Wasserstoff und Brennstoffzelle im Straßengüterverkehr

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1 Wasserstoff und Brennstoffzelle im Straßengüterverkehr IHK-Veranstaltung: Alternative Antriebe bei Nutzfahrzeugen Osnabrück 06. September 2017 NOW GmbH Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie

2 Nationale Organisation für Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie Nationales Innovationsprogramm LIS EM Mobilitäts- und Kraftstoff- Strategie Wasserstoff, Brennstoffzelle FuE / Marktaktivierung Ladeinfrastruktur (LIS) Flächendeckende Versorgung Elektromobilität (EM) FuE / Konzepte / Beschaffung Kraftstoffe (effizient, emissionsfrei) Strategie / Pilotprojekte Programmkoordination, Strategie, Vernetzung, Sichtbarkeit

3 Nationales Innovationsprogramm (NIP) Regierungsprogramm Forschung und Entwicklung Marktaktivierung Technische/Kostenziele Meilensteine (Stückzahlen/Kosten) Angewandte Forschung und Entwicklung Demonstration Wasserstoff im Verkehr Wasserstoff aus erneuerbaren Energien Grundlagenforschung Kraft-Wärme- Kopplung (Hausenergie/ Industrie) Sichere Stromversorgung Kostenreduktion Leitmarkt / Leitanbieter Deutschland Wertschöpfung / Wettbewerbsfähigkeit Deutschland

4 Auswahl aktuell durch NOW koordinierter Förderaufrufe 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

5 Alternative Antriebe Elektromobilität und strombasierte Kraftstoffe Quelle:

6 Ziele der Bundesregierung: Reduktion des Endenergieverbrauchs und der CO2- Emissionen 10% bis % 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

7 Wasserstoff als Energieträger Physikalische Eigenschaften Energiedichte von Wasserstoff Volumetrische Energiedichte [MJ/l] Bioethanol Biodiesel Flüssig Diesel Syn.-Diesel Benzin Flüssiggas LPG LNG Erdgas Wasserstof 10 CNG 200bar LH 2 20K CGH 2 700bar EU-Mix Hydrogen CGH 2 350bar Gravimetrische Energiedichte [MJ/kg] Quelle: Shell Wasserstoff-Studie Wasserstoff kann zur saisonalen Energiespeicherung verwendet werden (Salzkaverne) Großes Potenzial in mobilen Anwendungen aufgrund hoher gravimetrische Energiedichte

8 Regenerative Wasserstoffproduktion Wasserelektrolyse als Schlüsseltechnologie Power-to-Gas Methanisierung Methan Speicher O 2 H 2 Wasserstoff Erneuerbare Energie Stromnetz Elektrolyse Power-to-Liquid Synthese Synthetische Kraftstoffe Emissionsfreie Wasserstoffproduktion mit Wasserelektrolyse Wasserstoff als Ausgangsstoff zur Produktion von Methan und synthetischen Kraftstoffen (z.b. Kerosin, Benzin)

9 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 Quelle: Proton Motor MKS-Studie H2-BZ-LKW:

10 Speicherung und Transport von Wasserstoff Wasserstoffspeicherung Grundsätzliche Wasserstoff-Speicheroptionen Gasförmig CGH bar (Bus) 700 bar (PKW) Globale Standardisierung Aufbau von 700 bar PKW- Wasserstofftankstellen in Schlüsselmärkten (Japan, USA, Korea, Deutschland, )

11 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 Quelle: Toyota Deutschland

12 Wasserstoff und Brennstoffzelle bei Schwerlast- Anwendungen 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 Regierungsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie Quellen: jschultheis.de; Alstom; now

13 Anforderungen an Wasserstoff-Brennstoffzellen-LKW Um Vorzüge der H2-Technologie ausspielen zu können, sollten gleiche Leistungsmerkmale und Nutzungsmöglichkeiten wie bei konventioneller Technologie vorliegen. 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). Quelle: Daimler Trucks

14 Exkurs Schweiz: Straßenzulassung für 35t H2-BZ-LKW erteilt I 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 Quelle: Jeweils Esoro

15 Exkurs Schweiz: Straßenzulassung für 35t H2-BZ-LKW erteilt II 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 Quelle: jeweils coop

16 Weitere Praxisbeispiele H2-BZ-LKW 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 km Quelle: Proton Motors Quelle: Vision Trucks Quelle: Nikola Motor Company

17 Initiative klimafreundlicher Straßengüterverkehr I Initiave von BMVI gegründet Fokus auf strombasierte Flüssigkraftstoffe, LNG und Wasserstoff 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

18 Initiative klimafreundlicher Straßengüterverkehr II 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

19 Initiative klimafreundlicher Straßengüterverkehr III Herausforderungen: Weiterentwicklung Elektrolyse, BZ und Hochdrucktanks Entwicklung von Fahrzeugkonzepten für H2-BZ-Lkw Aufbau LKW- Versorgungs- und Tankstelleninfrastruktur Fahrplan klimafr. Straßemgüterverkehr: /DE/Artikel/G/MKS/initiativeklimafreundlicherstrassengueterverkehr.html?nn=

20 Rahmenbedingungen & Nächste Schritte 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

21 Haben Sie Fragen? Axel Blume Programm Manager Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie NOW GmbH Nationale Organisation Wasserstoffund Brennstoffzellentechnologie Fasanenstraße Berlin