Auf dem Weg zur Emissionsfreiheit im Zugverkehr - NOW GmbH
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Auf dem Weg zur Emissionsfreiheit im Zugverkehr Wasserstoff-Infrastruktur für die Schiene Fahrplan für den Einsatz von Brennstoffzellentriebwagen in Deutschland Im Auftrag von Koordiniert durch
2 Auf dem Weg zur Emissionsfreiheit im Zugverkehr 3
Inhalt
>> GRUSSWORT 4
Staatssekretär Rainer Bomba
>> KANN DIE EINFÜHRUNG VON BRENNSTOFFZELLENTRIEBWAGEN IN DEUTSCHLAND GELINGEN? 6
Management Summary
>> BENÖTIGEN WIR EINEN ERWEITERTEN RECHTSRAHMEN? 8
Genehmigungsbehörde
>> WELCHE BETREIBERMODELLE ERMÖGLICHEN DEN EINSATZ DER WASSERSTOFFTECHNOLOGIE? 10
Aufgabenträger
>> WIE WERDEN ZENTRALE AKTEURE UND BÜRGER/INNEN EINGEBUNDEN UND
WELCHE AKZEPTANZMASSNAHMEN SOLLTEN VORGESEHEN WERDEN? 14
Exkurs: Öffentlichkeitsbeteiligung und Akzeptanz
>> WIE KANN EINE BETRIEBSGERECHTE UND SICHERE VERSORGUNG MIT WASSERSTOFF GELINGEN? 16
Eisenbahninfrastruktur
>> KÖNNEN BRENNSTOFFZELLENZÜGE BEREITS HEUTE IM REGIONALVERKEHR EINGESETZT WERDEN? 20
Ansprechpartner Impressum Eisenbahnverkehrsunternehmen
>> WAS IST BEI DER EINFÜHRUNG INNOVATIVER TECHNOLOGIEN FÜR ÖFFENTLICHE AUFGABEN ZU BEACHTEN? 24
Beauftragung der Studie Gefördert durch Exkurs: Innovationsmanagement
Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI)
Referat G21 Elektromobilität Invalidenstraße 44 >> KANN DIE WASSERSTOFFINFRASTRUKTUR WIRTSCHAFTLICH UND WETTBEWERBSFÄHIG SEIN? 26
Invalidenstraße 44 10115 Berlin Wirtschaftlichkeit
10115 Berlin >> ANSÄTZE ZUR GESTALTUNG DER RECHTLICHEN UND REGULATORISCHEN RAHMENBEDINGUNGEN 28
Koordiniert durch / Herausgeber Fazit: Rechtliche und regulatorische Rahmenbedingungen
Telefon 030 18 300 0 NOW Nationale Organisation Wasserstoff >> SYNERGIEN MIT DEM STRASSENVERKEHR UND MIT DEM STROMSYSTEM 30
Telefax 030 18 300 1920 und Brennstoffzellentechnologie Ausblick
Email Ref-g21@bmvi.bund.de Fasanenstraße 5
10623 Berlin
Koordination der Studie
NOW Nationale Organisation Wasserstoff und AUTOREN
Brennstoffzellentechnologie Ernst & Young GmbH (EY)
Thorsten Herbert Dr. Rainer Scholz, Nadja Gläser, Daniel Paluch, Timo Schmidt
Fasanenstraße 5
10623 Berlin MITARBEIT
NOW >> Philipp Braunsdorf
Telefon 030 311 61 16-18 EY >> Tobias Merten, Dr. Ralf Seidenspinner, Christian Hedrich,
Telefax 030 311 61 16-99 Peter Wettengel
Email thorsten.herbert@now-gmbh.de Ludwig Bölkow Systemtechnik >> Dr. Ulrich Bünger, Jan Zerhusen,
Martin Zerta
Projektleitung und Begleitung der Studie Becker Büttner Held >> Dr. Henning Thomas, Dr. Martin Altrock,
Ernst & Young GmbH Dr. Christian Jung, Dr. Roman Ringwald
Wirtschaftsprüfungsgesellschaft SIGNON Group >> Gerd Moderzinski
Dr. Rainer Scholz TÜV SÜD Rail >> Dr. Jürgen Heyn
Rothenbaumchaussee 76-78 IFOK GmbH >> Christian Klasen
20148 Hamburg
Gestaltung >> ZWEIPRO Kommunikationsdesign, Düsseldorf
Telefon 040 361 32 - 17056 Diese Studie beruht auf den uns überlassenen Unterlagen und mündlich erteilten Auskünften. Für den Fall, dass der dieser Studie zu Grunde liegende Sachverhalt
Telefax 040 181 3943 - 17056 Druck >> das druckhaus, Korschenbroich oder die getroffenen Annahmen unzutreffend sind oder sich ändern, kann sich dies auf die Gültigkeit der Aussagen dieser Studie auswirken. Diese Studie beruht
Email rainer.scholz@de.ey.com auf dem Rechtsstand zum Zeitpunkt des Datums dieser Studie und gibt unsere Interpretation der relevanten gesetzlichen Bestimmungen und die hierzu ergangene
Erscheinungsjahr >> 2016 Rechtsprechung wieder. Im Zeitablauf treten Änderungen bei Gesetzen, der Interpretation von Rechtsquellen sowie in der Rechtsprechung ein. Derartige Änderun-
gen können eine Fortschreibung dieser Studie erforderlich machen. Wir weisen ausdrücklich darauf hin, dass wir ohne gesonderten Auftrag nicht verpflichtet sind,
diese Studie auf Grund einer Änderung der zu Grunde liegenden Fakten bzw. Annahmen oder Änderungen in der Gesetzgebung oder Rechtsprechung zu überprüfen
und gegebenenfalls fortzuschreiben. Diese Studie wurde ausschließlich für unseren Mandanten im Rahmen der mit unserem Mandanten geschlossenen Mandats-
vereinbarung erstellt. Sie ist nicht dazu bestimmt, Dritten als Entscheidungsgrundlage zu dienen. Dritten gegenüber übernehmen wir keinerlei Verpflichtungen,
Verantwortung oder Sorgfaltspflichten (keine Dritthaftung), es sei denn, wir haben einem Dritten gegenüber im Vorhinein schriftlich etwas Abweichendes bestätigt.
4 Grußwort 5
Grußwort
STAATSSEKRETÄR RAINER BOMBA IM BUNDESMINISTERIUM FÜR VERKEHR UND DIGITALE INFRASTRUKTUR
Technologieführerschaft in Zukunftsbranchen sichert wirtschaftliches Wachstum, PARTNERSCHAFT UND AKZEPTANZ STÄRKEN
Wohlstand und Arbeitsplätze. Die Vorreiterrolle bei der Erbringung umwelt- Die Mobilität der Zukunft erfordert in Politik, Industrie und Wissenschaft national
freundlicher Transportdienstleistungen, die dem Schienenverkehr zukommt, wie international ein partnerschaftliches Bündnis. Über das Programm NIP hat
muss durch den Einsatz innovativer Technologien weiter ausgebaut werden. sich bereits ein enges und gut funktionierendes Netzwerk etabliert. Gemeinsam
Daher ist es unserem Bundesministerium ein wichtiges Anliegen zukunftswei- mit unseren Nachbarländern gilt es, europaweit kompatible Infrastrukturen für
sende Konzepte, wie den verstärkten Einsatz brennstoffzellenbasierter Triebzüge, Wasserstoff und Batteriestrom aufzubauen. Auf unserem Weg in die elektro-
zu fördern. mobile Zukunft müssen wir aber vor allem die Menschen begeistern. Denn die
auf Batterien oder Brennstoffzellen basierenden Mobilitätstechnologien werden
Der Verkehrssektor spielt bei der Energiewende und beim Klimaschutz eine nur dann am Markt erfolgreich sein, wenn sie von den Nutzern akzeptiert und
entscheidende Rolle. Mit Batteriestrom aus erneuerbaren Energien oder Wind- angenommen werden.
Wasserstoff im Tank wird aber nicht nur der CO2-Ausstoß gesenkt, sondern auch
die Abhängigkeit von Kraftstoffimporten verringert. Vorreiter bei der Elektro EMISSIONSFREIHEIT IM ZUGVERKEHR
mobilität zu sein, bedeutet nicht nur Wissens- und Technologievorsprung im Das deutsche Schienenstreckennetz ist zu 50 % nicht elektrifiziert, der Einsatz
internationalen Wettbewerb zu erarbeiten, sondern auch Vorbild bei umweltver- von dieselgetriebenen Zügen mit entsprechendem Schadstoffaustausch ist somit
träglichem und ressourcenschonendem Verkehr zu sein. an der Tagesordnung. Ein erfolgversprechendes Konzept zur Minimierung der
Emissionen im Schienenverkehr bieten hier brennstoffzellenbasierte Triebzüge.
