von Nada Welker | Sep. 23, 2024 | Wasserstoff, Automotive, Elektrifizierung, New Mobility, Ökosystem Strom, Strategie im Wandel
Wir von der Magility GmbH sind der festen Überzeugung, dass Wasserstoff im Schwerlastverkehr keine tragfähige Lösung darstellt. Während einige Experten, zuletzt auch VDA-Präsidentin Hildegard Müller, auf der IAA Transportation Wasserstoff immer noch als einen der vielversprechenden Wege zur Dekarbonisierung der LKW-Flotten sehen, betrachten wir diese Option nach intensiver Auseinandersetzung und Erfahrungen aus der Praxis u.a. auch mehrfachen Berechnungsszenarien und Technologiestudien für LKW-Flotten unserer Kunden aus dem Logistiksektor, als ineffizient und unrealistisch. Stattdessen setzen wir auf batterieelektrische Truck Lösungen (BET-Lösungen), die wir als den praktikablen und zukunftsfähigen Weg zur Energietransformation im Schwerlastverkehr sehen. Schon 2021 hat unser CEO, Dr. Michael Müller, Interviews zu den Herausforderungen im Bereich der Wasserstofftechnologien gegeben, was die intensive Auseinandersetzung der Magility GmbH zum Thema belegt.
Die Herausforderungen von Wasserstoff im Schwerlastverkehr
Hohe Kosten – Wir sehen in den Kostenstrukturen eine der größten Hürden für Wasserstoff im Schwerlastverkehr
- Herstellung: Die Produktion von grünem Wasserstoff ist extrem energieintensiv. Da die notwendige Elektrizität für die Elektrolyse aus erneuerbaren Energiequellen stammt, ist die Herstellung von Wasserstoff deutlich teurer als die direkte Nutzung von Strom in Batterien.
- Infrastruktur: Der Aufbau einer flächendeckenden Wasserstoff-Infrastruktur, inklusive Tankstellen und Pipelines, ist mit immensen Kosten verbunden. Die Investitionen, um eine funktionierende Versorgungskette zu schaffen, stehen in keinem Verhältnis zur bereits vorhandenen Ladeinfrastruktur für batterieelektrische Fahrzeuge, die kontinuierlich ausgebaut wird.
- Fahrzeuganschaffung: Brennstoffzellenfahrzeuge sind aktuell erheblich teurer in der Anschaffung als batterieelektrische LKWs. Die hohen Anschaffungskosten und die komplizierte Technologie führen zu einem deutlichen Nachteil gegenüber den immer effizienter werdenden BET-Lösungen.
Geringe Effizienz – Der Wirkungsgrad von Wasserstofftechnologien bleibt für uns ein weiteres Hindernis
- Energieverluste: Bei der Umwandlung von Strom in Wasserstoff und der späteren Rückverwandlung in elektrische Energie über Brennstoffzellen gehen große Energieanteile verloren. Das bedeutet, dass für denselben Energiebedarf erheblich mehr Strom aufgewendet werden muss als bei einem direkten Einsatz von Batterien.
- Gesamtwirkungsgrad: Batterieelektrische LKWs haben aufgrund des Direktantriebs mit Strom einen viel höheren Wirkungsgrad. Dies macht sie sowohl aus ökologischer als auch aus ökonomischer Sicht zu einer besseren Wahl für die Energiezukunft im Schwerlastverkehr.
Die Vorteile von BET-Lösungen
Wir bei Magility setzen auf die kontinuierliche Verbesserung der Batterietechnologie als Schlüssel für die Dekarbonisierung des Schwerlastverkehrs. Die Vorteile von BET-Lösungen sind klar!
Kosteneffizienz
- Sinkende Kosten: Durch Massenproduktion und technologische Fortschritte sinken die Preise für Batterien kontinuierlich. Die Skaleneffekte führen zu einer deutlichen Reduktion der Kosten sowohl bei den Fahrzeugen als auch bei der Infrastruktur.
- Schnelle Ladezeiten: Schnellladesysteme entwickeln sich rapide, und Ladepausen für batterieelektrische LKWs werden immer kürzer. Dieser Fortschritt mindert das Argument, dass elektrische LKWs durch lange Ladezeiten unpraktisch seien.
Technologische Reife
- Erprobte Technologie: Batterien haben sich in vielen Mobilitäts Bereichen bereits bewährt, von Pkw über Busse bis hin zu leichten Nutzfahrzeugen. Die Technologiereife und die kontinuierliche Weiterentwicklung machen batterieelektrische LKWs zu einer verlässlichen Option für Flottenbetreiber.
- Mehrfachnutzung: Nach dem Einsatz in Fahrzeugen können Batterien für stationäre Energiespeicherung genutzt werden. Dies verlängert ihre Lebensdauer und verbessert ihre wirtschaftliche Nachhaltigkeit.
Infrastrukturausbau
- Bestehendes Stromnetz: Im Gegensatz zur aufwendigen Wasserstoff-Infrastruktur gibt es bereits ein gut ausgebautes Stromnetz. Der Ausbau der Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge erfolgt weltweit rasant, und immer mehr Ladestationen werden verfügbar. Mit einem intelligenten Lademanagement und dem Einsatz erneuerbarer Energien kann das Stromnetz stabil und nachhaltig betrieben werden.
