www.H2BZ-Hessen.de

Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz

Flurförderzeuge mit Brennstoffzellen

www.energieland.hessen.de

Mit dieser Broschüre möchten wir Ihnen allgemein

verständliche und praxisorientierte Informationen

zum Thema Flurförderzeuge mit Wasserstoff- und

Brennstoffzellentechnologie (H2BZ1) an die Hand

geben.

Neben einer allgemeinen Einführung in das The-

menfeld Wasserstoff- und Brennstoffzellentechno-

logie beleuchtet die Broschüre die Perspektiven

im Anwendungsbereich der Flurförderzeuge.

Leistungsmerkmale, Marktbedingungen, Sicher-

heitsaspekte sowie Wirtschaftlichkeit und Wett -

bewerbsfähigkeit der Technologie im Vergleich zu

den etablierten Antrieben bilden den Kern der

Broschüre. Ein Überblick über die H2BZ-Aktivitä-

ten in Hessen, Informationen zu relevanten Kon-

taktdaten und weiterführenden Publikationen

sowie technische Daten und die häufigsten Fra-

gen im Zusammenhang mit der H2BZ-Technologie

runden die Broschüre ab.

1 Aus Gründen der Vereinfachung haben sich die Autoren

für die Abkürzung „H2BZ“ für „Wasserstoff und Brennstoffzelle“

entschieden. Im Gegensatz dazu wird jedoch in H2 die 2

tiefgestellt geschrieben, wenn es für Wasserstoff steht.

1

INHALT

GRUSSWORT ·································································································································· 2

WASSERSTOFF UND BRENNSTOFFZELLEN 5

SCHLÜSSELTECHNOLOGIE FÜR DIE ZUKUNFT

1.1 Die globale Energiedebatte ······························································································· 5

1.2 Wasserstoff und Brennstoffzellen ······················································································· 7

PERSPEKTIVEN FÜR DEN EINSATZ DER H2BZ-TECHNOLOGIE 10

IM BEREICH DER LOGISTIK

2.1 Flurförderzeuge mit H2BZ-Technologie ····································································· 11

2.2 Unterschiedliche Marktbedingungen ········································································ 15

2.3 Infrastruktur ·················································································································· 20

2.4 Sicherheit ······················································································································ 21

2.5 Normen und Vorschriften ···························································································· 22

WIRTSCHAFTLICHKEIT 24

3.1 Total Cost of Ownership (TCO) ··················································································· 24

3.2 Förderung ····················································································································· 26

IMPULSE FÜR H2BZ-PROJEKTE 30

4.1 Strategisch denken und operativ planen ··································································· 30

4.2 Über den Tellerrand blicken und Interessen bündeln ·············································· 31

WEITERFÜHRENDE INFORMATIONEN 32

5.1 Kontaktadressen und Ansprechpartner in Hessen ··················································· 32

5.2 Ergänzende Publikationen ·························································································· 34

AN HESSEN FÜHRT AUCH IN SACHEN H2BZ-TECHNOLOGIE KEIN WEG VORBEI 35

ANHANG 36

7.1 Die 10 häufigsten Fragen ···························································································· 36

7.2 Datenblatt und Umrechnungstabellen ······································································· 38

IMPRESSUM ································································································································ 40

1

2

3

4

5

6

7

2

Sehr geehrte H2BZ-Interessierte,

die Zukunft können wir nicht voraussehen, aber zahlreiche Entwicklungen geben

uns heute Aufschluss darüber, welche Themen in den nächsten Jahren eine wich-

tige Rolle spielen werden. Die Herausforderungen bei Klimawandel, Energieversor-

gung und Mobilität sind globale Treiber für eine nachhaltige Wirtschaft und Politik.

Wasserstoff als Energieträger und Brennstoffzellen als hoch-effiziente Energiewand-

ler werden in diesem Zusammenhang als Schlüsseltechnologien genannt.

Die nun vorliegende Broschüre, die sich mit der speziellen Anwendung der H2BZ-

Technologie in Flurförderzeugen wie Gabelstaplern, Lagertechnikgeräten und

Schleppern beschäftigt, liefert einen weiteren Informationsbaustein für alle,

die sich mit den Möglichkeiten der Technologie befassen und auseinandersetzen

wollen.

Zukunftsbranchen Logistik und Mobilität

Logistik und Mobilität spielen für Hessen eine wichtige Rolle. Die zentrale Lage

sowohl in Deutschland als auch in Europa macht das Bundesland zu einer großen

Drehscheibe. Das Wachstumspotenzial des Dienstleistungssektors Logistik und

Mobilität führt zu neuen Investitionen und schafft zukunftsfähige Arbeitsplätze in

unserem Land. Gepaart mit den Chancen, die die H2BZ-Technologie für die Logistik

bietet, haben wir bereits Ende 2010 gemeinsam mit der Hessen Agentur sowie der

hessischen H2BZ-Initiative einen Workshop über Flurförderzeuge mit Brennstoff -

zellen in Darmstadt ausgerichtet. Darüber hinaus unterstreichen die Beschlüsse

des hessischen Energiegipfels im November 2011 unsere bisherigen Aktivi täten

in Sachen Entwicklung und Kommerzialisierung hoch-effizienter Energieumwand-

lungstechnologien sowie zukunftsfähiger Energieträger wie Wasserstoff auf Basis

erneuerbarer Energie und bestärken uns, unser bisheriges Engagement fortzu-

führen.

Lucia PuttrichHessische Ministerin für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz

3

Herausforderung Green Logistics

Allerdings gilt es auch, Logistik und Mobilität im Interesse der Lebensqualität der

Menschen in unseren urbanen Lebensräumen nachhaltig weiterzuentwickeln.

Wie der gesamte Verkehrssektor sieht sich die Logistik mit den Herausforderungen

steigender Energie- und Kraftstoffpreise und der erforderlichen Reduzierung von

CO2-Emissionen, Schadstoffen und Lärm konfrontiert. Unter der Überschrift Green

Logistics oder Grüne Logistik hat sich die Branche des Themas Nachhaltigkeit

angenommen und einen entscheidenden Wettbewerbsfaktor geschaffen.

Neben der Verlagerung der Güter und Waren auf umweltfreundliche Verkehrs -

träger wie Schiene und Wasserstraße sowie Touren- und Laderaumoptimierung,

Transportkooperationen oder innovative Fahrzeugtechnik gilt es insbesondere,

die vielfältigen Potenziale in den Bereichen Lager, Materialfluss und Organisation

zu nutzen.

Flurförderzeuge mit H2BZ-Technologie

In Hessen sitzen Unternehmen und Forschungseinrichtungen, die europaweit zu

den führenden Akteuren im Bereich der Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Techno-

logie gehören. Nach vielen Jahren Forschungs- und Entwicklungsarbeit und ersten

Pilotprojekten, die die Machbarkeit im Alltag erfolgreich aufgezeigt haben, müssen

jetzt die Weichen für eine zügige Markteinführung von H2BZ-Produkten gestellt

werden. Die Anwendung der H2BZ-Technologie in Flurförderzeugen bietet wesent-

liche Voraussetzungen für eine frühe Markteinführung. Diese frühen Märkte ebnen

den Weg für die flächendeckende Einführung der Technologie in den Massen -

märkten wie Brennstoffzellen-Systeme für Fahrzeuge oder stationäre Brennstoff-

zellen-Anlagen für die Energieversorgung von Gebäuden.

Es würde mich sehr freuen, wenn Ihnen unsere neue H2BZ-Broschüre weitere

Ansätze für vielfältige Ideen liefert. Denn die Ideen von heute bilden die Basis für

unseren Erfolg von morgen.

Ihre

H2-Infrastruktur Tankstelle

Windpark-Anlage

Solar-Anlage

CO2-armes Kraftwerk

Biogas-Anlage

WohnhäuserKraft-Wärme-Erzeugung

durch Brennstoffzellen-Anlagen

Industrie/GewerbeKraft-Wärme-Erzeugung

durch Brennstoffzellenanlagen,H2-betriebene Flurförderzeuge

H2-InfrastrukturHerstellung, Speicherung,

Verteilung

Wasserstoff-Erzeugung durch Elektrolyse oder Reformierung

Transformator

Brennstoffzellenanlage

Stromtankstelle

Erdwärme

Wasserkraft und

Meeresenergie

BiomasseWindenergie

jährlicher Weltenergie-bedarf

Sonnenenergie

5

Der weltweit steigende Energiebedarf bei gleichzei-

tiger Verknappung der fossilen Energien sowie die

Folgen des Klimawandels haben in den vergange-

nen Jahren zu einem kontinuierlichen Umdenken im

Umgang mit Energie geführt. Die großen Industrie-

nationen sind immer mehr darum bemüht, fossile

(primäre) Energieträger wie Öl, Kohle und Gas effi-

zienter zu nutzen und den Anteil der (sekundären)

Energieträger Strom und Wasserstoff durch die Ver-

wendung erneuerbarer (primärer) Energieträger wie

Wind, Wasser, Sonnenenergie, Geothermie und Bio-

masse auszubauen. Insgesamt haben die heute vor-

handenen Energietechnologien zur Nutzung der

erneuerbaren Energien das Potenzial, den jährlichen

Weltenergiebedarf fast sechsfach zu decken2.

Diese Entwicklung, der auch in Hessen Rechnung

getragen wird, verfolgt drei große Ziele: Zum einen

soll der weltweite CO2-Ausstoß, der als eine der

Hauptursachen für den Klimawandel angesehen

wird, nachhaltig verringert werden. Zum anderen

streben viele Staaten eine größere Unabhängigkeit

von Energieimporten wie Öl und Gas an. Schließlich

sucht man nach Lösungen und Alternativen, um den

langfristig dramatisch steigenden Preisen für sich

verknappende fossile Energieträger entgegenzuwir-

ken und auch in Zukunft Wirtschaftswachstum und

Wohlstand zu sichern.

Der Einsatz von Technologien zur Effizienzsteigerung

und erneuerbarer Energien nimmt dabei einen

hohen Stellenwert, auch innerhalb der Nachhaltig-

keitsstrategie3 der hessischen Landesregierung, ein.

Brennstoffzellen als Energiewandler für die Strom-

und Wärmeerzeugung sowie Wasserstoff als saube-

rer Energieträger für den Einsatz in Massenmärkten

bieten ideale Voraussetzungen, die Energiefragen

der Zukunft nachhaltig zu beeinflussen.

Es herrscht weitgehend Einigkeit darüber, dass die

Einführung einer auf Wasserstoff und Brennstoff -

zellen basierenden Energiezukunft vor allem dann

gelingen kann, wenn sie von einer breiten Mehrheit

gewollt und akzeptiert wird. Wirtschaft, Forschung

und Politik sind global vernetzt und engagieren sich

gemeinsam, den Weg für die breite Markteinführung

der Technologie vorzubereiten. Wichtig ist insbeson-

dere, die zukünftigen Nutzer und die Öffentlichkeit

über Chancen der Technologie zu informieren,

damit sie die neuen Produkte akzeptieren und die

erforderlichen Veränderungen mittragen.

WASSERSTOFF UND BRENNSTOFFZELLENSCHLÜSSELTECHNOLOGIE FÜR DIE ZUKUNFT

2 siehe Website

www.fvee.de des

Forschungsverbunds

Erneuerbare Energien

3 siehe Website

www.hessen-

nachhaltig.de

1

1.1 DIE GLOBALE ENERGIEDEBATTE

Potenziale erneuerbarer Energien und Weltenergiebedarf (pro Jahr)

Quelle: ForschungsVerbund Sonnenenergie

Erneuerbare Energien in Deutschland/Hessen

Die erneuerbaren Energien sollen zukünftig einen

großen Beitrag zur Energieversorgung in Deutsch-

land leisten. Der Anteil der erneuerbaren Ener-

gien am Endenergieverbrauch (ohne Verkehr)

soll in Hessen bis 2050 auf 100 Prozent erhöht

werden. Deutschland ist führend bei der Nutzung

und Entwicklung erneuerbarer Energien. Eine ent-

scheidende staatliche Maßnahme dafür war die

Einführung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes

(EEG) und des CO2-Zertifikatehandels.

© vege - Fotolia.com© visdia - Fotolia.com © Agentur für Erneuerbare Energien © Agentur für Erneuerbare Energien

6

Begriffserläuterungen

a Fossile Energie wird aus in der Erdkruste

lagernden Energieträgern gewonnen, die wie

Braun- und Steinkohle, Torf, Erdgas und Erdöl

über Millionen von Jahren aus Abbauprodukten

von abgestorbenen Pflanzen und Tieren ent-

standen sind. Diese fossilen Energieträger sind

Teil des Kohlenstoffkreislaufs und ermöglichen

es, die in vergangenen Zeiten gespeicherte

(Sonnen-) Energie heute in hochkonzentrierter,

materialisierter Form zu verwerten.

a Regenerative /erneuerbare Energien sind

Energien aus Quellen, die sich kurzfristig von

selbst erneuern oder deren Nutzung nicht zur

Erschöpfung der Quelle beiträgt. Es sind nach-

haltig zur Verfügung stehende Energieressour-

cen, zu denen insbesondere Wasserkraft, Wind-

und Sonnenenergie, Erdwärme (Geothermie)

und die durch Gezeiten erzeugte Energie

zählen. Die aus nachwachsenden Rohstoffen

(Holz, Abfall) gewonnene Biomasse zählt eben-

falls zu den erneuerbaren Energiequellen.

a Kernenergie wird in der Regel weder als fossile

noch erneuerbare Energie bezeichnet, sondern

steht für sich.

a Primärenergie ist die aus noch nicht weiterbear-

beiteten Energiequellen stammende Energie.

Primärenergiequellen können fossil (Steinkohle,

Braunkohle, Erdöl, Erdgas) oder erneuerbar

(Sonne, Wasser, Wind, Geothermie, Biomasse)

sein. Aus der Primärenergie wird durch Aufbe-

reitung Sekundärenergie (man nennt sie auch

Nutz- oder Endenergie).

a Nutzenergie: Die Form der Energie, die der

Anwender letztendlich verwendet, wird als

Nutzenergie bezeichnet (Sekundärenergie kann

auch Nutzenergie sein). Zwei Beispiele:

1. Rohöl (Primärenergie) wird zu Heizöl (Sekun-

därenergie) wird zu Wärme (Nutzenergie).

2. Solarenergie (Primärenergie) wird zu Strom

(Sekundärenergie) wird zu Wasserstoff

(Nutzenergie).

1940

5.000

10.000

15.000

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Erdöl

Solarthermische Kraftwerke (SOT)

Solarthermische Kollektoren

Photovoltaik

Windkraft

WasserkraftGeothermie

Biomasse90%

8%8%2%

76%

15%

8%

17%

sche 19%

64%

50% Brennstoff

31% Strom

19% Wärme/Brennstoff

Erdgas

Kohle

Uran

Regenerativer Strom Regenerative Wärme/Brennstoff Fossile/nukleare Brennstoffe

Kraftstoffbasiertes Energiesystem

Kraftstoff zu Strom (niedriger Wirkungsgrad)

Strombasiertes Energiesystem

Strom zu Kraftstoff (niedriger Wirkungsgrad)

2030 2050

1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100

2%

Fördermaximum fossil / nuklear

etwa 2015

m Übergangs-phase

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7

Wasserstoff- und Brennstoffzellensysteme sind

Schlüsseltechnologien für die Energieversorgung

der Zukunft, mit vielfältigen Anwendungen und

Märkten. Unternehmen aus Deutschland gehören

schon heute zu den weltweit führenden Unterneh-

men bei der Entwicklung und Vermarktung dieser

umweltfreundlichen und effizienten Technologien.

Mit Hilfe der H2BZ-Technologie kann Energie grund-

sätzlich an jedem beliebigen Ort sicher und effizient

zur Verfügung gestellt werden. Sie kann darüber

hinaus einen wesentlichen Beitrag zum Klimaschutz

leisten, sofern sie auf Basis erneuerbarer Energien

genutzt und möglichst bald eine breite Markteinfüh-

rung im Bereich der Strom- und Wärmeerzeugung

oder als Antrieb in Fahrzeugen erfolgt. Vorausset-

zung für die Markteinführung ist, dass aus der H2BZ-

Technologie wettbewerbsfähige Techniken und

Verfahren etabliert werden.

1.2 WASSERSTOFF UND BRENNSTOFFZELLEN

4 Eine Einführung in die

H2BZ-Technologie bie-

tet die hessische Bro-

schüre Wasserstoff und

Brennstoffzellen. Wei-

terführende Publikatio-

nen zum Thema sind

im Anhang aufgelistet.

5 Man unterscheidet

heute sieben Brenn-

stoffzellen-Typen:

Alkalische BZ (AFC),

Nieder- und Hochtem-

peratur-Polymer-Elek-

trolyt-BZ (LT-PEMFC /

HT-PEMFC), Direkt -

methanol-BZ (DMFC),

Phosphorsaure BZ

(PAFC), Schmelzkarbo-

nat-BZ (MCFC) und

Oxidkeramische BZ

(SOFC).

6 Aufgrund der spezifi-

schen Eigenschaften

von Methanol kann

es als Energieträger

in Brennstoffzellen -

anwendungen nur

eingeschränkt genutzt

werden.

BRENNSTOFFZELLENSYSTEME: ANWENDUNGSGEBIETE, PRODUKTE UND TYPEN

Produkt Strom- undHeizgerätefür Ein- undMehrfamili-

resuäh ne

Heizkraft-werke für Industrie-anlagen,Klinikenund andereGroßimmo-bilien

Antrieb fürPkw, Busseund leichteNFZ

Batterielade-geräte,Stromversor-gung fürKonsum-elektronik,im Freizeit-bereich

APU(AuxiliaryPower Unit)-Bordstrom

Notstrom-aggregateund USV

Antrieb fürZweiräder,Flurförder-zeuge,U-Boote,Sonderfahr-zeuge

Funktionder BZ

Strom undWärme

Kraft-Brennstoff

Erd-, Biogas,H2

Erd-, Biogas,H2

H2 H2

Methanol6H2

MethanolH2

MethanolH2

Methanol

Strom/Wärme/Kühlung

Strom Strom Strom Strom Strom

BZ-Typ5 LT-/HT-PEMFC,PACFC,MCFC,SOFC

LT-/HT-PEMFC,PACFC,MCFC

LT-/HT-PEMFC

LT-/HT-PEMFC,DMFC

LT-/HT-PEMFC,DMFC

LT-/HT-PEMFC,DMFC

LT-/HT-PEMFC,DMFC,AFC

ANWENDUNG STATIONÄR MOBIL PORTABEL SPEZIELLE ANWENDUNGEN

In Hessen arbeiten Hochschulen und Forschungseinrichtungen

sowie zahlreiche Unternehmen an der industriellen Forschung

und Entwicklung der H2BZ-Technologie. Eine Übersicht über die

engagierten Akteure und ihre jeweiligen Aktivitäten gibt der aktu-

elle Kompetenzatlas Wasserstoff und Brennstoffzellen Hessen4.

Download des Kompetenzatlas unter www.H2BZ-Hessen.de

8

Brennstoffzellen als Energiewandler7

Insbesondere in der Strom- und Wärmeerzeugung

für Gebäude sowie im Antriebssystem von Wasser-

stoff-Elektrofahrzeugen bieten Brennstoffzellen ein

enormes Verbesserungspotenzial hinsichtlich Ener-

gieverbrauch und Emissionen (Luftschadstoffe und

Lärm) gegenüber herkömmlichen Technologien. Als

Energiewandler eröffnen sie einen vielversprechen-

den Weg, den Wirkungsgrad von Stromerzeugungs-

systemen zu erhöhen. Im Gegensatz zu konventio-

nellen Energiewandlern wie beispielsweise Verbren-

nungsmotoren oder Turbinen, die die chemische

Energie des Kraftstoffs zuerst in thermische und

dann in mechanische Energie umwandeln, erzeugen

Brennstoffzellen aus der chemische Energie des

Kraftstoffs (Wasserstoff) direkt Strom. In der mobilen

Anwendung ist der Wirkungsgrad eines Brennstoff-

zellen-Elektro-Antriebs mit knapp 50 Prozent heute

schon doppelt so hoch wie der eines modernen Die-

selmotors.

In der Brennstoffzelle wird ein Kraftstoff (meist Was-

serstoff) und Sauerstoff (aus der Luft) mit Hilfe eines

Katalysators über eine Membran kontrolliert zusam-

mengeführt. Dabei entstehen Strom, Wasser und

Wärme. Brennstoffzellen, die mit reinem Wasserstoff

betrieben werden, verursachen lokal keinerlei Emis-

sionen. Selbst beim Einsatz von Erdgas oder Metha-

nol fallen wesentlich niedrigere CO2-Emissionen pro

Einheit Nutzenergie an als bei der Verbrennung von

fossilen Brennstoffen.

Wasserstoff als Energieträger

Wasserstoff (H2) ist – wie Strom auch – ein Energie-

träger und keine Energiequelle. Auf der Erde liegt

er nie in Reinform, sondern grundsätzlich in chemi-

schen Verbindungen wie Wasser, Kohlenwasserstof-

fen und anderen organischen Verbindungen vor.

Aus diesen chemischen Verbindungen kann er

durch Energiezufuhr herausgelöst werden und steht

dann als Kraft-, Treib- und Brennstoff zur Verfügung.

Im Gegensatz zu konventionellen Kraft- und Treibstof-

fen weist Wasserstoff im Hinblick auf die Primärener-

giequellen, mit denen er erzeugt wird, die höchste

Flexibilität auf. Er kann, wie Strom auch, aus fossilen

oder erneuerbaren Energien hergestellt werden.

Fossile Energien sind an geografische Vorkommen

gebunden, während die Erzeugung von Wasserstoff

Wasserstoff

Wasserdampf

Brennstoffzellen-„Stack“

individuelleBrennstoffzellen

Bipolarplatte(Kathode –)

Bipolarplatte(Anode +)

Elektrolyt (hier: Protonen-Austausch-Membran)

KatalysatorLuft

ElektronenProtonen

H2OH2

O2

7 Ausführliche Informa-

tionen über Wasserstoff

und Brennstoffzellen

finden Sie unter

www.H2BZ-Hessen.de

und auf der Website

des Deutschen Wasser-

stoff- und Brennstoff-

zellenverbandes DWV

unter www.dwv-info.de.

Funktionsprinzip einer PEM-Brennstoffzelle

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9

aus Biomasse oder erneuerbaren Energien theore-

tisch überall dort erfolgen kann, wo der Wasserstoff

auch benötigt wird. Dies führt zu einer größeren wirt-

schaftlichen Unabhängigkeit von Produzenten und

Verbrauchern.

Im Gegensatz zu Strom hat Wasserstoff aufgrund sei-

ner physikalischen Eigenschaften darüber hinaus

das Potenzial, nicht nur Energieträger, sondern auch

Energiespeicher für Strom aus erneuerbaren Ener-

gien zu werden. Dies ist insbesondere vor dem Hin-

tergrund wichtig, dass Wind und Sonne nur dann zur

Energiegewinnung genutzt werden können, wenn

sie vorhanden sind und nicht notwendigerweise

dann, wenn die Energie tatsächlich benötigt wird.

Erneuerbare Energie muss also speicherfähig wer-

den. Die Rolle des Wasserstoffs ist somit eng verbun-

den mit der Nutzung und dem weiteren Ausbau der

erneuerbaren Energien.

