J A HR ESBE RICHT
2014
H
NOWMAGAZIN
2014
H
Inhaltsverzeichnis
Vorwort von Alexander Dobrindt / 02
Vorwort von Dr. Klaus Bonhoff / 04
Die NOW / 06
Die Modellregionen Elektromobilität / 08
Das NIP / 10
Internationale Kooperationen / 15
Interview mit Michio Hashimoto,
New Energy and Industrial
Technology Development Organization (NEDO),
Japan / 18
Interview mit Daniela Rosca,
DG Mobility & Transport,
Europäische Kommission / 20
Strategische Programmsteuerung / 22
Veranstaltungen im Jahresrückblick / 24
Pressespiegel / 44
Kontakt / Impressum / 48
02 / 03
NOW-MAGAZIN
Vorwort von
Alexander Dobrindt
Der Verkehrssektor spielt auch bei der Energiewende
und beim Klimaschutz eine entscheidende Rolle.
Mit Batteriestrom aus erneuerbaren Energien oder
Wind-Wasserstoff im Tank wird aber nicht nur der
CO 2-Ausstoß gesenkt, sondern auch die Abhängigkeit von Kraftstoffimporten verringert. Vorreiter bei
der Elektromobilität zu sein, heißt also sowohl Wissens- und Technologievorsprung im internationalen
Wettbewerb zu erarbeiten als auch Vorbild bei umweltverträglichem und ressourcenschonendem Verkehr zu sein.
NIP — Nationales Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie
Technologieführerschaft in Zukunftsbranchen sichert wirtschaftliches Wachstum, Wohlstand und
Arbeitsplätze. Damit die deutsche Automobilindustrie weiterhin international führend bleibt, brauchen
wir hierzulande einen schnellen Markthochlauf elektrisch und hybrid angetriebener Kraftfahrzeuge. Daher ist es erklärtes Ziel der Bundesregierung, dass
Deutschland bis zum Jahr 2020 zum internationalen Leitanbieter und Leitmarkt für Elektromobilität
wird.
Das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) unterstützt die Industrie seit mehreren Jahren mit umfangreichen Programmen in der
Marktvorbereitung elektromobiler Angebote im Bereich der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie. Als Ministerium für Mobilität und Modernität steuert das 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 Brennstoffzellentechnologie (NIP) werden die Produkt- und Verfahrensneuerungen unter Alltagsbedingungen erprobt.
Modellregionen und Schaufenster
Elektromobilität
Partnerschaft und Akzeptanz stärken
Unser Ziel, dass bis zum Jahr 2020 eine Million Elektroautos auf deutschen Straßen verkehren sollen, ist
ambitioniert, aber machbar. Angesichts eines weiteren Verkehrswachstums brauchen wir für eine klimaverträgliche Mobilität mehr elektrische Antriebe, insbesondere im motorisierten Straßenverkehr. Mit Hilfe
von Modellregionen des BMVI und der Schaufenster
Elektromobilität bereiten wir den Weg für einen Markterfolg. Neben dem flächendeckenden Aufbau einer
Lade-Infrastruktur für Elektromobile stehen dabei die
Entwicklung eines CO 2 -reduzierten Individual- und
Wirtschaftsverkehrs sowie alternativer Antriebe für
Busse und Schienenfahrzeuge im Fokus.
Die Mobilität der Zukunft erfordert in Politik, Industrie
und Wissenschaft national wie international ein partnerschaftliches Bündnis. Über die Programme NIP und
Modellregionen Elektromobilität hat sich bereits ein
enges und gut funktionierendes Netzwerk etabliert.
Gemeinsam mit unseren Nachbarländern gilt es, europaweit kompatible Infrastrukturen für Wasserstoff
und Batteriestrom aufzubauen. Auf unserem Weg in
die elektromobile Zukunft müssen wir aber vor allem
die Menschen begeistern. Denn die auf Batterien oder
Brennstoffzellen basierenden Mobilitätstechnologien
werden nur dann am Markt erfolgreich sein, wenn sie
von den Nutzern akzeptiert und angenommen werden.
Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie
Im Energiekonzept der Bundesregierung spielt der Verkehrssektor mit seinem Energieverbrauch eine zentrale
Rolle. Als Beitrag der Verkehrspolitik zur Energieeinsparung dient die Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie
(MKS), in die wir alle relevanten Akteure einbeziehen
und gemeinsam Energie- und Kraftstoffoptionen analysieren. Die MKS verstehe ich dabei als eine lernende
Strategie zur langfristigen Umsetzung der Energiewende im Verkehr.
Alexander Dobrindt, MdB
Bundesminister für Verkehr
und digitale Infrastruktur
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NOW-MAGAZIN
Vorwort von
Dr. Klaus Bonhoff
programms (NIP) und den Aufbau von Elektromobilität in Modellregionen seit 2009 bzw. in Schaufenstern
seit 2011. Zur Umsetzung der Programme NIP und
Modellregionen wurde die Nationale Organisation
Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NOW)
eingesetzt. Die NOW arbeitet an der Schnittstelle von
Industrie, Wissenschaft und Politik. In den Steuergremien der NOW stimmen Vertreter der genannten
Bereiche gemeinsam strategisch die Förderaktivitäten des Bundes und die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten der Industrie aufeinander ab.
Erfolge im NIP und in den Modellregionen
Elektromobilität
Strom und Wasserstoff aus erneuerbaren Energien
sind die Generalschlüssel im modernen Energiegebäude. Sie können Energie aus fluktuierenden Quellen
wie Wind und Sonne speichern und flexibel nutzbar machen. Im Fokus: Als CO2-freie Kraftstoffe im
Verkehr eingesetzt, können Strom und Wasserstoff
künftig zu Treibern der Energiewende im Verkehr
werden.
Die Entwicklung von neuen Technologien für die Energieversorgung ist gesellschaftspolitisch und für den
Wirtschaftsstandort Deutschland von hoher Relevanz. Deshalb fördert die Bundesregierung die Marktvorbereitung von Wasserstoff und Brennstoffzelle
seit 2006 im Rahmen eines Nationalen Innovations-
Im NIP, das 2006 als Zehnjahresprogramm aufgesetzt
wurde, konnten durch das abgestimmte Vorgehen von
Industrie, Wissenschaft und Politik maßgeblich Erfolge in der Marktvorbereitung erzielt werden. So stehen
nach erfolgreicher Alltagserprobung im NIP heute erste Brennstoffzellenfahrzeuge (s. Clean Energy Partnership, S. 010) und stationäre Brennstoffzellensysteme
(s. Callux, S. 050) zur Strom- und Wärmeerzeugung
im kommerziellen Markt; ebenso gilt die Technologie
heute in zahlreichen sogenannten Speziellen Märkten,
wie beispielsweise der unterbrechungsfreien Stromversorgung im Behördenfunk (s. Clean Power Net, S. 064)
oder im Bereich der Flurförderzeuge, als ernst zu nehmende Alternative. Zusätzlich hat die Wasserstofftechnologie über die Herausforderung der Speicherung von
erneuerbaren Energien eine weitere Bedeutung erhalten.
In den Modellregionen Elektromobilität wird seit 2009
kontinuierlich am Aufbau von Elektromobilität gearbeitet; nicht zuletzt deshalb waren Ende 2014 aus den
Häusern deutscher Fahrzeughersteller 17 Modelle am
Markt verfügbar. Auf der Infrastrukturseite besteht
mittlerweile eine Festlegung, was die Art der Stecker
betrifft: Combined Charging System (CCS) mit Typ-2Stecker für Wechselstromladen und Combo2-DC-Stecker für Gleichstromladen. Auch hierfür bildete die
Projektarbeit in den Modellregionen die Entscheidungsbasis. Jetzt geht es darum, die Elektromobilität in der
Breite zum Erfolg zu führen. Die zentralen Akteure werden die Kommunen sein. Ihre politische Gestaltungskompetenz reicht von Umwelt- und Verkehrskonzepten
über Ladeinfrastruktur im öffentlichen Raum bis zum
Einsatz von Elektrofahrzeugen in kommunalen Flotten.