NIP — NATIONALES INNOVATIONSPROGRAMM WASSERSTOFF- Eine intelligente Verknüpfung von nicht elektrifizierten Bahnstrecken mit vor
UND BRENNSTOFFZELLENTECHNOLOGIE handenen Wasserstoff-Quellen bietet langfristig die Möglichkeit nicht nur im
Das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) unterstützt alltäglichen Betrieb, sondern zusätzlich in der benötigten Logistik vollkommen
die Industrie seit mehreren Jahren mit umfangreichen Programmen in der Markt- auf fossile Brennstoffe und damit auf die Erzeugung von Emissionen zu verzichten.
vorbereitung elektromobiler Angebote im Bereich der Wasserstoff- und Brenn- Wir freuen uns, mit dieser Machbarkeitsstudie und der Definition wichtiger
stoffzellentechnologie. Als Ministerium für Mobilität und Modernität steuert das Voraussetzungen diesem Schritt ein Stück näher zu kommen.
BMVI bis 2016 insgesamt 500 Millionen Euro öffentliche Fördermittel zu den
Forschungsprojekten von Industrie und Wissenschaft bei. Im Rahmen des eigens
dazu aufgelegten Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brenn- Herzlichst,
stoffzellentechnologie (NIP) werden die Produkt- und Verfahrensneuerungen Ihr Rainer Bomba
unter Alltagsbedingungen erprobt.
MOBILITÄTS- UND KRAFTSTOFFSTRATEGIE
Im Energiekonzept der Bundesregierung spielt der Verkehrssektor mit seinem
Energieverbrauch eine zentrale Rolle. Als Beitrag der Verkehrspolitik zur Energie
einsparung dient die Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie (MKS), in die wir alle
relevanten Akteure einbeziehen, um gemeinsam Energie- und Kraftstoffoptionen
zu analysieren. Die MKS verstehe ich dabei als eine lernende Strategie zur lang-
fristigen Umsetzung der Energiewende im Verkehr.
6 Management Summary 7
Kann die Einführung von Brennstoffzellentriebwagen
in Deutschland gelingen?
Etwa 50 Prozent des deutschen Streckennetzes sind nicht elektrifiziert. Der Ober- Ein weiterer Schwerpunkt der Studie behandelt die rechtlichen Rahmenbedingun
leitungsbau ist kostenintensiv, auf Streckenabschnitten mit geringer Auslastung gen, insbesondere bezogen auf das Genehmigungsrecht sowie das Energie- und
unwirtschaftlich und in landschaftlich reizvollen Gebieten oftmals nicht gewollt. Vergaberecht. Bis dato war nicht eindeutig geklärt, ob ein eindeutiger Rechts-
Gleichwohl haben Betreiber und Öffentlichkeit ein großes Interesse daran, den rahmen vorhanden ist. Nach Analyse der rechtlichen Rahmenbedingungen
Schienenverkehr auf solchen Strecken von Emissionen zu befreien, die mit her konstatiert die Studie jedoch, dass im geltenden Rechtsrahmen die Genehmigung
kömmlichen Dieselfahrzeugen betrieben werden. Der Einsatz elektrischer Trieb- von Wasserstoffeinrichtungen zur Erzeugung, zum Transport und zur Betankung
züge mit wasserstoffbetriebenen Brennstoffzellen stellt hier eine interessante und gemäß entsprechender Genehmigungsverfahren bereits möglich ist. Im R ahmen
erfolgversprechende Alternative dar, die die Technologieführerschaft Deutsch- einer Vergabe ist zudem eine kombinierte Ausschreibung aller Leistungen
lands weiter unterstreichen und die nötige Flexibilität in einem sich ändernden hinsichtlich der Beschaffung bis hin zur Betankung der Züge zumindest in der
Nahverkehrssektor – insbesondere im ländlichen Raum – mit sich bringen kann. Einführungsphase der Technologie denkbar.
Das Konsortium hinter dieser Studie untersuchte von Oktober 2015 bis Mai 2016 Weiterhin diskutiert die Studie, welche Finanzierungs- und Betreiberstrukturen
im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr und Digitale Infrastruktur (BMVI) sich verwirklichen lassen hinsichtlich des Ziels, umsetzungsgeeignete Betrei-
und der Nationalen Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie berkonzepte aufzuzeigen. Ein wesentliches Ergebnis ist, dass der zusätzliche
(NOW) die Rahmenbedingungen für den Einsatz von Brennstoffzellentriebwagen Leistungsbaustein „Wasserstoffversorgung“ Risiken mit sich bringt, die bisher
in Deutschland. Derzeit entwickelt der Hersteller Alstom im Rahmen des Natio- in den üblichen Betreiberstrukturen nicht optimal abbildbar sind. Ein mögliches
nalen Innovationsprogramms Wasserstoff („NIP“ – koordiniert durch die NOW) Mittel die Risiken angemessen zu verteilen ist die Finanzierung und Zurverfü-
eine neue Triebzuggeneration mit Brennstoffzellenantrieb. Zwei Prototypen gungstellung des Fahrzeugpools durch den Aufgabenträger an das Eisenbahn-
aus diesem Projekt sollen bereits 2017 im niedersächsischen Bremervörde zum verkehrsunternehmen. Hierdurch können Politik und Verwaltung die Umsetzung
Einsatz kommen. ihrer Nachhaltigkeitsstrategien direkt beeinflussen.
Die dieser Studie zugrunde liegenden Daten wurden in Anspruchsgruppen- Bei der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung wird unterschieden in Anfangs investi
Interviews, Experteninterviews, eigenen Expertenschätzungen und Erhebungen tionen und laufende Betriebskosten. Durch die höheren Investitionskosten in die
zusammengetragen. Insbesondere die Analyse der Kostendaten und der Wirt- Wasserstoff-Züge gibt es bei der Beschaffung einen Wirtschaftlichkeitsnachteil
schaftlichkeit basiert auf Expertenschätzungen, die im jeweiligen Einzelfall mit von 25 % gegenüber den Diesel-Zügen. Betrachtet man allerdings die laufen-
konkreten Preisangaben der Lieferanten validiert werden müssen. den Kosten der Infrastruktur, so entsteht im Basis-Fall ein Wirtschaftlichkeits-
vorteil von 4,8 % für den Wasserstoffantrieb. Kalukuliert man für eine bessere
In einem ersten Schritt untersucht die Studie die betrieblichen Anforderungen, Vergleichbarkeit außerdem Kostenreduktionseffekte und Subventionen für den
welche sich aus dem betriebsgerechten Bahnbetrieb ergeben. Eine wesentliche Diesel-Kraftstoff ein, so erhöht sich dieser Vorteil auf 23 %. Damit kann sich
Erkenntnis ist, dass es hinsichtlich der Umlaufplanung für die Regionalstrecken die Wasserstoff-Infrastruktur neben der regionalen Emissionsfreiheit auch unter
in Deutschland keine operationellen Einschränkungen geben wird, da die Reich- der ökonomischen Perspektive zu einer interessanten und wettbewerbsfähigen
weite der Züge pro Tag bzw. Umlauf ausreichend ist. Neben der Emissionsfrei- Alternative gegenüber der Diesel-Infrastruktur darstellen.
heit ist die Umwandlung von Bremsenergie in Bewegungsenergie ein weiterer
Vorteil: Der kombinierte Brennstoffzellen-Batterieantrieb kann sein Potenzial auf Als Kooperationspartner bei der Entwicklung der Prototypen wird der nieder-
Strecken mit vielen Haltepunkten und wechselnden Höhenprofilen besonders sächsische Aufgabenträger LNVG die Fahrzeuge auf einer bereits identifizierten
gut ausschöpfen. Strecke einsetzen und plant den anschließenden Einsatz einer Flotte. Bezug
nehmend auf diese Fallstudie in der Region Bremervörde ist eine Öffentlichkeits-
Parallel zu den betrieblichen Anforderungen wurden in der Studie sowohl die beteiligung im Sinne eines transparenten und diskursiven Einführungsprozesses
Anforderungen an die Wasserstoffbereitstellung als auch die Verfügbarkeit von mit einer Kampagne als Beispiel entwickelt worden. Hier ist es wichtig, dass in
Wasserstoff (Wasserstoffquellen) dargestellt. Dazu gehört u.a. die Identifikation der Öffentlichkeit ein Verständnis für die Technologie und daraus resultierend
von Wasserstoffquellen in der Nähe der in Frage kommenden, nicht-elektrifizierten Unterstützung für das Konzept gibt..