So kann mittels Elektrolyse aus überschüssigem

Strom Wasserstoff erzeugt und gespeichert werden

und bei Bedarf wieder verstromt und zurück ins Netz

gespeist werden. Auch die direkte Nutzung des so

erzeugten H2 für die Anwendung in Brennstoffzellen

ist denkbar.

Wasserstoff H2

Wasserstoff trägt im Periodensystem der

chemischen Elemente die Nummer 1 und

wird mit H (lat. Hydrogenium, engl. Hydro-

gen) abgekürzt. Bei Umgebungsbedin-

gungen ist Wasserstoff ein sehr leichtes,

ungiftiges Gas. Seine Atome haben den

kleinsten Durchmesser, er besitzt die

geringste Dichte und ist das bei weitem

häufigste Element des Universums: 90 Pro-

zent aller Atome sind Wasserstoff, das ent-

spricht 75 Prozent der gesamten Masse.

BrennstoffzelleWasserstoff

Technologie

Mobilitätsauber

effizientAntrieb Energie

SonneWind

Wasser

Biomasse

Potenzial

Forschung

Entwicklung

Nachhaltigkeit

Energieversorgung

Qualität

Ökologie

Umwelt Klimaschutz

Wissen

Netzwerk

Kooperation

Markt

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10

Aufgrund der Globalisierung und der fortschreiten-

den Arbeitsteilung ist der Bedarf an Logistikdienst-

leistungen in den vergangenen Jahrzehnten welt-

weit kontinuierlich gestiegen. Trotz positiver wirt-

schaftlicher Aussichten steht die Logistikbranche vor

großen Herausforderungen. Dazu gehören insbe-

sondere steigende Energie- und Kraftstoffpreise

sowie die Verschärfung der Umweltauflagen hinsicht-

lich CO2-Emissionen, Schadstoffen und Lärm. Unter

der Überschrift Green Logistics oder Grüne Logistik

hat sich die Branche des Themas Nachhaltigkeit

angenommen und damit einen zusätzlichen Wettbe-

werbsfaktor geschaffen, der immer wichtiger wird.

H2BZ-Anwendungen in der Logistik, insbesondere

im Warenumschlag mit Flurförderzeugen, können

diesen Wettbewerbsvorteil verstärken und der Bran-

che eine saubere, effiziente und langfristig eine kos-

tengünstige Alternative zu konventionellen Antriebs-

technologien und fossilen Treibstoffen liefern.

Pionierarbeit in diesem Bereich haben in Deutsch-

land der Wasserstoff-Produzent Linde zusammen mit

dem Brennstoffzellen-Systemintegrator Proton Motor

Fuel Cell sowie dem Flurförderzeug-Hersteller Still

geleistet. Im Rahmen des Gemeinschaftsprojekts

H2argemuc (Arbeitsgemeinschaft Münchner Flug-

hafen) wurde Ende 2003 bereits ein Elektro-Stapler

mit Brennstoffzellen-System am Münchner Flughafen

vorgestellt.

Der Einsatz der H2BZ-Technologie in Flurförderzeu-

gen wird heute den speziellen Märkten der H2BZ-

Technologie zugeordnet. Diese Märkte, zu denen

auch die unterbrechungsfreie Strom- (USV) und Not-

strom-Versorgung gehören, bilden neben den Märk-

ten für mobile und stationäre Anwendungen ein

wichtiges Segment bei der Kommerzialisierung von

H2BZ-Produkten.

2

Green Logistics /Grüne Logistik

Unter Green Logistics werden alle Maßnahmen

zusammengefasst, die sowohl den Energiever-

brauch als auch die CO2-Emissionen im Bereich

des Gütertransports und Warenumschlags redu-

zieren. Dazu gehören insbesondere Maßnahmen

zur CO2-Reduzierung im Transportbereich durch

die Verlagerung auf umweltfreundliche Verkehrs-

träger wie Schiene und Wasserstraße, Touren-

und Laderaumoptimierung, Transportkooperatio-

nen und innovative Fahrzeugtechnik. Es bieten

sich für Logistikunternehmen aber auch vielfältige

Optimierungspotenziale in den Bereichen Lager,

Materialfluss und Organisation.

Spezielle Märkte H2BZ

Die im Zusammenhang mit der H2BZ-Technologie

definierten speziellen Märkte haben den Vorteil,

dass dort vor der breiten Einführung in Massen-

märkten wie im Verkehr oder der Gebäudeener-

gieversorgung bereits Produkte zum Einsatz kom-

men können. Anders als diese Massenmärkte sind

sie durch eine überschaubare Anzahl von Markt-

teilnehmern und Stückzahlen gekennzeichnet.

Industrie und Politik gehen heute davon aus, dass

eine erfolgreiche Kommerzialisierung in den spe-

ziellen Märkten positive Auswirkungen auf die Ein-

führung von entsprechenden H2BZ-Produkten in

Massenmärkte hat und ihre dortige Einführung

beschleunigen kann.

PERSPEKTIVEN FÜR DEN EINSATZ DER H2BZ- IM BEREICH DER LOGISTIK

11

2.1 FLURFÖRDERZEUGE MIT H2BZ-TECHNOLOGIE

Bevor eine Ware heute beim Endverbraucher landet,

wird sie vielfach transportiert, umgesetzt und zwi-

schengelagert. Dazu bedarf es unterschiedlicher

Flurförderzeuge, die Güter an bestimmte Stellen

anliefern, be- und entladen, einlagern oder kommis-

sionieren. Flurförderfahrzeuge eignen sich ideal als

Einsatzfeld für die H2BZ-Technologie, da Brennstoff-

zellen-Antriebe CO2-Emissionen erheblich reduzie-

ren (beim Einsatz von Methanol als Treibstoff) oder

gänzlich vermeiden (beim Einsatz von Wasserstoff

als Treibstoff), gleichzeitig aber können sie die

hohen Anforderungen an Leistung, Betriebsdauer

und Kosten erfüllen. Und das in vielen Fällen sogar

besser als die heute etablierten Flurförderzeuge, da

Betriebsabläufe optimiert und die Produktivität

erhöht werden können.

Definition

Flurförderzeuge sind innerbetriebliche För-

dermittel auf Rädern (gleislos) und frei lenk-

bar. Flurförderzeuge dienen zur Beförde-

rung, zum Ziehen und Schieben von Lasten.

Wenn sie mit Hubeinrichtungen ausgerüstet

sind, können sie Lasten selbst aufnehmen

und absetzen, heben, stapeln oder in Regale

ein- und auslagern.

Europäischer Dachverband für Fördertechnik und Intralogistik (FEM)

Der europäische Dachverband für Fördertechnik und Intralogistik FEM (Fédération Européenne de la

Manutention) wurde 1953 in Paris gegründet und repräsentiert heute 13 Mitgliedsländer der EU, die

Schweiz und die Türkei. Deutschland ist über den VDMA im Fachverband Fördertechnik und Logistiksys-

teme vertreten. www.fem-eur.com und www.vdma.org

-TECHNOLOGIE

Co

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12

Nur draußen

Diesel / LPG

Pro Liter Diesel

2,63 kg CO2,

Einsatzlärm

Wenige Minuten

Drinnen, draußen, bedingt in

Kühlräumen

Strom

Lokal keine,

sehr leise im Betrieb

Bis zu 8h oder Batteriewechsel

Drinnen, draußen, Kühlräume

bis zu –20°C

Wasserstoff, Methanol (MeOH)

Bei H2: lokal keine, nur Wasser-

dampf; bei MeOH: Wasser-

dampf + sehr geringe Mengen

CO2; sehr leise im Betrieb

Wenige Minuten

BRENNSTOFFZELLEN-FLURFÖRDERZEUGE IM VERGLEICH ZU HERKÖMMLICHEN ANTRIEBEN

Einsatzfelder

Kraftstoff

Emissionen

Tankzeit/Ladezeit

Elektrisch: Elektrisch: Verbrennungsmotor:Brennstoffzelle Batterie Diesel /LPG

Klassifizierung Flurförderzeuge

Flurförderzeuge werden je nach Leistung, Antrieb

und Bedienungsart in acht Fahrzeuggruppen unter-

teilt. Diese sind in der ISO 50538 festgeschrieben. Im

Alltag arbeitet die Branche allerdings nach der inter-

national anerkannten Klassifizierung der Industrial

Truck Association (ITA) und des europäischen Dach-

verbands für Fördertechnik und Intralogistik (FEM).

Für den Einsatz der H2BZ-Technologie kommen

grundsätzlich alle Klassen in Frage. Heute wird die

Technologie vorwiegend in Gabelstaplern, Komis-

sioniergeräten und Schleppern integriert und bei

Kunden eingesetzt.

Neben den mit Verbrennungsmotor angetriebenen

Flurförderzeugen sind in Europa seit vielen Jahren

erfolgreich Elektro-Stapler mit Batterie im Einsatz.

Mit der Einführung der H2BZ-Technologie in Flurför-

derzeugen eröffnet sich die Möglichkeit, die Ein-

schränkungen, die mit verbrennungsmotorischen,

batteriebetriebenen oder hybriden (Kombination

aus Verbrennungs- und Elektromotor) Geräten ver-

bunden sind, deutlich zu verringern oder gar zu

beseitigen.

Flurförderzeug-Klassifizierung nach FEM/ITA

Klasse 1 – Elektro-Gegengewichtsstapler

Klasse 2 – Fahrersitz-/-standgeräte der Lagertechnik

(Schubstapler, Vertikalkommissionierer, Schmalganggeräte, Nieder- und Hochhubwagen)

Klasse 3 – Geh-Nieder- und -Hochhubwagen sowie

Horizontal(niederhub)kommissionierer und Geh-Schlepper

Klasse 4 – Verbrennungsmotor-Stapler mit Bandagereifen, alle Antriebsarten

Klasse 5 – Verbrennungsmotor-Stapler mit Luft- oder CSE-Reifen, alle Antriebsarten

Klasse 6 – Fahrersitz-Schlepper

Klasse 7 – Geländestapler

Klasse 8 – Manuell und semikraftbetriebene Hubwagen

Klasse 7 und 8 haben in Deutschland und Europa so gut wie keine Bedeutung.

8 Die deutsche Fassung

kann in der VDI-Richt -

linie 3586 nachge lesen

werden.

13

Geräte, die mit Diesel oder LPG (Treibgas) betrieben

werden, können aufgrund ihrer Schadstoff-Emissionen

nur draußen gefahren werden. Heutige Elektrostapler

(mit Batterie), die auch im Inneren von Gebäuden ein-

gesetzt werden dürfen, haben wiederum das Manko,

dass die Batterien über mehrere Stunden an der

Steckdose aufgeladen werden müssen. Das bedeutet,

dass die Fahrzeuge während der Ladezeit nicht ein-

satzfähig sind oder entsprechende Ersatz-Batterien für

den Tausch vorgehalten werden müssen. Dazu ist wie-

derum eine zusätzliche Fläche erforderlich.

Elektrostapler mit Brennstoffzellen-System werden

dagegen in wenigen Minuten mit Wasserstoff oder

Methanol betankt, so wie man es von Diesel- oder

LPG-Staplern kennt. Gleichzeitig sind Brennstoffzel-

len-Flurförderzeuge im Handling den Batterie-Fahr-

zeugen sehr ähnlich. Sie lassen sich einfach und kom-

fortabel bedienen, sind leise im Betrieb und verursa-

chen bei H2 als Treibstoff lokal keinerlei Emissionen,

so dass sie ebenfalls in Gebäuden eingesetzt werden

können. Die derzeit zum Einsatz kommenden Brenn-

stoffzellen-Flurförderzeuge sind meist Schlepper

oder geringfügig modifizierte Elektro-Stapler. Bei

diesen Fahrzeugen wird die Batterie entfernt und

stattdessen ein Brennstoffzellen-System inklusive

Wasserstoff- oder Methanol-Tank eingebaut.

Mit zunehmender Verfügbarkeit des Wasserstoffs

und weiteren Kostenreduzierungen beim Brennstoff-

zellen-System steigen die Chancen, dass Brennstoff-

zellen-Flurförderfahrzeuge wesentliche Marktanteile

aus den beiden klassischen Antriebskonzepten Ver-

brennungsmotor und E-Antrieb mit Batterie für Flur-

förderzeuge erobern. Langfristig wird davon ausge-

gangen, dass der Brennstoffzellen-Elektro-Antrieb

den Verbrennungsmotor weitestgehend ersetzen

kann.

Methanol (MeOH) als Kraftstoff9

Methanol ist ein Alkohol und kann wie Benzin und

Diesel als flüssiger Kraftstoff genutzt werden. Auf-

grund seiner physikalischen und chemischen

Eigenschaften (Kohlenwasserstoff) lässt er sich

auch als Treibstoff in Direkt-Methanol-Brennstoff-

zellen nutzen. Methanol ist allerdings giftig, daher

ist sein Einsatz als Treibstoff in Flurförderzeugen

im Bereich der Lebensmittel- und Pharmaindustrie

nur bedingt möglich.

9 Technische Informa -

tionen sowie Daten

zur Sicherheit und

Auswirkungen von

Methanol auf die

Gesundheit unter

http://www.methanex.

com/products/docu-

ments/TISH_german.pdf

Merkmale von Brennstoffzellen-Flurförderzeugen

Klasse-3-Fahrzeug mit

Brennstoffzellen-System

Co

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ling

14

Um weitere Systemvorteile wie bei-

spielsweise einen größeren Tank und

damit verbunden eine höhere Reich-

weite gegenüber Batterie-Flurförder-

zeugen ausspielen zu können, dürften

zukünftig spezielle Brennstoffzellen-

Flurförderzeuge entwickelt werden. Die

Entwickler gehen davon aus, dass sich

die Lebensdauer von Brennstoffzellen-

Systemen weiter verbessern wird und

somit in Bereiche von konventionellen

Antrieben vorstoßen. Gegenüber Bat-

terien zeichnet sich bereits heute eine

deutliche Verbesserung der Lebens-

dauer ab.

Batterie

Rei

chw

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(km

)

Brennstoffzelle Diesel VM

Vergleich der verschiedenen Antriebstechnologien

beim heutigen Stand der Entwicklungen

REICHWEITE PRO TANKFÜLLUNG

Leistung, Betriebs- und Lebensdauer

Unter Leistungsgesichtspunkten beim Heben und

Transportieren sind Brennstoffzellen-Flurförderzeuge

mit den konventionellen Geräten vergleichbar. In

elektrischen Gegengewichts-Staplern wird das gerin-

gere Gewicht des Brennstoffzellen-Systems gegen-

über Bleibatterien heute durch Zusatzgewichte im

Fahrzeug ausgeglichen. Bei Schleppern und anderen

Flurförderzeugen verringert das niedrigere Gewicht

des Brennstoffzellen-Systems dagegen den Treib-

stoffverbrauch.

ENTWICKLUNG DER MARKTANTEILE GEGENÜBER ANTRIEBSLEISTUNG

Annahme: Mit sinkenden Kosten werden Brennstoffzellen-Fahrzeuge weitere Marktanteile von Fahrzeugen

mit Batterie-elektrischem Antrieb und Verbrennungsmotor gewinnen.

Leistung

Verbrennungsmotor

Brennstoffzelle

Batterie

Einsatzbereich der Brennstoffzellen in Flurförderfahrzeugen

gestern heute morgen

15

Deutschland/Europa

In Deutschland und Europa werden Flurförderzeuge

mit H2BZ-Technologie heute vor allem im Rahmen

von Pilot- und Förderprojekten eingesetzt. Wie im

automobilen Bereich ist der Nachweis der Mach-

barkeit und Alltagstauglichkeit längst erbracht. Dies

gilt auch für das Aufzeigen der Vorteile für Betreiber

und Umwelt. Allerdings hemmen die aktuell noch

höheren Anschaffungskosten und die im Vergleich

zu Diesel- und Treibgasgeräten noch geringere

Lebensdauer derzeit den flächendeckenden Einsatz

der H2BZ-Technologie in Flurförderzeugen.

Ein weiterer Grund für die Skepsis ist, dass die etab-

lierten (Batterie-) Elektro-Stapler hierzulande ein

sehr hohes technisches Niveau haben und die Nut-

zer sehr zurückhaltend auf den Einsatz neuer

Antriebstechnologien reagieren. Der Einsatz des

Brennstoffzellen-Elektro-Antriebs in Flurförderzeu-

gen muss also weitere Vorteile bringen. Die ent-

scheidende Verbesserung bei Brennstoffzellen-Stap-

lern gegenüber Batterie-Fahrzeugen ist, dass sie in

nur wenigen Minuten betankt werden und damit

rund um die Uhr im Einsatz sein können. Mit dieser

Technologie müssen nicht mehr Wechsel-Batterien

in separaten Lagern mit einer entsprechenden Lade -

infrastruktur oder auch Ersatz-Stapler bereitgehalten

werden. Darüber hinaus zeichnet sich ab, dass der

Wartungsaufwand bei Brennstoffzellen-Geräten

geringer ist. Beides führt zu deutlichen Kostensen-

kungen. Dazu kommen die Vorteile im Hinblick auf

die Emissionen und den Wirkungsgrad.

USA /Japan

Anders sieht die Situation in den USA (und Japan)

aus, wo bisher weniger und deutlich ineffizientere

Elektro-Geräte im Einsatz sind. Hier kann die H2BZ-

Technologie ihre vielfältigen Vorteile gegenüber

konventionellen Fahrzeugen in noch größerem

Umfang ausspielen. Ein Batteriewechsel schlägt dort

im Betrieb beispielsweise mit fast einer halben

Stunde zu Buche, was bei einem weit verbreiteten

3-Schicht-Betrieb zu erheblichen Stillstandszeiten

führt. Beim Einsatz in Kühlhäusern reagieren Bleibat-

terien wesentlich empfindlicher als Brennstoffzellen-

Systeme, die heute problemlos bei Minustempera-

turen betrieben werden können. Darüber hinaus ist

die Reichweite mit einer Batterieladung10 sowie die

Lebensdauer der Bleibatterien geringer im Vergleich

zu Brennstoffzellen-Systemen.

Art und Umfang der Vorteile von Brennstoffzellen-

Flurförderzeugen werden in den USA derzeit im Rah-

men eines staatlichen Förderprogramms11 unter-

sucht. Davon profitieren sowohl die Hersteller als

auch die Anwender (steuerliche Vergünstigungen).

Erste Ergebnisse zeigen, dass Brennstoffzellen-Stap-

ler bei vergleichbaren Stückzahlen sowohl im Hin-

blick auf Einsatzdauer als auch bezogen auf die

gesamten Kosten heute schon gegenüber Elektro-

Staplern mit Bleibatterien wettbewerbsfähig sein

könnten. Inzwischen sind in den USA rund 1000

Brennstoffzellen-Stapler im Einsatz, mit steigender

Tendenz.

10 Dass die Leistung

batteriebetriebener

Fahrzeuge gegen Ende

der Batterielaufzeit

nachlässt, ist zu ver-

nachlässigen, da Ver-

besserungen im Batte-

riemanagement und

bei der Fahrzeugsteue-

rung ein Absinken der

Leistung verhindern.

Dies geht allerdings zu

Lasten der Betriebs-

dauer pro Ladung.

11 Das Department of

Energy (DoE) vergibt

im Rahmen des ARRA

(American Recovery

and Reinvestment Act

Fuel Cell Awards)

Fördergelder für H2BZ-

Projekte.

2.2 UNTERSCHIEDLICHE MARKTBEDINGUNGEN

16

Gepäckschlepper mit BZ-Antrieb am Flughafen Hamburg

Seit 2008 sind auf dem Flughafen Hamburg zwei

Brennstoffzellen-betriebene Gepäckschlepper von Still

im Einsatz. Ziel ist es aufzuzeigen, dass durch den Ein-

satz der H2BZ-Technologie den steigenden Umwelt-

anforderungen eines Flughafens an die Verringerung

von Abgasen und Lärm Rechnung getragen werden

kann. Ein Flughafen ist darüber hinaus mit seinem in

sich geschlossenen Verkehrssystem und seiner eige-

nen Infrastruktur ein ideales Testgelände für Brennstoff-

zellen-Fahrzeuge, die Wasserstoff tanken.

Fahrzeugdaten

a Fahrzeugtyp: Still Schlepper R07-25

a Brennstoffzelle/-system: Hydrogenics

a Leistung: 10 kW Dauerbetrieb / 30 kW Spitze

a Tanksystem: 3,2 kg Wasserstoff, 350 bar

2.2.1 PRAXISBEISPIELE

Brennstoffzellen-Stapler bei der HHLA AG Hamburg

Von 2008 bis 2010 setzte die Hamburger Hafen und

Logistik AG (HHLA) einen Brennstoffzellen-Stapler von

Still im Hamburger Hafen ein, der an einer von Linde

installierten H2-Kompressortankstelle betankt wurde.

Die Stadt Hamburg hat das Projekt finanziell gefördert.

Fahrzeugdaten

a Fahrzeugtyp: Still Stapler R 60-25

a Brennstoffzelle/- system: Hydrogenics

a Leistung: 12 kW Dauerbetrieb / 30 kW Spitze

a Tanksystem: 1,6 kg Wasserstoff, 350 bar

Copyright: Michael Penner

Copyright: Still GmbH

17

Brennstoffzellen-Stapler im Einsatz bei Linde Gas Division in Unterschleißheim

Seit Mai 2010 werden zwei Brennstoffzellen-Stapler von

Linde Material Handling im Wasserstoffkompetenzzen-

trum „Linde Hydrogen Center“ in Unterschleißheim

getestet und vorgeführt. Die Wasserstoff-Tankstelle und

damit die Verfügbarkeit von Wasserstoff legten den

Einsatz weiterer Brennstoffzellen-Fahrzeuge nahe. Ein

BZ-Stapler ist im Bereich der Gasflaschenbefüllung

tätig, der andere wird für den Transport von Gasfla-

schen zwischen der Produktionshalle vor Ort und dem

LKW-Verladeplatz eingesetzt.

Fahrzeugdaten

a Fahrzeugtyp:

Linde Elektro-Gegengewichts-Stapler E30 FC

a Brennstoffzelle/- system: Hydrogenics

a Leistung: 10 kW

a Tanksystem: 1,6 kg Wasserstoff, 350 bar

a Sonstiges: Super-Caps für Leistungsspitzen

Gemeinschaftsprojekt „BBH-MH“ (Brennstoffzellen-Batterie-Hybrid für Material Handling) der Firmen BASF Coatings, Hoppecke, Linde und Still

Seit Ende 2009 wird ein Vertikalkommissionierer (Klasse-

2-Fahrzeug) mit Brennstoffzelle im Stammwerk der

Hoppecke Batterien GmbH in Brilon betrieben. Im

Januar 2010 folgte der Einsatz eines Still-Schubmast-

staplers (Klasse-2-Fahrzeug) sowie eines Still-Elektro-

staplers (Klasse-1-Fahrzeug) mit Brennstoffzellen-System

im Lager der BASF Coatings AG in Münster. An beiden

Einsatzorten wurde von Linde eine Kompressortank-

stelle installiert, an denen die Fahrzeuge in wenigen

Minuten betankt werden können. Alle drei Flurförder-

zeuge wurden im Rahmen eines vom Land Nordrhein-

Westfalen geförderten Projekts entwickelt und getestet.

