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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
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
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
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
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
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
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
Axel Blume | Programm Manager Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie
Energiedichte von Wasserstoff
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
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
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
Fahrzeuge & Infrastruktur in Deutschland –
(Stand 09/2017)
• Serienfahrzeuge
(Hyundai ix35 Fuel
Cell, Toyota Mirai,
Mercedes GLC F-
Cell) verfügbar
• 700 bar als globaler
PKW-Tankstandard
• xx Tankstellen in
Betrieb
• xx fertiggestellt
• Ziel 2023
• 400
Quelle: Toyota Deutschland
https://www.now-gmbh.de/en/nationales-innovationsprogramm/aufbau-wasserstoff-tankstellennetz
Axel Blume | Programm Manager Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie
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
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.
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
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
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
• 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
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
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
Rahmenbedingungen & Nächste Schritte
Axel Blume | Programm Manager Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie
• 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
Haben Sie Fragen?
Axel Blume
Programm Manager Mobilitäts- und
Kraftstoffstrategie
NOW GmbH
Nationale Organisation Wasserstoff-
und Brennstoffzellentechnologie
Fasanenstraße 5
10623 Berlin
www.now-gmbh.de