Strecken in Deutschland sowie die Bereitstellungslogistik. Zunächst wird der
Bereitstellungstransport von Wasserstoff über die Straße in Tankwagen oder Abschließend zeigen die Ergebnisse der Studie, dass der Einsatz von Brennstoff-
über Pipeline (bei bestehenden Rohrleitungen) empfohlen, mittel- bis langfristig zellen-Triebwagen prinzipiell wirtschaftlich darstellbar ist. Allerdings müssen
wird ein Transport über die Schiene mit einem Kesselwagen als geeignet ange- die richtigen Rahmenbedingungen in der Einführungsphase geschaffen werden.
sehen. Im Fokus stehen aber auch Tankcontainer, sowohl für den Straßen- als Diese werden in der vorliegenden Veröffentlichung erläutert und notwendige
auch den Bahntransport. Schritte für ihre Umsetzung aufgezeigt.
8 Genehmigungsbehörde 9
Benötigen wir einen
erweiterten Rechtsrahmen?
Für Errichtung und Betrieb von Wasserstofftankstellen zum Betrieb von Schienen PLANFESTSTELLUNGSVERFAHREN
fahrzeugen ist der geltende Rechtsrahmen ausreichend. Die Kriterien für die Errichtung und Inbetriebnahme einer Betankungsanlage oder einer Wasserstoff
Genehmigung solcher Anlagen und die entsprechenden Verfahren zur Feststellung erzeugungseinrichtung (on-site Elektrolyse) in der Eisenbahninfrastruktur bedürfen
der Genehmigungsfähigkeit existieren bereits (siehe dazu Tabelle auf der rechten in jedem Fall eines Planfeststellungsverfahrens nach § 18 des Allgemeinen Vorgang Varianten Genehmigungserfordernis
Seite). Neue Rechtsinstitute oder Prüfungsinstrumente müssen nicht eingeführt Eisenbahngesetzes (AEG).
werden.
Antrag: Zu den Eisenbahnbetriebsanlagen gehören nach § 2 Abs. 3c Nr. 1 AEG
Die in Frage kommenden Genehmigungsverfahren betreffen hauptsächlich Maß- auch „Einrichtungen für die Brennstoffaufnahme“. Einem Antrag auf Planfest-
nahmen, die innerhalb der bestehenden Eisenbahninfrastruktur durchgeführt stellung sind stets vorhabenspezifische Planunterlagen beizufügen. Welche
werden. Einrichtungen zur Lagerung und Abfüllanlagen sind notwendigerweise Unterlagen für eine Wasserstofftankstelle erforderlich sind, ergibt sich aus der
Teil der Eisenbahninfrastruktur, denn Lokomotiven im Fahrbetrieb können nur in Planfeststellungs-Richtlinie (Nr. 12), dem Umweltleitfaden und dem Leitfaden Planfeststellungsverfahren
on-site: Elektrolyseur in Bahn-Infrastruktur
einem Schienennetz betankt werden. Lediglich die Erzeugung von Wasserstoff „Antragsunterlagen des Eisenbahnbundesamtes“ (EBA). Das Planfeststellungs- § 18 AEG
ist außerhalb der Eisenbahninfrastruktur möglich. verfahren selbst richtet sich nach den §§ 72 bis 78 Verwaltungsverfahrensgesetz
(VwVfG). Wasserstoff-Erzeugung
(Elektrolyse)
BImSchG-Genehmigung Umfang: Im Planfeststellungsverfahren werden die vom Vorhaben berührten
Für die Wasserstofferzeugung mittels Elektrolyseur außerhalb einer Eisenbahn- öffentlichen und privaten Belange sowie die Umweltverträglichkeit bewertet
infrastruktur muss regelmäßig eine Genehmigung der notwendigen Anlagen und gegeneinander abgewogen. Des Weiteren wird geklärt, ob das Vorhaben Elektrolyseur im Industriepark außerhalb der I.d.R. BImSchG-Genehmigung nach § 4 BImSchG
nach § 4 Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) eingeholt werden. Die >>technisch umsetzbar ist, Bahn-Infrastruktur i.V.m. Nr. 4.1.12 des Anhangs 1 zur 4. BImSchV
Genehmigungsvoraussetzungen, für nach dem BlmSchG genehmgungsbedürftige >>den geltenden Regelwerken und Sicherheitsstandards entspricht,
Anlagen, ergeben sich aus § 6 BImSchG. >>öffentliche Belange berührt,
>>private Rechte oder Belange Dritter berührt und in welchem Umfang diese
Umfang: Wichtig für die Erteilung einer Genehmigung ist die Erfüllung der in der Genehmigungsentscheidung zu berücksichtigen sind.
Betreiberpflichten aus § 5 BImSchG sowie weiterer dort konkretisierter An-
forderungen. Außerdem dürfen andere öffentlich-rechtliche Vorschriften und Behörde: Die zuständige Behörde für die Planfeststellung ist das Eisenbahn- Rohrleitung ausschließlich auf privatem oder Ggf. Planfeststellung/ -genehmigung nach
Belange des Arbeitsschutzes der Errichtung und dem Betrieb der Anlage nicht Bundesamt (EBA). Das EBA prüft die Unterlagen auf Vollständigkeit, Plausibilität öffentlichem Grund § 20 Abs. 1 und Nrn. 19.4 bis 19.6 Anlage 1 UVPG
entgegenstehen. Die Genehmigung nach dem BImSchG hat hat eine formelle und technische Realisierbarkeit. Daran anschließend werden die Unterlagen
Konzentrationswirkung. Dies bedeutet, dass nahezu alle anderen behördlichen durch das EBA an die Anhörungsbehörde des Bundeslandes weitergeleitet, in
Entscheidungen, welche für die Anlage relevant sein könnten, eingeschlossen welchem das Vorhaben voraussichtlich umgesetzt wird. Das A nhörungsverfahren Wasserstoff-Transport
werden. Daher sind im Rahmen eines BImSchG-Verfahrens auch sämtliche andere erfolgt selbstständig und eigenverantwortlich durch die jeweilige Landes
öffentlich-rechtliche Anforderungen an Wasserstofferzeugungsanlagen zu prüfen. behörde. Ein Anhörungsverfahren bedeutet stets Öffentlichkeitsbeteiligung. Die
Planfeststellungsunterlagen sind in den betroffenen Gemeinden zur Erhebung Planfeststellungsverfahren
Rohrleitung auf Bahn-Infrastruktur
Dauer: Im Gegensatz zum Planfeststellungsverfahren gibt es bei BImSchG- etwaiger Einwendungen öffentlich auszulegen. Im Anschluss an das Anhörungs- § 18 AEG
Verfahren eine gesetzliche Höchstdauer. Über den vollständigen Genehmigungs- verfahren leitet die Anhörungsbehörde ihre abschließende Stellungnahme mit
antrag ist grundsätzlich innerhalb von 7 Monaten, im vereinfachten Verfahren einer Zusammenfassung aller erhobenen Einwendungen an das EBA. Letzteres
sogar innerhalb von 3 Monaten, zu entscheiden. entscheidet im Folgenden über die Zulässigkeit des Vorhabens.
Die sachlichen Zulassungskriterien ergeben sich für Tankstellen mit einer Lage-
rungskapazität von weniger als 3 Tonnen Wasserstoff aus der Betriebssicher- Planfeststellungsverfahren
Wasserstoff-Tankstellen Tankstellen in Bahn-Infrastruktur
heitsverordnung (BetrSichV), bei einer Lagerungskapazität von 3 Tonnen und § 18 AEG
mehr aus dem Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG). Im letzteren Fall ist
auch eine Umweltverträglichkeitsprüfung bei zu erwartenden erheblich nachtei-
ligen Umweltauswirkungen durchzuführen.
Dauer: Eine zeitliche Prognose der Dauer von Planfeststellungsverfahren ist
kaum möglich. Gerade bei technisch innovativen Vorhaben sind eine Vielzahl Fazit
von Rechten, Belangen und Interessen gegeneinander abzuwägen. Häufig wird Die Genehmigung von Wasserstoffeinrichtungen zur Erzeugung, zum Transport und zur Betankung ist bereits heute im geltenden Rechtsrahmen möglich.
im Rahmen der Planfeststellung eine Umweltverträglichkeitsprüfung erforder- Der Umfang der jeweiligen Verfahren kann sich allerdings zeitintensiv gestalten. Es wird außerdem empfohlen, das EBA frühzeitig in den Prozess einzubinden
lich. Die Anzahl der Einwendungen ist nicht kalkulierbar, und weder das AEG und zu informieren.
noch das VwVfG enthalten eine gesetzliche Befristung. Es empfiehlt sich daher,
das EBA schon in einem sehr frühen Stadium der Planungen einzubinden und zu
informieren.
