Was ist Smart Mobility?
Smart Mobility wird als ein Angebot definiert, das eine energie- und zeiteffiziente, emissionsarme, sichere, komfortable und kostengünstige Mobilität ermöglicht. (Quelle: Flügge 2016, DOI 10.1007/978-3-658-14371-8)

Wie geht Smart Mobility?
Durch den Einsatz von Informationstechnologie kann Mobilität intelligent genutzt werden. Dadurch bietet sie ökonomische und ökologische Vorteile für Nutzer, Anbieter und die Öffentlichkeit. Smart Mobility beschreibt dabei keine Einzellösung, sondern ein komplexes Kollektivum von Projekten, Produkten und Dienstleistungen. (Weitere Informationen finden Sie hier)

Was sind Beispiele für Smart Mobility?
Im vielschichtigen Feld neuer und intelligenter Mobilität hat sich die Betrachtung mittels Nutzungsszenarien bewährt. Die identifizierten Anwendungsfälle sind in nachfolgender Liste dargestellt und lassen sich nach einzelnen Trendkategorien und Verkehrsmitteln filtern. Die Kategorie Smart Mobility beinhaltet alle Anwendungsfälle.

H2 in der Raumfahrt

Smart Mobility Blume

Die Smart Mobility Blume beschreibt wieviel Knowhow ein Unternehmen in einem der fünf Themengebiete der Smart Mobility besitzt. Je mehr eines der farbigen Blütenblätter dunkel eingefärbt ist, desto höher ist die Relevanz im entsprechenden Themengebiet. Analog ist kann dies auf die Anwendungsfälle übertragen werden.

Wasserstoff ist einer der nachhaltigsten Energieträger, wenn er durch Öko-Strom produziert wird. Er ist aber nicht erst seit dem Aufkommen des Klimawandels im Einsatz. Die Raumfahrtbehörden nutzen Wasserstoff zum Antrieb ihrer Raketen, die in das Weltall geschickt werden. Die NASA setzte bereits 1960 für die Apollo-Mission flüssigen Wasser- und Sauerstoff ein, um die Rakete zum Mond fliegen zu können. Dabei wurden alkalische Brennstoffzellen eingebaut, die neben dem Antrieb auch eigesetzt wurden, um Strom, Wärme und Trinkwasser zu produzieren. Auch zukünftig soll Wasserstoff eingesetzt werden, um Energie zu erzeugen, wo keine anderen Energiequellen bestehen. Für die ersten Reisen zum Mars mit einer Besatzung soll Wasserstoff in einem geschlossenen Kreislauf eingesetzt werden. Die Grundlage bietet ein reversibles Wasserstoffsystem, bei dem Wasser mitgeführt wird, um es dann am Zielort durch Elektrolyse zu Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Der Strom dafür wird mit Hilfe von Solarzellen erzeugt. In den Brennstoffzellen wird der Wasser- und Sauerstoff zu Wärme und Wasser umgewandelt und weiterverwendet. Dadurch entsteht ein fortlaufender Kreislauf. So können über lange Zeiträume Aufenthalte im Weltall umgesetzt werden und Menschen auch an entferntere Orte transportiert werden.

Quellen:

  • Bayerischer Rundfunk (2020): Onlinequelle: Explosives Gas als Energieträger der Zukunft. Erreichbar unter: https://www.br.de/wissen/wasserstoff-energie-kraftstoffe-wasserstoffauto-100.html. Abruf am 15.03.2021.
  • Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR): (o.J.): Onlinequelle: Der Kraftstoff der Zukunft: Wasserstoff. Erreichbar unter: https://www.dlr-innospace.de/innospaceexpo/W&A/Home/content/wasserstoff.html. Abruf am 15.03.2021.

H2 Flugzeug

Smart Mobility Blume

Die Smart Mobility Blume beschreibt wieviel Knowhow ein Unternehmen in einem der fünf Themengebiete der Smart Mobility besitzt. Je mehr eines der farbigen Blütenblätter dunkel eingefärbt ist, desto höher ist die Relevanz im entsprechenden Themengebiet. Analog ist kann dies auf die Anwendungsfälle übertragen werden.