Fahrzeugdaten

a Fahrzeugtyp: Still Schubmaststapler FM-X 20 und R 60-25

a Brennstoffzelle/- system: Nuvera und Hydrogenics; Hoppecke als Integrator

a Leistung: 5 kW Dauerbetrieb / 20 kW Spitze und 12 kW/40 kW

a Tanksystem: je 1,2 kg Wasserstoff, 350 bar

Copyright: Still GmbH

Copyright: Linde Material Handling GmbH

18

Fronius Schlepper

Das österreichische Unternehmen Fronius International

und der Flurförderzeughersteller Linde Material Hand-

ling präsentierten auf der Messe CeMAT im Mai 2011

einen Brennstoffzellen-Schlepper (Klasse 3). Das neue

Design der Brennstoffzelle erlaubte den Einbau in

einen Standard-Batterietrog, dessen Abmessungen

sich ohne konstruktive Veränderungen auch in Nieder-

hubwagen und Kommissionierfahrzeugen wiederfin-

den. Dies erlaubt die Ausweitung des Einsatzfeldes,

wodurch die Wirtschaftlichkeit durch Skaleneffekte

schneller verbessert wird.

Fahrzeugdaten

a Fahrzeugtyp: Linde Schlepper P30 C

a Brennstoffzelle/- system: Fronius Energy Cell

a Tanksystem: 350 bar

a Sonstiges: 3 Tonnen Zugkraft

DanTruck Brennstoffzellen-Stapler mit H2Drive©

Zusammen mit dem Flurförderzeug-Hersteller DanTruck

hat der Brennstoffzellen-Systemintegrator H2Logic

2011 einen Brennstoffzellen-betriebenen Stapler prä-

sentiert, der wettbewerbsfähig mit Diesel und LPG-

Geräten ist. Das Fahrzeug wird in vier Modellvarianten

angeboten.

Fahrzeugdaten

a Fahrzeugtyp: DanTruck 3000 Power Hydrogen

a Brennstoffzelle/- system: H2Drive© von H2Logic

a Leistung: 10 kW Dauerbetrieb / 35kW Spitze

a Tanksystem: 1,5 kg Wasserstoff, 350 bar

a Sonstiges: Tragfähigkeit von 2,0 bis 3,5 t

Copyright: Fronius

Copyright: DanTruck

19

Für die USA gibt es weitere Praxisbeispiele, auf die

hier jedoch nicht näher eingegangen wird. Weiter-

führende Informationen finden sie über die Brenn-

stoffzellen-Hersteller wie Ballard Power Systems,

Nuvera Fuel Cells oder PlugPower sowie über die

Anwender der Brennstoffzellen-Flurförderzeuge in

den USA wie BMW, Bridgestone, Coca-Cola, Nissan,

Sysco, UNFI (United Natural Foods) oder Walmart.

DMFC-Stapler des Forschungszentrums Jülich

Von 2007 bis 2010 wurde im Rahmen eines För-

derprojekts unter Leitung des FZJ ein kompaktes

Direkt-Methanol-Brennstoffzellen (DMFC) -System

für den Einsatz in Flurförderzeugen bis zu einer

Leistung von 2 kW entwickelt. Das System wurde

in Zusammenarbeit mit den Firmen Jungheinrich

AG (Staplerhersteller), Ritter Elektronik GmbH

(Steuerung und Leistungselektronik), ebm-papst

Landshut GmbH (Lüfter) und der AKG Gruppe

(Wärmetauscher) in einen Stapler integriert, in

Betrieb genommen und im Alltag eingesetzt.

Fahrzeugdaten

a Fahrzeugtyp: Jungheinrich Elektro-Niederhubkommissionierer ECE-220 XL

a Brennstoffzelle/-system: Forschungszentrum Jülich

a Leistung: 7 kW Spitzenleistung (Hybridsystem: Batterie und BZ)

a Tanksystem: 20 l Methanol für 30 Stunden Betriebszeit

a Sonstiges: Lebensdauer >3.000 h (25 % Leistungsverlust nach 3000 h);

Batterie: Lithium-Ionen (45 Ah, 7s)

Copyright: Forschungszentrum Jülich

Ausblick

Die genannten Praxisbeispiele haben die Machbarkeit der H2BZ-Technologie in Flurförderzeugen anschau-

lich demonstriert und den zukünftigen Markt vorbereitet. Jetzt gilt es, die Praxiserfahrungen in größeren

Projekten nachhaltig zu stützen, um eine zügige Markteinführung voranzubringen. Brennstoffzellen-Her-

steller und Unternehmen, die gesamte Brennstoffzellen-Systeme in Flurförderzeuge integrieren, können

dabei die treibende Kraft sein. In Europa bietet das dänische Unternehmen H2Logic heute schon komplette

Antriebslösungen mit Brennstoffzellen für Flurförderzeuge an, die in Zusammenarbeit mit unterschied -

lichen Flurförderzeug-Herstellern eingesetzt werden können.

20

Wie Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor werden Flur-

förderzeuge mit Brennstoffzellen an einer Tankstelle

betankt. Als Treibstoff kommen Wasserstoff oder

Methanol in Frage. Wenn Brenn-

stoffzellen-Fahrzeuge einge-

setzt werden, muss sich der

Betreiber überlegen, ob eine

entsprechende Tankstelle auf

dem Betriebsgelände oder in

unmittelbarer Nähe aufgebaut

werden soll oder ob man sich

durch die Anschaffung kleiner,

mobiler Tankanlagen ausrei-

chend mit Kraftstoff versorgen

kann. In den meisten Fällen hängt die Entscheidung

davon ab, wie viele Fahrzeuge wie häufig betankt und

welche Strecken auf dem Betriebsgelände über-

brückt werden müssen.

Stationäre Tankstelle

Die meisten Betriebe, die Flurförderzeug-Flotten

einsetzen, verfügen bereits über eine eigene Tank-

stelle auf dem Betriebsgelände. Bei der Nutzung

von Fahrzeugen mit Brennstoffzellen besteht die

Möglichkeit, eine Wasserstoff-Tankanlage in die

bestehende Tankstelle zu integrieren oder an einer

anderen Stelle neu aufzubauen. Anders als bei Die-

sel oder Treibgas setzt der Aufbau einer stationären

H2-Tankstelle gleichzeitig die Überlegung voraus,

dass der Wasserstoff nicht nur angeliefert, sondern

gegebenenfalls direkt vor Ort erzeugt werden kann.

Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Flurför-

derzeuge mit Brennstoffzellen-Systemen langfristig

genutzt und darüber hinaus zukünftig weitere Brenn-

stoffzellen-Fahrzeuge wie Autos, Transporter oder

Busse im Unternehmen zum Einsatz kommen sollen.

Mobile Tankstellen

Neben den stationären Wasserstoff-Tankstellen spie-

len mobile Tankstellen insbesondere für die Markt-

einführung sowie für die speziellen Märkte der

H2BZ-Technologie eine wichtige Rolle. Sie können

flexibel überall dort eingesetzt werden, wo Pilotpro-

jekte initiiert und Fahrzeugtests durchgeführt wer-

den und es noch keine fest installierten Tankstellen

gibt. Auch wenn nur wenige Fahrzeugen betankt und

entsprechend geringe Mengen Wasserstoff benötigt

werden, kann eine mobile H2-Tankstelle, wie sie zum

Beispiel von GHR Hochdruck-Reduziertechnik GmbH

im hessischen Ober-Mörlen entwickelt wurde, eine

zuverlässige und kostengünstige Alternative sein.

Mobile H2-Tankstellen bieten darüber hinaus die

Möglichkeit, dass nicht mehr das zu betankende Fahr-

zeug zur Tankstelle gefahren werden muss, sondern

dass die auf einem Anhänger installierte Tankstelle

zum Fahrzeug kommt. Das kann beispielsweise auf

großen Betriebsgeländen sinnvoll sein.

2.3 INFRASTRUKTUR

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Red

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Quelle: Infraserv Hoechst

Detaillierte Informationen zu diesem

Thema finden Sie in der vom Hessischen

Ministerium für Umwelt, Energie, Landwirt-

schaft und Verbraucherschutz (HMULEV)

herausgegebenen Broschüre „Wasserstoff-

Tankstellen“. Sie informiert ausführlich über

den Einsatz von Wasserstoff als Kraftstoff

und liefert Hintergrundinformationen über

die Erzeugung, Speicherung, Distribution und

Abgabe von Wasserstoff an der Tankstelle.

Wasserstoff- TankstellenEin Leitfaden für Anwender und Entscheider

www.energieland.hessen.de

www.H2BZ-Hessen.de

Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz

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2.4 SICHERHEIT

12 Weiterführende

Informationen liefert

das vom Deutschen

Wasserstoff- und Brenn-

stoffzellenverband

(DWV) herausgegebene

„Wasserstoff-Sicherheits-

Kompendium“.

Schlüsselelemente einer Wasserstoff-Tankstelle: Erzeugung/Anlieferung – Zwischenlagerung – Konditionierung – Abgabe an der Zapfsäule – Fahrzeug

Que

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e

Die heute geforderten Sicherheitsstandards im

Umgang mit High-Tech-Produkten gewährleisten

grundsätzlich eine sichere Nutzung. Das gilt im

besonderen Maße für die Wasserstoff- und Brenn-

stoffzellentechnologie, die das Potenzial hat, eine

Schlüsselrolle in der Energieversorgung und in der

Mobilität der Zukunft zu spielen.12

Wasserstoff ist, wie andere Brenn- und Treibstoffe

auch, ein Energieträger mit spezifischen Eigenschaf-

ten, die in der Anwendung berücksichtigt werden

müssen.

In der Industrie wird seit mehr als hundert Jahren mit

Wasserstoff gearbeitet, und die damit einhergehen-

den Sicherheitsanforderungen und -vorschriften sind

Bestandteil des Alltags vieler Menschen, die beruf-

lich mit Wasserstoff zu tun haben. Diese Gewohnhei-

ten im Umgang mit Wasserstoff müssen nun auch im

Bereich Transport und Warenumschlag in der Logis-

tik zur Selbstverständlichkeit werden. Flurförder-

zeuge, die Wasserstoff als Kraftstoff nutzen, erfüllen

alle geltenden Sicherheitsanforderungen. Die Fahr-

zeug- und Komponentenhersteller konstruieren die

Fahrzeuge so, dass kein Wasserstoff unkontrolliert

freigesetzt werden kann. Da H2-Flurförderzeuge

keine giftigen Abgase oder CO2-emittieren, können

sie, wie Batteriefahrzeuge auch, in Betriebshallen und

in geschlossenen Lagerbereichen eingesetzt werden.

H2 ist leichter als Luft und entweicht deshalb immer

nach oben. Wenn Wasserstoff im Innenbereich ein-

gesetzt wird, ist deshalb stets für eine gute Be- und

Entlüftung zu sorgen. Da Wasserstoff, wie andere

Treibstoffe auch, brennbar ist, werden in allen H2-

Anwendungen Sensoren eingesetzt, die die Konzen-

tration des Wasserstoffs in der Umgebung oder im

Fahrzeug überwachen.

Sollte es zu einem Leck in einem H2-Tank kommen,

greifen standardisierte Sicherheitsverfahren, die im

schlimmsten Fall im Rahmen eines Notfall-Manage-

ments zur Abschaltung des Systems führen.

Zahlreiche Verkehrsunfallsimulationen und reale

Tests mit Fahrzeugen haben gezeigt, dass die Brand-

gefahr bei H2-Fahrzeugen geringer ist als bei sol-

chen, die konventionelle Kraftstoffe nutzen, da das

brennende H2-Gas nach oben entweicht. Flüssige

Kraftstoffe laufen aus und verteilen sich unter dem

Fahrzeug. Die dabei entstehenden Dämpfe verbren-

nen zum Teil explosionsartig und unkontrolliert. Sie

können dadurch das gesamte Fahrzeug in Brand ste-

cken.

Das Wasserstoffmolekül ist sehr klein und neigt dazu,

Materialien zu durchdringen. Dieser Effekt ist in der

Fahrzeuganwendung heute allerdings zu vernachläs-

sigen, da die verwendeten Materialien für Tank und

Leitungen technisch dicht sind. Um Versprödungen

bei der Verwendung von Wasserstoff zu vermeiden,

werden ausschließlich geeignete Werkstoffe oder

entsprechende Beschichtungen eingesetzt. Damit

eröffnet sich für Wasserstoff-Komponentenhersteller

die Möglichkeit, im Bereich der automobilen Anwen-

dungen neue Marktsegmente und Geschäftsfelder

zu erschließen.

21

22

2.5 NORMEN UND VORSCHRIFTEN

13 Siehe Website http://www.hyapproval.org/Publications/

The_Handbook/HyApproval_Final_Handbook.pdf

Flurförderzeuge, die im Alltagsbetrieb eingesetzt

werden, müssen vom Hersteller mit dem europäi-

schen CE-Zeichen gekennzeichnet werden. Diese

Kennzeichnung gewährleistet dem Nutzer, dass das

Flurförderzeug mit den geltenden Vorschriften und

Verordnungen im Hinblick auf Betrieb und Sicher-

heit europaweit übereinstimmt. In Deutschland

unterliegen Flurförderzeuge der Maschinenrichtlinie

2006/42/EG (siehe Begriffserläuterung rechts).

Flurförderzeuge mit H2BZ

Generell gilt, dass der Nutzer eines Flurförderzeugs

mit Brennstoffzellen-System sowie der Betreiber

einer H2-Tankstelle ein fertig entwickeltes Produkt

einsetzt. Das heißt, Nutzer und Betreiber müssen

sich nicht um die ordnungsgemäße Herstellung der

Komponenten und Anlagen und die damit verbun-

denen Normen und Vorschriften kümmern. Das

bleibt die Aufgabe und in der Verantwortung des

jeweiligen Herstellers. Für den Nutzer ist es aus-

schlaggebend, dass er über Betrieb und Umgang

der Fahrzeuge sowie über den Unterhalt der Was-

serstoff-Tankstelle Bescheid weiß.

Gerade weil man sich mit der H2BZ-Technologie

noch in der Marktvorbereitung befindet, wird welt-

weit im Rahmen verschiedener Projekte und Gre-

mien an einheitlichen Normen und Genehmigungs-

verfahren für die verschiedenen Anwendungsfelder

gearbeitet. Eine Harmonisierung der Normen, Ver-

fahrensregeln und Vorschriften auf internationaler

Ebene ist wünschenswert, da die meisten Fahrzeug-

hersteller, Mineralöl- und Gasefirmen international

oder multinational operieren. Weltweit einheitliche

Regeln und Genehmigungsverfahren würden die

Markteinführung beschleunigen und dem Verbrau-

cher standardisierte Produkte bieten, die sicherer,

günstiger und einfacher in der Handhabung sind.

An vielen Stellen wurden H2BZ-Normen bereits defi-

niert und von den internationalen Normungsorgani-

sationen verabschiedet (siehe unten). So wurde im

Rahmen des europäischen Projekts HyApproval

bereits 2008 ein Handbuch verabschiedet (Hand-

book for hydrogen refuelling station approval13), das

für die Zulassung von Wasserstofftankstellen und

die Betankung von Fahrzeugen für Behörden und

Betreiber einheitliche Regelungen vorschlägt. Das

Handbuch soll als Ratgeber für die sichere Umset-

zung einer Wasserstoffinfrastruktur dienen, bis ent-

sprechende Normen nach ISO verabschiedet, breit

angewendet und von Regelwerken als rechtsver-

bindlich benannt werden.

Für Nutzer der H2BZ-Technologie kann es sinnvoll

sein, sich einen grundsätzlichen Überblick über die

für die Fahrzeuge und die H2-Infrastruktur relevanten

Normen zu verschaffen. Die Details der Regelwerke

sind den Zertifizierungsorganisationen und Prüfge-

sellschaften wie beispielsweise TÜV, DEKRA, Germa-

nischer Lloyd, Büro Veritas, GTÜ und anderen

bekannt. Sie sollten bei Planung eines H2BZ-Projekts

eingebunden werden, zumal einige von ihnen in den

deutschen, europäischen und internationalen Nor-

mungsgremien mitarbeiten oder mit diesen in direk-

tem Kontakt stehen. Damit wird gewährleistet, dass

schon in der Planungsphase die kritischen Themen

benannt und in der Umsetzung entsprechend

berücksichtigt werden können. Die Zertifizierung

erfolgt – soweit vorhanden – unter Berücksichtigung

geltender nationaler und internationaler Normen

und auf Basis der heute geltenden gesetzlichen

Bestimmungen und Vorschriften.

23

14 Vgl. Infoblatt der NRW.Europa:

http://www.nrweuropa.de/fileadmin/dokumente/info-

blaetter/Infoblatt_CE-Kennzeichnung.pdf und Website

der Europäischen Kommission http://ec.europa.eu/

enterprise/policies/european-standards/documents/

harmonised-standards-legislation/list-references/

Übergreifend

a Herstellerangaben (Vorgaben und Handbücher)

a BetrSichV, Betriebssicherheitsverordnung

a GaVo, Garagenverordnung (länderspezifisch)

a BGI 518, Gaswarneinrichtungen für den Explosionsschutz – Einsatz und Betrieb

a BGR 104, Berufsgenossenschaftliche Regeln für Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit – Explosionsschutz-Regeln

a BGV A 8, Berufsgenossenschaftliche Vorschrift „Sicherheits- und Gesundheitsschutzkennzeichnung am Arbeitsplatz“

a ISO 15916, Basic considerations for the safety of hydrogen systems

Richtlinien und Normen für Fahrzeuge

a Herstellerangaben (Vorgaben und Handbücher)

a GaVo, Garagenverordnung (länderspezifisch)

a 79/2009 (EG) Typgenehmigung von wasserstoffbetriebenen Kraftfahrzeugen und zur Änderung der Richtlinie 2007/46/EG

a 406/2010 (EG) Durchführung der Verordnung (EG) Nr. 79/2009 über dieTypgenehmigung von wasserstoffbetriebenen Kraftfahrzeugen

a SAE 2600 – Compressed Hydrogen Vehicle Fueling Connection Devices

a SAE J2601– Compressed Hydrogen Vehicle Fueling Communication Devices

a ISO 23273-1 Fuel Cell Road Vehicle – Safety Specification, Part 1: Vehicle functional safety

a ISO 23273-2 Fuel Cell Road Vehicle – Safety specifications, Part 2: Protection against hydrogen hazards for vehicles fuelled with compressed hydrogen

a ISO 23273-3 Fuel cell road vehicles – Safety specifications, Part 3: Protection of persons against electric shock

a DIN EN 1175-1 – Sicherheit von Flurförderzeugen – Elektrische Anforderungen – Teil 1: Allgemeine Anforderungen für Flurförderzeugemit batterieelektrischem Antrieb

Richtlinien und Normen für Tankstellen

a Herstellerangaben (Vorgaben und Handbücher)

a VdTÜV Merkblatt 514: Anforderungen an Wasserstofftankstellen

a ISO/TS 20100 Gaseous hydrogen – Fuelling stations

a SAE 2600 – Compressed Hydrogen Vehicle Fueling Connection Devices

a SAE J2601– Compressed Hydrogen Vehicle Fueling Communication Devices

a Entwurf TRG 406 – Druckgase – Anlagen zum Füllen von festverbundenenFahrzeugtanks zum Antrieb mit verdichtetem Druckgas (Tankstellen für verdichtete Gase – Druckgastankstellen)

a ISO/PAS 15594 – Airport hydrogen fuelling facility operations

ÜBERSICHT NORMEN, VERORDNUNG, RICHTLINIEN

BEGRIFFSERLÄUTERUNG

CE-Kennzeichnung14

CE ist die Abkürzung für den französischenBegriff der Europäischen Gemeinschaft (Com-munauté Européenne). Das CE-Kennzeichenwird vom Hersteller oder einem von ihm Bevoll-mächtigten in der EU angebracht und erlaubtdem Hersteller, sein Produkt innerhalb der EUanzubieten.

Voraussetzung dafür ist eine so genannte Kon-formitätserklärung, die auf einer technischenDokumentation für das Produkt basiert und Ver-weise auf die jeweilig zugrunde liegendenGesetzestexte enthält. Mit der Konformitätser-klärung bestätigt der Hersteller, dass ein vonihm in Verkehr gebrachtes Produkt den grund-legenden Gesundheits- und Sicherheitsanfor-derungen aller relevanten europäischen Richt-linien entspricht.

In der Bundesrepublik Deutschland wird dieEinhaltung der CE-Richtlinien durch die Gewer-beaufsichtsbehörden kontrolliert. Danebenachten aber auch die Berufsgenossenschaftenauf die Anwendung der CE-Richtlinien.

Die CE-Kennzeichnung ist kein Gütesiegel(Qualitätszeichen).

Maschinenrichtlinie 2006/42/EG und EMV-Richtlinie 2004/108/EG

Mit Hilfe der Maschinenrichtlinie wird ein ein-heitliches Schutzniveau zur Unfallverhütung fürkommerzielle Maschinen innerhalb des euro-päischen Wirtschaftsraumes (EWR) sowie derSchweiz und der Türkei geregelt. Darin ist auchfestgelegt, was als Maschine aufgefasst werdenmuss.

Bei Elektroprodukten greift darüber hinaus die EMV-Richtlinie (elektromagnetische Ver-träglichkeit).

24

3 WIRTSCHAFTLICHKEIT

3.1 TOTAL COST OF OWNERSHIP (TCO)

Definition

Unter Total Cost of Ownership oder Lebenszyklus-

kosten werden alle Kosten zusammengefasst, die

mit Anschaffung, Betrieb und Wartung von Firme-

ninventar verbunden sind. Damit können direkte

und indirekte Kosten bereits im Vorfeld einer

Investitionsentscheidung identifiziert werden.

Wie in den meisten Dienstleistungsbereichen wird

in der Logistikbranche der Wettbewerb sehr stark

über den Preis geregelt. Dabei spielt es keine Rolle,

ob Logistikdienstleistungen im Unternehmen als

Cost Center geführt oder als Fremddienstleistungen

eingekauft werden.

Die Branche ist deshalb bestrebt, die gesamten Kos-

ten (TCO), die mit der Dienstleistung verbunden

sind, möglichst niedrig zu halten. Auf den Einsatz

der Flurförderzeuge bezogen gilt es, sowohl die

Anschaffungs- als auch die Betriebs- und Wartungs-

kosten zu senken. Mit diesen Anforderungen sehen

sich auch die Hersteller der H2BZ-Technologie kon-

frontiert. Sie stehen deshalb vor der Herausforde-

rung, Brennstoffzellen-Geräte zu akzeptablen Prei-

sen anbieten und zusätzliche Kostenvorteile im

Betrieb erzielen zu müssen.

Anschaffungskosten

Flurförderzeuge mit H2BZ-Technologie sind heute

noch keine kommerziellen Produkte und können nur

zu Sonderkonditionen beschafft und im Rahmen von

Kooperationsprojekten eingesetzt werden. Sie sind

im Vergleich zu den konventionellen Geräten noch

relativ teuer, was in erster Linie an den derzeit noch

geringen Fahrzeug-Stückzahlen liegt. Ergebnisse

aus den Demonstrationsprojekten zeigen allerdings,

dass sich der Einsatz der H2BZ-Technologie mittel-

fristig positiv auf die Betriebs- und Wartungskosten

auswirkt, wodurch die aktuell noch höheren Anschaf-

fungspreise kompensiert werden können.

Steigende Stückzahlen werden nach heutigem

Kenntnisstand zu deutlichen Kostensenkungen füh-

ren. So können Serienfertigungsprozesse etabliert

und damit positive Skaleneffekte ermöglicht werden.

