Energie im Wandel Wie sehen Elektromobilität und Energieversorgung von morgen aus?

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1 Energie im Wandel Wie sehen Elektromobilität und Energieversorgung von morgen aus? Forum Technikjournalismus München 16. April 2010 Dr. Klaus Bonhoff NOW GmbH Sprecher der Geschäftsführung

2 Herausforderungen Klima Energie Effizienz steigern Emissionen senken Energieversorgung sichern

3 Treibhausgasemissionen [g CO 2 eq/km] Quellen: EUCAR/CONCAWE "Well-to-Wheels Report 2004"; Optiresource, 2006 Referenzklasse: VW Golf Quelle: EUCAR/CONCAWE "Well-to-Wheel Report 2004"; Optiresource, 2006 Referenzklasse: VW Golf Emissionsfreie Mobilität mit Brennstoffzellen Brennstoffzelle: hohe Reichweite (>400km), kurze Betankungszeit Batteriefahrzeuge haben (3 min), Anwendbar für verschiedene Fahrzeugtypen eine geringe Reichweite Batterie: idealer Einsatz in Kleinwagen für den Stadtverkehr und lange Ladezeit ( km), Aufladung über Nacht Elektrofahrzeug BZ-Fahrzeug mit BZ (Betrieb zu 100% mit H2 aus fossilen Quellen) Verbrennungsmotoren Hybrid (Diesel) Hybrid (Benzin) Diesel Benzin Elektrofahrzeug Batteriefahrzeug mit Batterie (Betrieb mit Strom aus 100% erneuerbaren Energiequellen) Plug-in Hybrid Elektrofahrzeug mit BZ Plug-In Hybrid mit BZ (Betrieb mit Strom aus 100% erneuerbaren Energiequellen) Elektrofahrzeug Batteriefahrzeug mit Batterie (Betrieb mit Strom aus 100% EU-Mix) Elektrofahrzeug BZ-Fahrzeug mit BZ (Betrieb zu 100% aus erneuerbar gewonnenem H2) Energieverbrauch Well-to-Wheel [MJ/100km] *GHG: Green House Gas

4 Auswirkung von Wasserstoff auf CO 2 Flottenemission Flottenemission in Deutschland (PKW) Ohne Produktion (tank-to-wheel) g CO 2 /km g CO 2 /km Mit Kraftstoff-Produktion (well-to-wheel) moderat Ressourcen Ressourcen moderat Klima Klima

5 Nationale Kraftstoffstrategie: Entwicklung von Kraftstoff- und Antriebstechnologien Reduzierte WTW CO 2 -emissions Reduzierter Verbrauch von Mineralöl Erdgas verbesserte konventionelle Antriebe Zugabe konventioneller Treibstoffe Hybrid- Technologie Synthetische Biokraftstoffe Batterie / ICE & BZ heute mittelfristig langfristig

6 Elektromobilität Elektrifizierung von Antrieben: Mehr Effizienz Potential für CO 2 -freie Mobilität Elektromobilität Fahrzeuge (Straße/ Schiene) Plug-in (PHEV) und Batterieelektrische Fahrzeuge (BEV) Wasserstoff- und BZ Fahrzeuge (FCV) Elektromobilität umfasst die Schlüsseltechnologien Batterie-elektrisch und Brennstoffzelle

7 Brennstoffzellen in der stationären Energieversorgung 151 E 100 E Bei gleicher Endenergie (Strom, Wärme) 1/3 weniger Primärenergie selbst bei relativ niedrigen elektrischen Wirkungsgraden.

8 Marktvorbereitung von Wasserstoff und Brennstoffzelle: Nationales Innovationsprogramm (NIP) Politik Industrie BMVBS / BMWi / BMBF / BMU 500 Mio. Demonstration Mio. F&E Mio. Eigenbeitrag Industrie 1,4 Mrd.Euro 10-Jahresprogramm bis 2016 Marktvorbereitung Wasserstoff und Brennstoffzelle Fokus auf F&E in Kombination mit Alltagsdemonstration Wasserstoff und Brennstoffzellen; markt-, anwendungsgetrieben: Verkehr, stat. Energieversorgung, spez. Märkte