Das Flugzeug ist eins der beliebtesten Reisemittel, um in den Urlaub zu fliegen oder dienstliche Termine wahrnehmen zu können. Bei der häufigen Nutzung geraten die hohen Schadstoffwerte oft in Vergessenheit. Dabei sind fünf bis sieben Prozent der globalen Treibhausgase dem Flugverkehr zuzuordnen. Daher sind schadstoffärmere Flugzeuge in Zukunft unerlässlich. Erste alternative Flugzeugmodelle sind bereits in der Testphase. So haben Forscher der Universität Ulm und dem Start-up Unternehmen H2Fly die ersten Wasserstoffflugzeuge entwickelt, in welchem derzeit vier Passagiere Platz finden. In dem Flugzeug wird Wasserstoff und Luftsauerstoff in Brennstoffzellen genutzt, um elektrische Energie zu erzeugen. Die Energie wird eingesetzt, um den Elektromotor zu betreibe. Das entstehende Abfallprodukt ist Wasser. Dieses Modell haben bereits die Genehmigung für weitere Testflüge erhalten. Die Universität der Bundeswehr in München forscht mit der Universität Bayreuth in dem Projekt „CryoFuselage“ daran, kyrogene Tanks für den Wasserstoff zu entwickeln. Das heißt die Tanks sollen als Teil der Struktur in die Flugzeuge integriert werden. Dazu werden diese aus Faser-Kunststoff-Verbunden hergestellt. Zudem sollen die Tanks mit Hilfe von Sensoren eine Meldung an die Piloten senden, wenn Fehler oder Schäden entstehen. Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines nachhaltigen und umweltschonenden Antriebs, der auch energieeffizient ist. Die Forschung geht davon aus, dass erste Flugzeuge mit 40 bis 80 Personen in drei bis fünf Jahren verfügbar sein werden. Mit diesen sollen Entfernungen bis zu 2000 Kilometer zurückgelegt werden können. Demnach sind reguläre Passagiere für 2030 durchaus realistisch. Auch Unternehmen, wie Airbus, haben es sich zum Ziel gesetzt 2035 die ersten Wasserstoffflugzeuge anzubieten. Diese sollen dabei klimaneutral agieren können. So werden die Emissionen deutlich reduziert.

Quellen:

  • Ruoff, Kim (2020): Onlinequelle: Der Traum vom sauberen Fliegen. Erreichbar unter: https://www.tagesschau.de/wirtschaft/technologie/wasserstoffflugzeug-101.html. Abruf am 15.03.2021.
  • Schaal, Sebastian (2021): Onlinequelle: Universitäten entwickeln kryogene H2-Tanks für Flugzeuge. Erreichbar unter: https://www.electrive.net/2021/03/18/universitaeten-entwickeln-kryogene-h2-tanks-fuer-flugzeuge/. Abruf am 30.03.2021.
  • TUV Süd (o.J.): Onlinequelle: Einsatzgebiete von Wasserstoff. Erreichbar unter: https://www.tuvsud.com/de-de/indust-re/wasserstoff-brennstoffzellen-info/wasserstoff/einsatzgebiete-von-wasserstoff. Abruf am 15.03.2021.

H2 Schiffe

Smart Mobility Blume

Die Smart Mobility Blume beschreibt wieviel Knowhow ein Unternehmen in einem der fünf Themengebiete der Smart Mobility besitzt. Je mehr eines der farbigen Blütenblätter dunkel eingefärbt ist, desto höher ist die Relevanz im entsprechenden Themengebiet. Analog ist kann dies auf die Anwendungsfälle übertragen werden.