Darüber hinaus führen die Verbesserungen und

Optimierungen des Brennstoffzellen-Systems und

seiner Komponenten zu weiteren Kostensenkungen

in der Herstellung. Im Brennstoffzellen-Elektro-

Antrieb ist die Brennstoffzelle selbst die teuerste

Komponente. Hersteller von Brennstoffzellen-Stacks

und Brennstoffzellen-Systemen haben angekündigt,

dass die Preise mittelfristig die Zone der Wirtschaft-

lichkeit erreichen werden. Preisreduktionen um bis

zu 50 Prozent sind möglich, vorausgesetzt, dass ent-

sprechende Stückzahlen erreicht werden.

Betriebs- und Wartungskosten

Was die Betriebs- und Wartungskosten von Brenn-

stoffzellen-Flurförderzeugen angeht, hat man insbe-

sondere aus den Förderprojekten in den USA

gelernt, dass Brennstoffzellen-Fahrzeuge (unter

bestimmten Rahmenbedingungen) deutliche Ver-

besserungen im Betriebsablauf gegenüber Batterie-

elektrischen Flurförderzeugen erbringen können.

Dies ergibt sich vor allem aus der Tatsache, dass

Brennstoffzellen-Fahrzeuge eine bessere Verfügbar-

keit als konventionelle Elektrostapler haben und

nach heutigem Kenntnisstand weniger wartungs-

intensiv sein werden.

Europäisches Demonstrationsprojekt HyLIFT

Auf europäischer Ebene wurde 2011 das Projekt HyLIFT

gestartet. Im Rahmen eines Großversuchs sollen europa-

weit Wasserstoff-betriebene Brennstoffzellen-Stapler bei

verschiedenen Kunden im Alltag eingestetzt und die

Markteinführung für 2013 angestrebt werden. Die

Betrachtung der Total Cost of Ownership (TCO) im Ver-

gleich zu herkömmlichen Fahrzeugen spielt dabei eine

herausragende Rolle.

www.hylift-demo.eu

25

ÜBERBLICK ALLER RELEVANTEN KOSTEN FÜR DIE TCO-BETRACHTUNG

Bei nur einem Fahrzeugim Vergleich am teuers-ten, da es sich noch nichtum ein Serienprodukthandelt, 10 Stück erge-ben schon deutlichgeringere Preise, bei 30 bis 100 Stück kanndie Grenze zur Wirt-schaftlichkeit heuteschon erreicht werden.

Abhängig vom H2-Bedarfmobile oder stationäreLösung möglich; beiMethanol auch Abfül-lung aus größeren Tanksmöglich

Es gibt noch keine Markt-preise für Wasserstoff(oder Methanol), aber esist der Nachweis erbracht,dass wettbewerbsfähigePreise möglich sind.

3-Schichtbetrieb 7 Tagezukünftig möglich (inDeutschland typischer-weise 2-Schichtbetrieb)

Zukünftig bis zu 10.000 Stunden

Keine

Null Emissionenbeim Betrieb mit H2,sehr geringe CO2-Emissionen beimBetrieb mit Methanol

Serienprodukt – siehePreislisten der Hersteller

Normale Steckdose mitlangen Ladezeiten, Instal-lation einer Hochleis-tungs-Ladeinfrastrukturmöglich, Batteriewech-selstation mit Lagerhal-tung erforderlich

Abhängig vom Strompreis

Mehrschichtbetrieb istnur mit einer ausreichen-den Anzahl an Wechsel-batterien möglich.

Rund 5.000 Stunden bzw.1.500 Ladezyklen

Ja, durch Batteriewechsel und -ladung

Null Emissionen

Serienprodukt – siehePreislisten der Hersteller

Von Abfüllung aus Tanksbis eigene Tankstelle

Abhängig vomDiesel- / LPG-Preis – wiebei allen fossilen Ener-giequellen eher steigend

3-Schichtbetrieb 7 Tage möglich (in Deutschlandtypischerweise 2-Schichtbetrieb)

Rund 10.000 Stunden

Wenn Waren von drau-ßen nach drinnen trans-portiert werden, mussaufgrund der CO2-Emis-sionen ggfs. auf einanderes Transportmittelumgeladen werden.

Insbesondere CO2, beiDiesel auch Rußpartikel

Anschaffungs-kosten: Fahrzeug

Anschaffungs-kosten: Infrastruktur

Kraftstoff- /Energiekosten

Betriebsdauer

Lebensdauer

Standzeitendurch Um-rüstung o.ä.

Umwelt -verträglichkeit

Brennstoffzelle Batterie Diesel / LPG

26

Das führt zu einer höheren Arbeitseffizienz, weniger

Personaleinsatz und niedrigeren Betriebskosten. Wei-

tere Vorteile werden dadurch erbracht, dass Brenn-

stoffzellen-Geräte innerhalb weniger Minuten betankt

werden können und deshalb rund um die Uhr einsatz-

fähig sind. Die H2BZ-Technologie in Flurförderzeugen

kann bei Total Cost of Ownership zu einer Verbesse-

rung gegenüber konventionellen Fahrzeugen führen,

vor allem dann, wenn größere Stückzahlen (<10) an

Brennstoffzellen-Fahrzeugen eingesetzt werden.

Neben der Kostenoptimierung lassen sich Wettbe-

werbsvorteile in der Logistikbranche inzwischen

zunehmend durch Maßnahmen der „Green Logistics“

erzielen. Die reine Kostenbetrachtung wird damit um

neue, zukunftsorientierte Aspekte erweitert. Der

Einsatz der H2BZ-Technologie trägt dazu bei, den

CO2-Fußabdruck des Unternehmens zu reduzieren.

Im besten Fall führt das dazu, neue Kundengruppen

zu erschließen und bestehende langfristig zu bin-

den. Ein frühzeitiges Engagement für die H2BZ-Tech-

nologie lohnt sich auch deshalb, weil man frühzeitig

Erfahrungen mit der neuen Technologie sammeln

und die Betriebsabläufe rechtzeitig auf die neuen

Anforderungen umstellen kann.

Um die Kommerzialisierung der H2BZ-Technologie

voranzutreiben, wurden auf nationaler und europäi-

scher Ebene große Förderprogramme und -initiati-

ven auf den Weg gebracht. In vielen Bundeslän-

dern – auch in Hessen – stellt die öffentliche Hand

Fördermittel bereit, um die heimische Wirtschaft bei

der Entwicklung von Zukunftstechnologien zu unter-

stützen. Förderung kann aber auch Wissenstransfer

bedeuten. Von daher ist es wichtig, im Rahmen der

Netzwerkarbeit interessierte und engagierte Partner

zusammenzubringen und zu beraten.

Viele Förderprogramme im Bereich der H2BZ-Tech-

nologie unterstützen Forschungs- und Entwicklungs-

aktivitäten, da die wissenschaftliche Begleitung ein

hohes Maß an Wissen generiert, das später von allen

genutzt werden kann. Über weitere Förderpro-

gramme, die die Markteinführung der H2BZ-Techno-

logie beschleunigen, wird auch in Deutschland dis-

kutiert. Das Beispiel USA, wo es sowohl staatliche

Fördermittel als auch Steuervergünstigungen für

den Kauf von Brennstoffzellen-Flurförderzeugen

gibt, zeigt, dass solche Unterstützungsmaßnahmen

funktionieren können.

3.2 FÖRDERUNG

Förderung im Verbund – Public Privat Parnterships (PPP)

Als PPP bezeichnet man Kooperationen, die zwischen privatwirtschaftlichen Unternehmen und der öffent-

lichen Hand geschlossen werden, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen. Dazu bringen beide Seiten ihre

Vorstellungen, ihr Wissen, ihre Kompetenzen und finanzielle Mittel in die Partnerschaft ein.

Public Private Partnerships spielen im Bereich der H2BZ-Technologie eine zunehmend wichtige Rolle, da

die Akteure erkannt haben, dass die Einführung von Wasserstoff und Brennstoffzellen nur durch gemein-

sames, zielorientiertes Handeln gelingen kann.

Weitere PPP: Scandinavian Hydrogen Highway Partnership, www.scandinavianhydrogen.org

Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking, www.fch-ju.eu

California FC Partnership, www.cafcp.org

27

H2BZ-Initiative Hessen e.V.

Überzeugt von den Potenzialen der Technologie und

aus Gründen des Klimaschutzes haben sich im Jahr

2002 hessische Unternehmen, Forschungseinrich-

tungen und Hochschulen in der Wasserstoff- und

Brennstoffzellen-Initiative Hessen e.V. (H2BZ-Initia-

tive Hessen) zusammengeschlossen. Die Aufgabe

der Initiative ist es, den Entwicklungsbedarf für

H2BZ-Technologien zu identifizieren und zu benen-

nen, mit dem Ziel, daraus partnerschaftliche Entwick-

lungs- und Pilotprojekte ins Leben zu rufen. Die maß-

geblichen Herausforderungen liegen in der wirt-

schaftlichen Realisierung und Durchsetzung der

Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie bis zu

ihrer breiten Anwendung. Das Standort- und Tech-

nologiemarketing im Bereich H2BZ verfolgt die Ver-

netzung von Akteuren aus Wirtschaft und Wissen-

schaft und die Begleitung auf dem Weg in den

Markt. Darüber hinaus werden wichtige Informatio-

nen über Möglichkeiten der Projektförderung und

Kontakte zu entsprechenden Förderstellen bereitge-

stellt. Auch um Projektskizzen anzufertigen und För-

deranträge zu begleiten, steht die H2BZ-Initiative zur

Verfügung. Weitere Ziele sind die Wissensverbrei-

tung in Lehre und Ausbildung sowie die Darstellung

der Technologien in der Öffentlichkeit.

Mit ihren Aktivitäten leistet die Initiative einen wich-

tigen Beitrag zur Stärkung des Wirtschafts- und Wis-

senschaftsstandorts Hessen und arbeitet eng mit

dem Bereich Wasserstoff, Brennstoffzellen und Elek-

tromobilität der Hessen Agentur zusammen.

Weitere Informationen, Kontakt und Ansprechpartner:

Geschäftsstelle H2BZ-Initiative Hessen e.V.

HA Hessen Agentur GmbH

Konradinerallee 9

65189 Wiesbaden

www.H2BZ-Hessen.de

Ansprechpartnerin:

Alina Stahlschmidt, T 0611 95017-8959

alina.stahlschmidt@hessen-agentur.de

Beratung und Unterstützung bei der Initiierung von Projekten

Die Aktivitäten der H2BZ-Initiative im Bereich der Pro-

jektanbahnungen werden seit 2010 vom Beratungs-

unternehmen flow-advice unterstützt. Dies erfolgt im

Auftrag des hessischen Umwelt- und Energieministe-

riums über die Hessen Agentur. flow-advice berät

Unternehmen und Organisationen aus den Bereichen

Politik, Wirtschaft und Wissenschaft – vornehmlich auf

dem Gebiet und im Umfeld erneuerbarer Energien.

Somit steht hessischen Unternehmen ein Partner zur

Seite, der unabhängig hilft, Projektoptionen zu analy-

sieren, Zusammenhänge und mögliche Folgen zu

bewerten und geplante Aktivitäten konsequent an

den Projektzielen auszurichten. Langjährige Bran-

chenkenntnis und die intensive Vernetzung mit Indus-

trie, Forschung und Politik ermöglichen es, Projekt-

konsortien zielgerichtet zusammenzuführen und

Konzepte für zukunftsweisende Entwicklungs- und

Demonstrationsprojekte zu erarbeiten.

Weitere Informationen, Kontakt und Ansprechpartner:

flow-advice e.K.

Büro Wiesbaden

Ansprechpartnerin:

Anna-Kristin Kippels

T 0611 450208-77

F 0611 450208-99

anna-kristin.kippels@flow-advice.de

www.flow-advice.de

3.2.1 IN HESSEN

Quelle: CEP Quelle: Berliner Stadtreinigung BSR

28

NOW GmbH Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie

NIP Nationales InnovationsprogrammWasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie

Im Februar 2008 wurde in Deutschland die NOW

GmbH (Nationale Organisation Wasserstoff- und

Brennstoffzellentechnologie) gegründet. Ihr Auftrag

ist die Steuerung und Koordinierung des NIP (Natio-

nales Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brenn-

stoffzellentechnologie). Das NIP steht im Kern einer

strategischen Allianz aus Bundesregierung (BMVBS

– Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtent-

wicklung, BMWi – Bundesministerium für Wirtschaft

und Technologie, BMBF – Bundesministerium für Bil-

dung und Forschung, BMU – Bundesministerium für

Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit), Indus-

trie und Wissenschaft, die gemeinsam 1,4 Milliarden

Euro bereitstellen – je zur Hälfte von Bund und Indus-

trie, um die führende Position Deutschlands bei der

Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie auszu-

bauen und die genannten Technologien auf den

Markt vorzubereiten.

Das NIP läuft bis 2016 und fördert neben Forschungs-

und Entwicklungsarbeiten insbesondere umfangrei-

che Demonstrationsprojekte in den Bereichen:

a Verkehr und Wasserstoffinfrastruktur

(54 % der NIP-Mittel)

a Stationäre Energieversorgung

(36 % der NIP-Mittel)

a Spezielle Märkte, zum Beispiel Notstrom -

versorgung, Lagertechnikfahrzeuge etc.

(10 % der NIP-Mittel)

Weitere Informationen zu NIP und NOW, die auch für

die Umsetzung des Programms „Modellregionen

Elektromobilität“ verantwortlich ist, sind verfügbar

unter www.now-gmbh.de.

Mehr Informationen, Kontakt und Ansprechpartner:

Nationale Organisation Wasserstoff-

und Brennstoffzellentechnologie

Fasanenstraße 5

10623 Berlin

T 030 3116116-00

F 030 3116116-99

www.now-gmbh.de

Spezielle Märkte:

Wolfgang Axthammer

T 030 3116116-20

wolfgang.axthammer@now-gmbh.de

3.2.2 IM BUND

29

Fuel Cell & Hydrogen Joint Undertaking: FCH-JU

Die Europäische Union und die europäische Indus-

trie haben vereinbart, Wasserstoff und Brennstoffzel-

len zu den strategischen Energietechnologien der

Zukunft zu machen. Ende 2008 wurde unter Beteili-

gung der EU-Kommission, der europäischen Indus-

trie und der europäischen Forschungsgemeinschaft

die gemeinsame Technologieinitiative FCH-JU für

den Bereich Wasserstoff und Brennstoffzellentech-

nologie ins Leben gerufen. Die als öffentlich-private

Partnerschaft angelegte Initiative läuft 10 Jahre (bis

2017) und stellt für die Entwicklung der Wasserstoff-

und Brennstoffzellentechnologie innerhalb des

7. Forschungsrahmenprogramms insgesamt eine

Milliarde Euro zur Verfügung.

Das Gesamtbudget wird mehrheitlich von Kommis-

sion und Industrie getragen (jeweils 470 Mio. Euro)

und zu einem geringeren Teil (60 Mio. Euro) von der

Forschungsgemeinschaft finanziert. Ziel ist es, Was-

serstoff- und Brennstoffzellentechnologien zwischen

2010 und 2020 – je nach Anwendungsgebiet – zum

Großserieneinsatz zu bringen. Hierfür werden Pro-

jekte in den Bereichen Forschung, Entwicklung und

Demonstrationsvorhaben gefördert, mit den Schwer-

punkten auf:

a Brennstoffzellenfahrzeugen und

Wasserstoffinfrastruktur

a Nachhaltiger Wasserstoffproduktion

und -versorgung

a Brennstoffzellen für Strom- und

Wärmeerzeugung

a Anwendungen für spezielle Märkte

(auch frühe Märkte)

Weitere Informationen sind verfügbar unter

www.fchindustry-jti.eu.

3.2.3 IN DER EU

Bildquellen (von links nach rechts): HyCologne, Daimler, Zemships, Fronius, DLR

30

IMPULSE FÜR H2BZ-PROJEKTE4

Auch wenn niemand die Zukunft vorhersehen kann,

zeigen die gegenwärtigen Preisentwicklungen der

Energieträger Strom und Öl sowie anderer Rohstoffe

tendenziell nach oben. Gleichzeitig hat die H2BZ-

Branche für die nächsten Jahre sinkende Wasserstoff-

und Brennstoffzellen-Kosten angekündigt, die der

Technologie zum Durchbruch in verschiedenen

Anwendungsgebieten verhelfen wird. Vor diesem

Hintergrund gilt es, die Weichen für aktuelle und

zukünftige Investitionsentscheidungen zu stellen.

Selbst wenn Stapler, Lagertechnikgeräte und Schlep-

per mit Brennstoffzellen noch nicht endgültig wett-

bewerbsfähig sind, lohnt es sich, die Flurförder-

zeuge, die heute im Einsatz sind, einmal genauer zu

betrachten. Alle nachstehenden Aspekte könnten

Anlass dafür sein, zu prüfen, ob innovative und

zukunftsorientierte Flurförderzeuge mit H2BZ-Tech-

nologie nicht doch schneller als erwartet im Alltag

eines Unternehmens eingesetzt werden können.

a Was kosten die „alten“ Flurförderzeuge

(Batterie oder Diesel) wirklich, wenn man

nicht nur Anschaffungskosten, sondern die

TCO betrachtet?

a Wurden schon einmal die realen Stillstand -

zeiten oder Ladezeiten der sich derzeit im

Einsatz befindenden Fahrzeuge gemessen?

a Vielleicht ist ein Technologiewechsel sinnvoll,

wenn Leasingverträge auslaufen oder größere

Reparaturen und Instandhaltungen an der

bestehenden Technik anstehen?

a Müssen neue Lademöglichkeiten für

bestehende Batterien eingerichtet werden

bzw. Ersatzbatterien angeschafft werden?

a Wird eine neue Lagerhalle geplant, die

technisch so auslegt werden kann, dass dort

Flurförderzeuge mit Brennstoffzellen einge-

setzt und eine Infrastruktur mit Wasserstoff

oder Methanol aufgebaut werden kann?

Die Beantwortung der Fragen hilft, das Potenzial

eines Einsatzes von Brennstoffzellen-Flurförderzeu-

gen einzuschätzen. In einem nächsten Schritt sollten

dann die Rahmenbedingungen definiert werden.

Dazu ist es sinnvoll, eine präzise Projektbeschrei-

bung mit einem realistischen Zeitplan zu erstellen,

aus der klar hervorgeht, welche Ansprüche und Ziele

mit dem Projekt verbunden sind. Da es heute nur

wenige standardisierte Verfahren für die Einführung

der H2BZ-Technologie gibt, sollte man ausreichend

Zeit und Ressourcen bis zum reibungslosen Betrieb

der Flurförderzeuge und der vollen Funktion der

dazugehörigen Tankstelle einplanen.

Flurförderzeuge mit innovativem Brennstoffzellen-

System in einem Betrieb einzusetzen, ist eine

zukunftsorientierte Entscheidung und hat an ver-

schiedenen Stellen Auswirkungen auf Organisation

und betriebliche Abläufe. Der Einsatz der neuen

Technik führt zu Veränderungen, über die man sich

bereits im Vorfeld im Klaren sein sollte und die in der

Projektierung berücksichtigt werden müssen. Dies

gilt intern insbesondere für die Kommunikation und

die Einbindung der betroffenen Mitarbeiter in den

verschiedenen Arbeitsbereichen und Abteilungen.

Nicht zuletzt gilt es, die Mitarbeiter, die die neue

Technik nutzen, rechtzeitig zu informieren und im

Umgang zu schulen.

Von Vorteil ist es auch, wenn frühzeitig – am besten

in der Planungsphase – erfahrene Fachleute einge-

bunden werden. Sie können dafür sorgen, dass Pro-

bleme und Verzögerungen früh erkannt und mög-

lichst reibungslos behoben werden. Dies gilt auch

für Zertifizierungs- und Abnahmestellen, die bereits

Erfahrungen mit der Nutzung der H2BZ-Technologie

haben und so wichtigen Input für das Sicherheits-

konzept geben können.

4.1 STRATEGISCH DENKEN UND OPERATIV PLANEN

31

Wenn Flurförderzeuge mit Brennstoffzellen im

Unternehmen zum Einsatz kommen sollen, dann

kann eine Zusammenarbeit mit gleichgesinnten Mit-

streitern aus anderen Bereichen eine Realisierung

durchaus vorantreiben. Gemeinsam lassen sich die

Rahmenbedingungen, die für einen erfolgreichen,

marktorientierten Einsatz der H2BZ-Technologie

wünschenswert sind, besser und nachhaltiger gestal-

ten und umsetzen. Außerdem verteilen sich dadurch

Arbeit und Kosten auf mehrere Schultern.

Die meisten Unternehmen und Vertreter der öffent-

lichen Hand sind lokal und regional exzellent ver-

netzt. Sie wissen, welche Aktivitäten auf lokaler

Ebene im Bereich Umweltschutz und Nachhaltigkeit

laufen und an welchen Innovationen gearbeitet wird.

So kommen die nachstehenden vielfältigen Aktivitä-

ten in einer Kommune zusammen, die gebündelt zu

einem Innovationsschub führen und neue Arbeits-

plätze schaffen können.

Welche Partner und Kooperationen sind möglich?

a Es gibt verschiedene Produktions- und Logistik-

betriebe, bei denen der Warenumschlag mit

diversen Flurförderzeugen erfolgt.

a Das eine oder andere kleine oder mittelständi-

sche Unternehmen in der Nachbarschaft hat ein

Solardach installiert und speist überschüssigen,

regenerativ erzeugten Strom ins Netz ein.

a Die Landwirte im Umland betreiben Biogas -

anlagen und speisen ebenfalls den Strom ins

Netz ein.

a Beim lokalen Chemieunternehmen entsteht

in den Herstellungsprozessen verschiedener

Chemikalien Wasserstoff als Abfallprodukt.

a Der regionale Nahverkehrsbetreiber möchte

aufgrund sich verschärfender Umweltauflagen

seine Busflotte auf umweltfreundliche und

effiziente Antriebe umstellen.

a Die ansässige Hochschule engagiert sich

bereits in einem H2BZ-Förderprojekt und

begleitet es wissenschaftlich. Es gibt dort

ausgewiesene Experten, außerdem wird dort

ein Elektrolyseur für die dezentrale Wasser -

stofferzeugung betrieben.

a Ein örtlicher Autovermieter möchte sein

Angebot mit neuen Mobilitäts- und Car-

Sharing-Konzepten ergänzen und zukunfts -

orientierte Fahrzeuge anbieten.

a Der Bürgermeister möchte seine Stadt mit

einem ökologischen und zukunftsorientierten

Image für die Ansiedelung von neuen Unter-

nehmen und Bürgern attraktiver machen.