10 Aufgabenträger 11
Welche Betreibermodelle ermöglichen
den Einsatz der Wasserstofftechnologie?
KONVENTIONELLE BESCHAFFUNG IN DEUTSCHLAND OPTION 1 – BEREITSTELLUNG MIT SEPARATER VORTEILE VORTEILE
Die Standardform der Vergabe von Verkehrsleistungen im schienengebundenen VERGABE DER WASSERSTOFF-VERSORGUNG >>Zinsvorteile (bei Beschaffung mittels öffentlicher Finanzierung) >>Alle Vorteile des AT-Fahrzeugpools
Personennahverkehr (SPNV) in Deutschland sieht die Bereitstellung der Fahrzeuge Die folgenden Modelle bauen auf dem Beschaffungsansatz auf, der eine separate >>Skaleneffekte (günstigere Beschaffungskonditionen bei größeren Bestellmengen) >>Bereitstellung von Fahrzeugen und (Wasserstoff-) Infrastruktur aus einer Hand
durch ein Eisenbahnverkehrsunternehmen (EVU) vor. Das EVU wird mit der Ver- Vergabe der Wasserstoffversorgung vorsieht. >>Entfall des Restwertrisikos der Fahrzeuge auf Seiten der EVU (keine Schnittstellenproblematik für AT)
kehrsleistung auf der ausgeschriebenen Strecke beauftragt. Hierfür muss es >>Risikoübernahme (insb. technische Risiken) durch den privaten Partner
Fahrzeuge bereitstellen und hohe Investitionen in die Beschaffung tätigen. Des KONVENTIONELLE BESCHAFFUNG DER FAHRZEUGE NACHTEILE
Weiteren liegen sowohl Wartung als auch Instandhaltung der Züge im Aufga- Die Bereitstellung, Wartung und Instandhaltung der Fahrzeuge sowie Erbringung >>Mögliches Erfahrungspotenzial seitens EVU wird nicht genutzt NACHTEILE
benbereich des EVU. Je nach Bundesland können sich diese Konstrukte auch der Verkehrsleistung erfolgt hierbei durch das EVU. (z. B. bei der Fahrzeugbeschaffung) >>Alle Nachteile des AT-Fahrzeugpools
voneinander unterscheiden. >>AT trägt durch Fahrzeugbereitstellung diverse Risiken (u.a. Technologierisiken) >>Verkleinerung des Wettbewerbsfelds
VORTEILE und muss zusätzliche Kompetenzen und Personal vorhalten
NEUER LEISTUNGSBAUSTEIN: WASSERSTOFF-INFRASTRUKTUR >>Bereitstellung der Verkehrsleistung aus einer Hand H2-DIENSTLEISTUNGSMODELL
Der Aufgabenträger (AT) steht vor der Herausforderung, die Leistungsbausteine >>AT profitiert von der Marktkenntnis des jeweiligen EVU Daneben gibt es weitere alternative Realisierungsmodelle, z. B. das Fahrzeug- Das Fahrzeug-Dienstleistungsmodell mit dem Einbezug der H2-Lieferung baut auf
Bereitstellung, Wartung und Instandhaltung der Züge, Erbringung der Verkehrs- >>Generierung von leistungs- bzw. wertschöpfungsstufenübergreifenden Dienstleistungsmodell, bei dem die Beschaffung und Bereitstellung der Züge dem LNVG-H2-Modell auf: Die Grundstruktur entspricht dem Fahrzeug-Dienst-
leistung sowie Bereitstellung der H2-Infrastruktur zu gewährleisten. Synergien durch EVU durch eine Projektgesellschaft erfolgt. leistungsmodell, wobei die Projektgesellschaft sich um einen H2-Versorger
erweitert (Joint-Venture) und zum Full-Service-Dienstleister inklusive Betankung
Für den Leistungsbaustein H2-Infrastruktur gibt es zwei Optionen: eine inte NACHTEILE OPTION 2 – BEREITSTELLUNG MIT INTEGRIERTER der Züge wird.
grierte oder eine separate Beschaffung. Aktuell gibt es keinerlei Erfahrung >>Hohe Markteintrittshürden (insbesondere für kleine und mittlere VERGABE DER WASSERSTOFF-VERSORGUNG
hinsichtlich der Effektivität und Machbarkeit beider Beschaffungsoptionen. Im EVU aufgrund hoher Investitionskosten) Die neuartige (Beschaffungs-) Komponente der Versorgung mit H2 (inkl. Bereit-
Gegensatz zu der bestehenden Dieselinfrastruktur, müsste im Fall der Wasser- stellung der entsprechenden Infrastruktur) könnte wie in den folgenden Modellen Fazit
stoffnutzung sowohl eine neue Tankstelle mit der gesamten dahinter liegenden Um EVU den Markteintritt trotz hoher Anfangsinvestitionen zu erleichtern und ausgestaltet werden: Es gibt eine Bandbreite an Modellen und Kombinationsmöglichkeiten,
Beschaffungslogistik als auch das gesamte ökonomische Wertschöpfungs den Wettbewerb zu stärken, wurden verschiedene unterstützende Instrumente welche mit entsprechenden Vor- und Nachteilen einhergehen.
system geschaffen werden. seitens der AT zur Entlastung der EVU entwickelt: LNVG-H2-MODELL
>>Wiederzulassungsgarantie Das geplante Beschaffungsmodell der Landesnahverkehrsgesellschaft Nieder- So liegen die Vorteile eines integrierten Beschaffungsmodells darin, dass
GEEIGNETE MODELLE FÜR >>Wiedereinsatzgarantie (Fahrzeuge) sachsen (LNVG-H2-Modell) verknüpft das AT-Fahrzeugpoolmodell mit der Zu- alle Leistungen zentral aus einer Hand erfolgen. Zudem übernimmt der
DIE EINFÜHRUNG EINER H2-INFRASTRUKTUR >>Übernahme Zinsänderungsrisiko ständigkeit der Versorgung mit H2. Die Erbringung der Verkehrsleistung wird private Partner Risiken und Verantwortung, kann seinerseits jedoch techni-
Im Rahmen dieser Studie wurden verschiedene Modelle analysiert, die die >>Kapitaldienstgarantie dabei separat ausgeschrieben. Es werden weitreichende Kompetenzen und Ver- sche Abstimmungen vornehmen und Synergien nutzen. Auch werden durch
Einführung einer Wasserstoffinfrastruktur bei angemessener Risikoverteilung >>Restwertgarantie (Fahrzeuge) antwortungen an den Fahrzeughersteller übertragen, womit auch entsprechende die zentrale Durchführung Schnittstellen verringert und der Controllingauf-
zwischen AT und EVU unterstützen. Die erarbeiteten Modelle sollen in erster Risiken und Chancen einhergehen. Zusätzlich übernimmt der Fahrzeughersteller wand des AT gering gehalten. Jedoch kann eine Leistungsbündelung das
Linie als Grundkonzept verstanden werden und ein Spektrum an denkbaren Be- AUFGABENTRÄGER-FAHRZEUGPOOL in diesem Modell die Betankung der Züge mit Wasserstoff. Er kann hierbei auch Wettbewerbsfeld beeinflussen und gegebenenfalls eingrenzen.
schaffungsmöglichkeiten aufzeigen. Die abschließende Ausgestaltung sowie Bei diesem Grundmodell beschafft der Aufgabenträger selbst die Fahrzeuge die Rolle des Integrators einnehmen und die Tätigkeit an einen Unterauftragnehmer
Vorteilhaftigkeit hängt von den konkreten spezifischen Rahmenbedingungen und hält diese unabhängig von der Vergabe der Verkehrsleistung in einem übertragen. Generell gilt, dass bei der projektindividuellen Strukturierung des Beschaf-
(insbesondere Entwicklungs- und Verbreitungsstand der H2-Technologie für die Fahrzeugpool vor. Diese werden dem jeweiligen EVU während der Laufzeit des fungsvorhabens und dem damit einhergehenden Design des Betreiber
Schieneninfrastruktur) ab. Verkehrsvertrages bereitgestellt. Der AT übernimmt dabei im übertragenen S inne modells stets die projekt- sowie länder- bzw. aufgabenträgerspezifischen
die Funktion eines Vermieters bzw. Leasinggebers. Randbedingungen analysiert und berücksichtigt werden müssen. Es ist
zudem empfehlenswert, sorgfältige Marktanalysen bzw. -befragungen
durchzuführen und die Informationsgrundlage zu erweitern.