Der Schiffverkehr transportiert ca. 90% der globalen Güter. 2,6% der weltweiten Emissionen entfallen auf den Schiffsverkehr. Diese entstehen primär durch die Verbrennung von Schweröl in Schiffsmotoren. Alternative Antriebsmöglichkeiten für die maritime Anwendung befinden sich aktuell noch im Entwicklungsstadium. Die Papenburger Meyer Werft und die ThyssenKrupp Marine Systems bearbeiten im Projekt „e4ships“ das Thema Wasserstoffantriebe für Schiffe. Dafür wurden die Fähre MS Mariella und der Mehrzweckfrachter MS Forester so umgerüstet, dass Wasserstoff für den Antrieb genutzt werden kann. Die Schiffe werden mit Methanol betankt, der als Wasserstoffspeicher dient. Aus dem Methanol wird dann, mit Hilfe von Wasser, der benötigte Wasserstoff umgesetzt, welcher in einem Motor verbrannt wird. Das dabei entstehende CO2 wird gelagert, um es an Land erneut für die Herstellung von Methanol einzusetzen. So werden die Emissionen deutlich reduziert. Ein zusätzlich positiver Nebeneffekt lässt sich für den Fall einer Havarie erkennen. Sollte ein mit Wasserstoff betriebenes Schiff sinken, so könne die Auswirkungen auf die Umwelt, im Vergleich zu drohenden Umweltkatastrophen bei Schwerölbetriebenen Schiffen, deutlich minimiert werden. Neben dem Einsatz bei Frachtschiffen bringt Wasserstoff auch für den Personenverkehr erhebliche Vorteile. Sowohl Kreuzfahrtschiffe als auch Personenfähren könnten diese Antriebsmöglichkeit nutzen. Für die Konsumenten entsteht ein neues Fahrerlebnis, da die Schiffe durch den Brennstoffzellenantrieb erheblich leiser sind. So sind bereits erste Fähren geplant, wie die Europa Seaways, die durch ein dänisch-norwegisches Projekt den Verkehr zwischen Kopenhagen und Oslo emissionsfrei gestaltet soll. Dabei soll der Wasserstoff aus Offshore-Windkraft-Anlagen aus Dänemark gewonnen werden. Bei der MS Mariella und die MS Forester soll vorerst der Boardbetrieb durch Wasserstoff gewährleistet werden, um die Häfen von den Emissionen zu entlasten. Zukünftig soll dann der gesamte Schiffsantrieb durch die Brennstoffzellen laufen und auch andere Schiffe umgestellt werden.

Quellen:

  • BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (o.J.): Onlinequelle: Wasserstoff als Allround-Talent: Wo wird er eingesetzt?. Erreichbar unter: https://www.bdew.de/energie/wasserstoff/wasserstoff-als-allround-talent-wo-wird-er-eingesetzt/. Abruf am 15.03.2021.
  • Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. (2021): Onlinequelle: Wasserstoff – so bleiben wir mobil. Erreichbar unter: https://www.fraunhofer.de/de/forschung/aktuelles-aus-der-forschung/wasserstoff-so-bleiben-wir-mobil/eignung-wasserstoff-fuer-lkw-schiff-zug-flugzeug.html. Abruf am 15.03.2021.
  • Morgan, Sam (2020): Onlinequelle: Dänemark und Norwegen bauen weltgrößte Wasserstoff-Fähre. Erreichbar unter: https://www.euractiv.de/section/energie-und-umwelt/news/daenemark-und-norwegen-bauen-weltgroesste-wasserstoff-faehre/. Abruf am 30.03.2021.
  • Schmid, Angela (2016): Onlinequelle: Brennstoffzellen für grüneren Antrieb. Erreichbar unter: https://www.wiwo.de/technologie/green/schifffahrt-brennstoffzellen-fuer-grueneren-antrieb/14539532.html. Abruf am 15.03.2021.
  • Statista (2018): Onlinequelle: Anteil der Schifffahrt an den gesamten globalen CO2-Emissionen in den Jahren 2007 und 2015. Erreichbar unter: https://de.statista.com/statistik/daten/studie/327012/umfrage/anteil-schiffe-treibhausgas-emissionen/#:~:text=Nach%20Angaben%20der%20Quelle%20betrug,2015%20rund%202%2C6%20Prozent. Abruf am 15.03.2021.
  • TUV Süd (o.J.): Onlinequelle: Einsatzgebiete von Wasserstoff. Erreichbar unter: https://www.tuvsud.com/de-de/indust-re/wasserstoff-brennstoffzellen-info/wasserstoff/einsatzgebiete-von-wasserstoff. Abruf am 15.03.2021.

H2 Züge

Smart Mobility Blume

Die Smart Mobility Blume beschreibt wieviel Knowhow ein Unternehmen in einem der fünf Themengebiete der Smart Mobility besitzt. Je mehr eines der farbigen Blütenblätter dunkel eingefärbt ist, desto höher ist die Relevanz im entsprechenden Themengebiet. Analog ist kann dies auf die Anwendungsfälle übertragen werden.