Fazit: E-Mobilität als praktikable Lösung
Wir bei Magility betrachten Wasserstoff im Schwerlastverkehr als eine ineffiziente und kostenintensive Lösung, die den Anforderungen des Schwerlastverkehrs nicht gerecht wird. Die hohen Kosten, der geringe Wirkungsgrad und die nicht ausgereifte Infrastruktur sind Hindernisse, die in absehbarer Zeit nicht überwunden werden können. Im Gegensatz dazu bieten E-Lösungen eine ausgereifte, effiziente und wirtschaftlich nachhaltige Möglichkeit, die Energiewende im Schwerlastverkehr voranzutreiben. Durch die fortschreitende Entwicklung der Batterietechnologie und den flächendeckenden Ausbau der Ladeinfrastruktur sehen wir die batterieelektrische Mobilität als den Schlüssel zur Dekarbonisierung des Schwerlastverkehrs.
“Wasserstoff bleibt für uns eine Illusion – batterieelektrische LKWs hingegen eine realistische und umsetzbare Zukunftsvision.” – Jürgen Schenk, Senior Advisor Magility GmbH
Gerne stehen Ihnen unsere Experten zur Seite, um die Energietransformation im Mobilitätssektor erfolgreich zu meistern. Wir unterstützen Sie bei der professionellen und ganzheitlichen Planung Ihrer Beschaffungs-Szenarien durch dynamische Kostenanalysen. Für die Umstellung und Optimierung Ihrer Flotten entwickeln wir maßgeschneiderte Entscheidungsmatrizen, die auf den typischen Nutzungszeiträumen basieren und Ihr Management effizient entlasten. Laden Sie gerne auch gleich hier unseren Flyer zur Energietransformation im Mobillitätssektor herunter und kontaktieren Sie gerne direkt unseren Experten Jürgen Schenk unter jürgen.schenk@magility.com.
von Julia Riemer | Juli 25, 2022 | Wasserstoff, Aktuelles von Magility, Automotive, Future Economy, Marktentwicklung & Trends, New Mobility
In den letzten Jahren ist die Wasserstofftechnologie in den Vordergrund der Umweltdiskussion gerückt: Sie soll helfen, die immer strengeren Klimaschutzziele und insbesondere die Ziele für niedrige Emissionen im Verkehrssektor zu erreichen. Genau deshalb werden Themen wie Wasserstoffrecht und -regulierung im Automobilsektor immer wichtiger.
Wasserstoff im Verkehrssektor – Fokus auf die Automobilindustrie
Obwohl sich unser Artikel in erster Linie auf den Automobilsektor konzentriert, soll erwähnt werden, dass auch in anderen Verkehrsbereichen Durchbrüche in Bezug auf Anwendungen der Wasserstofftechnologien erzielt werden. Züge nutzen jetzt die so genannte „Hydrails“-Technologie. Der weltweit erste kommerzielle wasserstoffbetriebene Personenzug in Deutschland, der Coradia iLint, wurde 2016 vom französischen Bahnhersteller Alstom produziert. In Asien gab die East Japan Railway Ende 2019 bekannt, dass sie vier Milliarden Yen in die Entwicklung eines zweiteiligen Wasserstoffzuges investiert. Außerdem erhielt der Schweizer Bahnhersteller Stadler im November 2019 in den USA einen Auftrag der San Bernardino County Transportation Authority zur Lieferung des ersten wasserstoffbetriebenen Zuges. Auch das Vereinigte Königreich holt auf und führt 2020 den „Hydroflex“ ein, den ersten mit Wasserstoff betriebenen Zug des Vereinigten Königreichs.
Im Automobilsektor leistet die innovative Wasserstofftechnologie Pionierarbeit, da sie die energieeffizienteste alternative Energiequelle zu Verbrennungsmotoren darstellt, die laut dem Europäischen Strategieplan für Energietechnologie erforderlich ist, um die Treibhausgasemissionen bis 2050 um 60 bis 80 Prozent zu reduzieren.
Die großen Automobilhersteller in der EU und auf der ganzen Welt bereiten sich auf den Wasserstoffantrieb vor und planen und realisieren bereits erhebliche Investitionen in diese innovative Antriebstechnologie der Zukunft im Automobilbau, insbesondere in wasserstoffbasierte Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge, kurz FCEVs (Fuel Cell Electric Vehicles).
Der Rahmen für Wasserstoffrecht ändert sich: Ein Überblick
- Eine effiziente und kostengünstige Umsetzung von Wasserstoff– und Brennstoffzellentechnologien erfordert geeignete Gesetze, Verordnungen, Normen und Verfahren.
- Nahezu alle relevanten Vorschriften für Wasserstoff und Brennstoffzellen beruhen derzeit auf europäischen Regelungen (Richtlinien oder Verordnungen). Diese werden und müssen weiterentwickelt und angepasst werden.
- Ebenso basiert ein großer Teil der heute angewandten Normen auf internationalen Vorschriften.
- Außerhalb Europas stechen vor allem Japan, Korea, China und die USA zunehmend als Vorreiter bei der Entwicklung und Markteinführung von Wasserstoff (H₂) und Brennstoffzellen hervor.
- Die weitere Entwicklung der internationalen Vorschriften und Normen wird zunehmend von Technologie- und Marktentwicklungen außerhalb Europas beeinflusst werden.
- Deshalb ist es wichtig, dass deutsche und europäische Interessen weiterhin berücksichtigt werden und die RCS-Aktivitäten (RCS = Regulations, Codes and Standards; Deutsch: Regulierung, Codes und Standards) von den deutschen Akteuren in internationalen Gremien verfolgt werden.
- Derzeit nimmt die deutsche Expertenvertretung in den internationalen H₂-RCS-Gremien ab – ganz im Gegensatz zu Frankreich, Japan und den USA.
- Dies ist besorgniserregend, da eine stärkere Vertretung deutscher Experten in allen relevanten europäischen und internationalen Normungsgremien unerlässlich ist, um den Anforderungen des New Legislative Framework (NLF)-Konzepts der EU gerecht zu werden, damit wiederum für Europa auf geeignete Normen (ISO, IEC, CEN – Comité Européen de Normalisation, CENELEC – Comité Européen de Normalisation Électrotechnique) verwiesen werden kann.
