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Wasserstoff und Brennstoffzelle im Straßengüterverkehr IHK-Veranstaltung: Alternative Antriebe bei Nutzfahrzeugen | Osnabrück 06. September 2017 Axel Blume | Programm Manager Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie NOW GmbH Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie

Wasserstoff und Brennstoffzelle im Straßengüterverkehr · • In Sprinterklasse Range-Extender Demonstrationen • LKW-Pilotprojekte in Schweiz und Norwegen • Prototyp BZ-Müllfahrzeug

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Page 1: Wasserstoff und Brennstoffzelle im Straßengüterverkehr · • In Sprinterklasse Range-Extender Demonstrationen • LKW-Pilotprojekte in Schweiz und Norwegen • Prototyp BZ-Müllfahrzeug

Wasserstoff und

Brennstoffzelle

im Straßengüterverkehr

IHK-Veranstaltung: Alternative Antriebe bei Nutzfahrzeugen | Osnabrück 06.

September 2017

Axel Blume | Programm Manager Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie

NOW GmbH Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie

Page 2: Wasserstoff und Brennstoffzelle im Straßengüterverkehr · • In Sprinterklasse Range-Extender Demonstrationen • LKW-Pilotprojekte in Schweiz und Norwegen • Prototyp BZ-Müllfahrzeug

Nationale Organisation für Wasserstoff- und

Brennstoffzellentechnologie

Axel Blume | Programm Manager Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie

Nationales Innovations- programm • Wasserstoff,

Brennstoffzelle • FuE / Marktaktivierung

LIS • Ladeinfrastruktur (LIS) • Flächendeckende

Versorgung

EM • Elektromobilität (EM) • FuE / Konzepte /

Beschaffung

Mobilitäts- und Kraftstoff- Strategie • Kraftstoffe

(effizient, emissionsfrei) • Strategie / Pilotprojekte

Programmkoordination, Strategie, Vernetzung, Sichtbarkeit

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Nationales Innovationsprogramm (NIP) –

Regierungsprogramm 2016 – 2026

Axel Blume | Programm Manager Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie

Angewandte Forschung und

Entwicklung

Wasserstoff aus erneuerbaren

Energien Demonstration

Grundlagen-forschung

Wasserstoff im Verkehr

Kraft-Wärme-Kopplung

(Hausenergie/ Industrie)

Sichere Stromversorgung

Wertschöpfung / Wettbewerbsfähigkeit Deutschland

Kostenreduktion Leitmarkt / Leitanbieter Deutschland

Technische/Kostenziele Meilensteine (Stückzahlen/Kosten)

Forschung und Entwicklung Marktaktivierung

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Auswahl aktuell durch NOW koordinierter

Förderaufrufe

Axel Blume | Programm Manager Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie

• NIP (Förderrichtlinie (FRL) NIP 02/2017):

• FRL für Maßnahmen der Forschung, Entwicklung und Innovation

• LIS (FRL Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge in Deutschland 02/2017):

• Geplanter zweiter Aufruf zur Antragseinreichung

• EM (FRL Elektromobilität 06/2015):

• Geplanter Aufruf zu Beschaffung Elektrofahrzeuge und Ladeinfrastruktur in Q4

• MKS (FRL LNG Schiffe 08/2017):

• Geplanter Aufruf zur Aus- und Umrüstung von Seeschiffen auf LNG als Kraftstoff

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Alternative Antriebe –

Elektromobilität und strombasierte Kraftstoffe

Axel Blume | Programm Manager Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie

Quelle: http://hydrogeneurope.eu/wp-content/uploads/2017/01/20170109-HYDROGEN-COUNCIL-Vision-document-FINAL-HR.pdf

Page 6: Wasserstoff und Brennstoffzelle im Straßengüterverkehr · • In Sprinterklasse Range-Extender Demonstrationen • LKW-Pilotprojekte in Schweiz und Norwegen • Prototyp BZ-Müllfahrzeug

Ziele der Bundesregierung:

Reduktion des Endenergieverbrauchs und der CO2-

Emissionen

Axel Blume | Programm Manager Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie

10% bis 2020 40% bis 2050

Endenergieverbrauch im Verkehr

40% bis 2030 CO2-Emissionen

im Verkehr

98 Mio. t CO2-Emissionen

im Verkehr

Quelle: Die Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie der Bundesregierung, 2013 & Klimaschutzplan 2050, 2016

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Wasserstoff als Energieträger –

Physikalische Eigenschaften

Wasserstoff kann zur saisonalen Energiespeicherung verwendet werden (Salzkaverne)