4.2 ÜBER DEN TELLERRAND BLICKEN UND INTERESSEN BÜNDELN

Hydrogen Fuel Cells and Electromobilityin European Regions (HyER)

Auf europäischer Ebene haben

sich bisher 32 Städte und

Regionen zusammengeschlos-

sen, um die Einführung der

Elektromobilität mit batterie- und brennstoffzellen-

elektrischen Fahrzeugen zu unterstützen. Solche Alli-

anzen bringen Vorteile für alle Beteiligten: Durch

einen gemeinsamen Bedarf werden schnell Stückzah-

len erreicht, die es den Herstellern ermöglichen,

Skalen effekte zu nutzen und die Fahrzeuge zu attrak-

tiven Preisen zu vermarkten. Darüber hinaus tauscht

man sich auf verschiedenen Ebenen über die Erfah-

rungen mit der neuen Technologie aus und erhält so

aussagekräftige und umfassende Ergebnisse aus

dem Alltagsbetrieb bei unterschiedlichen Bedingun-

gen (topografisch, klimatisch etc.). www.hyer.eu

32

Zahlreiche hessische Unternehmen und Organisatio-

nen stehen Ihnen für Informationen gerne zur Verfü-

gung. Ihre Kontaktdaten finden Sie im Kompetenz -

atlas Wasserstoff und Brennstoffzellen Hessen, der

auch online unter www.H2BZ-Hessen.de abgerufen

werden kann. Darüber hinaus gibt es unter nach-

stehenden Kontaktadressen weitere Auskünfte rund

um das Themengebiet Flurförderzeuge mit H2BZ-

Technologie.

WEITERFÜHRENDE INFORMATIONEN5

5.1 KONTAKTADRESSEN UND ANSPRECHPARTNER15

Geschäftsstelle H2BZ-Initiative Hessen e.V.HA Hessen Agentur GmbHWasserstoff- und

Brennstoffzellentechnologie, Elektromobilität

Konradinerallee 9

65189 Wiesbaden

www.H2BZ-Hessen.de

www.hessen-agentur.de

Ansprechpartnerin:

Alina Stahlschmidt

T 0611 95017-8959

F 0611 95017-58959

alina.stahlschmidt@hessen-agentur.de

flow-advice e.K.

Büro Wiesbaden

Ansprechpartnerin:

Anna-Kristin Kippels

T 0611 450208-77

F 0611 450208-99

anna-kristin.kippels@flow-advice.de

Büro München

Josef-Retzer-Straße 20a

81241 München

www.flow-advice.de

15 Weitere hessische

Unternehmen finden

Sie im Kompetenzatlas

Wasserstoff und Brenn-

stoffzellen Hessen,

den Sie sich unter

www.H2BZ-Hessen.de

herunterladen können.

Flughafen Hamburg GmbHStabsstelle Umweltschutz

22331 Hamburg

www.ham.airport.de

Ansprechpartner: Wolfgang Schümann

T 040 50753000, F 040 50751878

wschuemann@ham.airport.de

H2-LogisticsCsilla-von-Boeselager-Straße 11

33104 Paderborn

www.h2-logistics.de

Ansprechpartner: Dr. Christian Ewering

T 0170 8506710, F 0121 2512734912

ce@h2-logistics.de

ANWENDER UND FACHLEUTE FÜR H2BZ-FLURFÖRDERZEUGE

33

BRENNSTOFFZELLENHERSTELLER

Ballard Power SystemsGoldenbergstraße 1, 50354 Hürth

www.ballard.com

Ansprechpartner: Geoffrey Budd

T 02233 406401, F 02233 406111

geoff.budd@ballard.com

Hydrogenics GmbH

Am Wiesenbusch 2, Halle 5, 45966 Gladbeck

www.hydrogenics.com

Ansprechpartner: Martin Tröger

T 02043 944141, F 02043 944146

mtroeger@hydrogenics.com

FORSCHUNGSEINRICHTUNGEN

Forschungszentrum Jülich GmbHInstitut für Energieforschung (IEF)

52425 Jülich

www.fz-juelich.de/iek-3

Ansprechpartner: Dr. Martin Müller

T 02461 61-1859, F 02461 61-6695

mar.mueller@fz-juelich.de

FLURFÖRDERZEUGHERSTELLER

Linde Material Handling GmbHCarl-von-Linde-Platz, 63743 Aschaffenburg

www.linde-mh.de

Ansprechpartner: Hannes Schöbel

T 06021 991384, F 06021 991570

hannes.schoebel@linde-mh.de

STILL GmbHBerzeliusstraße 10, 22113 Hamburg

www.still.de

Ansprechpartner: Michael Arndt

T 040 73392125

michael.arndt@still.de

Linde AGGeschäftsbereich Linde Gas

Kostheimer Landstraße 25

55246 Mainz-Kostheim

www.linde-gas.de

Ansprechpartner: Florian Knab

T 06134 208-43, F 06134 208-29

florian.knab@de.linde-gas.com

H2 Logic A/SIndustriparken 34B, DK-7400 Herning

www.h2logic.com

Ansprechpartner: Steven Westenholz

T +45 96265563

swe@h2logic.com

Heliocentris Engergiesysteme GmbHRudower Chaussee 29, 12489 Berlin

www.heliocentris.com

Ansprechpartner: Florian Koppe

T 030 340601-882, F 030 63926329

f.koppe@heliocentris.com

WASSERSTOFFLIEFERANT/BETANKUNGSTECHNOLOGIE

34

Publikation: Kompetenzatlas Wasserstoff

und Brennstoffzellen Hessen

Herausgegeben von: Hessisches Ministerium

für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und

Verbraucherschutz (HMULEV)

Broschüre: Wasserstoff und Brennstoffzellen

Herausgegeben von: Hessisches Ministerium

für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und

Verbraucherschutz (HMULEV)

Broschüre: Wasserstoff-Tankstellen

Herausgegeben von: Hessisches Ministerium

für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und

Verbraucherschutz (HMULEV)

Broschüre: Wasserstoff – Schlüssel zur

weltweit nachhaltigen Energiewirtschaft

Herausgegeben von: EnergieRegion.NRW

Broschüre: Wasserstoff – Der neue

Energieträger

Herausgegeben von: Deutscher Wasserstoff-

und Brennstoffzellenverband (DWV)

Broschüre: Woher kommt die Energie für

die Wasserstofferzeugung?

Herausgegeben von: Deutscher Wasserstoff-

und Brennstoffzellenverband (DWV)

Broschüre: Wasserstoff und Brennstoffzellen

– Starke Partner erneuerbarer Energiesysteme

Herausgegeben von: Deutscher Wasserstoff-

und Brennstoffzellenverband (DWV)

Broschüre: DWV Wasserstoff Sicherheits-

Kompendium

Herausgegeben von: Deutscher Wasserstoff-

und Brennstoffzellenverband (DWV)

Broschüre: Wasserstoff und Brennstoffzellen-

technologie

Herausgegeben von: Fraunhofer Institut

für Solare Energiesysteme ISE

Broschüre: Eine Vision wird Wirklichkeit

Herausgegeben von: Linde AG

Publikation: Ein Portfolio von Antriebssystemen

für Europa: Eine faktenbasierte Analyse –

Die Rolle von batteriebetriebenen Elektro-

fahrzeugen, Plug-in Hybridfahrzeugen und

Brennstoffzellenfahrzeugen.

Herausgegeben von: McKinsey & Company

5.2 ERGÄNZENDE PUBLIKATIONEN

Hessen ist Deutschlands führender Finanz- und Ban-

kenstandort. Die Europäische Zentralbank und die

Deutsche Bundesbank haben ihren Sitz in Frankfurt

ebenso wie wichtige Industrieverbände der Bran-

chen Chemie, Elektrotechnik sowie des Maschinen-

und Anlagenbaus. Die Logistik zählt zu den Zukunfts-

branchen des Landes. Im geografischen und ver-

kehrstechnischen Herzen Europas haben zahlreiche

ausländische Unternehmen ihre Niederlassung, der

Frankfurter Flughafen ist eine der wichtigsten inter-

nationalen Drehschreiben im Flugverkehr.

Dem Thema Energie und Energieversorgung kommt

in der hessischen Landesregierung eine wichtige

Rolle zu. Hessen ist bestrebt, den landesweiten Ener-

giebedarf  zu  senken  und  die  Energieeffizienz  zu

erhöhen sowie den Anteil der erneuerbaren Ener-

gien bis zum Jahre 2050 auf 100 Prozent auszu-

bauen. Unter den Hightech-Regionen in Europa

gehört Hessen zur Spitze. Die hessische Landesre-

gierung fördert den Technologietransfer zwischen

Hochschulen und Wirtschaft und konzentriert sich

innerhalb der Technologieförderung auf Zukunfts-

technologiefelder wie beispielsweise die Wasser-

stoff- und Brennstoffzellentechnologie (H2BZ).

Das Land bietet aufgrund seiner Industriestruktur

hervorragende Voraussetzungen für die Entwicklung

und Vermarktung der Wasserstoff- und Brennstoff-

zellentechnologie. Gemessen am Umsatz sind die

fünf wichtigsten Industriebranchen in Hessen Che-

mie/Pharma, Kfz-Industrie, Elektrotechnik, Maschi-

nen- und Anlagenbau sowie Metallerzeugung und

-verarbeitung.

Diese fünf Branchen sind die entscheidenden Trei-

ber für die Entwicklung und Herstellung von Brenn-

stoffzellen-Produkten und -Dienstleistungen. Hessen

ist sowohl Fertigungsregion für diese Industrien als

auch Forschungs- und Entwicklungsstandort.

Das Land Hessen unterstützt seit vielen Jahren die

Entwicklungen und Aktivitäten im Bereich der Was-

serstoff- und Brennstoffzellentechnologie. Im Auftrag

des hessischen Ministeriums für Umwelt, Energie,

Landwirtschaft und Verbraucherschutz ist die landes-

eigene Wirtschaftsförderungsgesellschaft HA Hes-

sen Agentur GmbH Projektträger dieser Fördermaß-

nahmen. Darüber hinaus haben sich Vertreter aus der

hessischen Industrie, der Wissenschaft und Gesell-

schaft in der H2BZ-Initiative zusammengeschlossen,

um die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie

in Hessen voranzubringen und den Wirtschafts- und

Wissenschaftsstandort Hessen zu stärken.

Berlin

Schwerin

Kiel

Potsdam

München

Stuttgart

Hannover

Hamburg

Erfurt

Magdeburg

Dresden

Bremen

GießenMarburg

Hessen

Düsseldorf

Mainz

Wiesbaden

Saarbrücken

Kassel

Frankfurt

Darmstadt

M b

AN HESSEN FÜHRT AUCH IN SACHENH2BZ-TECHNOLOGIE KEIN WEG VORBEI

6

35

36

IST WASSERSTOFF SICHER?

Ja. Wasserstoff ist ein Energieträger und deshalb

sind im Umgang – wie bei jedem anderen Kraft-,

Brenn- und Treibstoff auch – bestimmte Regeln zu

beachten. Da H2 leichter als Luft ist, steigt er immer

nach oben. Wird Wasserstoff im Innenbereich

genutzt, ist für eine gute Be- und Entlüftung zu sor-

gen. Darüber hinaus werden in allen H2-Anwendun-

gen Sensoren eingesetzt, die die Konzentration des

Wasserstoffs überwachen. Alle Produkte, die Wasser-

stoff nutzen, sind nach den geltenden Normen

geprüft und zertifiziert (siehe Kapitel 2.4).

SIND DIE WASSERSTOFFVORRÄTE

BEGRENZT?

Nein. Der große Vorteil von Wasserstoff ist, dass er

in chemischen Verbindungen wie Wasser, Kohlen-

wasserstoffen und anderen organischen Verbindun-

gen überall vorkommt. Aus diesen chemischen Ver-

bindungen kann er mittels einer Vielzahl von Primär-

energien gewonnen werden. Ziel ist es, Wasserstoff

zukünftig ausschließlich mit Hilfe erneuerbarer Ener-

gien herzustellen.

WARUM WIRD WASSERSTOFF

MEISTENS IN VERBINDUNG MIT DER

BRENNSTOFFZELLE GENANNT?

Die Zukunft der Energie ist von zwei Leitmotiven

geprägt. Erstens soll die Energie immer effizienter

genutzt und zweitens umweltfreundlich und in den

erforderlichen Mengen erzeugt werden. Brennstoff-

zellen als hocheffiziente Energiewandler können

Wasserstoff in verschiedenen Anwendungen nutzen,

ohne überhaupt Emissionen zu produzieren. Auch

die Erzeugung von H2 bleibt emissionsfrei, wenn

dafür erneuerbare Energien eingesetzt werden.

WELCHE BEDEUTUNG HAT WASSER-

STOFF FÜR DIE ENERGIEZUKUNFT?

Wasserstoff hat das Potenzial, neben Strom der wich-

tigste Energieträger der Zukunft zu werden. Er kann

grundsätzlich aus allen Primärenergien hergestellt

werden und anders als Strom auch langfristig

gespeichert werden. Das ist eine wichtige Eigen-

schaft, die für die Einführung der erneuerbaren Ener-

gien zum Tragen kommt, da Wind und Sonne nicht

konstant und nicht immer bei Bedarf zur Verfügung

stehen. Statt Strom wird Wasserstoff produziert, der

gelagert oder zum Ort der Verwendung transportiert

werden kann. Bei Bedarf kann er rückverstromt und

wieder ins Netz eingespeist werden (siehe Kapitel

1.2).

WELCHE ROLLE SPIELT DIE H2BZ-

TECHNOLOGIE FÜR DIE LOGISTIK?

Wie der gesamte Verkehrssektor steht auch die

Logistik vor der Herausforderung, CO2-Emissionen

zu reduzieren und den Kraftstoffverbrauch der Fahr-

zeuge aus Umwelt- und Kostengründen zu optimie-

ren. Im Bereich des Warenumschlags hat die H2BZ-

Technologie das Potenzial, diese Anforderungen zu

erfüllen, insbesondere dann, wenn Flurförderzeuge

mit Brennstoffzellen betrieben werden und der Was-

serstoff aus erneuerbaren Energien hergestellt wird

(siehe Kapitel 2). Generell scheint die Logistik-Bran-

che ein geeigneter Einführungsmarkt für die Brenn-

stoffzellentechnologie zu sein.

1

2

3

4

5

ANHANG7

7.1 DIE 10 HÄUFIGSTEN FRAGEN

37

WIE ZUVERLÄSSIG SIND BRENN-

STOFFZELLEN-FLURFÖRDERZEUGE?

Brennstoffzellen sind heute technisch wettbewerbs-

fähig mit konventionellen Technologien. Insbeson-

dere hinsichtlich Lebensdauer und Zuverlässigkeit

liegen sie gleichauf mit Flurförderzeugen mit Batte-

rie oder Verbrennungsmotor. Brennstoffzellen-Fahr-

zeuge haben den Vorteil, dass sie die Vorzüge von

Batterie (sauber und leise) und Verbrennungsmotor

(hohe Leistung und Einsatzdauer) kombinieren,

ohne deren Nachteile (Verbrennungsmotor: Emis-

sionen, Batterie: lange Ladezeiten, nachlassende

Leistung gegen Ende der Batteriekapazität) aufzu-

weisen (siehe Kapitel 2).

IST DER EINSATZ VON BRENN-

STOFFZELLEN-FLURFÖRDERZEUGEN

RENTABEL?

Die Erfahrungen aus den Pilot- und Demonstrations-

projekten zeigen, dass sich die höheren Preise für

Brennstoffzellen-Flurförderzeuge in wenigen Jahren

aufgrund geringerer Betriebskosten amortisieren.

Darüber hinaus geht man davon aus, dass sich die

Kosten für die Brennstoffzellen aufgrund weiterer

Entwicklungen und steigender Stückzahlen in

Zukunft deutlich reduzieren werden (siehe Kapitel 3).

WO KANN MAN BRENNSTOFFZELLEN-

FLURFÖRDERZEUGE KAUFEN?

WELCHE HERSTELLER GIBT ES?

Alle großen Hersteller von Flurförderzeugen haben

in den vergangenen Jahren Prototypen und De-

monstrationsfahrzeuge mit Brennstoffzellen aufge-

baut und im Rahmen von Pilot- und Kundenprojekten

im Alltag getestet. Noch hat kein Hersteller in

Deutschland Brennstoffzellen-betriebene Flurförder-

zeuge als Standardprodukt in seinem Sortiment, mit

steigender Nachfrage wird sich dies aber ändern.

HAT DER WASSERDAMPF AUS DEM

BETRIEB DER FLURFÖRDERFAHRZEUGE

AUSWIRKUNGEN,WENN DIE FAHR-

ZEUGE INDERHALLE BENUTZTWERDEN?

Flurförderfahrzeuge mit Brennstoffzellen-Elektro-

Antrieb emittieren als Abgas nur Wasserdampf, der

bei stehendem Fahrzeug oft als Wasser ausfällt und

auf dem Boden entsprechende Spuren hinterlassen

kann. Bei der Nutzung von konventionellen Verbren-

nungsmotoren ist Wasserdampf ebenfalls Teil des

Abgases. Da der Wasserdampf dort aber heißer ist

als bei Brennstoffzellen-Elektro-Antrieben, konden-

siert er nicht. Selbst beim gleichzeitigen Einsatz

mehrerer Flurförderzeuge mit H2BZ-Antrieb in einer

geschlossenen Halle wird sich kein sichtbarer Was-

serdampf bilden oder die Luftfeuchtigkeit merklich

ansteigen. Auch aus Kühlhallen mit niedrigem Tau-

punkt sind keine Probleme bekannt.

WANN KOMMT METHANOL (MeOH)

ALS TREIBSTOFF FÜR FLURFÖRDER-

ZEUGE IN FRAGE?

Methanol ist chemisch ein Alkohol und unter Nor-

malbedingungen flüssig. Er wird seit Jahrzehnten als

Energieträger genutzt. Die Verwendung und das

Handling als Kraftstoff sind damit den konventionel-

len Treibstoffen sehr ähnlich. Flurförderzeuge, die

Methanol nutzen, setzen zwar sehr geringe Mengen

an CO2 frei, sie dürfen aber dennoch für den Innen-

bereich genutzt werden. Aufgrund seiner toxischen

Eigenschaften kann Methanol allerdings in der

Lebensmittel- und Pharmaindustrie nur bedingt ein-

gesetzt werden.

7

8

9

10

6

38

7.2 DATENBLATT UND UMRECHNUNGSTABELLEN

EINE ÜBERSICHT DER WICHTIGSTEN DATEN UND FAKTEN ÜBER WASSERSTOFF UND

ANDERE KRAFTSTOFFE SOWIE UMRECHNUNGSTABELLEN ENERGIE UND LEISTUNG

Energietabelle für die Umrechnung verschiedener Energieeinheiten und -äquivalente

Anmerkung: x(y) bedeutet x·10y

Quelle: Deutscher Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Verband e.V. (DWV), Berlin

Wasserstoff Diesel Steinkohle Methan (Erdgas) Rohöl

J kWh cal BTU kg Nm3 l LH2 kg l kg kg Nm3 kg Barrel

J 1 2,778(-7) 0,2388 9,478(-4) 8,335(-9) 9,274(-8) 1,177(-7) 2,328(-8) 2,799(-8) 3,412(-8) 1,802(-8) 2,511(-8) 2,388(-8) 1,751(-10)

kWh 3,6(6) 1 8,598(5) 3412 3,001(-2) 0,3339 0,4239 8,380(-2) 0,1008 0,1228 6,487(-2) 9,041(-2) 8,598(-2) 6,304(-4)

cal 4,187 1,163(-6) 1 3,968(-3) 3,490(-8) 3,883(-7) 4,930(-7) 9,746(-8) 1,172(-7) 1,429(-7) 7,544(-8) 1,051(-7) 1(-7) 7,331(-10)

BTU 1055 2,931(-4) 252 1 8,795(-6) 9,785(-5) 1,242(-4) 2,456(-5) 2,953(-5) 3,600(-5) 1,901(-5) 2,650(-5) 2,520(-5) 1,848(-7)

Wasser-stoff

kg 1,200(8) 33,33 2,865(7) 1,137(5) 1 11,13 14,13 2,793 3,358 4,094 2,162 3,013 2,865 2,101(-2)

Nm3 1,078(7) 2,995 2,575(6) 1,022(4) 8,988(-2) 1 1,27 0,251 0,3018 0,3679 0,1943 0,2708 0,2575 1,888(-3)

l LH2 8,493(6) 2,359 2,028(6) 8049 7,079(-2) 0,7876 1 0,1977 0,2377 0,2898 0,153 0,2133 0,2028 1,487(-3)

Diesel kg 4,296(7) 11,93 1,026(7) 4,072(4) 0,3581 3,984 5,058 1 1,202 1,466 0,7741 1,079 1,026 7,523(-3)

l 3,573(7) 9,925 8,534(6) 3,386(4) 0,2978 3,314 4,207 0,8317 1 1,219 0,6438 0,8973 0,8534 6,257(-3)

Steinkohle kg 2,931(7) 8,141 7(6) 2,778(4) 0,2443 2,718 3,451 0,6822 0,8203 1 0,5281 0,736 0,7 5,132(-3)

Methan(Erdgas)

kg 5,550(7) 15,42 1,326(7) 5,260(4) 0,4626 5,147 6,535 1,292 1,553 1,894 1 1,394 1,326 9,718(-3)

Nm3 3,982(7) 11,06 9,511(6) 3,774(4) 0,3319 3,693 4,689 0,9269 1,114 1,359 0,7175 1 0,9511 6,973(-3)

Rohöl kg 4,187(7) 11,63 1(7) 3,968(4) 0,349 3,883 4,93 0,9746 1,172 1,429 0,7544 1,051 1 7,331(-3)

Barrel 5,711(9) 1,586(3) 1,364(9) 5,413(6) 47,6 529,6 672,4 132,9 159,8 194,9 102,9 143,4 136,4 1

Drucktabelle für die Umrechnung verschiedener Druckeinheiten

Anmerkung: x(y) bedeutet x·10y

Quelle: Deutscher Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Verband e.V. (DWV), Berlin

Pa bar atm Torr at m WS psi

(mm Hg) (kp/cm2) (lb/in2)

Pa 1 1(-5) 9,86923(-6) 7,50062(-3) 1,01972(-5) 1,01972(-4) 1,45038(-4)

bar 1(5) 1 0,986923 750,062 1,01972 10,1972 14,5038

atm 1,01325(5) 1,01325 1 760 1,03323 10,3323 14,6959

Torr 133,322 1,33322(-3) 1,31579(-3) 1 1,35951(-3) 1,35951(-2) 1,93368(-2)

at 98066,5 0,980665 0,967841 735,559 1 10 14,2233

m WS 9806,65 9,81E-02 9,68E-02 73,5559 0,1 1 1,42233

psi 6894,76 6,89476(-2) 6,80460(-2) 51,7149 7,03070(-2) 0,70307 1

39

Vergleichstabelle für physikalische und chemische Eigenschaften von Wasserstoff und anderen Stoffen

(Gasen, Energieträgern). Bemerkung: Heptan und Dekan sind als Stoffe ausgewählt worden, die dem Benzin

bzw. Heizöl in ihren Eigenschaften ähnlich sind.

Quelle: Deutscher Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Verband e.V. (DWV), Berlin

Helium Wasserstoff Stickstoff Methan Propan Methanol n-Heptan Wasser n-Dekan

4He H2 N2 CH4 C3H8 CH3OH C7H16 H2O C10H22

Molmasse g/mol 4,003 2,016 28,013 16,043 44,097 32,042 100,204 18,015 142,285

Heizwert kJ/g 0 120 0 50 46,4 19,7 44,7 0 44,6

Tripelpunkt Wasserstoff-Werte gelten für p-H2

Temperatur K - 13,8 63,1 90,7 85,5 175,5 182,6 273,2 243,5

Druck mbar - 70,4 125,3 117,2 0 0 0 6,1 0

Flüssigkeitsdichte g/l - 77 867,8 451,2 732,9 894,4 771,6 999,8 765,6

Gasdichte g/l - 0,125 0,675 0,251 0 0 0 0,005 0

Siedepunkt (p = 1 atm) Wasserstoff-Werte gelten für p-H2

Temperatur K 4,2 20,3 77,3 111,6 231,1 337,9 371,6 373,2 447,3

Flüssigkeitsdichte g/l 125 70,8 808,6 422,5 580,7 749,6 614,6 958,1 603

Gasdichte g/l 16,89 1,338 4,59 1,82 2,42 1,2 3,47 0,6 4,13

Viskosität Flüssigkeit µPas 2,72 11,9 13,98 19,3 ? ? ? ? ?

