Henne oder Ei? Nachfrage und Infrastruktur für Wasserstoff im Straßenverkehr

Transkript

1 Henne oder Ei? Nachfrage und Infrastruktur für Wasserstoff im Straßenverkehr Fabian Grüger 7. Wirtschaftsgespräch im Cluster Umwelt / 5. Hypos-Dialog

2 Agenda Kurzvorstellung Reiner Lemoine Institut Wasserstoff als Kraftstoff Projekt ImplaN: Ansatz & Methodik 4 Projekt ImplaN: Ergebnisse 5 Fazit 1

3 Kurzvorstellung Reiner Lemoine Institut Geschichte EE Pionier Gründung Solon & Q.CELLS Gründung RLS Gründung RLI Zielsetzung des RLI Wissenschaftliche Begleitung der Energiewende hin zu 100% Erneuerbaren Energien MitarbeiterInnen Heute ca. 30 Angestellte, organisiert in 3 Teams 2

4 Kurzvorstellung Reiner Lemoine Institut Leitungsebene Geschäftsführung Zentrale Aufgaben Forschungsbereiche Dr. Kathrin Goldammer Büro Personal IT Projektmanagement Kommunikation Transformation von Energiesystemen Editha Kötter & Mascha Richter Energiesystemanalyse und Sektorkopplung Stromnetze Open Science und Datenmanagement Partizipation und Wissenskommunikation Mobilität mit Erneuerbaren Energien Systemanalyse Fabian Grüger Oliver Arnhold Kommunale Mobilität Norman Pieniak Batterieelektrische Mobilität Wasserstoffmobilität Micro-Grids Elektrolyse und Power-to-Gas Betriebsführung Off-Grid Systems Dr. Philipp Blechinger Simulation hybrider Mini-Grids GIS-Analysen Ländliche Elektrifizierungsplanung Marktpotenzialstudien Sozioökonomische Feldstudien 3

5 Agenda Kurzvorstellung Reiner Lemoine Institut Wasserstoff als Kraftstoff Projekt ImplaN: Ansatz & Methodik 4 Projekt ImplaN: Ergebnisse 5 Fazit 4

6 Wasserstoff als Kraftstoff THG-Emissionen Fahrleistungen Verkehr Gesamt PKW LKW 140% 140% 120% 100% 80% Ziele 120% 100% 80% Prognosen 60% 60% 40% 40% 20% 20% 0% Jahr 0% Jahr Quellen: Umweltbundesamt, Nationale Trendtabellen für die deutsche Berichterstattung atmosphärischer Emissionen, 2018 BMUB, Klimaschutzplan 2050, 2016 Quellen: BMVI, Verkehr in Zahlen 2017/2018 BMVI, Verkehrsverflechtungsprognose 2030,

7 Wasserstoff als Kraftstoff THG-Emissionen Fahrleistungen Verkehr Gesamt PKW LKW 140% 140% 120% 120% 100% 100% 80% 80% Klimafreundliche Antriebskonzepte sind nötig 60% 60% 40% BEV und FCEV sind die wichtigsten 40% Optionen 20% 20% 0% 0% Jahr Jahr Quellen: Umweltbundesamt, Nationale Trendtabellen für die deutsche Berichterstattung atmosphärischer Emissionen, 2018 BMUB, Klimaschutzplan 2050, 2016 Quellen: BMVI, Verkehr in Zahlen 2017/2018 BMVI, Verkehrsverflechtungsprognose 2030,

8 Wasserstoff als Kraftstoff Jedem PKW in Deutschland. stehen etwa konventionelle Tankstellen zur Verfügung. Jede Tankstelle versorgt etwa PKW. 7

9 HRS-Roadmap bis 2020 Anzahl an Tankstellen * Quelle: Huétink, F. J. et al., Initial infrastructure development strategies for the transition to sustainable mobility, October 2010 Wasserstoff als Kraftstoff H 2 Mobility hat folgende Ziele - 50 H 2 Tankstellen bis H 2 Tankstellen bis H 2 Tankstellen bis 2025 Studien weisen einen Mindestbedarf von 1,000 2,500 H 2 Tankstellen aus

10 HRS-Roadmap bis 2020 Wasserstoff als Kraftstoff H 2 Mobility hat folgende Ziele - 50 H 2 Tankstellen bis H 2 Tankstellen bis H 2 Tankstellen bis 2025 Studien weisen einen Mindestbedarf von 1,000 2,500 H 2 Tankstellen aus. Die Anzahl an HRS wird zunächst unzureichend sein! 9

11 Nachfrage in kg/(d * HRS) Wasserstoff als Kraftstoff Large Medium Toyotas FCEV Produktion: 30,000 in % davon für Deutschland Small Very Small Prognose Annahmen: Zunahme bis auf 120,000/a in 2023 Zwei zusätzliche OEMs mit identischer Produktion Die Auslastung der Tankstellen wird zu gering sein! 10