Neue Akteure — neben Kommunen auch ÖPNV-Unternehmen und Flottenbetreiber — beim Einstieg in die
Elektromobilität zu unterstützen, ist ein wichtiges Ziel
der Begleitforschung der Modellregionen (ab S. 078).
Gemeinsam mit den Praktikern aus den Demo-Projekten erarbeiten die beauftragten wissenschaftlichen
Institute allgemeingültige Ergebnisse zu zentralen
Fragestellungen und organisieren in enger Zusammenarbeit mit NOW und BMVI den Wissenstransfer zu den
relevanten Zielgruppen.
Infrastrukturaufbau in Deutschland und Europa
Für die Kraftstoffe Wasserstoff und Strom müssen
neue Infrastrukturen aufgebaut werden. Die Alltagserprobung von Wasserstofftankstellen innerhalb der NIPgeförderten Clean Energy Partnership (CEP) hatte großen Anteil daran, dass jetzt — ebenfalls im Kontext NIP/
CEP — die ersten 50 Tankstellen in Deutschland gebaut
werden. Die weitere Forschung und Entwicklung steht
auch bei diesen Tankstellen im Vordergrund, allerdings
folgt der Aufbau schon strategischen Gesichtspunkten wie der Abdeckung der Metropolregionen bzw. der
wichtigsten Bundesautobahnen. Den großen Schritt hin
zu 400 Tankstellen wird dann H2 Mobility übernehmen;
ein gemeinsames Unternehmen der wesentlichen Industrieakteure in diesem Bereich.
Der Aufbau von Infrastruktur — für Batterie und Wasserstoff — erfordert nicht nur national, sondern auch
auf europäischer Ebene ein integriertes Vorgehen aller
Beteiligten. Denn die wichtiger werdende Marktaktivierung unter Beibehaltung eines hohen Niveaus in Forschung und Entwicklung im gesellschaftspolitisch so
relevanten Technologiefeld Wasserstoff — Brennstoffzelle — Batterie können Politik und Industrie nur in gegenseitiger Unterstützung erfolgreich ins Ziel bringen.
Internationale Zusammenarbeit und Akzeptanz
In Ergänzung zur technischen Arbeit in den Programmen sieht die NOW ihre Aufgabe auch darin, die internationale Abstimmung und Kooperation aller relevanten
Partner sicherzustellen. So engagiert sich NOW aktiv
und in zentraler Rolle in internationalen Gremien wie
beispielsweise der International Partnership for Hydrogen in the Economy (IPHE) auf globaler Ebene oder der
Governmental Support Group (GSG) auf europäischer
Ebene. Ebenso gilt es, kontinuierlich weitere Akteursgruppen über die Technologien und die Ergebnisse aus
den Programmen zu informieren, für Akzeptanz zu werben und sie in die weitere Entwicklung einzubeziehen.
Ein Teil dieser Kommunikationsarbeit ist nicht zuletzt
der vorliegende NOW-Jahresbericht 2014.
Ich wünsche Ihnen viel Spaß und eine erkenntnisreiche
Lektüre und stehe Ihnen für Rückfragen mit meinem
Team jederzeit zur Verfügung.
Ihr
Dr. Klaus Bonhoff
Geschäftsführer (Sprecher) der NOW GmbH
Nationale Organisation Wasserstoff- und
Brennstoffzellentechnologie
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NOW-MAGAZIN
DIE
NOW
H
Die NOW GmbH Nationale Organisation Wasserstoffund Brennstoffzellentechnologie wurde 2008 von
der Bundesregierung, vertreten durch das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung
(heute Bundesministerium für Verkehr und digitale
Infrastruktur), gegründet. Sie koordiniert und steuert
zwei Förderprogramme des Bundes — das Nationale
Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) sowie die Modellregionen
Elektromobilität des BMVI. Beide Programme dienen
der Marktvorbereitung der entsprechenden Technologien, um Mobilität und Energieversorgung künftig
sowohl effizient als auch emissionsarm zu gestalten.
