Treffen des AK Elektrobusse Rhein-Main

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1 19. Mai 2016 Treffen des AK Elektrobusse Rhein-Main Emissionsfreier Nahverkehr in der Metropolregion Stefan Dietrich, M.Sc.

2 Motivation Zunehmende Belastung der Innenstädte durch Feinstaub, Lärm und NO x Zukünftig strengere Grenzwerte. Mit konventionellen Motoren nur sehr schwer zu erreichen Elektromobilität beim ÖPNV besonders sinnvoll Imagegründe für BZ-Bus Einsatz: Grün, Innovativ, Zukunftssicher! Synergien mit Energiepark (grüner H 2 als Treibstoff) und bestehender H2- Tankstelle in Frankfurt Wasserstoffwirtschaft Saubere Luft Energiewende Klimawandel Lärm Brennstoffzelle Feinstaub Energiepark Mainz Urbanisierung CO 2 Emissionen Batterie Elektromobilität Innenstädte Stefan Dietrich Mai

3 Gesamtenergiewende Die Gesamtenergiewende gelingt nur unter Einbeziehung aller Infrastrukturen! Smart Grid Warum Wasserstoff? 1 Stromwende Verkehrswende Infrastrukturen/Netze: 2 Wärmewende 3 Energie wende Mai

4 Nutzung von grünem H2 Stoffliche Nutzung: Wasserstoff in der Industrie (Bioraffinerien, Prozessindustrie, ) Energetische Nutzung: Wasserstoff im Verkehr (energetische Nutzung) First Mover: ÖPNV Flurförderzeuge PKW-Flotten Defined cycles Captured fleets Mai 2016

5 Brennstoffzelle - Allgemein Was ist eine Brennstoffzelle? ein Energiewandler mit hohem Wirkungsgrad (h el = 50-60%) einfache chem. Reaktion -> H 2 und O 2 ergeben Wasser keine Abgase, nur H 2 O => umweltfreundlich vielseitig einsetzbar zuverlässig leise im Betrieb Im Gegensatz zu herkömmlichen Wärmekraftmaschinen wandelt eine Anode (-): 2H2 4H BZ chem. Energie direkt 4e in elektrische Energie Kathode um (+):! O2 4H 4e 2H2O 2H O 2H O + Energie Gesamt: Mai

6 E-Mobility im ÖPNV Elektrobusse sind emissionsfrei egal ob mit Brennstoffzellen oder Batterie Batterietechnik und Brennstoffzellen sind sich ergänzende Partner und werden sich gegenseitig nicht überflüssig machen Wasserstoff hilft beim Stabilisieren der elektrischen Netze und den zunehmenden Anteil an regenerativem Strom in den Energiesystemen Auf zahlreichen Strecken im ÖPNV-Busbetrieb lassen sich nur eingeschränkt Batteriebusse einsetzen Mai

7 Wasserstoff als Treibstoff im Verkehr und ÖPNV Idealer Anwendungsfall für den Einsatz von E-Mobility ist der ÖPNV Planbar, definierte Strecken, konstante km Fahrleistung Definierte Fahrzeuganzahl Rekuperationsanteil sehr hoch (häufiges Bremsen) Zentrale Tankstelle mit konstanten Absatzmengen möglich Elektromobilität mit Wasserstoff und Brennstoffzellen bietet gegenüber reinen Batteriefahrzeugen einige Vorteile Höhere Reichweite (ca. 350 km) Kurze Betankungszeit (ca. 10 min) Weniger Probleme mit Heizung im Winter Geringeres Gewicht der Komponenten Stromnetzdienlichkeit Mai

8 Hintergrund traffiq, ESWE Verkehr und die MVG beschäftigen sich schon seit einigen Jahren mit den Möglichkeiten alternativer Antriebe im ÖPNV Die Projektpartner untersuchen teils schon seit 2013 die Brennstoffzellentechnologie gemeinsam mit den jeweiligen Konzerngesellschaften intensiv Eine Förderung für alternative Antriebe ist aufgrund des bisher noch hohen Anschaffungspreises notwendig Die Projektpartner nahmen daher 2014 an einer EU-Studie teil (sh. folgende Folie) Diese Studie schaffte die Grundlagen für die mit dem Call 2016 gestartete EU Initiative Mai