- Dieser Aufwand wird vor allem von der Industrie getragen werden, auch wenn es sich um Regulierungsarbeit oder -unterstützung handelt, was nicht die primäre Aufgabe privater Akteure ist.
- Deutschland konnte in der Vergangenheit Genehmigungsverfahren für neue Technologien durch Analogiebetrachtung durchführen, was aufgrund des NLF nun immer weniger möglich ist. Um den Binnenmarkt für Waren zu verbessern und die Bedingungen für das Inverkehrbringen einer breiten Palette von Produkten auf dem EU-Markt zu stärken, wurde 2008 der neue NLF Rechtsrahmen verabschiedet. Es handelt sich um ein Maßnahmenpaket, das die Marktüberwachung verbessern und die Qualität der Konformitätsbewertung steigern soll.
- Erschwerend kommt hinzu, dass China viele H₂- und FZ-spezifische Normen auf nationaler Basis entwickelt, die zum Teil direkt in Kraft treten (GB-Normen), und dass China seine Beteiligung an der internationalen Normung intensiviert.
- Durch die Teilnahme an RCS-Panels ist es bis zu einem gewissen Grad möglich, die Gestaltung der Zukunftstechnologie und ihre Eignung für die eigenen Bedürfnisse mitzugestalten. Eine Nichtbeteiligung ist gleichbedeutend damit, diesen Einflussbereich anderen internationalen Wettbewerbern zu überlassen.
Rahmenbedingungen der EU für Wasserstoffanwendungen im Automobilsektor
Um den Übergang zu einer grünen Energiestrategie zu gestalten, hat die Europäische Kommission 2020 eine Wasserstoffstrategie für Europa ins Leben gerufen, die von der Europäischen Allianz für sauberen Wasserstoff weiter umgesetzt werden soll. Die Europäische Kommission möchte in diesem Rahmen gemeinsame Normen, eine gemeinsame Terminologie und weitere Zertifizierungen einführen, um erneuerbaren oder kohlenstoffarmen Wasserstoff wettbewerbsfähiger zu machen und seine Verwendung als alternative Kraftstoffressource zu erleichtern.
Der derzeitige EU-Rechtsrahmen bietet mit begrenzten Vorschriften, die sich nur indirekt auswirken, Flexibilität in Bezug für die Einführung der Wasserstofftechnologie im Automobilsektor (z. B. Umweltvorschriften zur Treibhausgasintensität von Wasserstoff, technische Anforderungen an Tankstellen).
Auswirkungen der EU-Rahmenbedingungen über die EU hinaus
Auf internationaler Ebene entwickelt die Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Europa („UNECE“) harmonisierte Anforderungen im Rahmen von Regelungen, die als Grundlage für die nationalen Regulierungsstandards für Wasserstofffahrzeuge und insbesondere für die Sicherheit von FCEVs in Nordamerika (angeführt von den Vereinigten Staaten), Japan, Korea und der Europäischen Union dienen. Die Regelung Nr. 134 der UNECE mit Vorschriften für die Genehmigung von Kraftfahrzeugen und ihren Bauteilen hinsichtlich der sicherheitsrelevanten Eigenschaften von wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen ist derzeit in Kraft und wird als gleichwertig mit den entsprechenden Einzelrichtlinien oder Einzelverordnungen der EU anerkannt.
Regelungslücken bremsen schnelle Umsetzung
Viele der Hindernisse für die Einführung von Wasserstoff sind auf Regelungslücken zurückzuführen, die durch eine mangelnde Harmonisierung von Vorschriften und Konzepten oder durch eine ungewollte Diskrepanz zwischen den auf nationaler Ebene erlassenen Vorschriften verursacht werden, und nicht durch hohe rechtliche und regulatorische Hindernisse auf EU-Ebene. Ein Hauptproblem ist die fehlende Standardisierung des Betankungsverfahrens für den schweren Güterverkehr, den Zielsektor der Wasserstofftechnologie. Ohne einen harmonisierten Rahmen für das Betankungsverfahren laufen die Länder Gefahr, dass zusätzliche Kosten für die Nachrüstung anfallen. Um den Ausbau und die Finanzierung im Wasserstoffsektor zu fördern und zu sichern, sollten die Mitgliedsstaaten eine einheitliche Betankungsregelung entwickeln.
Trotzdem durch zahlreiche Initiativen stetige Fortschritte
Nichtsdestotrotz sind insbesondere durch das so genannte „Fit for 55“-Gesetzgebungspaket in der EU und durch die Einführung automobilspezifischer oder die Luftreinhaltung betreffender Gesetze in anderen Ländern weltweit stetige Fortschritte zu beobachten. Dies auch deshalb, da die Länder Initiativen zur Änderung ihrer nationalen Politiken mit dem Ziel der Dekarbonisierung des Fahrzeugverkehrs ergreifen, wobei mehrere Länder konkrete Schritte zur Investition in und Entwicklung von wasserstoffbasierten Fahrzeugen im öffentlichen und privaten Verkehr (u. a. auch für schwere Straßenfahrzeuge) unternehmen.
magility’s Sicht auf die H2-Vorschriften und Regularien
Zweifellos verändern FCEVs bereits jetzt die Automobillandschaft, und die Wasserstofftechnologie ist nicht länger eine Neuheit für die Zukunft, vielmehr eine aktuelle Realität, auf die sich die Beteiligten einstellen müssen. Obwohl der vor uns liegende Weg finanzielle, regulatorische und technische Herausforderungen mit sich bringen wird, ist die Wasserstofftechnologie im Automobilsektor eine wichtige alternative Energiequelle. Die Branche muss sich auf die sich ständig ändernden wirtschaftlichen und ökologischen Gegebenheiten einstellen. Wir bei magility sehen für den PKW-Sektor keine Chance auf langfristig tragbare Geschäftsmodelle. Wegen der deutlich schlechteren Gesamteffizienz bei den straßengebundenen Antriebstechnologien werden sich im PKW- und LKW-Verkehr mit hoher Wahrscheinlichkeit batterieelektrische Varianten durchsetzen. Nischen- und Sonderanwendungen können hier bei speziellen Nutzungsprofilen auch auf Wasserstoffbasis entwickelt werden. Mehr dazu in unserem Positionspapier. Wasserstoff – Nur ein Teil des großen Ganzen Energiewende, Unternehmen und „Climate Action Failure”.