Im Mittelpunkt der Förderung stehen Forschungs- und
Entwicklungsaktivitäten sowie Demonstrationsprojekte, die Anwendungen aus dem Technologiefeld
Wasserstoff, Brennstoffzelle und batterieelektrische
Antriebe im Alltag zeigen.
Die NOW ist verantwortlich für die Initiierung, Bewertung und Bündelung der in den Programmen geförderten Projekte und dient als Schnittstelle zwischen
Regierung und beteiligten Partnern aus Wissenschaft
und Industrie. Die zentrale Koordination der Vorhaben erlaubt es, Erfahrungen im Rahmen eines integrierten Prozesses auszutauschen und bestehende
Synergien zu nutzen. Die konkrete Abwicklung der
Förderung durch das BMVI obliegt dem Projektträger
Jülich (PtJ).
Neben der gezielten Marktvorbereitung von Elektromobilität sowie Wasserstoff- und Brennstoffzellenanwendungen durch die Begleitung der verschiedenen
Demonstrations- und Forschungsprojekte betreibt die
NOW eine aktive Öffentlichkeitsarbeit, um die Wahrnehmung der Technologien und die Nutzerakzeptanz
zu steigern.
In den Gremien der NOW sind Verantwortliche aus
Politik, Industrie und Wissenschaft vertreten. Der
Beirat berät die Programmgesellschaft bei der Umsetzung des NIP. Da der Übergang in eine nachhaltige
Mobilitäts- und Energiewirtschaft eine globale Herausforderung ist, fördert die NOW zudem Kooperationen auf internationaler Ebene. Die NOW engagiert
sich in der IPHE (International Partnership for Hydrogen and Fuel Cells in the Economy), die 17 Nationen
sowie die Europäische Kommission unter ihrem Dach
versammelt und den Ausbau der Wasserstoff- und
Brennstoffzellentechnologie weltweit vorantreibt.
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NOW-MAGAZIN
DIE MODELLREGIONEN
ELEKTROMOBILITÄT
Mit dem Förderprogramm Modellregionen Elektromobilität unterstützt das Bundesministerium für Verkehr
und digitale Infrastruktur (BMVI) eine übergreifende
Zusammenarbeit von Industrie, Wissenschaft und
öffentlicher Hand, um die Verankerung der Elektromobilität im Alltag voranzutreiben. In Ergänzung zu
den von der Bundesregierung geförderten Schaufenstern steht hier der regionale Bezug insbesondere
auch durch die Beteiligung von Kommunen im Vordergrund. Gefördert werden zum einen die technologieoffene Forschung und Entwicklung batterieelektrischer
Fahrzeuge, zum anderen Projekte, die elektromobile
Anwendungen im öffentlichen Raum alltags- und nutzerorientiert demonstrieren und in eine moderne Mobilitäts-, Raum- und Stadtentwicklung integrieren. Durch
die Partizipation lokaler Akteure aus relevanten Industrien, Wissenschaft und öffentlicher Hand erfolgt die
Erprobung von Elektromobilität angepasst an die jeweiligen Bedingungen und Bedürfnisse vor Ort.
Die Förderung der Elektromobilität erstreckt sich über
alle zentralen Handlungsfelder. In Ergänzung zu den
einzelnen Projekten werden daher in wissenschaftlicher Begleitforschung übergeordnete Themen bearbeitet. Hier werden sämtliche Aspekte der Elektromobilität betrachtet, angefangen bei der Perspektive
der Nutzer, über die Weiterentwicklung der Antriebsund Fahrzeugtechnologie, Themen der Sicherheit und
Infrastruktur, der Integration von Elektromobilität in öffentliche und betriebliche Flotten, bis hin zu Fragen der
Raum- und Stadtentwicklung und des Ordnungsrechts.
Weitere Informationen über das Programm finden sich
im beiliegenden Programmbericht.