9 NIP: Marktvorbereitung Verkehr: 54% NIP inkl. H 2 -Produktion und H 2 - Infrastruktur Ausweitung der Fahrzeugflotte (PKW und Busse) und H 2 -Infrastruktur, ausgehend von Schlüsselregionen (Berlin, Hamburg) Derzeitiges Projektvolumen 820Mio. (März 2010) Stationäre Energieversorgung: 36% NIP BZ-Heizgeräte in Wohnhäusern F BZ in industriellen BHKW 170 Projekte (Ideen und bewilligt) Spezielle Märkte: 10% NIP Kritische Stromversorgung, IT, Telekommunikation Logistik, Freizeit- und Tourismusmarkt

10 Europas technologisch vielseitigstes Wasserstoff-Projekt Ziele Demonstration der Alltagstauglichkeit des Energieträgers Wasserstoff als Kraftstoff in Fahrzeugen Erprobung der Infrastruktur zur Betankung der Fahrzeuge Nachweis des sicheren Nutzung von Wasserstoff im Straßenverkehr Steigerung des Anteils regenerativ erzeugten Wasserstoffs Nachhaltige Steigerung von existierenden Tankstellen und Autos Technologische Weiterentwicklungen

11 Status Pkw-Demonstrationsbetrieb 2009: 47 Pkw im Einsatz Pkw Betankungen km Pkw Fahrleistung seit Mal mit Wasserstoff um die Welt... eine Strecke von km

12 Status Kundenakzeptanz/-zufriedenheit Das gefällt besonders Beschleunigung (18) Lautstärke (9) Null-Emission (4) Das sollte verbessert werden Reichweite (9) Startvorgang (5) Höhere Endgeschwindigkeit (2)

13 Status Kundenakzeptanz, Tankstellenverfügbarkeit Ist es vorgekommen, dass Sie die Tankstelle angefahren haben und eine Betankung war nicht möglich? Wurden Sie in der Vergangenheit über die Verfügbarkeit der Tankstelle informiert?

14 Status Kundenakzeptanz, Betankungsdauer, Bedienung Zapfsäule Betankungsdauer Bedienung der Zapfsäule Was sollte beim Betankungsvorgang verbessert werden? An- und Absetzen des Tankstutzens (11) (Einhand-Betankung, günstigerer Winkel, leichteres Abkoppeln, Schlauchgewicht bei LH2 ) Kartenleser (8) Dauer der Betankung (5) Zapfsäulen stehen zu dicht (3)

15 Neue Infrastruktur im Aufbau 1. Heerstraße (in Betrieb) 2. Heidestr. (geplant) 3. Holzmarktstr. (tw. in Betrieb) 4. Tempelhof (geplant) 5. BBI (geplant) weitere in Planung

16 CO2-freie Tankstelle Berlin-Brandenburg-International Eröffnung 2011 Kraftstoffe: konventionelle Kraftstoffe, Bioerdgas, Autogas, Strom gasförmiger Wasserstoff mit 350 und 700 bar Erzeugung vor Ort: Elektrolyse mit Windkraft- Strom von ENERTRAG Besonderheit: erste CO2-freie Tankstelle

17 BMW, Daimler, Ford, Opel/GM, VW

18 CEP internationaler Magnet Beitritt Toyota im März 2010 vollzogen Modell: FCHV-adv Anzahl: mind. 5 (ab 2011) Technik: Brennstoffzelle Betankung: gasförmiger Wasserstoff, 700 bar Leistung: 90 kw Höchstgeschwindigkeit: 155 km/h Reichweite: ca. 830 km nach japanischem Testzyklus Dr. Klaus Bonhoff, Sprecher der Geschäftsführung

19 Schlüsselkomponenten für die nächste Fahrzeuggeneration Leistungselektronik: Siehe unten H 2 -ICE: 1 Vorhaben bewilligt Gesamtbudget: 0,3 Mio. (deutscher Anteil an transnationalem Projekt) BZ-Stack: 2 Vorhaben bewilligt 2 Vorhaben in Planung Gesamtbudget: 11,9 Mio. BZ-System: 5 Vorhaben bewilligt 2 Vorhaben in Planung Gesamtbudget: 75 Mio. Wasserstoffspeicher: 1 Vorhaben LOI 1 Vorhaben in Planung Gesamtbudget: 17,2 Mio. Luftversorgung BZ-System: 1 Vorhaben bewilligt Gesamtbudget: 18,7 Mio. Komponenten Wasserstoffkreislauf: 1 Vorhaben bewilligt 2 Vorhaben in Planung Gesamtbudget: 31,1 Mio. Leistungselektronik: 1 Vorhaben in Planung Gesamtbudget: 14 Mio. In 10 Vorhaben (Budget 93 Mio. ) werden im Bereich Verkehr Schlüsselkomponenten hinsichtlich Kosten, Zuverlässigkeit und Lebensdauer weiterentwickelt. 9 weitere Vorhaben befinden sich in Planung.