SPNV-Aufgabenträger VERGABERECHT Fahrzeug-Hersteller Fahrzeug-Dienstleister
Im Hinblick auf die vergaberechtlichen Aspekte bei den Betreiber-
modellen ist Folgendes zu berücksichtigen: Kaufvertrag Servicevertrag
Bereitstellung Züge Bereitstellung H2- >>Die Einführung einer neuen Technologie geht mit Risiken für den Betreiber Fahrzeuge Wartung + Energie (H2)
Infrastruktur einher, die durch eine integrierte Ausschreibung inkl. Wasserstoffver-
sorgung durch einen Anbieter aufgefangen werden können. Kurz- bis
mittelfristig ist diese Integration denkbar. Aufgabenträger / Zweckverband
>>Langfristig sollte der Grundsatz der sinnvollen kleinen Lose maßgeblich
sein, der im Sinne des Wettbewerbs und der Kostentransparenz eine
Wartung und Einbringung Mietvertrag Verkehrs-
Aufteilung der Lieferungen (Bereitstellung Fahrzeuge und Bereitstellung Fahrzeuge vertrag
Instandhaltung Züge Verkehrsleistung Wasserstoff) in mehrere Lose vorsieht.
>>Die Direktvergabe einer integrierten Lösung ist auf Basis dieser
Vorhandene Schieneninfrastruktur Grundsätze nicht möglich. EVU
Wesentliche Leistungsbausteine im Spektrum zwischen AT und EIU Das LNVG-H2-Modell
12 13
14 Exkurs: Öffentlichkeitsbeteiligung ond Akzeptanz 15
Wie werden zentrale Akteure und Bürger/innen
eingebunden und welche Akzeptanzmaßnahmen
sollten vorgesehen werden?
TEIL 3 – EINFÜHRUNGSKAMPAGNE AM
BEISPIEL DER FALLSTUDIE NIEDERSACHSEN
Wenn Infrastruktur- und Technologievorhaben in der Gesellschaft Akzeptanz TEIL 2 – STRATEGISCHE ÖFFENTLICHKEITSBETEILIGUNG Die Ersteinführung der Technologie in Niedersachsen entfaltet aufgrund ihres Ergänzend sollte die innovative Technologie in Wissenschaftsmagazinen (TV,
erlangen sollen, bedarf es einer gut konzipierten und professionell u mgesetzten Das übergeordnete Ziel ist es, dass die Einführung der Wasserstofftechnologie Pilotcharakters auch direkte Auswirkungen auf die Einführung der Technologie in Print, Internet) leicht verständlich auch für die überregionale Öffentlichkeit
Öffentlichkeitsbeteiligung. Je früher die zentralen Akteure und Bürger/innen im Schienenverkehr in der regionalen und breiten Öffentlichkeit positiv wahrge- anderen Regionen. Sie ist entsprechend sorgfältig vorzubereiten. Basierend auf dargestellt werden.
dabei eingebunden werden, desto geringer ist das Risiko eines Konflikts. nommen wird. Zwar stehen die Deutschen der Technologie grundsätzlich positiv den ersten beiden Teilen lassen sich die folgenden Eckpunkte einer guten Kom-
gegenüber, doch gelten als wesentliche Grundvoraussetzung für die dauerhafte munikation und Öffentlichkeitsbeteiligung für die Pilotstrecke in Niedersachsen AB 2018: Der Brennstoffzellen-Zug wird im Regelbetrieb im Personenverkehr
Ein in drei Teile gegliedertes Vorgehen kann durch Information und Dialogmög- Akzeptanz die sichere Anwendung der Technologie sowie die Nachhaltigkeit des darstellen. eingesetzt. Die offizielle Inbetriebnahme findet im Rahmen einer feierlichen Ver-
lichkeiten die positive Grundhaltung in der Gesellschaft für die Nutzung der eingesetzten Wasserstoffs. Diese sowie weitere durch Themen-, Sensitivitäts- anstaltung statt. Daran anschließend sollten die Informationsangebote weiter-
Brennstoffzellentechnologie im Schienenverkehr unterstützen. und Stakeholderanalysen identifizierte Aspekte müssen transparent, umfassend BIS ENDE 2016: Der Brennstoffzellen-Zug befindet sich noch auf dem Test- bestehen und die beteiligten Akteure ihre Erfahrungen durch Fachartikel sowie
und zielgruppengerecht kommuniziert und dazu frühzeitig entsprechende Dialog- stand in Frankreich. Die Zeit sollte genutzt werden, um alle bestehenden Infor- die Teilnahme an Fachveranstaltungen teilen und dadurch die Sichtbarkeit des
TEIL 1 – GRUNDLAGEN GUTER ÖFFENTLICHKEITSBETEILIGUNG formate angeboten werden. mationen der beteiligten Akteure zu bündeln, abzustimmen und für die Kommu- Projekts erhöhen.
Das Teilhabebedürfnis von Bürger/innen an den Entwicklungen in ihrem direkten nikation aufzubereiten; etwa in einer geeigneten Storyline. Daraufhin gilt es die
Umfeld ist in den letzten Jahren stark gestiegen. Bei der Konzeption und Umset- Das strategische Vorgehen der Öffentlichkeitsbeteiligung besteht aus drei Kommunikationsschwerpunkte der genannten Akteure zum Projekt aufzuteilen Empfehlungen für das weitere Vorgehen: Für die Kommunikation und
zung von Infrastrukturmaßnahmen lassen sich jedoch häufig Lücken zwischen Schritten: und alle relevanten politischen Vertreter in Region, Land und Bund über das Vor- Öffentlichkeitsbeteiligung sowie die begleitende Akzeptanzforschung besteht
der angebotenen Öffentlichkeitsbeteiligung und dem realen Diskussionsbedarf haben zu unterrichten. eine Vielzahl an möglichen Maßnahmen, die an einer zentralen Stelle koordi-
der relevanten Akteure und der Bevölkerung beobachten. So treten Konflikte 1. Die zentralen Fachakteure als Fürsprecher für den Einsatz der Wasserstoff- niert und miteinander verknüpft werden müssen. Empfohlen wird die Einrichtung
häufig dann auf, wenn sich nicht alle Betroffenen rechtzeitig oder ausreichend und Brennstoffzellentechnologie im Schienenverkehr gewinnen, 1. HALBJAHR 2017: Der Brennstoffzellen-Zug befindet sich auf der Teststrecke. eines Projektbüros, bis die neuen Züge im Regelverkehr eingesetzt werden.
informiert fühlen. In diesen Situationen sind Aufgabenträger häufig von plötzlich 2. Die Bürger/innen entlang der Strecke (insb. Fahrgäste und Anwohner/innen) Die Fachakteure und NGOs sollten mit konkreten Informationen zum Projekt ver- Basierend auf einem Kommunikationsplan analysiert das Projektbüro laufend die
auftretender Kritik überrascht, obwohl sie sich zuvor an alle Anforderungen der zu (Laien-)Experten entwickeln, sorgt werden. Als Anlass hierfür dienen Einladungen zu Symposien, Testfahrten Wahrnehmung aller Akteure, bündelt die bestehenden Informationen, Anfragen
formell vorgeschriebenen Beteiligung gehalten haben. 3. Die erlangten Erfahrungen beim Pilotprojekt unter Einbeziehung der Akteure sowie Werkstatt- und Zugbesichtigungen; jeweils nach der Zulassung des Zuges und Diskussionsbedarfe, koordiniert die Umsetzung der verschiedenen Informa-
und Bürger/innen auf die weiteren Regionen übertragen. durch das Eisenbahnbundesamt. Ergänzend sollten Hintergrundgespräche für die tions- und Konsultationsmaßnahmen und passt die Planung aufgrund aktueller
Dieses „Beteiligungsparadox“ ist in untenstehender Abbildung dargestellt. Das Medien angeboten werden. Entwicklungen und Erkenntnisse regelmäßig an.