Nur mit den richtigen Regularien ist der Aufbau einer neuen Infrastruktur möglich, die die Grundlage für neue Geschäftsmodelle bildet. Insbesondere die nachhaltige Mobilität, der Ausbau erneuerbarer Energien und die Bemühungen zur Reduktion von Treibhausgasemissionen werden beim Thema Wasserstoff wesentliche Einflussfaktoren für die Umsetzung von Wasserstoff-Projekten darstellen. Die politischen Entscheidungsträger müssen die notwendigen Regularien für Wasserstoff-Produktion, -Infrastruktur und -Anwendungen schaffen, damit die angestrebten H2-Geschäftsmodelle erfolgreich sein können. Ohne diese Regularien wird die H2-Initiative scheitern.
Lassen Sie sich gerne von uns beraten. Kontaktieren Sie uns direkt über unser Kontaktformular und folgen Sie uns gerne auch auf LinkedIn, um keine News zu verpassen. Wir freuen uns!
von Nada Welker | Nov. 22, 2021 | Wasserstoff
Innovationsmotor Wasserstoff in der Metropolregion Stuttgart
Bei unserem 5. Netzwerktreffen “Future Business Digital Networks”, das wir von magility gemeinsam mit der VP Bank und oeconos veranstalteten, kamen in diesem Jahr wieder Unternehmer aus ganz Baden Württemberg zusammen, um sich mit dem Megatrend Neoökologie und dabei insbesondere mit der derzeit sehr gehypten Thematik “Wasserstoff” auseinanderzusetzen.
Die Referenten
Dr. Thomas Gitzel, Chefökonom der VP Bank Gruppe, gab einen Einblick in die aktuelle konjunkturelle Situation und unterstrich am Beispiel der Pipelines aus Russland die Bedeutung globaler Abhängigkeiten und die Herausforderungen, die dadurch für Deutschland u.a. beim Thema Gas bestehen.
Dr. René Schellenberger führte mit seinem Impulsvortrag in die Welt der Neoökologie ein. Er zeigte auf, wie ökologische Werte eine neue globale Identität schaffen und machte deutlich, wie sich das Verhältnis von Mensch, Natur und Technologie in Zukunft verändern wird und völlig neue Zusammenhänge daraus resultieren werden.
Jan Dietz, CEO der oeconos GmbH, leitete im Anschluss daran auf die Art des Wandels über, der sich daraus für die Innovationen im Mittelstand ergibt und zeigte pragmatisch auf, was Neoökologie für Unternehmen bedeutet und wie sich diese auf Produkte, Prozesse und Geschäftsmodelle auswirken wird. Die Rückbesinnung auf alte Werte, insbesondere in Produktionsprozessen, wird dabei eine große Rolle spielen.
Prof. Dr. Gerhard Reiff, Vorsitzender der Geschäftsführung der KST Motorenversuch GmbH & Co. KG, verdeutlichte, dass Wasserstoff zwar ein wichtiger Baustein sein wird um die Klimaziele zu erreichen, aber die ausreichende Verfügbarkeit, vor allem von grünem Wasserstoff, noch viele Jahre eine Herausforderung sein wird.
Die Neoökologie-Podiumsdiskussion
Diesen Standpunkt vertraten auch Dr. Michael Müller, CEO der Magility GmbH und Jürgen Schenk, Senior Executive Advisor der Magility GmbH, und vertieften diesen in der anschließenden Podiumsdiskussion. Damit sich Wasserstoff als nachhaltiger und einfach zugänglicher Energieträger durchsetzen kann, ist die Betrachtung verschiedener Felder notwendig: Produktion, Logistik und Vertrieb bis hin zu den Anwendungen. Welche H2- Anwendungen sich nachhaltig auf dem Markt durchsetzen werden, diskutierten die beiden magility-Experten mit dem Publikum und den Referenten.
Cornelia Frey, Moderatorin der Börse Stuttgart, führte gekonnt durch die interaktive Podiumsdiskussion. Sie brachte wichtige Anregungen ein und förderte die interaktive Diskussion mit dem Publikum. Ein Hauptpunkt waren die Potentiale, die der Wasserstoff für neue Geschäftsmodelle in den nächsten Jahren mit sich bringen kann.
Wasserstoff als Innovationsmotor?
Jules Verne schrieb im Buch “Die geheimnisvolle Insel” bereits 1874:
„Das Wasser ist die Kohle der Zukunft. Die Energie von morgen ist Wasser, das durch elektrischen Strom zerlegt worden ist. Die so zerlegten Elemente des Wassers, Wasserstoff und Sauerstoff, werden auf unabsehbare Zeit hinaus die Energieversorgung der Erde sichern.“
H2 ist eine der Möglichkeiten, um den Ausstieg aus den fossilen Energieträgern schnell und nachhaltig zu gestalten. Für die Erreichung der Klimaschutzziele bietet H2, insbesondere in seiner grünen Variante, erhebliche Potenziale. Die Modifikation von herkömmlichen hin zu klimaneutralen Geschäftsmodellen bedarf eines hohen Grades an Kompetenz und Erfahrung. Die größte Herausforderung für Unternehmen besteht darin, den optimalen Mix zwischen Klimaneutralität und betriebswirtschaftlichem Erfolg zu finden. Erst wenn die Stärke von Wasserstoff sektorenübergreifend für Verkehr, Stromerzeugung, Wärme und Industrie gekoppelt betrachtet wird, kann grüner Wasserstoff sein volles Potential in einem nachhaltigen Energiesystem entfalten und ein tragfähiges Konzept entstehen.