9 EU Bus Initiative - Infos Mai

10 EU Call Bedingungen Der FCH JU 2016 Call* (FCH Large scale validation of fuel cell bus fleets) wurde am veröffentlicht. Deadline zur Angebotsabgabe Kriterien: Mindestens 100 Busse im Projekt, darin mind. 3 Locations mit 20+ Bussen Mindestens 10 Busse pro Location 50% der Busse müssen innerhalb der ersten 2 Jahre vom Projekt in Betrieb sein und mind. 36 Monate/ 100,000 km betrieben werden. Zielkosten Solobus: ; Gelenkbus: <1 Mio. Maximale EU Förderung pro Solobus: Maximal verfügbare EU Fördersumme in diesem Call: 32 Mio. Mai 2016 * nach: 10

11 The JIVE project will help commercialise fuel cell buses through a large-scale demonstration across five Member States JIVE: Joint Initiative for hydrogen Vehicles across Europe Objectives o Deploy 142 FC buses across nine cities UK 56 FC buses Denmark 10 FC buses o Achieve 30% cost reduction versus state of the art Latvia 10 FC buses o Operate 50% of the vehicles for at least 36 months o Deploy the largest capacity HRS in Europe Germany 51 FC buses o Achieve near 100% reliability of HRS o Demonstrate technological readiness of FC buses and HRS o Encourage further uptake Italy 15 FC buses A A A A A Current FC buses Fuel cell buses in cities participating in JIVE Future FC buses (other projects) A Future FC buses (Project JIVE) Articulated bus (Project JIVE) A A A A JIVE will be a six year project, with an anticipated start date of early 2017 JIVE May

12 JIVE is potentially the first in a series of initiatives that could lead to the deployment of hundreds of FC buses in Europe by 2020 Key Points JIVE will seek to deploy 142 hydrogen fuel cell buses and associated refuelling infrastructure across nine cities in five European countries. This project alone will more than double the size of Europe s fuel cell bus fleet (from c.80 by the end of 2016 to >220). Economies of scale are expected to reduce the capital cost of fuel cell buses (to < 650k for a standard bus and < 1m for an articulated bus). Demand is being aggregated through joint procurement processes already underway, which are encouraging manufacturers to develop and refine their fuel cell bus offers. A campaign of monitoring and dissemination of the project results will ensure the lessons learned on the readiness of the project reach a target audience of bus operators and policy makers, with a view to expanding who can take action to expand the market for fuel cell buses. Development of the JIVE project revealed strong demand for fuel cell buses across Europe. In fact, the number of deployment locations in JIVE had to be reduced due to funding limits and the project includes follower cities ready to deploy fuel cell buses should funding become available. A second call is needed (in 2017) to allow fuel cell buses to be deployed in sufficient volumes to transition to a fully commercial offering from the 2020s (as described in the Fuel Cell Buses for Europe report - Roland Berger for the FCH JU, 2015). JIVE May

13 H2Bus Rhein-Main Fakten Beschaffung und Betrieb von mind. 10 Brennstoffzellenbussen für das Rhein- Main Gebiet im Rahmen einer EU-weiten Förderinitiative zur Beschaffung von Brennstoffzellenbusflotten Aufbau einer Wasserstofftankstelle und eines Kompetenzzentrums Partner: Mainzer Verkehrsgesellschaft mbh (MVG) ESWE Verkehrsgesellschaft mbh (ESWE) In-der-City-Bus GmbH Frankfurt am Main (ICB) traffiq - Lokale Nahverkehrsgesellschaft Frankfurt am Main mbh (traffiq) Länderübergreifendes Projekt durch Beteiligung hessischer und rheinlandpfälzischer Verkehrsbetriebe Europaweit sollen bis 2020 mehr als 500 Brennstoffzellenbusse etabliert werden Mai