12 Agenda Kurzvorstellung Reiner Lemoine Institut Wasserstoff als Kraftstoff Projekt ImplaN: Ansatz & Methodik 4 Projekt ImplaN: Ergebnisse 5 Fazit 11

13 Projekt ImplaN: Ansatz Der Ansatz: HRS für Flottenfahrzeuge Fahrzeugflotten können beide Probleme auflösen! Bus Nur lokale Infrastruktur nötig Auslastung der H 2 -Tankstelle ist garantiert Taxi Carsharing 12

14 Projekt ImplaN: Ansatz ImplaN Initialinfrastruktur für Wasserstoffmobilität auf Basis planbarer Nachfrager Assoziierte Partner: Laufzeit:

15 Projekt ImplaN: Methodik Betrachtungsgegenstand HRS-Zubaugebiet: Neue Bundesländer Alle Städte mit mehr als EW + Schwerin Betrachtungsgebiet: Gesamtes Bundesgebiet Flottentypen: Busse Taxis Carsharing-Fahrzeuge 14

16 Projekt ImplaN: Methodik Fragestellungen Kann eine Vielzahl an Wasserstoff-"Inseln" für Flotten in der Summe ein sinnvolles Netzwerk auch für private PKW ergeben? An welchen Orten sollten Flotten eingesetzt werden? Wie viele HRS sollten errichtet werden? Wo genau sollten die HRS errichtet werden? Welche Kosten entstehen? Wie groß ist der Nutzen des entstehenden Netzwerks für PKW? 15

17 Projekt ImplaN: Methodik Schrittweiser Netzwerkausbau im Betrachtungsgebiet Optimierungsziele der HRS- und Flottenpositionierung 1. Möglichst gute Wirtschaftlichkeit des Gesamtnetzwerks 2. Möglichst großer Nutzen für private PKW = Anzahl der Personen, die auf ein FCEV umsteigen könnte Bedingungen: 1. Eine HRS in der Nähe des Zuhauses (max. 10 Minuten entfernt) 2. Mindestens 75 % der Fernfahrten muss möglich sein 16

18 Speicher Speicher Speicher Projekt ImplaN: Methodik Schrittweiser Netzwerkausbau im Betrachtungsgebiet Berücksichtigung von: Wirtschaftlichkeit Ely Ely 17

19 Projekt ImplaN: Methodik Schrittweiser Netzwerkausbau im Betrachtungsgebiet Berücksichtigung von: Wirtschaftlichkeit P # V # Optimierungsziel: Geringe LCOH2 in /kg, ohne private Nachfrage P V # MP V # Busse Private Randbedingung: Kapazität muss auch für private Nachfrage genügen LP HP * Fahrzeuge Carsharing = wird mittels Optimierung angepasst Taxis Fahrzeuge 18

20 Projekt ImplaN: Methodik Schrittweiser Netzwerkausbau im Betrachtungsgebiet Berücksichtigung von: Wirtschaftlichkeit 19

21 Projekt ImplaN: Methodik Schrittweiser Netzwerkausbau im Betrachtungsgebiet Berücksichtigung von: Wirtschaftlichkeit Nur realistische Tankstellenpositionen 20

22 Projekt ImplaN: Methodik Schrittweiser Netzwerkausbau im Betrachtungsgebiet Berücksichtigung von: Wirtschaftlichkeit Nur realistische Tankstellenpositionen Bevölkerungsverteilung Quelle: Hartmann, Masterarbeit,

23 Projekt ImplaN: Methodik Schrittweiser Netzwerkausbau im Betrachtungsgebiet Berücksichtigung von: Wirtschaftlichkeit Nur realistische Tankstellenpositionen Bevölkerungsverteilung Räumlich aufgelöste Verkehrsströme 22

24 Projekt ImplaN: Methodik Schrittweiser Netzwerkausbau im Betrachtungsgebiet Berücksichtigung von: Wirtschaftlichkeit Nur realistische Tankstellenpositionen Bevölkerungsverteilung Räumlich aufgelöste Verkehrsströme Realistische Routenverläufe entlang des Straßennetzes Quelle: Hartmann, Masterarbeit,

25 Projekt ImplaN: Methodik Schrittweiser Netzwerkausbau im Betrachtungsgebiet Berücksichtigung von: Wirtschaftlichkeit Nur realistische Tankstellenpositionen Bevölkerungsverteilung Räumlich aufgelöste Verkehrsströme Realistische Routenverläufe entlang des Straßennetzes Flottenverfügbarkeit Bestand an Taxis, Carsharing-Fahrzeugen und Bussen in jeder Stadt > EW 24

26 Projekt ImplaN: Methodik Schrittweiser Netzwerkausbau im Betrachtungsgebiet Berücksichtigung von: Wirtschaftlichkeit Nur realistische Tankstellenpositionen Bevölkerungsverteilung Räumlich aufgelöste Verkehrsströme Realistische Routenverläufe entlang des Straßennetzes Flottenverfügbarkeit Flottenanforderungen Mindestens eine HRS darf höchstens 10 Fahrminuten von einem Busdepot entfernt sein Von mindestens 50 % der Taxistände aus muss eine HRS in 10 Fahrminuten erreichbar sein Mindestens 50 % der Bevölkerung muss eine HRS in 10 Fahrminuten erreichen können 25