Die Magility GmbH und der Wasserstoff – Positionspapier
Wir von magility verstehen uns als Systemintegrator für Wasserstoff-Projekte insbesondere in den Bereichen Industrie, Immobilien, individuelle Mobilität, Transportwesen und Energieversorgung für den deutschen Markt. Wir modellieren die individuelle Umgebung unserer Kunden und können aus den verfügbaren Energiebilanzen und Anwendungen individuelle Optimierungen berechnen. Daraus erstellen wir passende und skalierbare Lösungen, die auch über die Zeit ausgebaut und angepasst werden können. In unserem neuen Positionspapier “Wasserstoff – nur ein Teil des großen Ganzen Energiewende, Unternehmen und „Climate Action Failure“ beziehen wir von magility Position zum Trendthema Wasserstoff und zeigen auf, in welchen Anwendungsfeldern wir die größten Potentiale sehen.
Auswirkungen des Megatrends Neoökologie
Nachhaltige Strukturen werden zum neuen prägenden Wirtschaftsfaktor unserer Zeit. Der Megatrend Neoökologie wird die Zukunft prägen und sich besonders auf das Denken und Handeln von Unternehmen auswirken. Das Wirtschaftssystem sowie das Marktgeschehen werden sich dauerhaft verändern. Unternehmen stehen dadurch nicht nur vor der Herausforderung, sich durch die digitale Transformation und die damit einhergehenden Innovationen und neuen Geschäftsfelder zukunftsweisend auszurichten, vielmehr werden die 2020er Jahre ganz entscheidend auch von Sustainability-Themen geprägt sein, die jeden Unternehmer angehen.
Dr. Michael Müller im Interview
Weitere Informationen bekommen Sie auch im aktuell veröffentlichten Interview der Stuttgarter Börse mit unserem CEO Dr. Michael Müller.
Sprechen Sie uns gerne an.
von Nada Welker | Nov. 2, 2020 | Wasserstoff, Automotive, New Mobility, Technologien für neue Märkte
Während Alchemisten noch immer erfolglos den Stein der Weisen suchen, glauben moderne Forscher, ein Pendant zum Erhalt einer lebenswerten Umwelt gefunden zu haben – einen wahren Superhelden. Wasserstoff lautet das magische Wort. Er bleibt übrig, wenn Sauerstoff über ein strombasiertes Elektrolyseverfahren vom Wasser abgespalten wird. Und er scheint ein echter Tausendsassa zu sein, denn er lässt sich direkt als Energiequelle einsetzen, als Speicherquelle zum Beispiel für Windenergie nutzen oder zu Gas und synthetischem Kraftstoff umwandeln. Stammt der Strom für das Elektrolyseverfahren dann auch noch ausschließlich aus erneuerbaren Energien, erhält er das wertvollste Gütesiegel und heißt fortan: Grüner Wasserstoff, denn das gesamte Produktionsverfahren ist komplett CO2-frei.
Brennstoffzellen hoch im Kurs für H2-LKW
Der englische Chemiker und Physiker Henry Cavendish hatte sicher keine Vorstellung davon, wie hoch der von ihm 1766 entdeckte Wasserstoff einmal im Kurs stehen würde. Einen Eindruck davon erteilte jüngst der US-amerikanische LKW-Hersteller Nikola, als er Anfang Juni noch ganz ohne Umsatz, dafür aber mit großem Ehrgeiz an die Börse ging. Das Ziel: Nikola löst Tesla ab. Nach der Fusion mit VectoIQ stieg der Wert der Aktie um über 60 Prozent. Das 2015 gegründete Startup-Unternehmen plant bis 2023 mit seinem Modell „Nikola Two“ wasserstoffbetriebene Nutzfahrzeuge, wie z.B. Wasserstoff-LKW auf die zu Straßen schicken. Bei der Niederlassung der Firma Iveco in Ulm soll vorab der Nikola Tre, ein batteriebetriebener LKW, welcher auf dem IVECO S-WAY-Fahrzeug aufbaut, bis Ende 2021 gebaut werden. Bis zu 35000 LKW pro Jahr plant Nikola über die Kooperation mit Iveco im Ulmer Werk produzieren zu lassen.
Daimler wandelt mit Volvo auf grünen Energiepfaden
Die Entwicklungskosten für Wasserstoffantriebe, für z.B. so genannte Wasserstoff-LKW oder Brennstoffzellen-LKW, sind derzeit noch hoch. Deshalb hat sich Daimler mit seinem stärksten Konkurrenten Volvo zusammengetan und plant die gemeinsame Gründung eines Joint Ventures mit einer jeweiligen Beteiligung von 0,6 Milliarden Euro. Geld fließt dabei von Volvo. Daimler konzentriert im Gegenzug alle seine bisherigen Aktivitäten in der Entwicklung von Brennstoffzellen künftig auf LKW und führt diese dort zusammen. Laut Daimler ist das Ziel „die serienreife Entwicklung, Produktion und Vermarktung von Brennstoffzellensystemen für den Einsatz in schweren Nutzfahrzeugen“ für den Fernverkehr. Bis dahin will Daimler herkömmliche Diesel-Notstromaggregate in sicherheitsrelevanten Einrichtungen wie zum Beispiel Rechenzentren durch stationäre Stromerzeugersysteme mit CO2-neutralen Brennstoffzellen ersetzen. Zu diesem Zweck plant der Konzern, bis zum Jahresende eine zusätzliche Kooperation mit Rolls-Royce Power Systems einzugehen und mit Wasserstoff im stationären Einsatz schneller Geld zu verdienen, als es die Brennstoffzellenentwicklung für Fahrzeuge zulässt.