Großes Potenzial in mobilen Anwendungen aufgrund hoher gravimetrische Energiedichte

CGH2 700bar LH2 20K

0 20 40 60 80 100 120 140

10

20

50

40

30

Gravimetrische Energiedichte [MJ/kg]

Volumetrische Energiedichte [MJ/l]

Diesel

Syn.-Diesel

Benzin Biodiesel

Flüssig

Bioethanol

LPG

LNG

Flüssiggas

CNG 200bar

EU-Mix

Erdgas

Hydrogen CGH2 350bar

Wasserstof

Quelle: Shell Wasserstoff-Studie

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Energiedichte von Wasserstoff

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Regenerative Wasserstoffproduktion –

Wasserelektrolyse als Schlüsseltechnologie

O2 H2

Elektrolyse

Wasserstoff

Methan

Synthetische

Kraftstoffe

Methanisierung

Synthese

Speicher

Stromnetz Erneuerbare

Energie

Power-to-Gas

Power-to-Liquid

Emissionsfreie Wasserstoffproduktion mit Wasserelektrolyse

Wasserstoff als Ausgangsstoff zur Produktion von Methan und synthetischen

Kraftstoffen (z.B. Kerosin, Benzin)

Axel Blume | Programm Manager Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie

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Vorteile Wasserstoff-Brennstoffzellen-Systeme in

Mobilitätsanwendungen

• Hoher System-Wirkungsgrad der

Brennstoffzelle (BZ)

• Null-Emissions-Mobilität (lokale

Emissionsfreiheit bei

Stickstoffoxiden, CO2 und

Feinstaub) mit grünem Wasserstoff

(H2)

• Geringer Zeitaufwand für

Betankungsvorgang

• Hohe Reichweiten möglich

• Für PKW/ Busse ausgelegte

Infrastruktur ist bei Markthochlauf

H2-BZ-LKW modular ausbaubar

• H2-BZ-LKW ist Sektorkopplung

(PtX)

Regierungsprogramm

Wasserstoff- und

Brennstoffzellentechnologie

Axel Blume | Programm Manager Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie

Quelle: Proton Motor

MKS-Studie H2-BZ-LKW: http://www.bmvi.de/SharedDocs/DE/Artikel/G/MKS/teilstudie-

brennstoffzellen-lkw.html?nn=214206

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Speicherung und Transport von Wasserstoff –

Wasserstoffspeicherung

Gasförmig CGH2

350 bar (Bus) 700 bar (PKW)

• Globale Standardisierung

• Aufbau von 700 bar PKW-

Wasserstofftankstellen in

Schlüsselmärkten

• (Japan, USA, Korea, Deutschland, …)

Grundsätzliche Wasserstoff-Speicheroptionen

Axel Blume | Programm Manager Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie

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Wasserstoff und Brennstoffzelle bei Schwerlast-

Anwendungen

Regierungsprogramm

Wasserstoff- und

Brennstoffzellentechnologie

Axel Blume | Programm Manager Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie

• Einsatz von H2 in der BZ

• Kombination aus H2-BZ und Batterie-

Elektromotor wird derzeit favorisiert

• Busse:

• In Deutschland und Europa langjährige

Erfahrungen

• Anzahl H2-BZ-Busse in Europa soll auf über

500 steigen

• Zug:

• H2-BZ-Zug ab Anfang 2018 in Niedersachsen

im Probebetrieb

• Nutzfahrzeuge:

• In Sprinterklasse Range-Extender

Demonstrationen

• LKW-Pilotprojekte in Schweiz und Norwegen

• Prototyp BZ-Müllfahrzeug

Quellen: jschultheis.de;

Alstom; now

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Anforderungen an Wasserstoff-Brennstoffzellen-LKW

• Auslegung BZ und Batterie

• Betriebsstunden

• Leistung

• Fahrzeugaufbau

• Anordnung BZ und Flaschen

• Gewicht und Länge

• Infrastruktur

• 700 bar

• H2-Bereitstellung

• An CEP-Tankstellen bereits heute 50% grüner H2

• Steigender BZ-Wirkungsgrad und sinkende H2-Gestehungskosten

verbessern Gesamtbetriebskosten (TCO).

Axel Blume | Programm Manager Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie

Quelle: Daimler Trucks

• Um Vorzüge der H2-Technologie ausspielen zu können, sollten gleiche

Leistungsmerkmale und Nutzungsmöglichkeiten wie bei konventioneller Technologie

vorliegen.

