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H2-Kraftstoffe und -Betankungsinfrastruktur
für Nutzfahrzeuge im Fernverkehr
Dipl.-Ing. (FH) Jan Zerhusen
Technische Hochschule Ingolstadt, 29. März 2023
© Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH
Ludwig-Bölkow-Systemtechnik (LBST)
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▪ Brücke zwischen Politik – Wirtschaft – Technologie
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Politikberatung, System- und Technologiestudien,
Lebenszyklusanalysen
▪ Globale und langfristige Perspektive
▪ Konsequenter Systemansatz –
Denken über Bereichsgrenzen hinweg
▪ Internationale Kunden in Industrie, Finanzwirtschaft, Politik,
und Verbänden
29. März 2023 © Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH LBST.de 2
Heutige Inhalte
THG-Emissionen und mögliche
Entwicklung H2-Kraftstoffbedarf
H2-Kraftstoffe – Energiedichte
und andere Unterschiede
H2-Versorgungsvarianten
H2-Betankungsinfrastruktur
Kostenperspektive
29. März 2023 © Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH LBST.de 3
H2-Kraftstoffe und Derivate – Diskutierte Verkehrsanwendungen
Themenfeld Wasserstoff (H2)
H2 basierte Energieträger/Kraftstoffe (Derivate) Wasserstoff als Energieträger
Gasförmiger Druckwasserstoff (H2)
Ammoniak (NH3)
Synthetisches Methan (CH4 & LNG)
Kryogener Flüssigwasserstoff (LH2)
Methanol (CH3OH)
Synthetisches Kerosin, Benzin, etc. (CmHn)
Fokus heute
(Auswahl)
29. März 2023 © Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH LBST.de 4
Schwere Nfz: THG-Emissionen & Prognose H2-Kraftstoffbedarf
▪ Deutschlands Ambitionen: Klimaneutral 2045 THG-Emissionen Transportsektor
(Klimaschutzgesetz, 2021)
− THG-Emissionen insgesamt: - 65% (1990 vs. 2030) Passenger cars
Commercial: HDV
− Transportsektor: 164 MtCO2äq. 85 MtCO2äq. (2019 vs. 2030) Commercial: other
• Schwere Nfz grob 1/5 der Sektoremissionen Non-road
▪ Aktuelle Studien zur Klimaneutralität bis 2045: Projektion: H2-Bedarf im Straßenverkehr
60
− H2-Bedarf im Transportsektor primär für 50
H2 fuel demand [TWh]
schwere Nfz im Fernverkehr 40
− Starker Anstieg ab 2025 30 10 TWh translates e.g.
into 50.000 HDV*
20
10
Today
0
2020 2025 2030 2035 2040 2045
* 80.000 km/a, 260 kWhH2/100km (7,8 kg/100 km)
29. März 2023 © Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH LBST.de 5Steigende Fahrzeugverfügbarkeit
▪ Erste Kleinflotten und Prototypen sind auf der Straße unterwegs
▪ Ankündigt sind:
− H2-Modelle weiterer Lkw-Hersteller
− Steigenden Stückzahlen
Grafik aufgrund von
Bildrechten entfernt
https://www.daimler-truck.com/innovation-sustainability/efficient-
2020 2025 2030 emission-free/mercedes-benz-genh2-fuel-cell-truck.html
(Auswahl)
29. März 2023 © Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH LBST.de 6(Neue) H2-Kraftstoffoptionen
▪ Derzeitige Lkw-Modelle verwenden H2-Druckgasspeicher mit 35 MPa (350 bar) Technologie (verfügbar & erprobt)
Vollständige Anwendungs- 35 MPa Technologie- & Verfügbarer Bauraum
Dekarbonisierung spezifisch Technologie: fahrzeugspezifisch im Fahrzeug
▪ Alle Fahrzeugklassen ▪ Fahrleistung (Tag, Jahr) ▪ Kap.: ~ 30 – 40 kg ▪ Bauraum ▪ Vorschriften
▪ Alle Anwendungen ▪ Kraftstoffbedarf ▪ Dist.: ~ 400 km ▪ Energiedichte ▪ Ökonomie
Status H2-Versorgung Verbreitung
“Neue” H2-Kraftstoffe mit erhöhter Energiedichte Technologie der Tankstelle Know-How
Kapazität:~ 80 kg 70 MPa Druckwasserstoff Fortgeschritten LH2 oder GH2 hoch
Schwerer
Fernverkehr Reichweite: ~ 1.000 km weniger
„Subcooled Liquid“ (sLH2) fortgeschritten
Nur LH2 eingeschränkt
Betankungsdauer:
10 bis 15 Min. „Cryo-compressed“ (CcH2)
Weniger
LH2 (oder GH2) eingeschränkt
fortgeschritten
LH2: Liquid hydrogen, GH2: Gaseous hydrogen
29. März 2023 © Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH LBST.de 7H2-Energiedichte – Abhängig von Temperatur und Druck
Dichte 100
[g/l, kg/m³]
90
1
80
2
70 4 3
60 3 4
Indikativ
50
sLH2-Kraftstoff
40 2
30
20 CcH2-Kraftstoff 1
10
CGH2-Kraftstoff
0
Temperatur [K]: 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360