Die Infrastruktur muss wachsen
Der Verwandlungskünstler Wasserstoff kann sowohl flüssig als auch gasförmig transportiert und gespeichert werden. Einem Bericht der Stiftung Energie und Klimaschutz zufolge, können Brennstoffzellen-PKW „in nur drei Minuten mit Energie für 500 bis 700 Kilometer Reichweite betankt werden“. Ein 2015 gegründetes Joint Venture von Air Liquide, Daimler, Linde, OMV, Shell und Total, dem auch BMW, Honda, Hyundai, Toyota und Volkswagen als assoziierte Partner angehören, sorge für ein gut ausgebautes Netz an Tankstellen in Ballungsräumen sowie an den sie verbindenden Autobahnen. Die für 2020 bundesweit vorgesehenen 100 Wasserstoff-Stationen seien mit Tankkarte und Smartphone-App problemlos zu finden und meist in herkömmliche Tankstellen integriert.
Die MKS-Teilstudie des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur sieht dagegen „kritische Entwicklungshemmnisse, Forschungsbedarf und Marktpotenzial“ bei der infrastrukturellen Versorgung von LKW. Technische Erkenntnisse aus dem PKW-Bereich sollten aufgrund unterschiedlicher Anforderungen der LKW nicht überschätzt werden. Der Studie zufolge stellt die geringe Reichweite bisher noch ein Hemmnis für den Einsatz von Brennstoffzellen in LKWs dar. So schaffe es ein 40-Tonner Wasserstoff-LKW gerade mal auf 400 Kilometer, während ein konventionell betankter LKW mit gleichem Gewicht und Tankvolumen bis zu 2500 Kilometer weit käme. Der weitere Ausbau der Technologie hänge stark von der Nachfrage und den Kosten ab.
Günstige Winde bringen auch Wasserstoff-LKW voran
Wie das Handelsblatt berichtet, zeigt die Analyse der US-Bank Morgan Stanley einen vielversprechenden Trend. Demnach fallen die Kosten für Wind- und Sonnenenergie rasant und könnten die Preise für die so genannte Power-to-X-Technologie (PtX) mit sich ziehen. PtX bedeutet bei Betrachtungsweise der Energieformen, die Speicherung und Umwandlung von Strom, bestenfalls aus erneuerbaren Energien wie Wasserkraft, Windenergie und Solarenergie, zu dem Folgeprodukten Gas (PtG), Liquid (PtL) oder Wärme (PtH). Aus PtL entstehen z.B. E-Fuels, sogenannte synthetische Kraftstoffe. Bei der Power-to-Gas (PtG) Technologie, hat Deutschland derzeit nach Ansicht der Deutschen Energie-Agentur (DENA) die Nase vorne. Das soll laut Nationaler Wasserstoffstrategie der Bundesregierung auch künftig so bleiben. Allerdings könne der überwiegende Teil der Wasserstoffnachfrage nicht ausschließlich mit der lokalen Erzeugung grünen Wasserstoffs bedient, sondern müsse weitgehend importiert werden. Aus diesem Grund sehe Deutschland internationale Kooperationen und Partnerschaften vor.
Wir von magility haben uns schon frühzeitig mit wichtigen Playern im Wasserstoff-Markt vernetzt, von Industriepartner bis hin zu Kommunen. Ziel ist es, verschieden Player für das wichtige Thema H2 zusammenzubringen, gemeinsam Projekte voranzutreiben und Kooperationen zu ermöglichen. Möchten Sie Teil unseres Wasserstoff-Netzwerkes werden, schreiben Sie hierzu eine E-Mail an unsere CMO nada.welker@magility.com. Sie nimmt Sie gerne ins Netzwerk auf.
von Nada Welker | Okt. 13, 2020 | Wasserstoff, Automotive, Future Economy, High Tech Trends, Know-how und Inspiration, New Mobility, Technologien für neue Märkte
Jules Verne schrieb im Buch “Die geheimnisvolle Insel” bereits 1874: „Das Wasser ist die Kohle der Zukunft. Die Energie von morgen ist Wasser, das durch elektrischen Strom zerlegt worden ist. Die so zerlegten Elemente des Wassers, Wasserstoff und Sauerstoff, werden auf unabsehbare Zeit hinaus die Energieversorgung der Erde sichern.“
Alte Technologie holt auf
Die Herstellung von Wasserstoff (H2) durch Elektrolyse wurde bereits im Jahr 1800 entdeckt. Die Brennstoffzelle, die H2 in Strom umwandelt, wurde von Sir William Grove zusammen mit Christian Friedrich Schönbein bereits 1838 erfunden. Aufgrund der Erfindung des elektrischen Generators 1867, auch Dynamomaschine genannt, welcher wesentlich weniger komplex war als die auf H2 basierte Technik, geriet die Wasserstofftechnologie zunächst in Vergessenheit.
