Wie und in welchem Umfang wird H2 im Verkehrssektor eine Rolle spielen? Welche Möglichkeiten und Hindernisse?
H2 spielt zentrale Rolle, um THG-neutralen Verkehrssektor zu erreichen
Unsicherheiten bezüglich
Anwendungen
Nutzung von P2X Folgeprodukten
Batterien
Flottenanwendungen (Busse) im Fokus, zunehmen LKW und Züge auf Markt
Momentan noch sehr hohe Kosten bei Fahrzeugen —> verschiedene Förderprogramme
Lebensdauen von BZ verbessern
Teilweise noch fehlende Standardisierung
Wie sieht der Stand der Technik von H2-PKW’s aus?
1 kg H2 pro 100km (4-500 km Reichweite)
700 bar im Speicher
Wenn von Wasserstoff- oder Brennstoffzellenfahrzeugen gesprochen wird, sind hiermit in der Regel Hybride mit Brennstoffzelle (Grundlast) und Batterie (Spitzenlast, Rekuperation) gemeint.
Baugruppen:
H2-Speicher, BZ, E-Motor+Batterie, Verdichter für O2 und H2O, WÜT für Abführung der Wärme
Abstimmung:
3 Möglichkeiten: Augeglichenste ungefähr so -> 45 kW BZ + 4,5 kg H2 Tank und 10 kWh Batterie -> Vorteile kombiniert
-> nur 2 intereassante Modelle (<2000 Autos in DE)
-> Betankungszeit kein Kaufgrund gegenüber E-Auto
Wie sieht der Stand der Technik von H2-Bussen aus?
10 kg H2 pro 100km (=30l Diesel)
350 bar im Speicher
ca. 40 kg Speicher (400 km Reichweite)
Vorteile:
Reichweite (E-Bus 100-300km)
Betankungszeit von 10min (E-Bus mehrere Stunden)
Flexibilität + keine lokalen Emissionen (Auch bei E-Bus)
-> Für Betreiber bleibt sehr viel erhalten (Anzahl Busse, Personal, Betankungszeit, Reichweiten, Flexibilität und CO2-Neutral
-> Nachfrage steigt
Nachteile
höhere Kosten ca. 500.000 € (Dieselbus 300k)
höherer Wartungsaufwand als E-Bus
höherer Infrastrukturaufwand als für E-Bus
Wie sieht der Stand der Technik von H2-LKW’s aus?
Mehrere Anbieter: 20 bis 40 Tonner
Alle ca. 30 - 40 kg GH2 Speicher bei 350 bar
Gibt auch einen mit 700 bar und 54 kg
Verbrauch ca. 8 - 10 kg H2 / 100km
Reichweite von 400 bis 800 km
Ersten Kleinserien auf den Straßen
Daimler LH2: 40 kg Tank für 1000km Reichweite
-> Keine Standardisierung für Speicherdruck und -konzept
2 Antriebsarten:
BZ: emissionsfrei, kein Lärm, höherer Wirkungsgrad
H2-Motor: restlicher Antriebsstrang vertraut, NOx und Lärm durch Verbrennung, sehr hohe Leistung, eher für Sondermaschinen (Baumaschinen)
Bus oft Start-Stopp Batterie ermöglicht Rückführung-> LKW nicht
Wie sieht der Stand der Technik von H2-Zügen aus?
Hybrid-System aus Brennstoffzelle und Batteriespeicher
Batterie für Beschleunigungsvorgänge und Rekuperation
BZ für Grundlastbetrieb
iLint H2-Zug exakt gleiche Werte wie Dieselzug nur statt 1200 km 1000 km Reichweite (14 dieser Züge für RB33)
40 % der Strecken in Deutschland sind bisher nicht elektrifiziert, hier sind Alternativen zum derzeitigen Dieselbetrieb erforderlich
Wasserstoffzug: Ähnliche Leistungsdaten wie Dieselzüge, Hybrid mit Brennstoffzellen und Hochleistungsbatterien, Tankinfrastruktur erforderlich, kurze Tankzeiten; ggf. auch Verbrennungsmotoren möglich
Wie sieht der Stand der Technik von H2-Schiffen aus?
Wasserstoff und insb. seine Folgeprodukte sind für die Versorgung sämtlicher Schiffstypen vom Katamaran bis zum Megacarrier im Gespräch
Die Anwendungsgebiete sind sehr vielfältig, sodass sich sehr unterschiedliche Anforderungen an die Treibstoffmenge und die Antriebsleitung ergeben
Es bestehen Unsicherheiten in welcher Form Wasserstoff an Bord genutzt wird
Kleinere Schiffe (z.B. Yachten, kleinere Fähren, Freizeitschiffe): Gasförmiger H2; Konkurrenz zu Batterieschiffen beachten
Größere Schiffe: LH2, NH3, Methanol, sLNG, synthetische Kraftstoffe etc.; Dies wird maßgeblich auch davon abhängen welche Träger sich für den Wasserstofftransport etablieren; Dual-fuel Motoren sind verfügbar und werden zunehmend nachgefragt auch für sehr große Schiffe
Nutzung ist sowohl über Brennstoffzellen-Elektromotoren, als auch über Verbrennungs-/ Gasmotoren möglich; ggf. On-Board Konditionierung erforderlich
Wie sieht der Stand der Technik von H2-Flugzeugen aus?
Hoher Leistungsbedarf bei Start und Landung -> BZ + Batterie oder Gasturbine
Wechselnde Luftdrücke für Luft für BZ müssen beachtet werden (zusätzlich Wassermanagement)
Synthetische Kraftstoffe besitzen Vorteile im Bereich Energiedichte, Betankungszeit und Infrastrukturkompatibilität gegenüber H2-> Aktueller Fokus für Langstrecke
THG-neutraler Flugverkehr ist auch mit H2 nicht vollständig möglich, da auch H2O und NOx-Emissionen in der Atmosphäre zum Treibhauseffekt beitragen
Langstrecke mit H2 >20 Jahre
Wie hoch sind die Systemeffizienzen im Verkehr bei direkter Elektrifizierung / Wasserstoff / Power-to-liquid (Diesel) / Power-to-liquid (Petroleum) ?
Direkte Elektrifizierung = 77 %
Wasserstoff = 33 %
sDiesel = 20 %
sPetroleum = 16 %
Je effizienter der Strang in der Mobilität ist, desto weniger müssen EE ausgebaut werden. Allerdings erfolgt eine Entlastung des Stromnetzes durch H2-Mobilität
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