Verdampfungswärme J/g 20,6 445,5 198,6 510,4 427,8 1100 317,7 2265,9 278,4

Verdampfungswärme kJ/l 2,6 31,5 160,6 215,7 248,4 824,6 195,3 2171 167,9

Heizwert Flüssigkeit MJ/l 0 8,5 0 21,1 26,9 14,8 27,5 0 26,9

Heizwert Gas kJ/l 0 160,5 0 90,9 112,1 23,6 155,1 0 184,2

Kritischer Punkt

Temperatur K 5,2 33 126,2 190,6 369,8 512,6 540,2 647,3 617,7

Druck bar 2,3 12,9 34 46 42,4 81 27,4 220,6 21,1

Dichte g/l 69,6 31,4 314 162,2 218,7 271,5 234,1 322 237,1

Normalzustand (0 °C, 1 atm) kursive Werte gelten beim Dampfdruck

Flüssigkeitsdichte g/l - - - - 528,3 812,9 702,3 - 744,7

Gasdichte g/l 0,178 0,09 1,25 0,718 2,011 1,44 4,48 0,005 6,35

Dampfdruck mbar - - - - 4763 39,5 15,3 6,1 26

Gasviskosität µPa s 19,7 8,9 17,7 10,9 8,3 - - - -

Vol.-verh. Gas Norm./Flkt. Siedep. 700 788 647 589 289 - - - -

Heizwert Flüssigkeit MJ/l - - - - 24,5 16 31,4 - 33,2

Heizwert Gas kJ/l 0 10,8 0 35,9 93,2 28,4 200,3 0 283,2

Gemisch mit Luft

Untere Explosionsgrenze Vol-% - 4 - 4,4 1,7 6 1,1 - 0,7

Untere Detonationsgrenze Vol-% - 18,3 - 6,3 2,2 ? ? ? ?

stöchiometrisches Gemisch Vol-% - 29,6 - 9,5 4 12,3 1,9 - 1,3

Obere Detonationsgrenze Vol-% - 59 - 13,5 9,2 ? ? ? ?

Obere Explosionsgrenze Vol-% - 77 - 17 10,9 50 6,7 - 5,4

Mindestzündenergie mJ - 0,017 - 0,29 0,24 0,14 0,24 - ?

Selbstentzündungstemperatur K - 833 - 868 743 728 488 - 478

IMPRESSUM

Band 2 der Schriftenreihe Wasserstoff und Brennstoffzellen

Flurförderzeuge mit Brennstoffzellen

Autoren

Alexandra HussAKOMBE Markt- und Technologiekommunikation, Kölnwww.akombe.de

Marcel CorneilleEMCEL GmbH, Kölnwww.emcel.com

Redaktion

Daniela Jardot, Alina Stahlschmidt, Alexander Bracht (HA Hessen Agentur GmbH)

Die Mitglieder des Vorstandes der H2BZ-Initiative Hessen, insbesondere:Anna-Kristin Kippels (flow-advice)Prof. Dr. Birgit Scheppat (Hochschule Rhein-Main)Norbert Pfeiffer

Herausgeber

HA Hessen Agentur GmbHKonradinerallee 965189 WiesbadenTelefon 0611 95017-8959Telefax 0611 95017-58959www.Hessen-Agentur.dewww.H2BZ-Hessen.de

Der Herausgeber übernimmt keine Gewähr für die Richtigkeit, die Genauigkeit und die Vollständigkeit derAngaben sowie für die Beachtung privater Rechte Dritter.Die in der Veröffentlichung geäußerten Ansichten und Meinungen müssen nicht mit der Meinung des Heraus-gebers übereinstimmen.

© Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (HMUELV)Mainzer Straße 8065189 Wiesbadenwww.hmuelv.hessen.de

Vervielfältigung und Nachdruck – auch auszugsweise – nur nach vorheriger schriftlicher Genehmigung.

Titelfotos: Still GmbH, Fotolia.com

Gestaltung: Theißen-Design, Lohfelden

Lektorat: redaktionsbüro frantz, Göttingen

Druck: Druckerei ausDRUCK, Kassel

Mai 2013, 3. leicht veränderte Auflage

40

Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz

Mainzer Straße 8065189 Wiesbaden

www.hmuelv.hessen.de

InitiativeHessen

www.H2BZ-Hessen.de

www.Hessen-Agentur.de

FRONIUS HYLOG-FLEET/ HyLOG-Fleet (Hydrogen powered Logistic System) ist ein Brennstoffzellensystem für Flurförderzeuge. Dort wo sich bei Intralogistikfahrzeugen normalerweise der Batterie-trog befindet, sorgt ein wasserstoffbetriebenes Brennstoffzellensystem für den Antrieb.

/ Das System wurde erstmals 2011 mit dem Flurförderzeug-Lieferanten und Projektpartner Linde Material Handling vorgestellt. HyLOG-Fleet wird derzeit bei Flurförderzeugen der Klasse 3 (Lagertechnikgeräte mit Sitz- oder Standplatt-form) eingesetzt.

/ Gegenüber batteriebetriebenen Flurförderzeugen punktet HyLOG-Fleet mit zahlreichen Vorteilen. Dauert die Ladezeit bei konventioneller Technologie sieben bis zwölf Stunden, lässt sich die Betankung in wenigen Minuten durchführen. Dadurch erübrigt sich auch die Einrichtung von Batterie-laderäumen und dezentralen Ladestationen. Mit HyLOG-Fleet lässt sich nicht nur eine wirtschaftliche sondern auch eine umweltfreundliche Transportlösung realisieren.

HYLOG FLEET IM PRAXISTEST / Der österreichische Speditions- und Logistikdienstleister DB Schenker testet das System im laufenden Betrieb. Das Projekt „E-LOG-Biofleet“ soll die Vorteile der Technologie in einem Industriebetrieb zeigen. Zehn Kommissionierer im Zwei- und Dreischichtbetrieb einer Lagerhalle wurden mit dem System ausgestattet. Darüber hinaus wurde die erste Indoor-Betankungsanlage Europas realisiert.

Status of H2 Technologies for Material Handling

and Industrial Application @ FroniusEco-Mobility 2014, Vienna, 20th and 21st October

Ewald Wahlmüller

Fronius International GmbH

Research Hydrogen Solutions

Günter Fronius Str. 1

4600 Wels-Thalheim, Austria

Content

/ The Fronius Company

/ Fronius Hydrogen Technologies

/ Projects & Results

/ Summary

2 Fronius International GmbH / Eco Mobility 2014, Vienna, Oct. 20-21st

3

FRONIUS - WHAT WE DO

/ We create new technologies and solutions for monitoring and controlling

energy by shifting the limits of what is possible.

BATTERY CHARGING SYSTEMS

Economical, flexible, unique

SOLAR ELEKTRONICS

We must revolutionise the energy supply

of our planet WELDING TECHNOLOGY

We master the arc like no other

Fronius International GmbH / Eco Mobility 2014, Vienna, Oct. 20-21st

HyLOG Fleet 26F

Pilot production /

demonstration

Fronius H2 Technologies

Energycell 10.0E

HPEM Electrolyser

8kW/400VAC, 1,2Nm3/h

163bar, 80°C

L/W/H 1000/380/990 mm

ISO 22734-1:2008, EMC

Pilot production /

demonstration

HyLOG Fleet 100F

PEM FC – Battery Hybrid

10kW/30kWp, 80VDC

H2 tank: 85L, 350bar / 35kWh(el)

Temp. range: -20 to +50°C

L/W/H 1028/855/771 mm

EN62282-4-101:2014, PED, EMC

Product developmentFronius International GmbH / NOW WS Intralogistik, Berlin 29.Okt. 2014 / Confidential

PEM FC – Battery Hybrid

2.6kW/11kWp, 24VDC

H2 tank: 23L, 200bar / 6kWh(el)

28L, 350bar / 11,5kWh(el)

Temp. range (target): -10 to +60°C

L/W/H 786/310/630 mm

EN62282-5-1:2007, PED, EMC

Status E-LOG-Biofleet @ DB Schenker

Fronius International GmbH / Eco Mobility 2014, Vienna, Oct. 20-21st5

/ Application characteristics

/ Location: DB Schenker cross-docking terminal Hörsching (AT)

/ Truck fleet: 10 (+2) Linde T20-24 AP/SP stand-on pallet trucks

/ Hours of operation: 24/5

/ Ambient temperature: 0 to +25°C

/ Indoor H2 refuelling and on-site generation

from biogas: 0.45 kgH2/h @ 200bar

/ FC fleet statistics (Sept. 2014)

/ Truck on-time: 11.235h

/ FC on-time: 6.021h

/ FC power demand: <750W

/ FC system drive cycle efficiency: 53%

/ Number of refuellings: ~1.600

Duration: 06/2010 – 05/2014

Fronius International GmbH / Eco Mobility 2014, Vienna, Oct. 20-21st

E-LOG-Biofleet WTW-GREENHOUSE GAS EMISSIONS

6

DB Schenker Case

**

** 2 Fronius HF26F

NA >5000 Trucks

Fronius HyLOG Fleet 26F

Fronius International GmbH / Eco Mobility 2014, Vienna, Oct. 20-21st

E-LOG-Biofleet Benefits & Lessons Learned

Fronius HyLOG Fleet 26F

/ Competitive advantage & primary customer experience

/ No battery swap

/ Fast H2 refuelling increases flexibility

/ Regular and reliable 24/5 operation of

FC trucks and H2 filling station confirm maturity

/ High employee acceptance & confidence

/ Lessons learned

/ Modularity, scalabilty and reliability are key

for both FC systems & refuelling infrastructure

/ Driving range improvements support

economics most effective

/ High performance & zero emission

requirements, high/low ambient temp., etc.

are early market entry scenarios

/ Customer needs a solution!

Fronius International GmbH / Eco Mobility 2014, Vienna, Oct. 20-21st

Fronius HyLOG-Fleet 26F+

/ Peak Power (continuous): 11kW (2,6kW)

11kW (1,5kW)

/ Peak Current: 450A

/ H2 Tank: 23L, 200bar, 6kWh(el)

>28L, 350bar, >11,5kWh(el)

/ Onboard/Indoor Refuelling: <3min

/ Onboard Battery: High Power Lithium Ion

/ Nominal System Voltage: 26,4V

/ Operating Temp. Range: +2 to +60°C

-10 to +60°C

/ Dimension L/W/H: 786/310/630 mm (4PzS Tray)

/ Weight: 180kg

/ Certification: EN62282-5-1:2007 (Portable FC Systems),

97/23/EC (PED), EMC2004/108/EC, EN61508 Ed. 2.0

(functional safety), IEC 62133 Ed. 2.0 (secondary cells)

STAble and low cost Manufactured bipolar plates for

PEM Fuel Cells

Fronius International GmbH / Eco Mobility 2014, Vienna, Oct. 20-21st

/ Objectives

/ Develop durable coatings materials for metal based

bipolar plates

/ mass producible for less than 2.5 €/kW

/ Lifetime target >10 000 hours

/ contact resistance (< 25 mOhm cm2) and corrosion

resistance (< 10 µA/cm2)

/ Project duration: 07/2012 – 06/2015

/ Funding program: FCH-JU

10

ELAAN* PROJECT

Class 1 Forklift Trucks

80V, 1 x 10kW / 30kWp

Environment: Indoor / outdoor plant grounds, public roads

Municipal Vehicles

80V, 2 x 10kW / 30kWp

Environment: Outdoor / public roads

Objectives:

/ 80V 10kW/30kWp FC-battery-hybrid system forindustrial application

/ FC stack with low-cost metal BPP

/ 350bar H2 tank system

/ Modular Li ion battery system

/ Heavy duty environment: freezing / high temp. environm., road salt, jet-wash, etc.

/ Certification targets: road traffic admission, EU directives

*Elektrischer Antriebsstrang für Arbeits- und Nutzfahrzeuge (ELAAN)

Duration: 10/2013 – 09/2016

World Implement & Tractor Market

12 Fronius International GmbH / Eco Mobility 2014, Vienna, Oct. 20-21st

Municipal Services

Material Handling

Forestry

By Courtesy of LBX Company LLC

New Holland NH2 Tractor, by Courtesy ofLandwirt Agrarmedien GmbH Graz / Austria

Agricultural

Construction By Courtesy of LADOG-Fahrzeugbau u. Vertriebs-GmbH

By Courtesy ofConstruction Machine Blog

By Courtesy of Linde MH GmbH

Global Market

~ 260 Billion €

30%

15% Production in

Germany

Global market share

of German suppliers

HyLOG Fleet 26F

Pilot production /

demonstration

Fronius H2 Technologies

Energycell 10.0E

HPEM Electrolyser

8kW/400VAC, 1,2Nm3/h

163bar, 80°C

L/W/H 1000/380/990 mm

ISO 22734-1:2008, EMC

Pilot production /

demonstration

HyLOG Fleet 100F

PEM FC – Battery Hybrid

10kW/30kWp, 80VDC

H2 tank: 85L, 350bar / 35kWh(el)

Temp. range: -20 to +50°C

L/W/H 1028/855/771 mm

EN62282-4-101:2014, PED, EMC

Product developmentFronius International GmbH / NOW WS Intralogistik, Berlin 29.Okt. 2014 / Confidential

PEM FC – Battery Hybrid

2.6kW/11kWp, 24VDC

H2 tank: 23L, 200bar / 6kWh(el)

28L, 350bar / 11,5kWh(el)

Temp. range (target): -10 to +60°C

L/W/H 786/310/630 mm

EN62282-5-1:2007, PED, EMC

|

Wind2Hydrogen Research Project Duration: 01/2014 – 12/2016

Hydrogen generation from renewables for storage andtransport via natural gas grid

� Modular high-pressure PEM electrolyser system development

� 100kW Power-to-Gas pilot plant engineering, commissioning & operation

� Identify technical and legal barriers for application

� Live operation data collection and analysis

� Business model development

� Wind-capacity dependant hydrogen generation & storage

� Electricity grid balancing services (load dispatch, residual load &price based operation, etc.)

� Compressed hydrogen taped in bottles or fed into the grid

� Renewable hydrogen fuel generation for H2 mobility

� This project is funded by the Climate & Energy Fund Austria within the „ENERGY MISSION AUSTRIA“ program

Fronius International GmbH / Eco Mobility 2014, Vienna, Oct. 20-21st14

Summary & Outlook

/ H2 & FC technology have the potential not only to

green mobility and transport but also to improve

performance and economics of industrial

applications

/ Large scale field evaluation of H2 & FC

technologies is required to confirm customer

benefits and identify barriers

/ Customers require solutions and request for

improvements of existing technology limitations at

a reasonable price

Fronius International GmbH / Eco Mobility 2014, Vienna, Oct. 20-21st

HyPulsionGendrive für Material Handling Applikationen

09.12.2014

Agenda

■ Die Unternehmen■ Das Konzept■ Die Produkte■ Die Zielgruppe im Markt■ Die Ergebnisse

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■ Die Ergebnisse■ Wasserstoff Infrastruktur

HyPulsion – Ein europäisches Joint Venture, gegründet in 2012

■ Luc VANDEWALLE : Managing Director

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■ Luc VANDEWALLE : Managing Director■ Warren BROWER : Product, Marketing, OEM Director■ Paul DEPREZ : Sales & After Sales Director (France, Spain, Italy)■ Sosthene GRANDJEAN : Program Management■ Camille VRIGNAUD : Customer Support – Service Technician■ Arnaud CERCEAU : Operations & Manufacturing■ Michael NINDEL : Business Dev. (Germany, Swiss, Austria)■ US Engineers : 7 Design Engineers (Plug Power) ■ European Team : 24 People for Engineering and Manufacturing

Führend in der Entwicklung und Produktion von sauberen und wirtschaftlichen Energieerzeugern für Flurförderzeuge

� Hauptquartier - Latham, New York mit über 150

Beschäftigten

Über Plug Power

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Beschäftigten

� Gegründet 1997

� Produktion in New York

� 152 Patente

� Mehr als 5.000 Aggregate im Einsatz bei Kunden mit mehreren Millionen Stunden Laufzeit

Über Air Liquide

■ Umsatz der Gruppe 2013 : €15,326 Milliarden� 52% in Europe, 24% in Asien� €1.535 Milliarden Nettogewinn, 12,1% ROCE

■ Vertreten in 80 Ländern

■ 50.000 Beschäftigte

■ 42% des Umsatzes aus Applikationen, die den Schutz de r Umwelt und den Erhalt des Lebens unterstützen

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■ 42% des Umsatzes aus Applikationen, die den Schutz de r Umwelt und den Erhalt des Lebens unterstützen

■ Nachhaltige Entwicklungen haben einen Anteil von 64 % des R&D Budgets

■ Die 5 strategischen Betätigungsfelder

Energie Umwelt GroßindustrieGesundheit High-Tech

GenDrive®

■ Was ist GenDrive?� Ein kompaktes System aus mehreren Komponenten� Eine überlegene Alternative zur industriellen

Blei-Säure Batterie für mobile Equipments� PEM basierte Brennstoffzelle in Verbindung mit

einer Lithium-Ionen Batterie zur Versorgung vonFlurförderzeugen mit Gleichstrom

■ Was macht Gendrive?

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■ Was macht Gendrive?� Ersetzt Blei-Säure Batterien dauerhaft� Wird mit Wasserstoff betrieben und kann in

weniger als 1-3 Minuten durch den Fahrer selbstbefüllt werden

� Erzeugt saubere Energie mit gleichmäßiger Spannung� Hat eine 1,5 bis 2 mal höhere Autonomie als Batterien in Order

Picker Trucks � Erzeugt außer Wasser und Wärme keine Emissionen

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Energie Erzeugung und Speicherung

• GenDrive ist eine Gleichstrom Quelle

• PEM basierte Brennstoffzellen sind mit einem hochentwickelten Energiespeicher verbunden und liefern Gleichstrom für den Betrieb des Flurförderzeuges

Power DC BUS

Fuel Cell System

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Conditioning

Lift Truck

Energy Storage System

24-80 V DC1200 Amp peaks

Lithium Ionen Zellen von MGL System und BMS entwickelt von Plug Power

Ballard MK9 SSL stacks10,000 Stunden Lebensdauer,Plugpower entwickelte developed BOP& Steuerung

Hybrid Strategie: Vorteile

■ Die Verbindung von H2-Brennstoffzellen mit Highpower Li-Ionen Batterien hat viele Vorteile

� Die Brennstoffzelle versorgt die Batterie und hält sie auf einem optimalen Ladezustand

� Leistungsspitzen des Flurförderzeuges werden mit der Batterie versorgt

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werden mit der Batterie versorgt

� Die Leistungsfähigkeit des Systems wird beim Einsatz unter kalten Umgebunsbedingungen nicht nachteilig beeinflusst

� Mögliche Autonomie länger als bei Batteriebetrieb und Befüllung des Systems innerhalb von 1 bis 3 Minuten

Gendrive - Plattformen

Herangehensweise

■ Vielzahl an Produkten basierend auf 2 Plattformen

�High Power Platform: wassergekühlt�Low Power Platform: luftgekühlt

■ Eine vielzahl an Komponenten sind im Systemvereint

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vereint�Batteriesystem�Steuerung�Wasserstofftank�…

■ Schnelle Reaktion mit neuen Produkten auf Martanforderungen

■ Geringe Komponentenkosten und hohe Verfügbarkeit

Version A

Version B

oder

High Power Plattform 48V und 80V–wassergekühlter Stack

Produktbeispiel

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Für Gegengewichtsstapler Für Reachtrucks

OR

Einsatzmärkte

■ Lebensmittelverteilzentren mit hohem Durchsatz� Mischung aus Reach und Order Picker Trucks � Hohe Personalkosten� Hohe Energiekosten� 2 bis 3 Schichten Einsatz am Tag

■ Fertigwarenlogistik� Mischung aus Gabelstapler, Reach und Order Picker

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Trucks � Hohe Personalkosten� Hohe Energiekosten� 2 Schichten Einsatz am Tag

■ Fertigungsstandorte interne Logistik� Überwiegend Gabelstapler und Schlepper � Hohe Mitarbeiteranzahl� Hoher Energieverbrauch

Kundenpotenzial

Lebensmittelverteil-zentren mit hohem Durchsatz

Einzelhandelsverteil-zentren &

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zentren & Fertigwarenlogistik

Produktion

Bisherige Bilanz

■ Einführung einschließlich� GenDrive Units� Service & Wartung� Wasserstoff Infrastruktur� Wasserstoff

■ Betriebsstunden� Zu über 25 Millionen Stunden

Laufzeit liegen Betriebsdaten vor

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� ~44 Kunden� > 98% Verfügbarkeit

■ Befüllvorgänge� ~9,000 Füllvorgänge täglich� Befüllung im Innenbereich� Befüllung durch den Fahrer

■ Wasserstoff� ~6 Tonnen Wasserstoff täglich

*North American Installations

Plug Power NA Kundenreferenzen 2013

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• HyPulsion nach einem Jahr Aktivitäten in Europa

• Lieferung der Produkte in mehrere Länder und zu mehreren Herstellern von Flurförderzeugen

• Größere Möglichlichkeiten im europaischen Markt im Vergleich zum

HyPulsion’s JV trägt erste Früchte

Ergebnisse in Europa

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europaischen Markt im Vergleich zum Markt in Nordamerika

• 9 CE certifizierte Produkte mit vielfältigen Konfigurationen sind verfügbar

• Projekte der Zusammenarbeit mit 7 FFZ OEMs

• TMHE, Linde/Fenwick, Still, Crown, NACCO, Airmarrel, starts Jungheinrich

BMW

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BMW in Leipzig setzt GenDrive in Linde Material Handling Trucks bei der Produktion der neuen i8 and i3 Modelle ein.

IKEA

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IKEA Lyon hat mit der Ausbildung der Mitarbeiter begonnen und ist von den Vorteilen der Technologie von GenDrive überzeugt. Geplant ist der Einsatz auch an anderen Standorten

Produkt Qualifikation & Einsatz

Vatry - Frankreich

Honda - Großbritannien

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Vatry - Frankreich

Colruyt - BelgienAirmarrel - Frankreich

Bereitstellung von Wasserstoff■ Wasserstof f Infrastruktur

� Lieferung, Lagerung und Verdichtung im Außenbereich

■ Dispenser System� Befüllung des FFZ durch den

Fahrer im Innenbereich als Teil seiner Arbeitsaufgabe

� Befüllprozess in 3 Schritten und in weniger als Minuten

■ Datenkabel

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■ Datenkabel■ Entwässerungsschlauch■ H2 - Füllschlauch

■ Mehrere Dispenser sind bei Bedarf möglich

■ Auffüllung des FFZ bei Bedarf■ Vermeidung von Fahr- und

Wartezeiten

■ Demonstration mit der mobilen Wasserstofftankstelle von Hypulsion

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Mobilität Mit Wasserstoff

Themenbeilage

Informationen für Journalisten · Dezember 2014

Vorwort

Aus der VES ging 2002 die Clean Energy Partnership hervor, sie ist zum europaweit bedeutendsten Wasserstoff-demonstrationsprojekt im Mobilitätssektor avanciert. Durch die Energiewende wird immer offensichtlicher, dass die Weichenstellungen der VES richtig waren und dass nur Systemlösungen, wie Wasserstoff sie bietet, unsere Energie- und Umweltprobleme bewältigen können.