27 Projekt ImplaN: Methodik Schrittweiser Netzwerkausbau im Betrachtungsgebiet Berücksichtigung von: Wirtschaftlichkeit Nur realistische Tankstellenpositionen Bevölkerungsverteilung Räumlich aufgelöste Verkehrsströme Realistische Routenverläufe entlang des Straßennetzes Flottenverfügbarkeit Flottenanforderungen Bestehende & geplante HRS 26

28 Agenda Kurzvorstellung Reiner Lemoine Institut Wasserstoff als Kraftstoff Projekt ImplaN: Ansatz & Methodik 4 Projekt ImplaN: Ergebnisse 5 Fazit 27

29 Bezuschussungsbedarf in Mio. /a Projekt ImplaN: Ergebnisse Bei ausbleibender privater Nachfrage Gute Standorte (in den 12 betrachteten Städten) sind bereits besetzt. Erschlossene Bevölkerung in Mio. 28

30 Bezuschussungsbedarf in Mio. /a Projekt ImplaN: Ergebnisse Basisfall ohne zusätzliche HRS 1,2 Mio. Personen können FCEV nutzen Erschlossene Bevölkerung in Mio. 29

31 Bezuschussungsbedarf in Mio. /a Projekt ImplaN: Ergebnisse HRS in Rostock und Halle (Saale) 1,3 Mio. Personen können FCEV nutzen Bezuschussung von 0,5 Mio. /a nötig Erschlossene Bevölkerung in Mio. 30

32 Bezuschussungsbedarf in Mio. /a Projekt ImplaN: Ergebnisse HRS in Jena, Dresden und Halle (Saale) 2,3 Mio. Personen können FCEV nutzen Bezuschussung von 0,5 Mio. /a nötig Erschlossene Bevölkerung in Mio. 31

33 Bezuschussungsbedarf in Mio. /a Projekt ImplaN: Ergebnisse HRS in Rostock, Berlin, Dresden, Jena, Halle 3,5 Mio. Personen können FCEV nutzen Bezuschussung von 2,1 Mio. /a nötig Erschlossene Bevölkerung in Mio. 32

34 Bezuschussungsbedarf in Mio. /a Projekt ImplaN: Ergebnisse HRS in nahezu allen größeren Städten 4,5 Mio. Personen können FCEV nutzen Bezuschussung von 4,3 Mio. /a nötig Erschlossene Bevölkerung in Mio. 33

35 Projekt ImplaN: Ergebnisse Beispiel Berlin: Bevölkerungsverteilung 34

36 Projekt ImplaN: Ergebnisse Beispiel Berlin: Minimalanzahl an Tankstellen für Carsharing Fünf bestehende HRS Vier zusätzliche HRS nötig, um die erforderliche Flächendeckung zu erreichen 35

37 Projekt ImplaN: Ergebnisse Beispiel Berlin: Minimalanzahl an Tankstellen für Taxis Fünf bestehende HRS Eine zusätzliche HRS nötig, um die erforderliche Abdeckung der Taxistände (kleine, schwarze Kreise) zu erreichen 36

38 Projekt ImplaN: Ergebnisse Beispiel Berlin: Minimalanzahl an Tankstellen für Busse Fünf bestehende HRS Sechs Busdepots (graue Kreise) Eine zusätzliche HRS nötig, um mindestens ein Busdepot zu versorgen 37

39 Agenda Kurzvorstellung Reiner Lemoine Institut Wasserstoff als Kraftstoff Projekt ImplaN: Ansatz & Methodik 4 Projekt ImplaN: Ergebnisse 5 Fazit 38

40 Fazit Der Einsatz von Flotten kann die Wirtschaftlichkeit von HRS verbessern. Das gegenwärtig geplante Netzwerk (71 HRS) ermöglicht etwa 1,2 Mio. Personen den Umstieg auf ein FCEV. Durch Zubau von HRS in den Neuen Bundesländern kann 3,5 Mio. zusätzlichen Personen ein Umstieg ermöglicht werden. Dies erfordert eine jährliche Bezuschussung von etwa 4 Mio.. - Das ist wenig im Vergleich zu anderen Infrastrukturinvestitionen. Bei geänderten Rahmenbedingungen (z.b. bzgl. H 2 -Preis oder EEG-Umlage auf Elektrolysestrom) kann auch ein Gewinn entstehen. Jena, Dresden und Halle (Saale) sind strategisch besonders wichtig. 39

41 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Haben Sie Ideen? Partnerschaften Forschungskooperationen Gemeinsame Projektanträge Fabian Grüger Tel: +49 (0) Web: 40