Use Cases – Seite 2

Alle Kategorien

H2 Schiffe

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

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 Wasserstoff 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

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. Ein ÖPNV mit Brennstoffzellenbusse leistet einen wichtigen Beitrag zu Reduktion der innerstädtische Belastung durch Stickoxide, CO2 und Lärm.

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)

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 Fahrzeuge, 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 eingesetzt undWasser in einen Tank gefüllt werden. Die Paste wird bedarfsgerecht aus dem Behälter in einer Mischkammer gegeben. In diese Kammer wird die entsprechenden Menge Wasser eingebracht. Danach reagiert die Paste und das Wasser zu Wasserstoff. Der so erzeugte Wasserstoff erzeugt in einer Brennstoffzelle den Strom für den Elektromotor. Die Paste besteht aus Magnesiumhydrid und kann den Wasserstoff speichern. 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.
Fraunhofer Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (2021): Onlinequelle: https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2021/februar-2021/wasserstoffantriebe-fuer-e-scooter-und-co.html

H2 Motorrad

Motorräder werden in der Regel durch Verbrennungsmotoren angetrieben. Seit 2007 forschen Unternehmen daran, Motorräder mit einem Wasserstoffantrieb zu konstituieren. Bisher ist noch kein entsprechendes Modell in Serienreife verfügbar. Xiaomi hat für 2023 das Segway Apex H2 Motorrad angekündigt. Es soll auf 150 km/h beschleunigen können bei einer Leistung von 60 Kilowatt. Angetrieben wird das Modell durch Brennstoffzellen. Der Wasserstoff soll in Tanks gespeichert werden, welche ausgetauscht werden können.

Quellen:

Donath, Andreas (2021): Onlinequelle: Elektromotorrad mit Wasserstoffantrieb für 9.000 Euro. Erreichbar unter: https://www.golem.de/news/segway-apex-h2-elektromotorrad-mit-wasserstoffantrieb-fuer-9-000-euro-2104-155521.html. Abruf am 09.04.2021.

H2 Fahrrad

E-Bikes erfreuen sich einer stetig wachsenden Beliebtheit. Sie sind ein wichtiger Träger der zukünftigen Individualmobilität. Diese bieten die Möglichkeit, körperliche Betätigung und eine schnelle Zielerreichung zu kombinieren. Derzeit werden E-Bikes mit Akkus betrieben, welche mit Hilfe von Strom aufgeladen werden. Es existieren bereits erste E-Bikes, welche lokal Emissionsfrei mit Wasserstoff betrieben werden können. Hierfür benötigt das Fahrrad neben Motor und kleinem Akku eine Brennstoffzelle zur Stromerzeugung. Der Wasserstoff kann dann entweder an einer Tankstelle zugeführt oder in einem Gasbehälter am Fahrrad gespeichert werden. Solche Fahrräder könnten vor allem durch Bike-Sharing-Anbietern eingesetzt werden, welche die hierfür notwendige Tankinfrastruktur ausbauen müssten. Zukünftig könnten die Wasserstoff-Fahrräder die aktuellen E-Bikes ablösen und neben Privatnutzern auch größere Flotten versorgen, wie z.B. als Lastenräder für die der Deutschen Post. So werden die Fahrräder vermehrt in Großstädten angeboten, um den Verkehr zu entlasten und insbesondere eine geringere Nutzung von Autos zu ermöglichen.

Quellen:

Wertgarantie SE (o.J.): Onlinequelle: Wasserstoff-Fahrrad: das Bike der Zukunft?. Erreichbar unter https://www.wertgarantie.de/ratgeber/tests-und-empfehlungen/fahrrad/wasserstoff-fahrrad-das-bike-der-zukunft. Abruf am 15.03.2021.