2012 gab es in Deutschland 450 Millionen kWh überschüssigen Windstrom. Anstatt ihn wegzuwerfen, hätte man damit per Elektrolyse genug Wasserstoff produzieren können, um 75.000 Wasserstoffautos ein Jahr lang zu versorgen (angenommene Laufleistung von 10.000 km pro Jahr). Auf diese Weise hätten wir 75.000 Tonnen weniger CO2 emittiert. Jetzt gilt es, die Weichen dafür zu stellen, dass Politik, Industrie und Gesellschaft gemeinsam den Weg in die Wasserstoffgesellschaft fortsetzen.

Was macht das Projekt CEP so erfolgreich? Ich denke, wir haben frühzeitig erkannt, dass Mobilität mit Wasserstoff mehr ist, als Autos mit einem neuen Kraftstoff zu versorgen. Es bedarf nicht nur guter und zuverlässiger Fahrzeuge, sondern auch die Produktion, die Speicherung, der Transport von Wasserstoff sowie seine Verteilung über Tankstellen müssen entwickelt und erprobt werden. Welche Meilensteine wir in den letzten zehn Jahren erreicht haben und wo wir auf den einzelnen Gebieten stehen, können Sie auf den folgenden Seiten nachlesen.

Ich wünsche Ihnen interessante und neue Einblicke und viel Spaß bei der Lektüre.Ihr Patrick Schnell, Vorsitzender der CEP

Zwischen 2002 und 2009 war ich Mitglied der Verkehrswirtschaftlichen Energiestrategie des Bundes (VES). Damals wurde die erste Kraftstoffstrategie mit Wasserstoff als bedeutender Säule entworfen. Zielsetzung war es, den CO2-Ausstoß im Verkehr zu reduzieren, unabhängiger von fossilen Brennstoffen zu werden und eine internationale Spitzenposition auf dem Gebiet alternativer Energien, ihrer Erzeugung und Anwendung im Straßenverkehr zu erreichen.

Patrick Schnell, Vorsitzender der CEP

InhaltsVerzeIchnIs

Mobilität Mobil mit Wasserstoff ............................................................................................................................................................... 4 Brennstoffzellenantrieb ............................................................................................................................................................ 5 Wasserstoffmobilität im öffentlichen Nahverkehr .......................................................................................................... 6

Infrastruktur Mit Druck voran ........................................................................................................................................................................... 8

Produktion und Speicherung Viele Wege führen zum Wasserstoff ..................................................................................................................................... 10 Energiewende mit Wasserstoff ............................................................................................................................................... 12

Distribution Wasserstoff marsch! .................................................................................................................................................................. 14

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InFo

wasserstoFF – DIe systemlösung

Dr. Klaus Bonhoff, Geschäftsführer der Nationalen Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie

Die Energiewende ist das bestimmende energiewirt-schaftliche Projekt unserer Zeit. Deutschland hat sich ver-pflichtet, sein Energiesystem künftig von der Abhängig-keit von fossilen Kraftstoffen zu lösen und viel stärker auf erneuerbare Energien auszurichten. Gleichzeitig sind Wissenschaft und Industrie in Deutschland weltweit führend in einem für dieses Projekt zentralen Technologiebereich: der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie.

Der Umstieg auf erneuerbare Energien macht die Ver-knüpfung von Stromerzeugung, Energiespeicherung, Kraftstoffen für den Verkehr sowie Strom- bzw. Wärme-versorgung von Gebäuden notwendig. Der Energieträger Wasserstoff und die Effizienztechnologie der Brenn-stoffzelle ermöglichen ein solches Energiesystem: Im Ver-kehrsbereich wird Wasserstoff als Kraftstoff benötigt, um die Emissionsziele zu erreichen; als großumfänglicher Langzeitenergiespeicher kann Wasserstoff eingesetzt

werden, um den Ausbau von erneuerbaren Energien voranzutreiben; in Gebäuden können Brennstoffzellen-anlagen zur Energieversorgung mit hoher Effizienz genutzt werden. Nicht zuletzt durch die Unterstützung des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie der Bundesregierung (siehe Infobox) haben Industrieunternehmen und Wissenschaft erreicht, dass die ersten wasserstoffbe-triebenen Brennstoffzellenfahrzeuge und Brennstoff-zellensysteme zur Strom- und Wärmeversorgung von Einfamilienhäusern heute kommerziell verfügbar sind. Der Erfolg der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechno-logie, die mit einer breiten Palette an Energielösungen aufwarten kann, wird für die Zukunft der Verkehrs- und Energiewirtschaft in Deutschland entscheidend sein – auch mit Blick auf Energiesicherheit im Sinne von Im-portunabhängigkeit, heimischer Wertschöpfung und neuen Arbeitsplätzen.

Wer ist die CEP?Die Clean Energy Partnership (CEP) wurde im Dezember 2002 als gemeinsame Initiative von Politik und Industrie unter Federführung des Bundesverkehrsministeriums gegründet. Ziel ist es, die Alltagstauglichkeit von Wasser-stoff als Kraftstoff zu erproben. Seit 2008 ist die CEP ein Leuchtturmprojekt des Nationalen Innovationspro-gramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP), das von der Nationalen Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NOW) umgesetzt wird. Die Europäische Union hat zusammen mit G-8-Mitgliedern das Ziel vereinbart, die CO2-Emissionen bis zum Jahr 2050 um 80 Prozent zu reduzieren. Der Straßenverkehr müsste Schätzungen zufolge hierfür zu 95 Prozent auf alternative Antriebe umgestellt werden.

Nationales Innovationsprogramm Wasserstoff- und BrennstoffzellentechnologieIm Jahr 2006 haben Bund, Industrie und Wissenschaft das Nationale Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) initiiert. Es ist auf zehn Jahre angelegt und hat zum Ziel, zukunftsweisende Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien bis zur Markt-reife von Produkten zu begleiten und diesen Prozess zu beschleunigen. Das Gesamtvolumen des NIP beträgt 1,4 Milliarden Euro. Die Summe wird jeweils zur Hälfte von den beteiligten Industrieunternehmen und vom Bund getragen – dem Bundesministe-rium für Verkehr und digitale Infrastruktur sowie dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. Darüber hinaus leisten die Bundesministerien für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit sowie für Bildung und Forschung Unterstützung. Koordiniert wird das NIP von der Nationalen Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NOW).

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mobIl mIt wasserstoFF

Die enge Zusammenarbeit im Wettbewerb stehender Partner (BMW, Daimler, Ford, GM/Opel, Honda, Hyundai, Toyota und Volkswagen) innerhalb der CEP, verbunden mit einer gemeinsamen Wissenserschließung und -nutzung, hat dazu geführt, dass die Wasserstofftechnologien für den Verkehrsbereich sich heute in der Marktvorbereitung befinden. Nebenbei avancierte die Clean Energy Partner-ship zum größten und bedeutendsten Wasserstoffprojekt in Europa. Die Ergebnisse lassen sich heute „erfahren“. In Deutschland sind derzeit etwa 100 solcher Brennstoff-zellenfahrzeuge im Testbetrieb. Sie haben auf inzwischen mehr als 2 Millionen km ihre Alltagstauglichkeit bewie-sen und täglich demonstrieren sie ihre Vorzüge. Wasser-stoff als Energieträger, seine elektrochemische Wandlung

in einer Brennstoffzelle zu elektrischer Energie, nutzbar gemacht für emissionsfreies Fahren, ist das ultimative Antriebskonzept. Die Brennstoffzelle ist eine vollwertige Alternative zu konventionellen Fahrzeugen mit Verbren-nungsmotor. Sie bietet gegenüber dem batterieelektrischen Antrieb den Vorteil, dass sie das Plus an Umweltverträg-lichkeit mit jener bewährten Alltagstauglichkeit verbindet, die Autofahrer vom Verbrennungsmotor gewohnt sind. So lässt sich ein hocheffizientes Brennstoffzellenfahrzeug wie ein konventionell motorisiertes Fahrzeug in nur drei Minuten volltanken und bietet zudem eine reisetaugliche Reichweite von rund 500 Kilometern. Nicht nur Wirkungs-grad und Alltagstauglichkeit sprechen für Wasserstoff, sondern auch seine vielseitige Einsetzbarkeit. Der um-weltfreundliche Energieträger kann auf vielen Gebieten fossile Brennstoffe ablösen: schon jetzt beim Antrieb von Pkws und Bussen, mittelfristig beim Antrieb von Lkws. So eignet sich Wasserstoff etwa als Stromspeicher für rege-nerativ gewonnene Energie und kann damit eine wichtige Rolle bei der Energiewende spielen. Aufgrund der Tatsache, dass er sich lokal – und umweltverträglich durch erneuer-bare Energien – produzieren lässt, verringert Wasserstoff auch die Abhängigkeit von Ölimporten. Seit Gründung der CEP im Jahr 2002 konnte der Preis für das Brennstoff-zellensystem bereits um 90 Prozent reduziert werden. Führende Automobilhersteller haben auf der Schwelle

In keinem anderen Mobilitäts- und alternativen Antriebssektor wurde in den vergangenen Jahren konsequenter geforscht und entwickelt als im Bereich Wasserstoff und Brennstoffzellen. Die Fahrzeugindustrie hat seit den 80er- Jahren beachtliche Erfolge in der Brennstoffzellenentwicklung erzielt.

Mobilität

Display mit Energiefluss im Brennstoffzellen-Pkw

4

InFo

zur Markteinführung Allianzen geschlossen, um Skalen-effekte und weitere Kostensenkungen zu erreichen. Daimler, Ford und Nissan, BMW und Toyota und auch GM und Honda werden im Bereich Wasserstoff- und Brenn-stoffzellentechnologie zusammenarbeiten. Die Koope-rationen verdeutlichen, wie ernst es den Konzernen mit der Markteinführung ist. Erste Serienfahrzeuge werden für 2015 erwartet. Aus heutiger Sicht wird es im Verkehrs-

bereich zukünftig einen Mix unterschiedlicher Lösungen geben, der den verschiedenen Mobilitätsbedürfnissen Rechnung trägt. Die Gesellschaft wird entscheiden müssen, wie viel von dem begrenzten Energieangebot sie für die jeweiligen Endanwendungen zulassen will. Der wesentliche Unterschied zwischen der heutigen und künftigen Energieversorgungsstruktur ist, dass Kraftstoffe wie Benzin und Diesel heute mit geringen

BrennstoffzellenantriebWasserstoff ist quasi unendlich verfügbar, er kommt in der Natur allerdings nur in gebundenem Zustand vor. Für die Produktion von reinem Wasserstoff ist daher der Einsatz von Energie notwendig, z. B. im Elektrolyseverfahren, der Aufspaltung von Wasser (H2O) in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2). Die eingesetzte elektrische Energie wird als chemische Energie in Wasserstoff gespeichert.

In der Brennstoffzelle erfolgt die umgekehrte Reaktion: Die PEM-Brennstoffzelle des Fahrzeugs besteht aus einer protonenleitenden Membran (Polymer-Elektrolyt-Membran oder Protonenaustauschmembran), die mit einem Platinkatalysator beschichtet ist. Diese Schichten bilden die Elektroden der Brennstoffzelle. Damit eine Umsetzung von Wasserstoff und Luftsauerstoff zu Wasser erfolgen kann, muss die protonenleitende Membran befeuchtet werden. Der Anode muss konti-nuierlich Wasserstoff zugeführt werden, die Kathode wird ständig über die zuge-führte Luft mit Sauerstoff versorgt. In einem elektrochemischen Prozess entsteht Strom, der an den Elektromotor weitergegeben wird. Der Vorgang erfolgt völlig emissionsfrei – nur Wärme und Wasserdampf werden freigesetzt.

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wasserstoFFmobIlItät Im öFFentlIchen nahVerkehr

Immer mehr Menschen leben heute in Metro-polen und wollen auch ohne eigenes Auto mobil sein. Daraus resultieren hohe Anfor-derungen an innovative und intelligente stadt- und verkehrsplanerische Konzepte zur Verbesserung von Mobilität und Lebens-qualität. Dabei müssen natürliche Ressour-cen weiter geschont, die täglichen Wege effizienter gestaltet und negative Umwelt-einflüsse wie Schadstoff- und Lärmemis-sionen reduziert werden. Angesichts der durchschnittlichen Lebensdauer eines Busses von 12 bis 14 Jahren treffen Verkehrsunternehmen Investitions-entscheidungen, die weit in die Zukunft reichen. Viele Verkehrsbetriebe in Deutschland erproben deshalb in-novative Busantriebe, um den öffentlichen Nahverkehr weiter nachhaltig und klimaschonend auszubauen. Im

Rahmen der Clean Energy Partnership (CEP) sind Hybridbusse mit Batterie und Brennstoffzelle auf den Straßen Hamburgs und in Stuttgart im Ein-satz. Die Hamburger Hochbahn AG und die Stuttgarter Straßenbahnen AG wollen den Brennstoffzellenantrieb von Bussen in Kooperation mit der Industrie bis zur Marktreife weiter- entwickeln.

Brennstoffzellenhybridbusse mit Wasserstoff als Ener-gieträger sind nach derzeitiger Kenntnis die beste Op-tion für einen sauberen und leisen Stadtverkehr. Der Antrieb erzeugt keine schädlichen Emissionen und er ist leise und effizient, weil er die Bremsenergie nutzt. Als elektrische Systeme besitzen Brennstoffzellenhybrid-

Verlusten aus Primärenergie hergestellt werden. Lang-fristig wird Strom aus erneuerbaren Energien den Status einer Primärenergie erlangen und entweder direkt im Batteriefahrzeug als Kraftstoff oder zur Herstellung von synthetischen Kraftstoffen genutzt werden. Ein Entweder- oder von reinen batterieelektrischen Fahrzeugen und

Brennstoffzellenfahrzeugen wird es nicht geben. Beide Antriebsformen sind komplementär und werden unter-schiedliche Anwendungsbereiche sinnvoll bedienen. Neben der Unterstützung der Politik ist auch die Akzeptanz der Verbraucher für die erfolgreiche Markteinführung entscheidend.

Brennstoffzellen- hybridbusse tanken in 5-7 Minuten voll und schaffen damit ca. 400 km Reichweite.

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busse den gleichen Leistungsumfang und die Flexibilität wie Dieselbusse. Sie können innerhalb von fünf bis sieben Minuten betankt werden und bei einer einmaligen täglichen Versorgung eine Kilometerleistung von bis zu 400 km erreichen. Derzeit werden bereits etwa 100 Brennstoffzellenbusse weltweit erprobt und neue An-triebskonzepte z. B. in Kombination mit einer Hochleis-tungsbatterie entwickelt. Die Anforderungen an eine Wasserstoffinfrastruktur für Busse sind überschaubar, da Busse in Flotten des ÖPNV nicht wie Pkws städte- oder länderübergreifend im Einsatz sind. Bei einer wach-senden Zahl von Bussen müssen jedoch noch Fragen ge-klärt werden. Unter anderem, ob der Wasserstoff vor Ort auf den Betriebshöfen erzeugt oder aus externen Quellen geliefert werden soll (make or buy). Der künftige Einsatz von Brennstoffzellenbussen in Flotten ist – ähn-lich wie bei den Pkws – davon abhängig, ob und wann

die Industrie Fahrzeuge zu marktfähigen Preisen anbietet. Zudem muss die Zuverlässigkeit noch weiter gesteigert werden. In Deutschland werden Wasserstoffbusprojekte über das NIP (Nationales Innovationsprogramm Wasser-stoff- und Brennstoffzellentechnologie) gefördert. In Brüssel gibt es das sogenannte FCH JU, die europäische Förderinstanz für die Wasserstoff- und Brennstoffzellen-industrie. Sie bereitet momentan Gemeinschaftsprojekte für große Wasserstofftankstellen in Busbetriebshöfen und eine wachsende Flotte von Bussen vor.

Die Chancen für einen umweltschonenden, leisen und modernen Stadtverkehr sind erkannt. Nicht zuletzt weil die systematische Verknüpfung der Funktionen von Wasserstoff als Speicher für erneuerbare Energien einer-seits und als sauberer Treibstoff im Verkehr andererseits die Wertschöpfung in Deutschland unterstützt.

350 bar Busbetankung

Energieflussdarstellung Mercedes-Benz Citaro FuelCELL-Hybrid beim Bremsvorgang

Wasserstoffbetankung mit 350 bar beim Brennstoffzellenhybridbus

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mIt Druck Voran

Im Jahr 2004 wurde in Berlin ein neues Kapitel der Ener-giegeschichte aufgeschlagen: mit der Eröffnung der bun-desweit ersten Wasserstofftankstelle. Bis heute folgten in ganz Deutschland 15 weitere, vor allem in Ballungsräu-men. Bereits Anfang der 1990er-Jahre galt Wasserstoff als Alternative zu herkömmlichen Antrieben – vor allem, wenn er mittels regenerativer Energien erzeugt wird. Mit Wasserstoff scheinen viele Herausforderungen der zu-künftigen Mobilität überwunden: Wasserstoff ist in der Anwendung sauber, auf unterschiedliche Weise erzeug-bar und unbegrenzt vorhanden – Wasserstoff verspricht die Unabhängigkeit von fossilen Kraftstoffen in der Mo-bilität. Was jedoch bei konventionellen Antriebstechno-logien seit Jahrzehnten gang und gäbe ist, ist im Bereich der Wasserstoffmobilität noch im Werden: der Aufbau einer flächendeckenden Infrastruktur. Bereits bis Ende 2015 soll die Zahl der Wasserstofftankstellen in Deutsch-land auf 50 steigen. Damit das gelingen kann, müssen die Grundpfeiler der Infrastruktur der Wasserstoffmobilität effizient miteinander in Einklang gebracht werden. Dieser Aufgabe hat sich die Clean Energy Partnership (CEP) an-genommen. Im Bereich Infrastruktur kooperieren Gasepro-duzenten wie Air Liquide und Linde, Energieversorger wie EnBW und Vattenfall, Mineralölkonzerne wie Shell und Total sowie Industrieunternehmen wie Siemens und Bohlen & Doyen miteinander, um Wasserstoffmobilität zum Alltag auf deutschen Straßen werden zu lassen.

Die vier Pfeiler der Infrastruktur von Wasserstoffmobilität sind Erzeugung, Transport, Speicherung sowie der Be-tankungsprozess selbst. Grundsätzlich lässt sich Wasser-stoff an jedem beliebigen Ort aus Wasser mithilfe von Strom herstellen. Die Frage, die sich stellt, ist aber, ob der Wasserstoff besser zentral oder dezentral erzeugt wird – oder anders: Transportiert man die Energie, die man zur Herstellung von Wasserstoff braucht, oder produziert man da, wo viel Energie ist, und transpor-tiert anschließend den Wasserstoff (siehe Artikel auf Seite 14)?

Für das Design von Wasserstofftankstellen gibt es in-zwischen von der CEP definierte Standards; sie werden in Deutschland nach ihrer Anlagengröße unterschie-den, das heißt nach Durchsatz und Leistungsumsatz von extra small bis extra large. Für Transport und Spei-cherung von Wasserstoff muss das Gas komprimiert oder verflüssigt werden, denn Wasserstoff ist so leicht, dass sein Volumen anderenfalls nicht handhabbar wäre. Komprimieren bedeutet in der mobilen Anwendung einen Druck von bis zu 1.000 bar, das ist fast das 500-Fache des Drucks in einem Autoreifen. Die Abgabe des Wasser-stoffs an der Zapfsäule liegt zwischen 350 und 700 bar, je nach Fahrzeugtyp. Alternativ, aber noch in der Erpro-bung ist die stationäre chemische Speicherung von Wasserstoff, z. B. in Metallhybridspeichern.

Wasserstoffstation in der HafenCity in Hamburg. Dort werden neben Pkws auch die Brennstoffzellenbusse der Hamburger Hochbahn betankt

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Der Betankungsprozess von Wasserstofffahrzeugen un-terscheidet sich kaum von dem von Erdgasfahrzeugen. Zapfpistole und Tankstutzen am Auto werden über eine Tankkupplung druck- und gasdicht miteinander verbun-den. Eine Infrarotschnittstelle sorgt dafür, dass Fahr-zeug und Tank miteinander kommunizieren können. Einmal volltanken dauert etwa drei bis fünf Minuten, dann sind die Tanks wieder voll. Bereits heute gibt es inte-grierte Tankstellen, an denen Wasserstoff neben Diesel und Benzin angeboten wird.

„Wasser ist die Kohle der Zukunft“, schrieb Jules Verne 1874 und als Wasserstoff wird es zum Antrieb der Zu-kunft. Wie weit die Fortschritte der Wasserstoffmobili-tät bereits gediehen sind, lässt sich am Berliner Groß-flughafen zeigen, der über Europas umfassendste Wasserstofftankstelle verfügt. Hier kommt der aus Wind und Sonne lokal erzeugte Wasserstoff sparten-übergreifend im Strom-, Wärme- und Verkehrssektor zum Einsatz. Ein Vorbild zur Rundumnutzung von Wasser-stoff als Energieträger.

Die Wasserstoffinfrastruktur in Deutschland soll bis Ende 2015 auf 50 Tankstellen aufgestockt werden. Danach plant die Initiative H2 Mobility einen weiteren Ausbau auf rund 400 Stationen bis 2023. Parallel dazu soll die Markt-einführung von Wasserstoff-Serienfahrzeugen erfolgen. Ein Großteil des Weges zur Alltagsnutzung von Wasser-stoff ist bereits gegangen. Nun müssen wir zum Endspurt ansetzen, damit Wasserstoff tatsächlich Alltag wird auf deutschen Straßen.

Die modernste Wasserstofftankstelle der Welt am Berliner Flughafen BER. Hier wird per Elektrolyse aus Windstrom Wasserstoff erzeugt. Genutzt wird er als Kraftstoff für Busse und Pkws, zur Strom- und Wärmeerzeugung im BHKW,

und der Wasserstoff kann dort in Trailer abgefüllt werden

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ProDuktIon unDsPeIcherung

VIele wege Führen zum wasserstoFF

Wasserstoff ermöglicht eine umweltfreundliche und nachhaltige Mobilität. Doch das energiereiche Gas muss, ähnlich wie elektrischer Strom, erst hergestellt werden: Von der klassischen Dampfreformierung bis zur grünen H2-Produktion bietet die Linde Group das erforderliche Technologiespektrum. Zudem entwickelt der Anlagenbau- und Gasespezialist innovative Strategien, um auf der Grundlage von Wasserstoff neue Querverbindungen im Energiesystem zu schaffen.