mit zunehmendem Projektverlauf wachsende Delta zwischen (a) der möglichen Für dieses Vorgehen bietet sich eine Kombination aus Informations- und Konsul-
Einflussnahme durch die Bürger/innen und (b) ihrem Engagement und Interesse tationselementen an. Auf diesem Wege erhalten die Interessierten umfassende 2. HALBJAHR 2017: Der Brennstoffzellen-Zug ist zugelassen und wird im Pro- Das Projektbüro sowie die gesamte Öffentlichkeitbeteiligung wirkt dabei dann
macht das bestehende Konfliktpotenzial deutlich. und verständliche Informationen sowie ergänzende Dialogangebote für weitere bebetrieb in Niedersachsen getestet. Nun sollten Kommunikation und Öffent- besonders vertrauenswürdig, wenn der Absender eine öffentliche Institution ist,
Fragen, Hinweise und Diskussionen. lichkeitsbeteiligung in der Region intensiviert werden. Parallel zu einem journa- die mit der Maßnahme die Energiewende im Verkehr gestalten möchte und keine
Geplante Infrastrukturprojekte sollten daher möglichst frühzeitig auf ihr Kon- listischen Hintergrundgespräch sollten Informationsbroschüren in der gesamten wirtschaftlichen Interessen verfolgt. Im vorliegenden Fall kommen hier der Bund
fliktpotenzial überprüft und die Konzeption sowie Umsetzung der Öffentlichkeits- Die einzelnen Schritte sollten für eine professionelle Verzahnung aller Interes Region verteilt werden, welche die Vorteile der Technologie und die wichtigsten sowie das Land Niedersachsen in Frage. Die projektbezogene Öffentlichkeits
beteiligung neben der vorgeschriebenen formellen Beteiligung um informelle sierten sowie für die Umsetzung anhand eines klaren Kommunikationsplans Fragen zur Sicherheit und Nachhaltigkeit beantworten, klare Ansprechpartner arbeit durch den jeweiligen Zuwendungsempfänger bleibt davon ausgenommen.
Dialog- und Beteiligungs-Elemente (Information, Konsultationen, Mitgestaltung) durch ein die Technologieeinführung begleitendes Projektbüro für die Kommuni für Rückfragen benennen und zu Probefahrten und Besichtigungen einladen.
ergänzt werden. kation und Öffentlichkeitsarbeit koordiniert werden.
Regelbetrieb
(a)
Zulassung
Mö Beginn der
glic
hke Entwicklung Erprobung Testbetrieb in
it d
er E
infl auf Teststand auf Teststrecke Niedersachsen
uss
nah
me
2016 2017 2018
„Konflikt“
Projektbüro zur Koordination der Kommunikation und als Ansprechpartner
e
r ess
nd Inte Erstellung Sprachregelung
und Q-A-Papier
Informationen an
Fachakteure
Symposium Informations-
veranstaltung
Feierliche
Inbetriebnahme
me nt u
ng age (Passive) Informationen auf Website Aktive Informationen für Erfahrungs-
(b) E Bürger/innen transfer
Information für politische Testfahrten sowie Zug- und
Mandatsträger Forum Technikjournalismus Werkstatt-Besichtigungen
Fachartikel Fachartikel & Wissenschaftsbeiträge
Grundsatz-
Idee Genehmigung Umsetzung
entscheidung Kontinuierliches Themen- und Anspruchsgruppen-Mentoring
Beteiligungsparadox der Öffentlichkeitsbeteiligung Übersicht der empfohlenen Einführungskampagne
16 Eisenbahninfrastrukturunternehmen 17
Wie kann eine betriebsgerechte und sichere
Versorgung mit Wasserstoff gelingen?
WASSERSTOFFQUELLEN
NEBENPRODUKTWASSERSTOFF AUS INDUSTRIEPROZESSEN Transport Bahn: Bahngüterwagen können aufgrund des höheren zulässigen
Einige industrielle Prozesse (z.B. die Chlor-Alkali-Elektrolyse) produzieren neben Gewichts eine deutlich höhere Wasserstoffmenge pro Wagen transportieren.
dem gewünschten Hauptprodukt das Nebenprodukt Wasserstoff. Dieser kann Gleichzeitig können mehrere Waggons zu einem Zug zusammengestellt werden,
als Kraftstoff kostengünstig in den Verkehrssektor verkauft werden. In den m
eisten was die Anzahl der Fahrten weiter reduzieren kann. Entsprechende Wasser-
Fällen ist eine Reinigung des H2 notwendig. stoffdruckbehälter für den Bahntransport waren in der Vergangenheit in Europa
! bereits im Einsatz - eine neue Generation dieser Behälter müssten noch e ntwickelt
H2-ERZEUGUNG IN EINEM ERDGAS-DAMPFREFORMER und in größerer Stückzahl produziert werden. Hierbei können aber auch
! !
! Wasserstoff wird heute überwiegend durch Dampfreformierung von Kohlen-
wasserstoffen hergestellt. Die Herstellung erfolgt dabei meist direkt am Ort
Containersysteme zum Einsatz kommen, was unter den betrieblichen Bedingungen
des Bahnverkehrs noch zu prüfen wäre.
!
! des Wasserstoffbedarfs und wird dem entsprechenden Prozess via lokaler Rohr-
! leitung zur Verfügung gestellt. Ein Teil des erzeugten Wasserstoffs kann nach NEBENPRODUKT-WASSERSTOFF GASFÖRMIG PER PIPELINE
entsprechender Konditionierung (Verdichtung, Verflüssigung) weiteren Verbrau- Rohrleitungen haben gegenüber anderen Verteiloptionen vor allem dann Vor-
chern zur Verfügung gestellt werden. teile, wenn dauerhaft große Mengen zwischen H2-Erzeuger und -Verbraucher
! transportiert werden müssen. Rohrleitungssysteme oder Erweiterungen beste-
!! H2-ERZEUGUNG PER ELEKTROLYSE hender Systeme sind prinzipiell denkbar. Für kleine H2-Durchsätze ist eine Rohr-
! Die Erzeugung von Wasserstoff durch die Elektrolyse gilt als eine der vielverspre- leitung wirtschaftlich eher uninteressant.
chendsten Möglichkeiten, in Zukunft große Mengen Wasserstoff aus erneuer Empfehlung: Bei der Pipeline-Lösung gilt es, die lokalen Rahmenbedingungen
! ! barem Strom zu erzeugen und damit neben der Reduktion von Schadstoffen und genau zu analysieren. So können eine bereits bestehende Rohrleitung in der
!! ! Lärm auch die Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Gegenwärtig stehen mit Nähe, die Wasserstoffmenge, die Länge der geplanten Pipeline sowie mögliche
!! ! alkalischer Elektrolyse und PEM Elektrolyse zwei unterschiedliche Technologien zusätzliche Abnehmer Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit haben.
! !
! ! für den Einsatz im industriellen Maßstab zur Verfügung.
SICHERHEITSTECHNISCHE VORAUSSETZUNGEN
!
!! WASSERSTOFFVERSORGUNGSPFADE FÜR DIE BETANKUNG
!! ! UND IHRE BEWERTUNG Wasserstoff allgemein: H2 ist ein farbloses, geruchloses, hoch entzündliches,
! Die Identifikation und Analyse von fünf möglichen Versorgungspfaden hat ergeben, reaktives, nicht toxisches Gas.
dass vor allem hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit zunächst die Bereitstellung Wasserstoff steigt aufgrund seiner geringen Dichte sehr schnell nach oben. Da die
! von Nebenprodukt-Wasserstoff zu priorisieren ist. Die On-Site Elektrolyse geht Wasserstofftanks bei den in Entwicklung befindlichen Brennstoffzellentriebwagen
heute noch mit hohen Investitionskosten einher, inbesondere wenn erhöhte Be- auf dem Dach platziert sind, verflüchtigt es sich bei möglichen Leckagen schnell
! triebskosten durch eine Besteuerung nach dem EEG anfallen. Eine Befreiung von nach oben.
dieser Besteuerung ist lediglich möglich wenn eine unmittelbare Nutzung des
erzeugten Stroms für den Eisenbahnbetrieb nachgewiesen wird. Dies ist nach Wasserstofftankstelle: Grundsätzlich muss für jede Wasserstofftankstelle eine
!! heutiger Einschätzung nicht der Fall. Die Verflüssigung von Wasserstoff aus spezifische Gefährdungsbeurteilung gemäß Betriebssicherheitsverordnung durch-
dem Dampfreformer ist in Europa lediglich in drei Anlagen möglich, was große geführt werden, um die standortspezifischen Randbedingungen berücksichtigen zu
Abhängigkeiten schaffen kann. Bei einer Fahrzeugflotte von 10-12 Triebwagen können.
! rechnen wir mit einem Tagesbedarf an Wasserstoff von 2 t. Existierende Sicherheitsnormen sind für die Wasserstoffinfrastruktur im Schienen-
verkehr anwendbar, auch wenn es noch kein Regelwerk dazu gibt. Nutzbare Regel
!!!