1990 bekam die Technologie dann doch wieder einen Schub in der Automobilindustrie, als das Californian Air Resources Board (kurz: CARB), dessen Hauptaufgabe bis heute die Luftreinhaltung ist, ein „Zero-Emission-Program“ einführte. Dieses schrieb den Autoherstellern vor, bis 1998 mindestens zwei Prozent aller Neuwagen so zu bauen, dass sie abgasfrei betrieben werden können; bis 2003 sollte die Quote auf zehn Prozent steigen. Auch die aktuellen Klimaziele befeuern den massiven Ausbau der Wasserstofftechnologie, die bei der Verbrennung nur Wasser hinterlässt und somit grundsätzlich klimaneutral ist. Die Forschung läuft auf Hochtouren. Neue Wasserstoffspeicher-Verfahren in Trägerflüssigkeiten wie LOHC (liquid organic hydrogen carriers) werden erforscht, aber auch weitere Herstellungsmethoden wie das Plasmalyseverfahren der Firma Grafoce oder die Methanpyrolyse, die das Karlsruher Institut für Technologie entwickelt hat, entstehen.
Auf die Farbe kommt es an
Fast jeder denkt bei Wasserstoff an die Knallgasreaktion im Chemieunterricht in der Schule, bei der H2 und Sauerstoff mittels Elektrolyse hergestellt, und mit einem Knall wieder zu Wasser werden. Ein sauberes Verfahren, so könnten man annehmen. Der größte Anteil des Wasserstoffs entsteht heute jedoch durch die Erdgas-Reformation, ein thermisches, nicht klimaneutrales Verfahren der Großchemie. Auch die Herstellung von H2 durch Elektrolyse ist nur dann sauber, wenn der Strom aus erneuerbaren Energien hergestellt wurde.
Über die Art der Produktion von Wasserstoff geben Farben Aufschluss:
Wasserstoffverbrennung kalt und heiß
H2 ist das häufigste chemische Element im Universum und aufgrund seiner ausgezeichneten Speicherkapazität prädestiniert zum Einsatz als Energiespeicher. Es wird immer durch Wärmeenergie oder Strom gewonnen und kommt zur Anwendung in:
Die Brennstoffzelle wandelt H2 und Sauerstoff zu Wasser um. Dieser chemische Prozess wird „kalte Verbrennung“ genannt, da hierbei Energie freigesetzt wird.
H2 kann, als Alternative zu Erdgas oder Benzin, ebenso konventionell “heiß” verbrannt werden. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass H2 eine höhere Flammgeschwindigkeit als z.B. Erdgas hat, was eine veränderte Brenntechnologie erfordert, um die Flamme stabil und rückschlagfrei zu halten. Hinzu kommt, dass H2 heißer als Erdgas oder Benzin verbrennt. Die heißere Verbrennung führt dazu, dass der Stickstoff (N) in der Umgebungsluft mit dem Sauerstoff (O) reagiert und zu Stickoxid (NOx) wird.
Stickoxide sind für die sommerliche Ozonbildung verantwortlich und tragen zudem zur Feinstaubbelastung bei.
Das Multitalent
Die Einsatzmöglichkeiten von Wasserstoff als potentiell klimaneutraler Energiespeicher wachsen stetig und machen das Gas interessant für viele Anwendungsfälle.
Die Automobilindustrie bietet Brennstoffzellenautos an und entwickelt Lösungen, um H2 direkt im Verbrennungsmotor zu nutzen. Der Toyota Mirai und der Hyundai NEXO setzen beispielsweise vollständig auf Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie, während der Mercedes-Benz GLC F-CELL ein Hybridfahrzeug mit kombinierter Wasserstoff- und Batterietechnologie ist. Einen anderen Weg geht die Firma “KEYOU”. Sie bietet Wasserstoffverbrennungsmotoren für Nutzfahrzeuge an. Schnelle Betankungszeiten, die Gewichtsvorteile gegenüber Batterietechnologie und hohe Reichweiten sprechen hierbei für H2. Auch für Alternative Antriebe und E-Fuels wird H2 eingesetzt. Der Begriff Power-to-X (PtX) spielt hierbei eine wichtige Rolle.
- In der Raumfahrt ist Wasserstoff als Energieträger seit den US-Mondmissionen im Einsatz. Apollo-Raumschiffe hatten die ersten modernen Brennstoffzellen an Bord, um die Stromversorgung sicherzustellen.
- Auch in der Intralogistik kommen Brennstoffzellen, z.B. bei Gabelstaplern, zum Einsatz.
- Sowohl die Firma Linde, als auch die Firma Still bieten Gabelstapler mit Brennstoffzellen an, die schnelles Betanken ermöglichen und emissionsfrei funktionieren. Dadurch sind sie prädestiniert für die Lebensmittel- und Pharmaindustrie und für den Einsatz im Mehrschichtbetrieb.
- In der Energiewirtschaft wird Wasserstoff als Zwischenspeicher für erneuerbare Energien aus Windenergie eingesetzt und entweder in das Gasnetz eingeleitet oder bei Bedarf verstromt. Beim Projekt “Die Öhringer Wasserstoff-Insel” soll überschüssiger Strom aus erneuerbarer Energie in Wasserstoff umgewandelt und in das Gasnetz eingespeist werden.
- Auch in Immobilien kommt die Wasserstoff-Technologie zum Einsatz. Viessmann bietet Brennstoffzellen-Heizgeräte an, die Wasserstoff aus Erdgas reformieren. Der entstandene Wasserstoff wird mit Hilfe einer Brennstoffzelle zur Produktion von Strom verwendet.
- Die bei dieser Reaktion freigesetzte Wärme kann zur Raumbeheizung oder Trinkwassererwärmung genutzt werden. Ein anderes Konzept der Firma Homepower Solutions verwendet Wasserstoff als Saisonspeicher für eigenproduzierte Sonnenenergie. Es kombiniert einen Elektrolyseur zur Erzeugung von Wasserstoff aus Sonnenstrom, eine Brennstoffzelle zur Versorgung mit Strom in der Winterzeit, Batteriekapazität zur Kurzzeit-Speicherung sowie einen Warmwasserspeicher.