Modellregionen Elektromobilität — Anwendungssektoren
(Stand: Dezember 2014 *)
ANWENDUNGSSEKTOR
ORGANISATION/PLS
INTERNATIONALISIERUNG
ERA-NET
ÖV-SCHIENE
ANTRIEB/TECHNOLOGIEERPROBUNG
LUFTVERKEHR
BEGLEITFORSCHUNG
INFRASTRUKTUR
ÖV-BUSSE
ÖV-INTERMODAL
GEWERBLICHER VERKEHR
INDIVIDUALVERKEHR
GESAMTSUMME
BUDGET T.€
FÖRDERUNG T.€
5.736
3.376
3.330
19.019
15.736
13.436
8.232
17.622
18.673
30.911
62.451
70.181
268.702
3.157
3.026
3.133
7.633
7.817
6.982
7.688
10.837
10.481
20.212
31.180
42.874
155.020
* Die Angaben beziehen sich auf BMVI-Mittel für Vorhaben seit 2009.
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NOW-MAGAZIN
H
DAS
NIP
In strategischer Allianz haben Bund, Industrie und Wissenschaft 2006 das auf zehn Jahre angelegte Nationale
Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) zur Förderung und Marktvorbereitung der entsprechenden Technologien initiiert. Das
Fördervolumen des Programms umfasst 1,4 Milliarden
Euro. Bereitgestellt wird diese Summe je zur Hälfte vom
Bund — dem Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) und dem Bundesministerium für
Wirtschaft und Energie (BMWi) — und der beteiligten
Industrie. Unterstützt wird das NIP weiterhin vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) sowie vom Bundesministerium
für Bildung und Forschung (BMBF). Alle vier Ressorts
der Bundesregierung sind sowohl im Aufsichtsrat als
auch im Beirat der NOW vertreten.
Das NIP ist in vier Programmbereiche unterteilt, um
den verschiedenen Produkt- und Anwendungsmöglichkeiten der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie gleichermaßen gerecht zu werden und marktspezifische Herausforderungen bei der Marktvorbereitung
gezielt angehen zu können. Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten sowie Demonstrationsprojekte können so je nach Anwendungsgebiet in den Bereichen
Verkehr und Infrastruktur, Wasserstoffbereitstellung,
Stationäre Anwendungen oder Spezielle Märkte gefördert werden. In umfassenden Leuchtturmprojekten mit
mehreren Partnern werden die jeweiligen Technologien unter realen Alltagsbedingungen getestet und die
verschiedenen Kompetenzen gebündelt. Die Leuchttürme schlagen eine Brücke zwischen Forschung und
den späteren Märkten und machen Produkte und
Dienstleistungen rund um das Thema Wasserstoff und
Brennstoffzelle einer breiten Öffentlichkeit bekannt.
Darüber hinaus wird in allen Programmbereichen explizit auch eine Stärkung der Zulieferindustrie forciert,
um einer künftigen Serienfertigung den Weg zu ebnen.
Der Gesamtanteil des BMVI im NIP beträgt 500 Millionen Euro. Weitere Mittel werden durch das BMWi bereitgestellt, das anwendungsbezogene F&E-Vorhaben,
die zur Verbesserung von Komponenten und Systemen
beitragen, sowie einige grundlegende Untersuchungen
fördert. Die Grafiken auf den folgenden Seiten zeigen
die Verteilung der Fördermittel über die verschiedenen
Anwendungssektoren.
Weitere Informationen zu den konkreten Projektinhalten des NIP finden sich im beiliegenden Programmbericht.
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NIP — Mittelherkunft
Demonstration (BMVI) und F&E (BMWi) *
100.000
[FÖRDERUNG IN T¤]
80.000
33 %
60.000
67 %
40.000
20.000
0
2008
BMVI
2009
2010
2011
2012
2013
2014
BMWi
Förderinitiative Energiespeicher
Der wachsende Anteil erneuerbarer Energien an der
Stromerzeugung muss Hand in Hand mit der Entwicklung effizienter Energiespeicher gehen. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) hat darum
2011 gemeinsam mit dem Umweltministerium (BMUB)
und dem Bundesministerium für Bildung und Forschung
(BMBF) eine Initiative zur Förderung von F&E auf dem
Gebiet der Speichertechnologien gestartet. Unterstützt
werden Vorhaben zur Entwicklung einer großen Bandbreite von Speichertechnologien für Strom, Wärme und
* Die Angaben beziehen sich auf bewilligte Projekte.