14 H2Bus Rhein-Main - Zeitplan & Kosten Zeitplan H2Bus Rhein-Main: Projektstart: Oktober 2016 Projektlaufzeit: 8 Jahre (Der Förderzeitraum kann kürzer sein) Abgabe EU-Antrag: ist erfolgt! Förderbescheid EU: Ende 2016 (erwartet) Auslieferung/Betrieb der Busse: Ab Anfang 2018 Tankstelle Mz/Wi in Betrieb: Anfang 2018 Kostenstruktur H2Bus Rhein-Main: Investitionsvolumen: rund 10 Mio. + OPEX Busse/HRS Förderung EU: ca. 2 Mio. Förderung des Bundes auf Busse und HRS geplant Finanzierungsbedarf durch die Länder: 2,9 Mio. Aufteilung entsprechend der Verteilung von Bussen und Tankstelle: RLP: 1,2 Mio. ; Hessen: 1,7 Mio. RLP wird unser Projekt unterstützen Von Hessen kam leider im ersten Schritt eine Absage, weitere Gespräche folgen in nächster Zeit Mai

15 Projektstruktur Projekt H 2 Bus Rhein-Main Emissionsfreier Nahverkehr in der Metropolregion Stadt Frankfurt am Main Stadt Wiesbaden Stadt Mainz hält 100% hält 100% hält 100% hält 100% Stadtwerke Frankfurt am Main Holding GmbH Aufgabenträger traffiq Lokale Nahverkehrsgesellschaft Frankfurt am Main mbh WVV Wiesbaden Holding GmbH Projektkoordinator Stadtwerke Mainz AG hält 100% Verkehrsvertrag und Finanzierung hält 5,13% hält 94,87% hält 100% Busbetreiber In-der-City-Bus GmbH (ICB) Busbetreiber ESWE Verkehrsgesellschaft Wiesbaden mbh Busbetreiber Mainzer Verkehrsgesellschaft mbh (MVG) Förderung Busse hält 50% hält 50% Rolle im Projekt Verkehrsverbund Mainz-Wiesbaden GmbH (VMW) Förderung Mai

16 Vom Windrad bis zum Bus Die Etablierung einer Brennstoffzellenbusflotte in Mainz, Wiesbaden und Frankfurt am Main würde zusammen mit dem Energiepark Mainz zu einer kompletten regionalen Wertschöpfungskette vom Windrad bis zum Busrad entsprechend folgender Schritte beitragen: EE-Strom -> Elektrolyse -> Wasserstoff -> H2-Tankstelle -> BZ-Bus Eine ebensolche regionale Wertschöpfungskette würde in Frankfurt durch die Nutzung des On-Site H2 aus dem Industriepark Höchst entstehen => Das Projekt ist mehr als ein Busprojekt: Es demonstriert, wie Energie- und Verkehrssystem künftig zusammenhängen Mai

17 Nachhaltige regionale Wertschöpfung Eine Elektrolyseanlage in der Größenordnung des Energieparks ist in der Lage, über to Dieselkraftstoff pro Jahr aus dem heutigen ÖPNV- Betrieb zu verdrängen Mit 4 solcher Anlagen und etwa Windrädern der 3MW-Klasse ließe sich der komplette ÖPNV einer Großstadt wie Wiesbaden regenerativ abdecken, wobei die gesamte betriebliche Wertschöpfung in der Region bleiben könnte und die Abhängigkeit von organischen Energieimporten für diesen Sektor auf null reduziert würde! Öl Mai

18 H2Bus Rhein-Main Was macht die Region Rhein-Main einzigartig für den Einsatz von BZ-Bussen? - Dichtbesiedeltes Gebiet - Hohe Dichte von Verkehrsunternehmen mit gemeinsamen Routen - Zwei Wasserstoffquellen mit hoher Kapazität sind verfügbar (200t grüner und 2700t Byprodukt H2) - Enge Verbindung zwischen den Energiesystemen - Alle Arten von Verkehrsmitteln, verbunden durch eine Vielzahl von Knotenpunkten ermöglichen ein zukünftiges multimodales Null-Emissions Transportnetz Mai

