Die Wasserstoffanwendung ist im Mobilitätssektor und insbesondere für Fahrzeuge sinnvoll, in denen Formen der direkten Nutzung von erneuerbarem Strom (zum Beispiel Batterie) technisch schwierig oder ökonomisch oder ökologisch nicht sinnvoll umsetzbar sind. Die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie bietet sich in den Bereichen der Nutzfahrzeuge, dem öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV) in Bussen und Zügen, für kommunale Nutz- und Sonderfahrzeuge sowie in der Logistik und in besonderen Anwendungsfällen im Bereich der Personenkraftwagen (PKW) an. Auf Wasserstoff basierende Kraftstoffe bieten vor allem eine Defossilisierungsoption für die Luft- und Schifffahrt.
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Erfoschung der Wasserstofftechnologie bei Flugzeugen und Kreuzfahrtschiffen
Die Turbinen von Passagierflugzeugen und Frachtflugzeugen werden immer noch überwiegend mit Kerosin und die Motoren von Kreuzfahrtschiffen immer noch überwiegend mit Schweröl angetrieben. Ein Schwerpunkt der Wasserstoffforschung muss auch der Antrieb der Elektroturbinen von Flugzeugen und der Elektromotoren von Kreuzfahrtschiffen über Brennstoffzellen sein.
Wasserstoff im Güterverkehr
Für Baden-Württemberg spielt Wasserstoff in der Mobilität zukünftig eine herausragende Rolle, weil die Automobilindustrie einschl. Zulieferern einen erheblichen Anteil an der Wertschöpfung im Land hat. Heute hat diese Industrie kein nachhaltiges Geschäftsmodell! Im internationalen Wettbewerb wird deshalb Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Technologie existenziell wichtig.
Für den Einsatz dieser Technologie im Güterverkehr sprechen folgende Gründe:
Schwere LKW sind mit rein batterieelektrischen Antrieben aus Nutzlast- und Kostengründen nicht sinnvoll zu betreiben. Die geforderte Reichweite im regionalen Verteiler- und nationalen Fernverkehr ist nur mit der Kombination aus Hochleistungsbatterie und Brennstoffzelle darstellbar. Wasserstoff ist deshalb im Güterverkehr die technisch und wirtschaftlich sinnvollste klimaneutrale Antriebsoption.
Die Preisbereitschaft für Wasserstoff ist im Verkehr wesentlich höher als in anderen Sektoren. Unterschiedliche Studien zeigen, dass bereits ab 5 Euro pro kg die "Total Cost of Ownership" wettbewerbsfähig zum Diesel sein können. Die Machbarkeit von grünem Wasserstoff steigt dadurch und die notwendigen Investitionen lassen sich schneller amortisieren.
Der Verkehrssektor wird zukünftig eine vergleichsweise stabile Nachfrage nach Wasserstoff ohne größere saisonale Schwankungen erzeugen. Für die Dimensionierung der Wasserstoff-Infrastruktur, insbesondere der Speicher, ist das ein erheblicher Vorteil.
Klimaneutraler Transport wird aus Nutzlast- und Kostengründen im schweren Segment nur mit Wasserstoff und Brennstoffzelle möglich sein. Offen ist die technisch und wirtschaftlich sinnvolle Grenze zwischen batterieelektrischen Fahrzeugen (BEV) und Brennstoffzellenfahrzeugen (FCEV) in Abhängigkeit von Gewichtsklasse und geforderter Reichweite. Die Industrie braucht hier frühzeitig stabile Rahmenbedingungen, um die erheblichen Investitionen richtig zu kanalisieren.
Um möglichst hohe Skaleneffekte erzielen zu können, ist der Einsatz von Brennstoffzellen auch in leichten Nutzfahrzeugen und Pkw der Mittel- und Oberklasse sinnvoll. Ein Blick auf die Wettbewerber in Japan, Korea und China zeigt, dass die deutsche Automobilindustrie hier den Anschluss zu verlieren droht.
H2 in der Mobilität
auf dem Weg zu einer klimafreundlichen Mobilität wird H2 eine wichtige Rolle einnehmen. Neben der E-Mobilität mit Batterie hat die Bz -Technologie auf jeden Fall Platz, denn es gibt Fälle in denen ihre Vorteile hinsichtlich Gewicht / kurze Lade - Betankungszeit in Kombination mit hohen Reichweiten voll zum Tragen kommen und sie unverzichtbar machen.