Der Bahnverkehr ist ein Instrument für die Umsetzung einer klimaneutralen Mobilität in Deutschland. Rund 61% des Streckennetzes sind elektrifiziert. Dabei werden 74% aller gefahrener Zugkilometer elektrisch zurückgelegt. Damit wird ein wichtiger Beitrag zum Umweltschutz geleistet, da elektrisch betriebene Züge lokal emmissionsfrei und deutlich leiser als Dieselelektrische Züge sind. Durch die Nutzung von regenerativ erzeugtem Strom werden Züge mit Elektroantrieb global emmissionsfrei. Für die Umsetzung eines komplett emissionsfreien Bahnverkehrs müssen auch die restlichen 26% der Zugkilometer elektrisch zurückgelegt werden. Dies kann einerseits durch eine technisch und finanziell aufwendig Elektrifizierung der Strecken (Oberleitungen) erfolgen. Eine weitere Möglichkeit stellt die Nutzung von alternativen Antrieben in Zügen dar. Hierbei könnten Batterien oder Brennstoffzellen als Energiespeicher dienen. Als Alternative werden in verschiedenen Forschungsprojekten Züge eingesetzt, welche Wasserstoff als Energiequelle nutzen. Ein Beispiel hierfür ist das Projekt „H2goesRail“ der Deutschen Bahn und Siemens Mobility. Im Jahr 2024 soll hier der Schienenverkehr zwischen Tübingen, Horb und Pforzheim durch einen Brennstoffzellen-Zug ersetzt werden. Dieser Zug soll eine Reichweite von 600 Kilometern vorweisen und auf eine Höchstgeschwindigkeit von bis zu 160 km/h beschleunigen können. Um die Versorgung mit dem dafür benötigten Wasserstoff zu gewährleisten soll in dem DB Werk in Tübingen eine Wasserstofftankstelle installiert werden, die die Züge innerhalb von 15 Minuten betankt. Für die Wartung wird das DB-Werk in Ulm entsprechend angepasst. Das Ziel der DB Bahn ist es durch den Einsatz des Wasserstoff-Zuges ca. 330 Tonnen CO2 einzusparen. Der Schienenverkehr mit Brennstoffzellentechnologie soll besonders in Bereichen eingesetzt werden, in denen keine Oberleitungen vorhanden sind. So können die Kosten der Oberleitungen den Kosten für die Züge mit Wasserstoffantrieb gegenübergestellt werden. Durch den emissionsarmen Antrieb werden Städte, wie Berlin, deutlich entlastet. Zudem bietet der leise Antrieb eine Erleichterung für Anwohner in der Nähe der Bahnschienen.

Quellen:

  • BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (o.J.): Onlinequelle: Wasserstoff als Allround-Talent: Wo wird er eingesetzt?. Erreichbar unter: https://www.bdew.de/energie/wasserstoff/wasserstoff-als-allround-talent-wo-wird-er-eingesetzt/. Abruf am 15.03.2021.
  • BMVI (o.J.): Onlinequelle. Mit der Elektrobahn klimaschonend in die Zukunft – Das Bahn-Elektrifizierungsprogramm des Bundes. Erreichbar unter: https://www.bmvi.de/SharedDocs/DE/Artikel/E/schiene-aktuell/elektrobahn-klimaschonend-zukunft-bahn-elektrifizierungsprogramm.html. Abruf am: 11.08.2021.
  • Deutsche Bahn AG (2020): Onlinequelle: Verbundförderprojekt H2goesRail. Erreichbar unter: https://www.deutschebahn.com/de/presse/pressestart_zentrales_uebersicht/Deutsche-Bahn-und-Siemens-starten-ins-Wasserstoff-Zeitalter-5735960. Abruf am 30.03.2021.
  • Tagesschau (2020): Onlinequelle: Deutsche Bahn testet Wasserstoffzug. Erreichbar unter: https://www.tagesschau.de/wirtschaft/bahn-wasserstoff-zug-101.html. Abruf am 15.03.2021.

H2 Bus

Smart Mobility Blume

Die Smart Mobility Blume beschreibt wieviel Knowhow ein Unternehmen in einem der fünf Themengebiete der Smart Mobility besitzt. Je mehr eines der farbigen Blütenblätter dunkel eingefärbt ist, desto höher ist die Relevanz im entsprechenden Themengebiet. Analog ist kann dies auf die Anwendungsfälle übertragen werden.