! NEBENPRODUKT-WASSERSTOFF GASFÖRMIG werke sind hier beispielsweise die Betriebssicherheitsverordnung, TRBS 3151 zur
PER LKW ODER BAHN-TRAILER Vermeidung von Brand-, Explosions- und Druckgefährdungen an Tankstellen und
! Kleine und mittlere Wasserstoffverbraucher, für die eine Wasserstofferzeugung Gasfüllanlagen zur Befüllung von Landfahrzeugen sowie das VdTÜV-Merkblatt
!! vor Ort aufgrund der hohen Investitionskosten unrentabel ist, können per LKW DRGA 514 zu Anforderungen an Wasserstofftankstellen; Druckgase; etc.
oder Bahn* mit Nebenprodukt-Wasserstoff aus zentralen Produktionseinrichtungen
versorgt werden. Das geschieht gasförmig in Druckbehältern. Konzeption der Tankstelle: Bei der Festlegung der erforderlichen Maßnahmen
Empfehlung: Nebenprodukt-Wasserstoff und Wasserstoff aus bestehenden gegen Druck-, Brand- und Explosionsgefahren als Ergebnis der Gefährdungsbeurtei-
!
! Dampfreformierungsanlagen kann vergleichsweise kostengünstig verfügbar lung sind auch die Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Anlagenteilen
sein. Abhängig von der Entfernung zum Verbraucher können diese mit vertret (z. B. zwischen einer Tankstelle und einer Gasfüllanlage) zu berücksichtigen.
baren Kosten angeliefert werden. Die Erfüllung weiterer Anforderungen wie u.a. eine Befehlseinrichtung zum Ab-
schalten und Schutz der Lagerbehälter sind ebenfalls zu beachten.
Transport Straße: Die heute für den Straßentransport überwiegend eingesetzte
Diese Karte zeigt die bestehenden Wasserstoffquellen in Deutschland und die nicht-elektrifizierten Wasserstoff-Transporttechnologie erfordert jedoch mehrere 40t LKW pro Tag, Zoneneinteilungen von explosionsgefährdeten Bereichen: Bei der Gefähr-
Strecken im deutschen Schienennetz. Daraus wird deutlich, wo es kurzfristig kostengünstige Einsatzmöglich was zu starken Akzeptanzproblemen bei den Anwohnern führen kann. Auf- dungsbeurteilung einer Betankungsanlage ist von einer Vielzahl von Bereichen,
keiten für Brennstoffzellenzüge gibt. Sie zeigt auch, dass es an den potenziellen Strecken nicht immer eine ! H2 Quellen/Nutzung kommende Transporttechnologien mit 500 bar Karbonfasertanks können die in denen mit dem Vorhandensein einer gefährlichen, explosionsfähigen Atmo-
bestehende Wasserstoffquelle gibt. Die Bereitstellungslogistik wird insgesamt eine große Rolle spielen. nicht elektrifiziert LKW-Lieferfrequenz deutlich reduzieren. sphäre gerechnet werden muss, auszugehen. Diese Bereiche sind als explosions
Vor diesem Hintergrund wurden geeignete Versorgungspfade identifiziert und bewertet. gefährdete Bereiche auszuweisen.
H2 Pilotstrecken
*Derzeit liegen zu der Anlieferung per Bahn nur wenige Erfahrungen in Europa vor.
18 Eisenbahninfrastrukturunternehmen 19
Anforderungen an Blitz- und Überspannungsschutz: Die Gefahren durch
einen Blitzeinschlag und die damit verbundene Freisetzung von Kraftstoffen oder Fazit
deren Dämpfe sowie von Betriebsstoffen sind zu ermitteln und zu minimieren. >>Nebenprodukt-Wasserstoff und Wasserstoff aus Dampfreformierung
Anforderungen an die Aufstellung: Die Komponenten der Wasserstofftankstelle sind heute und unter den bestehenden gesetzlichen Regelungen günstiger
dürfen in Räumen oder Schrankgehäusen untergebracht oder als Freiluftanlagen verfügbar als Wasserstoff aus Onsite-Elektrolyse.
aufgestellt werden. Dabei sind die Anlagenkomponenten stets zuverlässig Die Rahmenbedingungen vor Ort können entscheidenden Einfluss auf
gegen den Zutritt Unbefugter zu sichern. die Wirtschaftlichkeit einzelner Versorgungsoptionen haben.
>>Der Wasserstoff-Transport auf der Schiene ist aus Akzeptanzgründen
Elektrotechnische Anforderungen: Es müssen die zum Zeitpunkt der Errichtung dem auf der Straße vorzuziehen.
gültigen Anforderungen gemäß der Explosionsschutzrichtlinie sowie den TRBS >>Wasserstoff als farbloses, reaktives & nicht-toxisches Gas verflüchtigt
eingehalten werden. sich rückhaltlos nach oben.
>>Existierende Sicherheitsnormen sind für die Wasserstoffinfrastruktur
Gefährdungen durch Bahnstromanlagen: Im Bereich von Bahnanlagen sind anwendbar.
Gefährdungen durch die Fahrleitung mit entsprechend hohen Spannungen (15 kV) >>Bei der Planung der Tankstelle ist die für die Brennstoffzelle nötige
und Strömen (40 kA Kurzschlussstrom) möglich. Insbesondere die geringe Reinheit des Wasserstoffs unbedingt zu beachten
erforderliche Zündenergie für ein Wasserstoff-Luft Gemisch wird durch die >>Bei Auslegung der Tankstelle einen ähnlichen Tankzyklus wie bei
Bahnstromanlagen schnell überschritten und muss wirksam verhindert werden. Diesel-Triebwagen planen (20 Min. pro Zug).
Zwar werden die Brennstoffzellentriebwagen für gewöhnlich nicht unter Fahr-
leitungen fahren (müssen), dennoch sollten vorsorgende Maßnahmen getroffen
werden. Diese Maßnahmen betreffen hauptsächlich Sicherheitsabstände,
Erdungs- und Potentialausgleichsmaßnahmen sowie sicherheitsspezifische
Funktionalitäten die Bahnstromversorgung (u.a. Oberleitung) betreffend.
Wartung und Instandhaltung: Für die Durchführung aller Instandhaltungsar-
beiten sind die Festlegungen der Betriebssicherheitsverordnung bindend. Das
Personal ist entsprechend der spezifischen Gefährdungsbeurteilung zu schulen.
Da sich Wasserstoff nach oben verflüchtigt, müssen mögliche Ansammlungen
ausgeschlossen werden. Aus diesem Grund sind die Gebäude mit einem Decken-
abluftsystem auszurüsten.
DER BETANKUNGSVORGANG
Die Auslegung der Brennstoffzellen des geplanten Fahrzeugs basieren auf e iner
Reinheit des Wasserstoffes von 5.0 (ISO 14687-2). Dies ist insbesondere für die
Auslegung der Tankstelle zu beachten, wenn beispielsweise Nebenprodukt-
Wasserstoff verwendet wird, der ggf. nicht diese Reinheit aufweist und g ereinigt
werden muss.
Die Betankung des Fahrzeugs erfolgt im geschlossenen Befüllsystem mit einem
Nenn-Fülldruck von 35 MPa. Je nach Auslegung der Nachfülleinrichtung können
die Tankgeschwindigkeiten variieren. Mit der Füllkupplung WEH TK 16 H2 HF
können Tankgeschwindigkeiten bis zu 7,2 kg/min realisiert werden. Dieses S ystem
bewährt sich gegenwärtig bereits im öffentlichen Nahverkehr.
Die Nachfülleinrichtung am Fahrzeug basiert auf den geltenden Normen für den
Einsatz von Dieselfahrzeugen. Die parallele Betankung von beiden Tanksystemen
wird durch 2 Füllstutzen pro unabhängige Anlage sichergestellt und ermöglicht
einen schnellen Tankzyklus analog der konventionellen Dieselbetankung.
Die erzielbare durchschnittliche Betankungsgeschwindigkeit ist entscheidend
von der Auslegung der Betankungsanlage abhängig. Bei der Beschaffung einer
Betankungsanlage sollte die geforderte durchschnittliche Betankungsgeschwin-
digkeit sowie die benötigte Betankungsfrequenz (z.B. 2 Züge pro Stunde) eindeutig
und frühzeitig spezifiziert werden. Bei der Spezifikation der Betankungsanlagen
sollte ein Tankzyklus von ca. 20 min/Zug gefordert werden, analog einer konven-
tionellen Dieselanlage.20 Eisenbahnverkehrsunternehmen 21
Können Brennstoffzellenzüge bereits heute
im Regionalverkehr eingesetzt werden?