Mit einem Druck von 700 bar und bei bis zu minus 40 Grad Celsius strömt der Wasserstoff (H2) in den Druckgasbe-hälter des Brennstoffzellenfahrzeugs. Es dauert nur wenige Minuten – dann ist das Auto vollgetankt und kann seine Fahrt fortsetzen. „Wasserstoff ist ein Schlüssel für unsere Energiezukunft“, erklärt Dr. Christoph Stiller, Leiter Energieproduktion und Speicherung im Innovationsmanagement von Linde. „Er hat eine hohe Energiedichte, und er kann transportiert werden.“ Damit sich das leichte Gas künftig als um-weltschonender Treibstoff durchsetzen kann, ist nicht nur der Aufbau einer flächendeckenden Wasserstoffinfra-struktur notwendig – mit Tankstellen und effizienten H2-Transportsystemen. Vor allem die effiziente Produktion des Wasserstoffs spielt eine ausschlagge-bende Rolle. Und auch die Qualität des gasförmigen Produktes muss stimmen: Der von Brennstoffzellenfahrzeugen genutzte Wasserstoff muss mit 99,999-prozentiger Reinheit extrem sauber sein. Das heißt: In einer Million H2-Molekülen dürfen sich nur maxi-mal zehn Fremdmoleküle befinden.

Dieses Reinheitsgebot müssen alle Wasserstoffproduktionswege erfüllen. Die derzeit wirtschaftlichste und am meisten verbreitete Methode ist die Erdgas-Dampfreformierung: Dabei werden Wasserdampf und Erdgas bei

Temperaturen von etwa 800 Grad Cel-sius katalytisch gespalten, und es bilden sich Wasserstoff, Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO2). Daran schließt sich die sogenannte CO-Shift-Reaktion an, in der Kohlenmonoxid mit Wasser-dampf reagiert. Dadurch entsteht neben Kohlendioxid vor allem weiterer Wasserstoff. Nachgeschaltete Reini-gungsverfahren säubern das H2-reiche Gas bis zu der geforderten Reinheit. Mehr als 75 Prozent des direkt erzeug-ten Wasserstoffs werden heute auf die-se Weise gewonnen. Linde hat weltweit bereits mehr als 200 derartiger Anlagen zur Wasserstoffproduktion errichtet.

Doch das Unternehmen geht auch neue Wege. Linde ist ein Pionier der H2-Produktion aus regenerativen Quellen, wie etwa Biomasse: Am Chemiestand-ort Leuna nutzt Linde in einer innovati-

ven Pilotanlage Glycerin zur Wasser-stoffherstellung. Das Rohglycerin fällt bei der Biodieselerzeugung aus Raps-ölen an. Es verfügt über einen hohen H2-Anteil und eignet sich deshalb hervorragend zur Produktion von kli-maneutralem Wasserstoff.

Am Anfang steht dabei die Reinigung des Rohglycerins. Anschließend folgt die Pyroreformierung bei hohen Tem-peraturen und unter hohem Druck: Es entsteht das Pyrolysegas, das genau wie Erdgas vor allem Methan enthält. „Und Erdgas in Wasserstoff umzuwan-deln, ist ja ureigene Linde-Technik. Wir können also auf unser Entwicklungs-Know-how und etablierte Prozesse zu-rückgreifen“, sagt Dr. Mathias Mostertz, im Linde Innovationsmanagement zu-ständig für das Biomasseprogramm. Nach der Pyrolyse wird das erzeugte

Dr. Christoph Stiller, Leiter Energieproduktion und Speicherung im Innovationsmanagement von Linde

Produktionsverfahren für grünen Wasserstoff

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Gas in einen Dampfreformer geleitet, und dann folgen die gleichen Verfah-rensschritte wie bei der herkömmlichen Wasserstofferzeugung. Lokal gesehen leistet jedes wasserstoffbetriebene Fahrzeug einen Beitrag zum Klima-schutz, denn aus dem Auspuff kommt nur Wasserdampf. „Allerdings sind die Fahrzeuge letztlich nur so umwelt-freundlich wie der Kraftstoff, mit dem sie fahren“, sagt Mostertz. Mit nach-wachsenden Rohstoffen als Basis für die grüne H2-Produktion weisen die so be-triebenen Autos eine um bis zu 70 Pro-zent bessere CO2-Bilanz im Vergleich zu herkömmlichen Diesel-Pkws auf.

Glycerin ist nicht die einzige Option, um die H2-Produktion noch nachhaltiger zu gestalten. Eine vielversprechende Lösung bietet auch der Power-to-Gas-Ansatz, also die Umwandlung von regenerativ erzeugtem Strom in Wasserstoff – bei-spielsweise mithilfe von Elektrolyse-verfahren. Dieser Weg ermöglicht einen völlig emissionsfreien Wasserstoff-Energiekreislauf. Für die anschließende Verwendung des so gewonnenen Wasserstoffs bietet sich eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten – nicht nur als Kraftstoff in Brennstoffzellenfahrzeu-gen. „Zu Spitzenbedarfszeiten kann der Wasserstoff in Gaskraftwerken zurück in Strom oder in Blockheizkraftwerken in Strom und Wärme umgesetzt werden“, erläutert Stiller. Wasserstoff ist zudem als Speichermedium für Energie aus regenerativen Quellen wie Sonne oder

Wind bestens geeignet. Darüber hinaus lässt sich H2 ins Erdgasnetz einspeisen.

Das leichte Gas kann also ein wichtiger Baustein für die Energiewende sein. Denn allein die Umstellung auf Strom aus grünen Quellen greift nicht weit genug, sagt Stiller: „Eine entscheidende Frage ist auch, wie wir die wachsenden Mengen an regenerativ erzeugter Ener-gie am besten speichern.“ Wie die H2-Welt künftig Mobilität und Energiever-sorgung vernetzen könnte, zeigt das Kooperationsprojekt „H2-BER“, das in-nerhalb der Clean Energy Partnership von Linde und den Energieunternehmen Enertrag TOTAL und McPHy betrieben wird. Gefördert wird es vom Nationalen Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP). Seit Mai 2014 ist am künftigen Berliner Hauptstadtflughafen die weltweit erste Wasserstofftankstelle in Betrieb, die den Strom direkt aus einem Windpark bezieht (siehe Grafik Seite 9). Der re-generativ erzeugte H2-Kraftstoff wird künftig Brennstoffzellenfahrzeuge ver-

sorgen. „Wir zeigen bei ‚H2-BER‘ exem-plarisch eine vernetzte Wasserstoff-wirtschaft“, erklärt Stiller. „Denn wir verknüpfen die umweltfreundliche Produktion, die Betankung von Fahr-zeugen und die Weiterverteilung über größere Distanzen.“

Wasserstoff ermöglicht somit neue Querverbindungen im Energiesystem – wie demnächst auch in Mainz. „Der Energiepark Mainz wird das bisher am-bitionierteste Leuchtturmprojekt zur Wasserstoffenergiespeicherung, weil wir hier viele neue Technologieansätze kombinieren, und das zum ersten Mal in einer für das Energiesystem relevanten Größenklasse“, sagt Stiller. In Mainz ent-steht eine Tankwagenabfüllstation für die Belieferung von Wasserstofftank-stellen. Die Kapazität der Anlage ist so ausgerichtet, dass sie 1.500 wasserstoff-betriebene Brennstoffzellenfahrzeuge versorgen kann. Außerdem besteht die Möglichkeit zur Rückverstromung zu Spitzenbedarfszeiten und zur Einspei-sung in das Erdgasnetz. Und auch Indus-trieunternehmen sollen von dort grünen H2 für ihre Produktion beziehen können – und so in die vernetzte Wasserstoffwelt von morgen integriert werden.

Wasserstoffautos sind nur so umweltfreund-lich wie der Kraftstoff, mit dem sie fahren.

Wasserstoffproduktionsanlage in Leuna. Neben Erdgas dient hier Rohglycerin als Rohstoff

Linde AG, Stefan MetzTel. 089 35757-1322, stefan.metz@linde.com

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Zwischen Energiewende und nachhaltiger Mobilität gibt es zahlreiche Synergien. Grüner Wasserstoff aus erneuerbaren Quellen könnte dabei ein Schlüsselelement sein.

Ein massiver Ausbau der erneuerba-ren Energien sowie die Etablierung von Elektrofahrzeugen sind wesent-liche Bausteine, um die CO2-Redukti-onsziele der Bundesregierung – 80 bis 95 Prozent bis 2050 gegenüber 1990 – zur erreichen.

Zur Analyse der Umsetzbarkeit sind mehrere Langfristszenarien entwickelt worden. Laut einem dieser Szenarien, das für das Bundesumweltministerium (BMU) erstellt wurde, müsste für den Energiesektor im Jahr 2050 eine Leis-tung von ca. 180 GW erneuerbaren Energien installiert sein. 70 Prozent die-ser Leistung wären fluktuierende Er-zeuger auf Basis von Wind und Sonne. Eine solche installierte Leistung könnte den gesamten elektrischen Energiebe-darf decken, auch um Batteriefahrzeu-ge zu versorgen und um mittels Elektro-lyseverfahren grünen Wasserstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge herzustellen (siehe hierzu Artikel auf Seite 10).

Jedoch weht der Wind und scheint die Sonne nicht immer gerade dann und

auch nicht immer gerade dort, wo der Strom benötigt wird. Damit wird es immer schwieriger, den benötigten Ausgleich von Erzeugung und Ver-brauch für eine stabile Stromversor-gung zu erreichen.

Wasserstoff als zukünftiger Energie-träger sowohl für die Kurzzeit- als auch für die Langzeitspeicherung Für diesen Ausgleich werden bis 2030, bei einem anvisierten Ausbau erneuer-barer Energien von 50 bis 60 Prozent, zunächst die kostengünstigen Potenzi-ale erschlossen werden: die Flexibilisie-rung von Verbrauchern und Erzeugern, der Ausbau des Netzes sowie in einem noch kleinen Umfang Kurzzeitspeicher, wie sie z. B. durch die bereits heute in Planung befindlichen Pumpspeicher-projekte gedeckt werden könnten. Von 2030 bis 2050 werden dann zu-nehmend neue Speicherkapazitäten bis insgesamt 40 GW benötigt. Ein Teil dieser Speicherkapazität wird nicht nur durch Kurzzeitspeicher, sondern ab 2030 zunehmend auch durch Lang-zeitspeicher bereitgestellt werden.

Als Kurzzeitspeicher können perspek-tivisch auch sehr gut Batterien – ob stationär oder mobil – genutzt werden. Nicht geeignet sind diese Speicher jedoch, um die viel zitierten zwei Wochen zu überbrücken, in denen zu wenig Wind weht und die Sonne zu selten scheint. Gerade für eine solche Zeitspanne ist Wasserstoff ein geeig-neter Energieträger, da er ähnlich wie Erdgas in großen Kavernen gelagert werden kann. Auch ein Teil der benö-tigten Kurzzeitspeicherung könnte mit einem solchen System erfolgen.

Im beschriebenen Szenario des BMU werden 22 Prozent der Fahrzeuge im Jahr 2050 mit Wasserstoff betrieben. Zur Erzeugung des erforderlichen Kraftstoffes benötigt man ca. 90 TWh elektrischen Stroms aus erneuerbaren Energien, was einer CO2- Reduktion von 15 Mio. t entspräche. Auch der Strombedarf für die Versorgung von Batteriefahrzeugen, ca. 60 TWh, kann vollständig durch den bis 2050 er-reichten Ausbau der Erneuerbaren gedeckt werden.

Für den Ausbau der erneuerbaren Energien braucht es langfristig zusätzliche Speichermöglichkeiten ©

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Bei einem zukünftig zunehmenden temporären Überangebot an Energie sollte der Begriff „Energieeffizienz“ neu definiert werdenWird mehr Strom erzeugt, als benö-tigt wird, gewinnen Flexibilität und Speicherfähigkeit an Bedeutung ge-genüber der reinen Effizienz. So wei-sen im Vergleich zu Wasserstofffahr-zeugen reine Batteriefahrzeuge eine höhere Energieeffizienz auf. Doch eine Wasserstoffmobilität hat große Synergien zur Langzeitspeicherung und könnte als ergänzender Energie-träger zu Strom Sicherheit und Flexibi-lität steigern.

Die 2050 installierten Elektrolyse-kapazitäten zur Erzeugung des grünen Wasserstoffs für die Mobilität können als Zweitjob auch den Speicherbedarf mit abdeckenZur Erzeugung der benötigten Menge grünen Wasserstoffs für die CO2-freie Mobilität würde man 2050 eine ins-tallierte Elektrolyseurleistung von ca. 15 GW benötigen. Die neue Elektro-lyseurtechnologie, die auf sogenann-ten PEM-Membranen basiert, kann

dabei kurzfristig ein Mehrfaches der eigenen Nennleistung aufnehmen. Die bis 2050 installierte Leistung für die Mobilität könnte so auch die tem-porären Spitzen zur Energiespeicherung mit aufnehmen. Damit müssten für die zu speichernden Erzeugungsspitzen keine zusätzlichen Elektrolyseure oder andere Speicherlösungen aufgebaut werden. Der Weg zu einer gelungenen Energiewende führt zwangsläufig über die nachhaltige Mobilität. Das hier skizzierte Szenario ist dabei nur eine mögliche Ausprägung der Zu-kunft, bei deren Gestaltung die EnBW eine aktive Rolle gemeinsam mit ihren Partnern einnehmen will.

Aus Sicht der EnBW schließen sich Batteriemobilität und Wasserstoff-mobilität nicht gegenseitig aus, son-dern sie ergänzen sich sinnvoll. Heute sind Batteriefahrzeuge kleiner, verfü-gen über eine geringe Reichweite und müssen über längere Zeiträume ge-laden werden. Wasserstoffautos hin-gegen kommen mit kurzen Tank-stopps aus und schaffen größere Reichweiten. Die Marktentwicklung

der Batteriefahrzeuge ist weiter fort-geschritten mit ersten verfügbaren Serienfahrzeugen. Die EnBW ist hier-bei einer der größten Infrastrukturan-bieter in Deutschland und arbeitet in der Initiative Schaufenster Elektro-mobilität der Bundesregierung mit vielen Partnern zusammen. Im Kon-text Wasserstoff verfolgt die EnBW das Ziel, sich auf längere Sicht als Lieferant von grünem Wasserstoff und Betreiber von Wasserstoffspeichern zu etablieren. Entsprechend enga-giert sie sich im Rahmen der Clean Energy Partnership an der Marktein-führung der Wasserstoffmobilität und an der Erprobung der Wasser-stoffspeicherung. Aktuell betreibt der Energieversorger aus Baden-Württemberg zwei Wasserstoff-tankstellen und verfügt über einen Elektrolyseur, der aus Grünstrom Wasserstoff dezentral direkt an der Tankstelle erzeugt.

Gefördert werden die Projekte durch das NIP der Bundesregierung sowie aus Fördermitteln des Landes Baden- Württemberg.

Elektrolyseur der EnBW Wasserstofftankstelle Stuttgart Talstraße

EnBW Multienergietankstelle Stuttgart Talstraße

EnBW Energie Baden-Württemberg AG,Dr. Alexander ConrederTel. 0711 289-81075, a.conreder@enbw.com

Hier geht das Thema weiter, der neue Energiewende Blog: www.dialog-energie-zukunft.de

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Air Liquide hat in Düsseldorf die erste öffentliche H2-Tankstelle in Nordrhein-Westfalen errichtet. Werden weitere folgen?Die Errichtung der Düsseldorfer Tank-stelle war der Startschuss für die Aktivi-täten der CEP in Nordrhein-Westfalen. Air Liquide beteiligt sich aber auch wei-terhin am bundesweiten Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur – mit insge-samt zehn Tankstellen bis Ende 2015.

Air Liquide ist als Industriegasepro-duzent bekannt. Warum ist für Sie der Tankstellenbau so wichtig? Wir engagieren uns in der gesamten Wasserstoffenergiekette – und das seit mehr als 40 Jahren. Dieses Know-how bringen wir auch in die CEP ein. Die Wasserstofferzeugung ist ein wichtiger

Bereich, aber auch der Wasserstoff-transport via Pipeline oder Lkw, die Hochdrucklogistik, Brennstoffzellen und die Tankstellen gehören zu unseren Ge-schäftsfeldern. Wie Sie sehen: Wasser-stoff ist ein Molekül, das wir sehr lange „kennen“ und das zu unserem Kernge-schäft gehört. Wasserstoff als Kraftstoff oder Speichermedium ist „nur“ eine neue innovative Anwendung und ein Vertriebsweg für dieses Gas, deswegen wollen wir diese Entwicklung vorantrei-ben. Es ist dabei wichtig, immer das gesamte Energiesystem zu betrachten.

Welche Rolle wird die Distribution für eine erfolgreiche Markteinführung der Wasserstoffmobilität spielen? Wasserstoff als Kraftstoff muss optimal in die H2-Energiekette eingegliedert werden. Nur so wird es gelingen, dass der Brennstoffzellenantrieb nicht nur in Hinblick auf Nachhaltigkeit und Reich-weite punktet, sondern auch wirtschaft-lich überzeugt. Die Distribution spielt

hierbei eine zentrale Rolle: Sie ist das verbindende Element zwischen Energie-erzeugung und Endanwendung. Heute liefern wir Wasserstoff schon bundes-weit, aber die Verteilung an ein Tank-stellennetz stellt neue Herausforderun-gen dar – auch an einen so erfahrenen Player wie Air Liquide. Ein Beispiel: Tank-stellenstandorte sind nicht notwendi-gerweise gebündelt in Industrie- oder Gewerbegebieten, sie liegen – das soll ja auch gerade so sein – an frequenz-starken Straßen, innerstädtisch decken sie den Bedarf der Fahrer idealerweise an gleich mehreren Tankstationen ab. Damit werden wir eine vergleichsweise verstreute Verteilung haben, wobei die Liefermengen dabei generell geringer ausfallen. Dafür ist neues Denken bzw. sind neue Konzepte gefordert.

Wasserstoff ist das leichteste Element der Erde und ein sehr kleines Molekül. Entweicht es nicht während des Transports?In der Tat sind die Wasserstoffmole-küle sehr klein. Die Diffusion durch

Wie kommt der Wasserstoff zur Tankstelle? Ein Gespräch mit Andrés Fernández Durán, verantwortlich für die Wasserstoffenergieaktivitäten bei Air Liquide in Deutschland, zum Thema Wasserstoffdistribution.

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Materialien erfolgt aber so langsam, dass sie in der Praxis vernachlässigbar ist. Wasserstoff wird seit mehr als 100 Jahren als Industriegas verwendet und in Stahlflaschen bei einem Druck von 200 bar und mehr transportiert und gelagert – und das ohne Probleme.

Wie wird Wasserstoff derzeit trans-portiert – flüssig oder gasförmig?Es kommen beide Verfahren zum Einsatz. Die jeweils passende Trans-portoption wird nach logistischen, wirtschaftlichen und energetischen Gesichtspunkten ausgewählt. Für kleinere und mittlere Mengen bis ca. 500 kg Wasserstoff und bis ca. 300 km bietet sich der Transport als kompri-miertes Gas an. Beim Transport größerer Mengen via Trailer kann es sinnvoll sein, das Gas auf -253 °C herunterzukühlen, damit es sich verflüssigt und das Volu-men enorm reduziert wird. Allerdings ist der energetische Aufwand so hoch, dass es sich nur für lange Distanzen lohnt. Un-serer Meinung nach ist es hier effizien-ter, in eine Hochdrucklogistik zu investie-ren, wo der Wasserstoff anstatt bei 200 bar bei ca. 500 bar transportiert wird. In diesem Bereich arbeitet Air Liquide engagiert, um eine marktfähige Lösung schon in naher Zukunft zu realisieren. Ideallösung für sehr große Mengen ist allerdings der Transport im gasförmigen Zustand via Wasserstoffpipeline. An Rhein und Ruhr verbindet ein 240 km langes Rohrleitungsnetz von Air Liquide bereits seit Jahrzehnten Wasserstoffer-zeuger und -verbraucher miteinander. Es ermöglicht einen sicheren und kosten-günstigen Transport ohne logistischen Aufwand – und erspart zudem der Um-welt Transporte per Tankfahrzeug.

Führt die Pipeline direkt an die Düssel-dorfer Wasserstofftankstelle?An die Düsseldorfer Tankstelle am Höherweg wird der Wasserstoff per Lkw angeliefert und in einem 200 kg fassenden Mitteldruckspeicher bei einem Druck von 200 bar gasförmig bevorratet. Diese Menge ist ausrei-

chend, um 50 Fahrzeuge täglich zu be-tanken. Unser Rohrleitungsnetz wird aber in der Tat auch für den künftigen Aufbau einer Wasserstoffinfrastruk-tur in NRW genutzt werden – das ist ja ein Pfund, mit dem wir ökologisch und ökonomisch wuchern können. Air Liquide wird bis Ende dieses Jahres zwei weitere Wasserstoffstationen errichten. Ab 2015 werden acht wei-tere folgen; eine davon wird direkt an die Pipeline angebunden. Unser Netz ermöglicht eine flexible Versorgung von Tankstellen auch mit größeren Mengen ohne oberirdischen Platzbe-darf. Dieses einzigartige Equipment werden wir nicht ungenutzt lassen. Welche Kapazität hat das H2-Pipelinenetz?In der Pipeline können bis zu 40.000 m3 Wasserstoff pro Stunde bei einem Druck von 25 bar geliefert werden, dies entspricht 3.400 kg pro Stunde. Die abgegebene Wasserstoffmenge an unseren Tankstellen ist im Vergleich dazu noch vernachlässigbar. Aber wir rüsten uns für den Marktstart der Brennstoffzellenfahrzeuge ab 2015.

Wo kommt der Wasserstoff her, den Sie beispielsweise nach Düsseldorf transportieren?In Marl betreibt Air Liquide die größte Wasserstoffabfüllung Europas. Von hier stammt auch der Wasserstoff, der

an unsere Tankstellen geliefert wird. Jährlich werden in Marl ca. 15.000 Lkws befüllt, die jeweils 3.500 bis 7.500 m3 (290–625 kg) Wasserstoff bei 200 bar fassen. Zusätzlich wird das Gas hier auch in Stahlflaschen und Flaschenbündel abgefüllt. Und nicht zuletzt ist der Chemiepark Marl auch Ausgangspunkt der Wasserstoffpipe-line mit den Endpunkten Castrop-Rauxel und Leverkusen sowie An-schlüssen in Krefeld und Oberhausen.

Die CEP hat sich der nachhaltigen Erzeugung von Wasserstoff verpflichtet. Wie sieht der Beitrag von Air Liquide aus?Im Rahmen seiner konzernweiten Initiative „Blue Hydrogen“ hat Air Liquide sich verpflichtet, bis 2020 mindestens 50 Prozent seines für Energieanwendungen bestimmten Wasserstoffs ohne CO2-Ausstoß zu er-zeugen. Dies erfolgt durch ein Zusam-menspiel verschiedener Produktions-pfade, z. B. der Biogasreformierung und der Nutzung erneuerbarer Ener-gien durch Wasserelektrolyse. Bei zwei der zehn zusätzlichen Tankstellen, die Air Liquide in Deutschland bis 2016 bauen wird, werden wir mittels Wasserelektrolyse Wasserstoff vor Ort produzieren. Die übrigen Tank-stellen werden zunächst durch die Reformierung von Biomethan an zen-tralen Produktionsstätten versorgt.

AIR LIQUIDE Deutschland GmbH, Andrea FeigeTel. 0211 6699-264, andrea.feige@airliquide.com

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Druck: Druckerei Roser, HallwangLayout: SPIDER DESIGN GmbHVerantwortlich für den Inhalt:CEP Kommunikation Die CEP ist ein Leuchtturmprojekt des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) im Verkehrsbereich, koordiniert durch die NOW GmbH.Bildnachweis: Copyright für alle Abbildungen, wenn nicht anders angegeben, liegt bei der CEP

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