- Der erste wasserstoffbetriebene Zug der Firma Alstom hat die Zulassung für den Personenverkehr erhalten. Als Ersatz für Dieselloks kommt er auf einer niedersächsischen Nahverkehrsstrecke ohne Elektrifizierung zum Einsatz.
- Die militärische Schifffahrt setzt bei U-Booten Brennstoffzellen und Elektromotoren als lautlosen Antrieb ein. Die zivile Schifffahrt startet hingegen mit ersten Pilotprojekten rund um das Thema Wasserstoff. Unter der Leitung der Meyer Werft wird mit ihren Projektpartnern im Zuge des Demonstrationsvorhabens Pa-X-ell2 eine neue Generation von PEM (Brennstoffzellensystemen) für den Einsatz auf Hochsee-Passagierschiffen durch den Testbetrieb von Versuchsanlagen mit der Brennstoffzellentechnologie untersucht, die als Teil eines dezentralen Energienetzes und hybriden Energiesystems entwickelt werden. Dieser Versuchsreihe kommt ein bedeutender Faktor bei der Entwicklung von Brennstoffzellentechnologie, von Energiekonzepten für die Zukunft sowie der Justierung von zu erarbeitenden Regelwerken zu. Durch die Klimadiskussionen sind Kreuzfahrtreedereien in den Fokus geraten und reagierten: Nachdem Aida Cruises 2018 das erste mit Flüssigerdgas betriebene Kreuzfahrtschiff auf See geschickt hat, soll ab 2021 das selbst verordnete Klimaprogramm um Wasserstoff als Energiequelle ergänzt werden.
- Pünktlich zu den Olympischen Spielen in Tokio, die coronabedingt von 2020 auf 2021 verlegt wurden, sollen neben sportlichen Rekorden auch die Praxistauglichkeit der wasserstoff-basierten E-Mobilität belegt werden. Der japanische Autohersteller Toyota plant 100 wasserstoffbetriebene Busse, ebenso sollen Limousinen, die ihre Energie aus Brennstoffzellen beziehen, den Athleten, Gästen und Funktionären zur Verfügung stehen. Insgesamt sind 500 Brennstoffzellen Fahrzeuge geplant.
Teuer, aber speicherbar
Grüner Wasserstoff wird immer teurer als Strom sein, da zu seiner Herstellung Strom benötigt wird. Doch seine energiespeichernden Eigenschaften machen ihn gleichwohl attraktiv. Im Stromnetz muss der erzeugte Strom auch zur selben Zeit verbraucht werden, um Schäden oder einen Zusammenbruch durch Frequenzschwankungen zu vermeiden. Dies wird durch eine länderübergreifende Vernetzung und Regelung sichergestellt. Erneuerbare Energien entstehen in Abhängigkeit von Wind und Sonne – dadurch stehen sie nicht immer zur Verfügung und können nicht einheitlich geregelt werden. Genau an dieser Stelle kommt Wasserstoff als Speicher ins Spiel, da überschüssige Wind- und Sonnenenergie durch diesen gespeichert werden können. Windkrafträder, die trotz Wind still stehen, werden somit bald der Vergangenheit angehören.
Wenn man jedoch die reine Effizienz der langen Wasserstoffproduktions- und nutzungskette betrachtet, die aus Strom Wasserstoff herstellt, den Wasserstoff komprimiert, transportiert und wieder mit Hilfe einer Brennstoffzelle zu Strom umwandelt, kann man von einer Energievernichtungskaskade sprechen. Dies liegt darin begründet, dass nur 20 % der ursprünglichen Energie erhalten bleiben. Gleichzeitig bietet sich jedoch die Chance, zumindest 20% des Stroms zu nutzen, der vorher vielleicht ungenutzt blieb.
Fördermekka Wasserstoff
Die deutsche Bundesregierung ringt aktuell um die Frage, welche H2-Farbe als klimaneutral angesehen wird und überarbeitet die Nationale Wasserstoff Strategie, die Klima-, Energie-, Industrie- und Innovationspolitik verzahnen soll. Ziel ist es, Deutschland international zu einem Vorreiter beim Thema Wasserstoff zu machen und langfristig die Weltmarktführerschaft bei Wasserstofftechnologien zu erlangen und zu sichern.
Doch ganz gleich ob grüner, blauer oder türkiser Wasserstoff: Die Förderlandschaft ist für Projekte in diesem Umfeld stark ausgeprägt. Mehr als 300 Millionen Euro stehen dafür bis 2023 allein aus dem Klimafonds bereit. Hierbei werden Förderquoten von 40-50 % gewährt. Gefördert werden unter anderem Brennstoffzellenfahrzeuge im ÖPNV, Züge und Schiffe mit Brennstoffzellenantrieb, öffentlich zugängliche Wasserstofftankstellen im Straßenverkehr, Brennstoffzellensysteme zur autarken Energieversorgung kritischer oder netzferner Infrastrukturen sowie Flurförderzeug-Flotten mit Brennstoffzellenantrieb.
Wasserstoff wird viele Industrien verändern und vielfach zur Entstehung neuer Geschäftsmodelle beitragen. Sprechen Sie gerne mit uns, um herauszufinden, welche Geschäftsmodelle sich für Ihr Unternehmen im Zusammenhang mit Wasserstoff anbieten. Wir eruieren gerne gemeinsam mit Ihnen, ob sich die Investition Ihres Unternehmens in die Wasserstofftechnologie lohnt und erschließen gemeinsam die Potentiale, die sich Ihrem Unternehmen in diesem Bereich bieten.