andere Energieträger. Dadurch ergeben sich umfangreiche Synergien mit dem Feld der Wasserstoff- und
Brennstoffzellentechnologie, die gemeinsam mit der
NOW koordiniert werden. Im Rahmen der »Förderinitiative Energiespeicher« haben die drei Ressorts in einer
ersten Phase Projekte mit einer Fördermittelsumme
von über 190 Millionen Euro bewilligt. Auf das Thema
Wasserstoff aus Wind entfielen davon rund 43 Millionen Euro, zusätzlich mit den Mitteln für Methanisierung
sind es knapp 53 Millionen Euro.
Das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur im NIP
Das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) hat das NIP gemeinsam mit den Bundesministerien für Wirtschaft und Energie (BMWi), für
Bildung und Forschung (BMBF) und mit dem Umweltministerium (BMUB) aufgelegt. Das Programm ist Teil
der Hightech-Strategie für Deutschland und passt sich
in die Kraftstoffstrategie der Bundesregierung ein. Der
Gesamtanteil des BMVI im NIP beträgt 500 Millionen
Euro. Das NIP bietet damit einen gemeinsamen Rahmen für zahlreiche Wasserstoff- und BrennstoffzellenForschungsprojekte von Wissenschaft und Industrie.
NIP — Anwendungssektoren
(Stand: Dezember 2014 *)
ANWENDUNGSSEKTOR
VERKEHR UND INFRASTRUKTUR
WASSERSTOFFBEREITSTELLUNG
STATIONÄR INDUSTRIE
STATIONÄR HAUSENERGIE
SPEZIELLE MÄRKTE
QUERSCHNITTSTHEMEN
INNOVATIVE ANTRIEBE
GESAMTSUMME
BUDGET T.€
FÖRDERUNG T.€
519.561
25.197
72.348
101.706
103.963
11.946
15.439
850.161
248.325
12.379
35.376
48.983
49.775
6.751
7.411
408.999
* Die Angaben beziehen sich auf BMWi-Mittel für Vorhaben seit 2009.
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NOW-MAGAZIN
Das BMWi fördert im Rahmen des NIP anwendungsbezogene
F&E-Vorhaben
Im Feld der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie fördert das BMWi anwendungsbezogene F&EVorhaben, die zur Verbesserung von Komponenten und
Systemen beitragen. Ergänzend werden einige grundlegende Untersuchungen finanziert.
Die Förderung umfasst dabei entsprechend den Vorgaben des NIP die komplette Bandbreite möglicher
Anwendungsbereiche der Technologie: Verkehr und
Infrastruktur, stationäre Brennstoffzellen für die Hausenergieversorgung und industrielle Anwendungen bis
hin zu den Speziellen Märkten für die Brennstoffzellentechnologie.
NIP — Anwendungssektoren
(Stand: Dezember 2014 *)
ANWENDUNGSSEKTOR
VERKEHR UND INFRASTRUKTUR
WASSERSTOFFBEREITSTELLUNG
STATIONÄR INDUSTRIE
STATIONÄR HAUSENERGIE
SPEZIELLE MÄRKTE
QUERSCHNITTSTHEMEN
GESAMTSUMME
BUDGET T.€
FÖRDERUNG T.€
131.849
16.425
12.160
44.643
20.310
21.488
246.875
66.382
10.132
9.145
20.168
11.182
14.508
131.517
* Die Angaben beziehen sich auf BMWi-Mittel für Vorhaben seit 2009.
Internationale
Zusammenarbeit
2014 sind international zahlreiche bedeutende Grundlagen für die weitere Entwicklung und Markteinführung der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie
geschaffen worden. In Japan wurde ein langfristiges
Vorgehen zum Aufbau einer Wasserstoffgesellschaft
bis 2040 beschlossen, in den USA gab es einen Zusammenschluss von acht Bundesstaaten zur Förderung
von Elektromobilität und Entscheidungen zu wichtigen
Förderinstrumenten. Auch in Europa wurden mit dem
Beschluss der Clean Power for Transport-Richtlinie,
der Verlängerung des Fuel Cell and Hydrogen Joint Undertaking (FCH-JU) bis 2020 und den ersten Wasserstoffprojekten innerhalb des TEN-T-Programms klare
Zeichen in Richtung Markteinführung der Wasserstoffund Brennstoffzellentechnologie gesetzt.