H2-Motor
Es sollte nicht vergessen werden, dass Wasserstoff auch und zwar besonders effizient und emissionsarm in Verbrenungsmotoren umgesetzt werden und gerade bei hohen Lasten hohe Effizienzen sowie Kostenvorteile gegenüber Brennstoffzellen bieten kann. Daher muss die Brennstoffzelle mittelfristig nicht alternativlos gesehen werden. Der Technologiebaustein "Verbrennungsmotor" kann als Übergangslösung den kurzfristigen Hochlauf der H2-Mobilität - vor allem im Heavy-Duty-Segment- stützen und zugleich der in BW ansässigen Industrie die Transition zur H2- und Elektro-Mobilität erleichtern. Entsprechend technologieoffen sollten Förderprogramme und die regulatorischen Rahmenbedingungen sein.
Verschiedene Lösungen mit Strom und Wasserstoff auf einer Vielfalt von Mobilitätsfeldern
Egal, ob Wasserstoff getankt oder das Fahrzeug mit Strom direkt beladen wird, das Fahrzeug fährt am Ende elektrisch.
Der Wirkungsgrad dieser verschiedenen Anwendungsfälle ist an der gesamten Strecke von Primärenergiequellen, Energieumwandlung, -transport, -speicherung und Energienutzung zu bewerten.
Zusätzlich bringt eine durchgängige elektrische Beladung aller Fahrzeuge extreme Herausforderungen an den Netzausbau mit sich. Insbesondere ist die vollständige elektrische Beladung beim Personentransport eventuell noch zu bewältigen, aber wahrscheinlich nicht mehr für den Lastverkehr. Dessen Bewältigung wurde schon bezüglich einer vorrangig aus dem elektrischen System gespeisten Wärmeerzeugung in Frage gestellt wurde.
Chemische Energiequellen werden damit insbesondere in Bezug auf die Wasserstoffinfrastruktur weiterhin hohe Bedeutung haben.
Bezogen auf die Vielfalt von Mobilität mit Personenindividualverkehr auf Kurz- und Langstrecken, mit öffentlichem Personentransport, Warentransport über Kurz- und Langstrecken, Schifffahrt, Flugverkehr sowie Verkehr auf Schienen oder auf Magnetfeldern sind komplexe Betrachtungen zum Wirkungsgrad zu führen.
Großes Potential
Weitestgehend unstreitig hat Wasserstoff im Mobilitätssektor großes Potential und umfasst praktisch alle Bereiche auf Mittel- und Langstrecken (inkl. bspw. Baumaschinen, Landwirtschaft und Militär).
Dabei stellen sich aus unserer Sicht drei entscheidende Herausforderungen:
Zum einen mangelt es seitens der Industrie an entsprechenden Fahrzeugangeboten (keine Wasserstofffahrzeuge bzw. unattraktives Preis-Leistungs-Verhältnis).
Zum anderen würde ein breiter öffentlicher wie privater Einsatz von mit Wasserstoff betriebenen Mobilitätslösungen ebenso die wettbewerbsfähige Verfügbarkeit von Wasserstoff in großen Volumen voraussetzen. Diese ließe sich jedoch wie ausgeführt herstellen.
Schließlich bedingen sich beide Probleme im bekannten Henne-Ei-Prinzip. Wir setzen darauf, diesen Knoten im Roadmap-Prozess gemeinsam mit allen Akteuren durchschlagen zu können.
Land- und Rhein mobilität als Strukturierungsachse in BW
Der Einsatz von Wasserstoff für Landmobilität erscheint vor allem für Segmente relevant, in denen die direkte Elektrifizierung keine ausreichende Autonomie bietet. Welche Segmente der Landmobilität werden prioritär behandelt? Wird die Baden-Württemberg H2-Strategie auf spezifische Untersegmente wie den öffentlichen Verkehr oder die Abfallsammlung abzielen? Wird die individuelle Mobilität eine Priorität sein?
Wird es, wie bei anderen Initiativen in Deutschland und Europa, ein spezifisches Ziel für die verschiedenen nicht elektrifizierten Bahnstrecken im Land geben?
Die Binnenschifffahrt am Rhein spielt eine große Rolle, mit großen Häfen und einer integrierten Wertschöpfungskette: Heilbronn, Karlsruhe, Mannheim, Kehl, ... Wird die Baden-Württemberg-Strategie auf eine Wasserstoffwirtschaft für Hafen-/Fluss-Transport und Logistik abzielen?