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Exkurs Schweiz: Straßenzulassung für 35t H2-BZ-LKW

erteilt I

Axel Blume | Programm Manager Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie

Quelle: Jeweils

Esoro

• Schweizer Großhändler und

Tankstellenbetreiber coop

• Unternehmensziel von 2008: 2023

CO2-neutral

• Grüner H2 aus

Laufwasserkraftwerk Aarau

• Straßenzulassung im Mai erteilt

• Derzeit Realbetrieb

• Ausweitung des Projekts geplant

• BEV und BZ-Fahrzeuge von

Leistungsabhängiger

Schwerverkehrsabgabe (LSVA

entspr. dt. Maut) befreit

• Steigende Nachfrage nach H2 und

H2-BZ-LKW prognostiziert

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Exkurs Schweiz: Straßenzulassung für 35t H2-BZ-LKW

erteilt II

Axel Blume | Programm Manager Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie

Quelle: jeweils coop

• Esoro-Aufbau auf EMOSS

Chassis

• 19t Leergewicht und 16t max.

Zuladung

• 400km Reichweite

• Motor: Synchronmotor mit 250 kW

Dauerleistung

• Batterie: 120kWh (2 x 60 kWh)

links und rechts vor Hinterachse

• BZ-System: 100 kW unterflur links

• H2-Tanksystem:

• 7 Flaschen x 4,93 = 34,5kg H2

brutto

• Nutzkapazität 31 kg

• Tankzeit: 9 Minuten mit 350 bar

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Weitere Praxisbeispiele H2-BZ-LKW

Axel Blume | Programm Manager Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie

Quelle: Vision Trucks

• ASKO (norweg. Großhändler)

plant mit Scania H2-BZ-LKW:

• 4 Fahrzeuge mit 27t zulässigem

Gesamtgewicht

• In Betrieb ab 2018 im

Verteilerverkehr (500 km)

• Zahlreiche Demo-Projekte in USA:

• BZ-Schwerlast-LKW für Hafen-

Umfuhr-Verkehre (Kalifornien,

Texas)

• Nikola One:

• 300 kW BZ in Kombination mit

320 kWh Batterie-Pack

• Reichweite 1.900 km

Quelle: Proton Motors

Quelle: Nikola Motor

Company

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• Initiave von BMVI gegründet

• Fokus auf strombasierte

Flüssigkraftstoffe, LNG und

Wasserstoff

• 2016-2017 verschiedene AGs und

Lenkungskreis mit Wirtschaft und

Wissenschaft

• Handlungsempfehlungen und

Förderbedarfe für Infrastrukturaufbau

und Entwicklung und Erprobung neuer

Motorentechnologien

• Alle betrachteten Ansätze weisen

deutliche Fortschritte bis 2030 auf

Initiative klimafreundlicher Straßengüterverkehr I

Axel Blume | Programm Manager Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie

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Initiative klimafreundlicher Straßengüterverkehr II

Axel Blume | Programm Manager Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie

• LNG, H2-BZ und strombasierte Kraftstoffe derzeit in unterschiedlichen

Technologiereifegraden

• H2-BZ-LKW Kleinserien für Güterfernverkehr im Zeitraum von 2020 bis 2025

• Ab 2025/ 2030 steigenden Marktdurchdringung von H2-BZ-Systemen

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Axel Blume | Programm Manager Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie

• Herausforderungen:

• Weiterentwicklung

Elektrolyse, BZ und

Hochdrucktanks

• Entwicklung von

Fahrzeugkonzepten für

H2-BZ-Lkw

• Aufbau LKW-

Versorgungs- und

Tankstelleninfrastruktur

Initiative klimafreundlicher Straßengüterverkehr III

Fahrplan klimafr.

Straßemgüterverkehr: http://www.bmvi.de/SharedDocs

/DE/Artikel/G/MKS/initiative-

klimafreundlicher-

strassengueterverkehr.html?nn=

214182

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Rahmenbedingungen & Nächste Schritte

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• Anpassung nötig bei:

• Rechtsrahmen für Wirtschaftlichkeit

Elektrolyseur

• CO2-Flottengrenzwerte

• EU-Richtlinie Gewichte & Abmessungen

• NIP FRL FuEuI ist für Projektanträge

offen

• Nächste Schritte:

• Pilotprojekt zur Entwicklung eines H2-

BZ-LKW-Demonstrators

• Aufbauend auf Demonstrator ggf.

Kleinflotten-Praxistest

Quelle: gtreview.de

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Haben Sie Fragen?

Axel Blume

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Kraftstoffstrategie

NOW GmbH

Nationale Organisation Wasserstoff-

und Brennstoffzellentechnologie

Fasanenstraße 5

10623 Berlin

www.now-gmbh.de