Temperatur [°C]: -253 -233 -213 -193 -173 -153 -133 -113 -93 -73 -53 -33 -13 0 7 27 47 67 +87
29. März 2023 © Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH LBST.de 8H2-Betankungsinfrastruktur – Aktueller Stand
▪ Öffentliche H2-Tankstellen bisher primär zur Pkw-Betankung konzipiert (70 MPa, 5 kgH2)
▪ Upgrade zur Lkw-Betankung werden derzeit durchgeführt (35 MPa, ca. 20 bis 40 kgH2)
# 254 # 105
Öffentliche H2-Tankstellen in Betrieb
Weltweit: # 814
29. März 2023 © Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH LBST.de 9Kraftstoffversorgung: H2-Tankstelle ≠ H2-Tankstelle
▪ Unterschiedliche Produktion, Logistik und Betankungstechnologien
H2-Tankstelle
Quelle Abbildung: DLR (genehmigt)
29. März 2023 © Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH LBST.de 10AFIR – Alternative Fuel Infrastructure Regulation
Entwicklungsperspektiven H2-Tankstellen für Nfz im Fernverkehr
Vorschlag des Rats Vorschlag der Kommission Vorschlag des Parlamentsausschusses
(5/2022) (7/2021) (10/2022)
Ziel bis zum 31.12.2030 Ziel bis zum 31.12.2030 Ziel bis zum 31.12.2027
Öffentliche HRS mit mindestens einer 70 MPa-Zapfsäule
mindestens alle 200 km mindestens alle 150 km mindestens alle 100 km
im TEN-V-Kernnetz im TEN-V-Kern- im TEN-V-Kern-
und TEN-V-Gesamtnetz, und TEN-V-Gesamtnetz,
mit einer Mindestkapazität mit einer Mindestkapazität
n/a von 2 t pro Tag von 2 t pro Tag
Öffentliche HRS mit Abgabe von Flüssigwasserstoff
n/a mindestens alle 450 km mindestens alle 400 km
Zusätzlich muss bis dahin mindestens eine HRS an jedem „städtischen Knoten“
n/a
verfügbar sein.
Die Tankstellen müssen jeweils zur Versorgung von leichten und schweren Nutzfahrzeugen ausgelegt sein. Zusätzlich werden
Anforderungen an die Bezahloptionen sowie eine nicht diskriminierende Preisgestaltung definiert.
Bei TEN-V (Transeuropäische Netze – Verkehr) handelt es sich um definierte Verkehrsnetze (z.B. Autobahnen), die zur Entwicklung des europäischen Binnenmarktes von besonderer Bedeutung sind.
29. März 2023 © Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH LBST.de 11Kostenperspektive – H2-Kraftstoff (allgemein)
▪ Preisparität Kraftstoff – Was dürfen H2-Kraftstoffe kosten?
(Für eine vollständige Logistik-TCO müssen natürlich auch Fahrzeug, Maut, etc. betrachtet werden, hier geht es vereinfacht nur um den Kraftstoff)
Übersetzung von Diesel auf H2-Kosten Metaanalyse H2-Kraftstoffkosten
14
e-mobil BW_2022
Umsatzsteuer
H2-Zielkosten: 12 ICCT_2022 Gemäßigtes Szenario
Ersatzbeschaffung H2
H2-Kraftstoffkosten [€/kg]
ICCT_2022 Optimistisches Szenario
Beschaffung Diesel 10 Hydrogen Council_2020
0,61 0,19 2,45 Datenpunkte weiterer Studien
1,4 €/Liter
3 €/kg Vermeidung CO2-Preis
8
CO2-Preis Diesel
0,07 0,02 (Erhöhung bis 2025) 6
0,08 0,0244 0,60
CO2-Preis Diesel (2022)
Äquivalente Energiesteuer H2 4
0,47 0,14 1,89 (wird aktuell nicht erhoben)
(+1,9 €/kg)
Energiesteuer Diesel
2
0,02 0,01 0,08 Marge Tankstelle
Diesel Wasserstoff 0
(€/L) (€/km) (€/kg) 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
30,5 l/100km 7,6 kg/100km Betrachtungsjahr
29. März 2023 © Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH LBST.de 12Zusammengefasst
Wasserstoff als Kraftstoff wird im Lkw Fernverkehr erwartet
Hohe Reichweiten durch hohe Energiedichte darstellbar
Drei H2-Kraftstoffoptionen gegenwärtig in der Diskussion
Unterschiedliche Infrastrukturanforderungen
H2-Kraftstoffkosten von ca. 5 €/kg erforderlich und erreichbar
29. März 2023 © Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH LBST.de 13Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Jan Zerhusen Hinweise
Hinweis auf
auf kommende
kommendeStudie zum Thema:
LBST-Studie zum Thema:
Senior Project Manager
H2-Infrastruktur für Nutzfahrzeuge im Fernverkehr
E: jan.zerhusen@LBST.de
Aktueller Entwicklungsstand und Perspektiven
Wer: LBST & DLR; Veröffentlicht durch e-mobil BW
Wann: April 2023
LBST · Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH
Daimlerstr. 15 · 85521 München/Ottobrunn · Germany
www.lbst.deSie können auch lesen