Busse sind als essenzieller Teil des öffentlichen Verkehrs unerlässlich. Durch die aktuelle Nutzung von Verbrennungsmotoren in Bussen besteht, diese insbesondere in Ballungsräumen, Verbesserungspotential. Daher fokussieren sich verschiedenen europäischen Projekten auf den Einsatz von Wasserstoff-Busse in den Städten. Ein Beispiel ist das Projekt „HyFLEET:CUTE“. Hier werden 47 Busse in 12 verschiedenen Städten eingesetzt. In Hamburg fahren unter anderem neun Daimler Citaro Brennstoffzellenbusse. Der für den Antrieb benötigte Strom, wird in den Brennstoffzellen produziert und in einer Hochvolt-Batterie gespeichert. Diese befindet sich auf dem Dach der Busse und versorgt die Elektromotoren direkt mit Energie. Damit haben die Busse eine Reichweite von 300 bis 400 Kilometern. Durch den leisen Antrieb nimmt die Geräuschkulisse innerhalb der Städte ab. Zudem werden die Städte weniger durch die Emissionen belastet.

Quellen:

  • Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) (2021): Leitfaden für Busse mit alternativen Antrieben. Erreichbar unter: https://www.xn--starterset-elektromobilitt-4hc.de/content/3-Infothek/2-Publikationen/1-leitfaden-fur-busse-mit-alternativen-antrieben/leitfaden-fuer-busse-mit-alternativen-antrieben_now.pdf. Abruf am 30.03.2021.
  • TUV Süd (o.J.): Onlinequelle: Einsatzgebiete von Wasserstoff. Erreichbar unter: https://www.tuvsud.com/de-de/indust-re/wasserstoff-brennstoffzellen-info/wasserstoff/einsatzgebiete-von-wasserstoff. Abruf am 15.03.2021.
  • Wietschel, Martin; Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (Fraunhofer ISI) (2010): Vergleich von Strom und Wasserstoff als CO2-freie Energieträger. Erreichbar unter https://www.researchgate.net/profile/Martin-Wietschel/publication/44209862_Vergleich_von_Strom_und_Wasserstoff_als_CO2-freie_Endenergietrager_Endbericht_Studie_im_Autrag_der_RWE_AG/links/53db35720cf2631430cb1c66/Vergleich-von-Strom-und-Wasserstoff-als-CO2-freie-Endenergietraeger-Endbericht-Studie-im-Autrag-der-RWE-AG.pdf. Abruf am 30.03.2021.

Wasserstoffpaste (Energiespeicher)

Smart Mobility Blume

Die Smart Mobility Blume beschreibt wieviel Knowhow ein Unternehmen in einem der fünf Themengebiete der Smart Mobility besitzt. Je mehr eines der farbigen Blütenblätter dunkel eingefärbt ist, desto höher ist die Relevanz im entsprechenden Themengebiet. Analog ist kann dies auf die Anwendungsfälle übertragen werden.

Viele kleinere Verkehrsmittel haben derzeit noch nicht die Möglichkeit mit Wasserstoff betrieben zu werden, da bei den Tankvorgängen der Druckstoß zu groß wäre, um sie zu befüllen. Das Frauenhofer Institut hat eine Paste entwickelt, in der sich Wasserstoff speichern lässt. Damit könnten auch kleinere Gefährte, wie z.B. Roller, betrieben werden. Die Paste kann Wasserstoff chemisch speichern, wodurch dieser leicht transportiert und ohne aufwendige Tankstellensysteme nachgefüllt werden. Zur Nutzung der Energie muss eine Kartusche in das Gefährt eingesetzt und anschließend Wasser in einen Tank gefüllt werden. Danach reagiert die Paste und erzeugt Energie. Die Paste besteht aus Magnesiumhydrid und kann den Wasserstoff speichern, indem Raumtemperatur und Umgebungsdruck erzeugt wird. So kann der Wasserstoff je nach Bedarf auch wieder freigegeben werden. Durch die Paste erreicht das Fahrzeug eine Reichweite, die vergleichbar mit der von Benzin ist. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit sind neben Verkehrsmitteln auch Drohnen oder mobile Generatoren. So kann die Paste auch im gewerblichen Bereich eingesetzt werden, um Drohnen bei der Kontrolle von Strommasten einzusetzen oder im touristischen Segment, um Energie für das Kochen im Wohnwagen zu erzeugen.

Quellen:

  • Business Insinder Deutschland (2021): Onlinequelle: Fraunhofer-Institut entwickelt geheimnisvolle Wasserstoff-Paste für Autos. Erreichbar unter: https://www.businessinsider.de/wirtschaft/wissenschaftler-des-fraunhofer-instituts-entwickeln-geheimnisvolle-wasserstoff-paste-fuer-autos-a/. Abruf am 15.03.2021.