19 Vision Cluster Rhein-Main Ziel: Vorbereitung der Einführung von BZ-Bussen + nachhaltige Konzeption der H2-Nutzung in der Region Region Rhein-Main soll als Demo-Region in Erscheinung treten Ideal wäre die Einbeziehung aller Wertschöpfungsketten: Produktion, Infrastruktur, Nutzung (Tankstellen, Werkstätten für H2-Fahrzeuge ) Energiepark Mainz + Industriepark Höchst + enge Verbundenheit der Verkehrsbetriebe über Verbünde Top Voraussetzungen im Rhein-Main Gebiet Industriegebiete: Viele Flurförderzeuge, welche zukünftig durch brennstoffzellenbetriebene Fahrzeuge ersetzt werden könnten Etablierung von weiteren Fahrzeugen im Rhein-Main-Gebiet: Weitere BZ-PKW, BZ-Stapler, BZ-Servicefahrzeuge (z.b. Klein-LKW), etc. => Das Busprojekt ist der Beginn der Verkehrswende im Rhein-Main Gebiet! Mai

20 Zusammenfassung Power-to-Gas ist der perfekte Sektorenkoppler H2 Quellen: Energiepark Mainz und Industriepark Höchst H 2 als Treibstoff im ÖPNV ideal geeignet EU-weite Integration von BZ-Bussen in Busflotten Mehrere Initiativen auf verschiedenen Ebenen Große Synergiepotentiale in der Region Rhein-Main Unsere Region bietet ideale Voraussetzungen für H 2 -Wirtschaft Mai

21 Kontakt: Stefan Dietrich Tel: Mail: Wasserstoff ist heute das bessere Öl. Und deshalb ist es Zeit für einen Ölwechsel... Dieter Zetsche, Daimler AG

22 Es genügt nicht, den richtigen Weg zu kennen. Man muss ihn auch gehen Bildquelle: Stefan Dietrich

23 Backup / Diskussion Mai

24 BZ-Bus vs. Batteriebus Brennstoffzellenbus Batteriebus - Hohe Reichweiten von > 300 km - Reichweiten von ca. 150 km, daher nur Einsatz bei kurzen Innenstadtlinien sinnvoll - kurze Betankungszeiten von < 10 min, ähnlich wie bei Dieselbussen - Geringes Gewicht der Komponenten, keine Einschränkung der Fahrgastkapazität - Volle operative Einsatzfähigkeit, vergleichbar mit Dieselbus (1 Tankstelle für mehrere Busse) - Abwärme der Brennstoffzelle kann zur Heizung genutzt werden - Sehr lange Nachladezeiten von mehreren Stunden notwendig. Schnellladung u.u. nachteilig für die Lebensdauer der Batterie - hohes Gewicht und Platzbedarf der Batterien, dadurch Einschränkung der Fahrgastkapazität - Nachladezeiten + geringe Reichweite schränken die Einsatzfähigkeit ein. - Evtl. muss eine Nachladeinfrastruktur entlang der Routen aufgebaut werden - Heizung schränkt die Reichweite im Winter ein - Hohe örtliche Publikumswirkung - Hohe örtliche Publikumswirkung - Reduktion der innerstädtischen CO2 Emissionen (und insgesamt, wenn grüner H2) - Reduktion der innerstädtischen CO2 Emissionen, gesamt: Abhängig von Stromherkunft - Gesicherter technologischer Rohstoffbedarf - Je nach verwendetem Batterietyp könnten zukünftig Lieferschwierigkeiten auftreten - Hohe Technologiereife, mehr als 10 Jahre Erfahrung durch div. Projekte in Europa - Besonders in den letzten Jahren viele verschiedene Technologieansätze Mai

25 Stromnetz < > ÖPNV BZ-Busse mit H2 aus P2G sind stromnetzdienlich P2G H2 wird stromnetzdienlich (Überschuss EE Strom) erzeugt, kann gut (über lange Zeit!) gespeichert und nach Bedarf genutzt werden Reine Batteriebusse sind nicht stromnetzdienlich E-Busse laden entweder tagsüber mit Schnellladung (keine Reaktion auf aktuellen Zustand des Stromnetzes möglich) oder laden nachts (keine PV, meist wenig Wind) Mai

26 Eine Weiterverwendung - auch auszugsweise - der in dieser Präsentation enthaltenen Texte, Fotos und Grafiken ist nur mit vorheriger Genehmigung des Autors gestattet. In dieser Präsentation sind einige Annahmen sowie Zukunftsprognosen enthalten. Die Aussagen erheben somit keinen Anspruch auf Vollständigkeit und Richtigkeit. April