 kWel sind geplant.

Im Bereich planarer SOFC-Technologie soll bis 2010 ein 100-kW-System entwickelt werden und die Entwicklung von Modulen mit kompaktem Aufbau bei hoher Leistungsdichte und damit günstigen wirtschaftlichen Randbedingungen vorangetrieben werden.

Die Lieferkette soll durch höhere Stückzahlen in Gang gesetzt und für Zulieferer ein erster Markt geschaffen werden.  Darüber hinaus sollen die in der Praxis gewonnenen Ergebnisse zu zielgerichteten FuE-Arbeiten für die nächste Generation der Brennstoffzellensysteme führen und der Optimierung der Produkte zur vollen Marktfähigkeit dienen.

Betreiber und Hersteller sollen Erfahrungen mit mittleren Stückzahlen sammeln und dafür die entsprechenden Produktionsanlagen respektive –verfahren entwickeln und erproben.  Auch über Wettbewerbsgrenzen hinaus sollen das Anlagen- und Nutzerverhalten stochastisch analysiert, die Planung, Installation und Wartung durch Hersteller und spezialisierte Dienstleister erprobt, sowie Markthemmnisse für den kommerziellen Einsatz identifiziert und beseitigt werden.

Hierzu sind Projekte mit neuen Stapel- und Systementwicklungen, mit verschiedenen Brennstoffen, oder beispielsweise mit größeren Leistungen vorgesehen. Kombinationen mit innovativen Gasreinigungs- und Vergasungstechnologien sollen getestet werden, wobei die Förderung durch NIP-Mittel sich auf die brennstoffzellenspezifischen Projektanteile beschränken wird.

Meilensteine der Demonstrationsvorhaben in der MCFC- und SOFC-Technologie sind u.a. eine Anlagennutzungsdauer von 120.000 h (2015), eine Erhöhung der Stapel-Lebensdauer, ein Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades auf bis zu 90% (2015) sowie langfristig die Kopplung von Hochtemperatur-Brennstoffzellen mit ORC-Anlagen, Gas- oder Dampfturbinen.

Die Steigerung der Kundenakzeptanz sowie die Weiterentwicklung der rechtlichen Rahmenbedingungen und die praktische Verifizierung der CO₂-Einsparpotenziale stellen weitere Ziele dar.