Vor diesem Hintergrund ist es von großer Bedeutung,
auch weiterhin eng mit den führenden Nationen in
diesem Bereich zu kooperieren und den gemeinsamen
Austausch fortzuführen. Im vergangenen Jahr gab es
eine Vielzahl von Aktivitäten, welche im Folgenden dargestellt werden.
Für die Zukunft ist es zudem unabdingbar, dass Deutschland international eine führende Rolle übernimmt.
Eine Voraussetzung dafür ist, auch weiterhin an einem
positiven Marktumfeld zur Marktaktivierung der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie zu arbeiten,
um mit innovativen Technologien langfristig international konkurrenzfähig zu bleiben.
Europa
2014 wurde unter anderem durch die Krise in der Ukraine deutlich, wie sehr die europäische Gemeinschaft
von Rohstoffimporten abhängig ist und wie stark diese
von geopolitischen Entwicklungen beeinflusst werden
können. Politische Souveränität bedeutet Unabhängigkeit, und dies gilt ebenfalls für den Energiesektor.
Durch die ambitionierten Ziele der EU bezüglich erneuerbarer Energien im Stromsektor ist Europa in diesem
Bereich auf einem guten Wege. Im Verkehrssektor stehen wir jedoch noch vor größeren Herausforderungen.
Doch genau in diesem Bereich liegen auch erhebliche
Potenziale, eine größere Unabhängigkeit von Rohstoffimporten zu erlangen und die europäische Binnenwirtschaft zu stärken. Nur durch eine verstärkte Elektrifizierung des Individualverkehrs können diese Potenziale
ausgeschöpft werden. Diese Technologien, sei es durch
reine Batteriefahrzeuge oder Brennstoffzellenfahrzeuge, ermöglichen die Einbindung erneuerbarer Energien
in den Verkehrssektor und damit die gewünschte Steigerung der Unabhängigkeit von Rohstoffimporten.
Unter diesen Gesichtspunkten war die Verlängerung
des FCH-JU in einer zweiten Phase mit dem Horizont
2020 bis 2024 ein wichtiges Signal an alle Mitgliedsstaaten. Mit einem Gesamtbudget von 665 Millionen
Euro wird das FCH-JU 2 auch weiterhin Forschungs- und
Demonstrationsaktivitäten in der EU fördern können.
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NOW-MAGAZIN
Ein weiterer Meilenstein ist die Verabschiedung des
Clean Power for Transport-Pakets (CPT) der Europäischen Kommission 2014. Dies war ein richtungsweisender Schritt. Durch die CPT wurden wichtige Standards
für alternative Kraftstoffe festgelegt und die erforderliche Grundlage geschaffen, einen koordinierten europäischen Aufbau entsprechender Infrastrukturen für alternative Kraftstoffe anzustoßen.
Bereits im Jahr 2013 gründete sich die Governmental Support Group (GSG), um die Umsetzung der CPT
gemeinsam zu diskutieren und Erfahrungen auszutauschen. Aktuell besteht die GSG aus sieben Mitgliedsstaaten (Niederlande, Dänemark, Schweden, Frankreich,
England, Österreich, Deutschland), im kommenden Jahr
sollen jedoch weitere interessierte Länder hinzustoßen.
Die NOW unterstützt das BMVI bei der inhaltlichen Arbeit in diesem Bereich. Zum Thema Wasserstofftankstelleninfrastruktur organisierte die GSG den 1. Dialogue on
European Hydrogen Refueling Infrastructure in Berlin.