ÜBERBLICK Insbesondere anhand der Ergebnisse der Referenzstrecke „Königstein“ wird Im Fallbeispiel verbraucht der Brennstoffzellentriebwagen im Regelbetrieb täglich
Geschwindigkeit: Um im deutschen Schienenverkehr eingesetzt zu werden, deutlich, dass Brennstoffzellenzüge bei Strecken mit vielen Haltepunkten sowie ca. 150 kg Wasserstoff. Dies bedeutet für eine Flotte mit 10 bis 12 Fahrzeugen Fazit
müssen Regionalzüge eine Geschwindigkeit von ca. 120 bis 160 km/h erreichen, stark ausgeprägtem Höhenprofil über einen Effizienzvorteil gegenüber dem einen Wasserstoff-Bedarf pro Tag von 1,5 - 2t. Bei einem Tagesbedarf von 2t Obwohl die betriebliche Planung einer umfangreichen Wasserstoff
um als Zubringer den Zeitplan des Fernverkehrs nicht zu gefährden. Die in dieser Dieselantrieb verfügen. würden nach aktuellem Stand 4 Lkw (490 kgH2/Transporteinheit) und 3 Bahn- infrastruktur mit allen notwendigen Komponenten eine Herausforderung
Studie betrachteten Brennstoffzellenzüge erfüllen diese Forderung mit einer Maxi kesselwagen (660 kgH2/Transporteinheit) benötigt. Wasserstoff kann in unter- darstellt, ist ein normgerechter Einsatz von Brennstoffzellenzügen im
malgeschwindigkeit von 140 km/h und sind somit grundsätzlich einsatztauglich. Es kann davon ausgegangen werden, dass der immer größer werdende Bedarf schiedlichen Varianten der Betankungsanlage bereitgestellt werden: deutschen Schienenverkehr bereits heute möglich.
in der Fahrzeugtechnik zu einer Weiterentwicklung dieser Antriebsart führen und >>Wählt man als Option die Elektrolyse vor Ort, so gilt es eine Fläche von bis zu
Reichweite: Für die bisher angedachten Strecken bedeutet die Umlaufreichweite sich unmittelbar auf die Steigerung des Wirkungsgrades auswirken wird. So 1000m² in Streckennähe zu finden, was üblicherweise kaum zu realisieren ist. Im Vergleich zu Dieseltriebwagen ist ein deutlicher Effizienzvorteil im
von etwa 650 km keinerlei Einschränkungen hinsichtlich der Umlaufplanung. wird sich der Verbrauch an Wasserstoff perspektivisch um weitere 10 % bis 15 % >>Eine Anlieferung mit Lkw oder Bahn-Kesselwagen bringt nicht den hohen Verbrauch, insbesondere auf Strecken mit vielen Haltepunkten sowie
senken und den nachgewiesenen Effizienzvorteil weiter steigern. Umlauf- und Genehmigungsaufwand und Betriebsaufwand in Streckennähe. Gleichwohl stark ausgeprägtem Höhenprofil, erkennbar.
Betankung: Die Betankungseinrichtung der Brennstoffzellenzüge entspricht mit Betankungsplanungen können dadurch gleichermaßen optimiert werden. muss die Lieferlogistik insb. in Wohngebieten berücksichtigt werden. Geneh-
einem Nenndruck von 35 MPa und einer Tankgeschwindigkeit von bis zu 7,2 kg/min migungstechnisch ist diese Option mit deutlich weniger Verwaltungsaufwand Bei der Integration der Brennstoffzellenzüge in den allgemeinen Schienen
bereits heute den geltenden Normen. Der Nenndruck von 35 MPa bewährt sich STANDORTPLANUNG IM HINBLICK zu realisieren. verkehr müssen die entsprechenden Umlaufpläne daher sorgfältig und
bereits bei Brennstoffzellenbussen im öffentlichen Nahverkehr. Im Rahmen AUF DEN BETRIEBSABLAUF unter Berücksichtigung der zeitlichen und technischen Voraussetzungen
der Umlaufplanung ist die ermittelte durchschnittliche Nachfüllzeit, und damit Hinsichtlich der Standortplanung der Tankanlage in der Schieneninfrastruktur Die folgende Grafik illustriert den Umfang der zu planenden Komponenten für von den EVUs geplant werden.
Nichtverfügbarkeit des Zuges von ca. 45 Minuten für den für den gesamten sind folgende Aspekte zu beachten. Betankungsanlagen in der Schieneninfrastruktur. EVUs und EIUs müssen diese
Betankungsvorgang mit einzubeziehen (siehe Seite 18, Der Betankungsvorgang). Anordnung frühzeitig planen, um entlang des Streckennetzes eine ausreichende
In fast allen Eisenbahnverkehrsunternehmen (EVU) ist die Betankung der Fahr- Wasserstoffversorgung sowie einen reibungslosen Umlauf zu ermöglichen.
Sicherheit: Aus Sicherheitsgründen wird eine automatische Wegfahrsperre zeuge Teil der Fahrzeugbereitstellung und wird in der Regel auf dem Gelände
sowie ein druckdichter Verschluss der Tankvorrichtung während des gesamten des Depots bzw. der Abstellanlage durchgeführt. Zu den Komponenten einer
Betankungsvorgangs an der Zapfsäule am Gleis empfohlen, um den Austritt des umfassenden Wasserstoff- und Betankungsinfrastruktur zählen die Wasser-
99,999 Vol-% Wasserstoffs zu verhindern. Einer ersten Berechnung dieser Studie stoffbereitstellung, der Wasserstofftransport zur Betankungsanlage sowie die
nach belaufen sich die Kosten einer solchen Betankungsanlage insgesamt auf Wasserstoffabfülleinrichtung und die komplette Betankungsanlage. Bei der
etwa 2 EUR/kgH2. Durchführung der Standortplanung ist drauf zu achten, dass die Zapfsäulen als
wichtiger Bestandteil unmittelbar am Gleis normgerecht innerhalb des Begren-
EFFIZIENZVORTEIL BRENNSTOFFZELLENANTRIEB zungsbereichs angeordnet werden.
Gleis zur Betankung
Im Vergleich mit Dieseltriebwagen weisen die Brennstoffzellenzüge mit Batterie- Für die Standortplanung der Betankungsanlagen am Gleis ist darüber hinaus
Hybridanteil folgende Vorteile auf: Hohe Beschleunigungswerte und die Mög- laut Gefährdungsanalyse Folgendes zu berücksichtigen:
lichkeit, Energie aus dem Bremsvorgang zurückzugewinnen. Insgesamt ergibt >>Mindestabstand von 5 m zwischen Zapfsäule und Speicherbehälter
sich ein Effizienzvorteil gegenüber dem reinen Dieselantrieb, verdeutlicht an >>Max. zulässige Länge der Betankungsschlauchleitung von 5 m
den Simulationsergebnissen* der in dieser Studie u.a. betrachteten Referenz >>Eine Schlauchrückholung sorgt für eine zuverlässige Unterbringung
strecken „Bremervörde“ und „Königstein“: >>Eine Abreißkupplung ist trotz Losfahrsperre vorzusehen
Abstellgleis für Kesselwagen
2 Dispenser zur
CGH2 CGH2 CGH2 parallelen Betankung
Referenzstrecke Vergleichsdaten
beider Tanksysteme
Streckenlänge Anzahl der
Verbrauchswerte
pro Runde Stationen
Energiebedarf
Brennstoffzellen 20 MPa 20 MPa
Diesel Wasserstoff
gegenüber
Dieselantrieb
l/km kg/km
km - CGH2
(kWh/km) (kWh/km)
30 MPa Lokales
Pipelinesystem
Buxtehude – Bremerhaven –
1,08 0,23 (Für kosten- und energieeffiziente
Bremervörde – Cuxhaven – 240 44 -29%
(10,8) (7,7) CGH2 Betankung wird in mehreren Druckstufen
Buxtehude 45 MPa
nacheinander getankt.)
1,82 0,34
Frankfurt – Königstein – Frankfurt 50,2 18 -38%
(18,2) (11,3)
Verdichter Druckspeicher
Simulationsergebnisse zu Verbrauchsdaten der BZ-Züge auf den Referenzstrecken Anordnung der Wasserstoffinfrastruktur am Gleis
*Eigene Berechnung auf Basis der Simulation des HerstellersSie können auch lesen