20 Erfolgsgeschichten (II) Kosten System Kosten des Brennstoffzellensystems (ohne Stack): ~2003 heute ~2013 Quelle: NuCellSys; Fördervorhaben Systemtest nächste BZ-Generation (DV HyWay4) ; Laufzeit ; Budget 22,8 Mio. Mehr als 90 % Systemkostenreduktion durch Integration von Bauteilen, optimierte Fertigungsprozesse, neue Werkstoffe und Technologien, sowie Skaleneffekte.

21 Mean Time Between Failure (MTBF) [% ] Erfolgsgeschichten (III) Zuverlässigkeit Zuverlässigkeit von BZ-System-Komponenten 600% 500% 400% 300% 200% 100% 0% ~2003 heute ~2013 Generation 1 Generation 2 Generation 3 (Prognose) Quelle: NuCellSys; Fördervorhaben Systementwicklung BZ-Bus (HyWay 23) ; Laufzeit ; Budget 3,6 Mio. Die Zuverlässigkeit des BZ-Systems konnte bis heute bereits verdreifacht werden. Für die nächste Generation wird eine weitere Verdoppelung prognostiziert.

22 Anteil [%] Erfolgsgeschichten (V) Zulieferindustrie Anteil deutscher Zulieferer für die NuCellSys BZ-System-Entwicklung 100% 90% 80% Welt ohne Europa Europa Deutschland 70% ~2003 heute ~2013 Quelle: NuCellSys 60% Generation 1 Generation 2 Generation 3 Durch die Impulse des NIP wächst der Anteil deutscher Zulieferer von <80 % auf >95 %. Der Anteil von KMU liegt bei ca. 50 %.

23 Wasserstoff ein Baustein zur Integration der Erneuerbaren! Steigerung des Anteils erneuerbar erzeugten Wasserstoffs auf 20% für Phase II Wasserstoff aus einem Hybridkraftwerk Wasserstoff aus biogenen Reststoffen Windtürme und Photovoltaikanlagen an der Tankstelle Holzmarktstraße

24 Strategiepapier Wasserstoff-Produktion Nebenprodukt Wind Biomasse Erdgas Kohle Importe Verfahren im frühen FuE-Stadium Ziele: CO 2 -freie oder arme Produktion mindestens 50% REG Steigerung Effizienz Verminderung Importe marktfähige Kosten

25 Projektbeispiel -WKA Regenerativer Wasserstoff - Werder/Kessin/Altentreptow Demonstration Wind-H 2 - System Konzipierung, Errichtung und Betrieb Deckung Eigenstrombedarf WKAs Einbindung regionale Energieinfrastruktur Laufzeit 2009 bis 2013 Ziel im NIP: Realisierung und Erprobung Gesamtsystem und Elektrolyseur

26 Letter of Understanding bzgl. der Entwicklung und Markteinführung von BZ-Fahrzeugen Based on current knowledge and subject to a varity of prerequisites and conditions, the signing OEMs strongly anticipate that from 2015 onwards a quite significant number of fuel cell vehicles could be commercialised. This number is aimed at a few hundred thousand ( ) units over life cycle on a worldwide basis. [ ] The signing OEMs strongly support the idea of building-up a hydrogen infrastructure in Europe, with Germany as starting point and at the same time developing similar concepts for market penetration of hydrogen infrastrucure in other regions of the world, with one US market, Japan and Korea as further starting points.

27 Memorandum of Understanding- Führende Unternehmen verständigen sich, einen Plan zum Aufbau einer Wasserstoff-Infrastruktur zu erarbeiten und dadurch die ab 2015 erwartete Serienfertigung von BZ-Fahrzeugen zu flankieren. Phase I (bis 2011): Standardisierung von H 2 Tankstellen; gemeinsamer Businessplan für landesweiten Infrastruktur-Aufbau Phase II: Umsetzung des Plans

28 NIP Stationäre Anwendungen Strom/Wärme-Versorgung über Brennstoffzelle Wohn- und Gewerbegebäude, Industrieanlagen, Schiffe

29 kumulierte Installationen NIP Leuchtturm Callux Brennstoffzellen in der Hausenergie Bildquellen:

30 Demonstration Aktuell sind 64 BZH im Feld (Stand ), davon 23 BZH von Baxi Innotech, Typ Beta 1.5 Plus 11 BZH von Baxi Innotech, Typ Gamma BZH von Hexis, Typ Galileo 1000 N Im Juni 2009 hat eine Fortschrittskontrolle stattgefunden, die avisierten Zielwerte konnten nachgewiesen werden. Einfamilienhaus in Ötisheim (Baden-Württemberg) Die EVU haben die Anträge für die zweite Förderphase des Demoprojektes ( ) eingereicht. 30 Dr. Klaus Bonhoff, Sprecher der Geschäftsführung

31 NIP Stationäre Anwendungen Industrieanlagen Dezentrale, hocheffiziente Strom./Wärme-/Kälte- Versorgung Anwendungen z. B. für Krankenhäuser, Bürogebäude, etc. Leuchtturm NEEDS (Biogas)

32 NIP im maritimen Einsatz Leuchtturm e4ships seit Juli 2009 Reduktion von Emissionen (insbesondere in Häfen) Unterschiedlich Bootstypen (Fähren, Yachten, Kreuzfahrtschiffe) Treibstoff: Diesel, Ethanol, XtL, Wasserstoff

33 NIP Spezielle Märkte Breites Anwendungsspektrum: Brennstoffzellenprodukte im Freizeit- und Tourismusmarkt (Boote, Leichtfahrzeuge, Wohnmobile, etc.) Schlüsselregionen Baden-Württembergm Bayern Kritische Stromversorgung: Funkanlagen von Behörden mit Sicherheitsfunktionen (Interesse in Berlin, Brandenburg und Sachsen) Spezialfahrzeuge (z. B. Gabelstapler)

34 Elektromobilität Elektrifizierung von Antrieben: Mehr Effizienz Potential für CO 2 -freie Mobilität Elektromobilität Fahrzeuge (Straße/ Schiene) Plug-in (PHEV) und Batterieelektrische Fahrzeuge (BEV) Wasserstoff- und BZ Fahrzeuge (FCV) Elektromobilität umfasst die Schlüsseltechnologien Batterie-elektrisch und Brennstoffzelle

35 Warum Modellregionen? In Demonstrationsprojekten möglichst viele Erfahrungen im Alltagsbetrieb gewinnen: unterschiedliche inhaltliche Schwerpunkte unterschiedliche technologische Konzepte unterschiedliche Betriebskonzepte unterschiedliche regionale Bedingungen Elektromobilität wird sich aus Clustern heraus entwickeln. Regionen mit Clusteransätzen sind richtige Ebene für Demonstrationsprojekte 35

36 Modellregionen Elektromobilität BMVBS Integration von Herstellern, Kunden, Verkehrsbetrieben, etc. Nutzungsmuster E- Mobilität Demonstration Integration unterschiedlicher Transportmodi Neue Geschäftsmodelle

37 Kommunikation und Erwartungsmanagement Ordnungsrechtlicher Rahmen Sozialwissenschaftliche Begleitforschung Begleitforschung Umwelt Busse Pkw / Transporter Infrastruktur Plattformen Organisierter Erfahrungsaustausch während der Marktvorbereitung als Basis für die Marktentwicklung Plattform- Koordinator Einzelprojekte Koordinationsbereich der regionalen Projektleitstellen. Koordinationsbereich der übergreifenden Plattformen. 37

38 NOW GmbH Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie Eigner: Bund (100 %) Co-finanziert von Industrie (project overheads) Aufsichtsrat: BMVBS (Vorsitz), BMWi, BMBF, BMU Beirat: strategische Kontrolle, Weiterentwicklung von Programmen NOW Internationale Kooperation / Kommunikation NIP Marktvorbereitung H 2, BZ Leuchttürme BMVBS-Elektromobilität Batterie-elektrisch Modellregionen eutschland soll Leitmarkt für nachhaltige Mobilität und Energieversorgung werden

39 Nationale Kraftstoffstrategie: Fokus auf Batterie / ICE & BZ 2009 E-Mobilität 115 Mio. für Modellregionen Integrierte Demo-Projekte 2011 Implementation Koordination Instrumente für Kommerzialisierung benötigt 2007 Nationales Innovationsprogramm Wasserstoff- und BZ-Technologie 1,4 Mrd. Marktvorbereitung Demonstration, F&E 2016

40 Kampagne Energie im Wandel Bislang fast 50 Partner aus ganz Deutschland. Kooperation

41 Internetseite der Kampagne

42 Vielen Dank!