Erstmalig kamen alle beteiligten Parteien, wie die nationalen Industrieinitiativen (H2 Mobility, UK H2 Mobility
etc.), Vertreter der jeweiligen nationalen Ministerien
und Repräsentanten der europäischen Förderprogramme (FCH-JU, TEN-T) an einem Tisch zusammen, um ein
gemeinsames Vorgehen zu diskutieren. Dieser Dialog
wird auch 2015 fortgeführt, um eine kontinuierliche gemeinsame Entwicklung zu fördern.
Neben den Tätigkeiten in der GSG hat sich die NOW in
vielen bilateralen Treffen engagiert, die europäischen
Aktivitäten mitzugestalten und zu koordinieren. So war
die NOW auch als Partner der vom FCH-JU durchgeführten Distributed Generation Study beteiligt. In weiteren Studien zu den Themen Speicherung und Wasserstoffbusse arbeitet die NOW weiterhin eng mit dem
FCH-JU zusammen.
Japan
Mit der Verabschiedung des Energieplans im April
2014 und der dazugehörigen Roadmap zur Wasserstoffgesellschaft wurde in Japan eine wichtige Grundlage
für die weiterführende Markteinführung der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie geschaffen. Die
Roadmap deckt die Bereiche der Energiewandlung,
Energiesicherheit, Umweltaspekte und Wirtschaftsförderung ab und setzt die Meilensteine bis ins Jahr
2040. Dies ist eine konsequente und logische Folge
aus dem bisher sehr erfolgreichen Fördersystem der
japanischen Regierung. Belege für den Erfolg sind
z. B. der Beginn der Kommerzialisierung des FCEVs
»Mirai« von Toyota und das Erreichen der Marke
von 100.000 verkauften Brennstoffzellenanlagen
für die Hausenergieversorgung im September 2014.
Im Rahmen des bestehenden MoUs zwischen der
New Energy and Industrial Technology Development
Organization (NEDO) und der NOW gab es auch in diesem Jahr einen regen Austausch zu den nationalen
Entwicklungen und Erfahrungen aus den laufenden
Projekten. Des Weiteren bestanden enge Kooperationen hinsichtlich des International Workshop on HRS
Infrastructure, der Begleitung der IEA H 2 Roadmap
und innerhalb der IPHE-Aktivitäten.
USA
Am 29. Mai 2014 unterzeichneten acht US-Bundestaaten den Zero Emission Vehicle (ZEV) Action Plan. Die
Bundesstaaten (California, Connecticut, Maryland, Massachusetts, New York, Oregon, Rhode Island, Vermont),
welche rund 25 Prozent des US-Automarktes repräsentieren, beschlossen im Zuge des Aktionsplans bis 2025
mehr als drei Millionen Elektroautos auf die Straße zu
bringen. Neben dem genannten Ziel beinhaltet der Plan
weitere Maßnahmen im Bereich der Marktvorbereitung
und Normierung. Darüber hinaus vergab die California
Energy Comission am 1. Mai 2014 Zuschüsse in Höhe
von 46,6 Millionen US-Dollar für den Aufbau von 28
Wasserstofftankstellen. Durch diese Förderung und bestehende Aktivitäten kann in Kalifornien in den kommenden Jahren ein Wasserstofftankstellennetzwerk
von etwa 54 Tankstellen entstehen. Das positive Marktumfeld wirkt sich auch auf die Kommerzialisierung der
ersten Brennstoffzellenfahrzeuge aus. So wurde 2014
der Hyundai Tucson als erstes öffentlich erhältliches
Brennstoffzellenfahrzeug in Kalifornien zum Leasing
angeboten. Toyota will im Herbst 2015 folgen und den
Toyota Mirai auch in Kalifornien anbieten.
Im Rahmen der Zusammenarbeit mit dem Department
of Energy (DoE) nahm die NOW erneut als Gutachter
beim Annual Merit Review sowie bei verschiedenen themenspezifischen Workshops teil. Des Weiteren liefen
auch in diesem Jahr die Kooperationen in den trilateralen Projekten gemeinsam mit dem NEDO aus Japan
weiter. Deutschland wird hier als Zentrum der Kompetenz angesehen und sehr intensiv als Partner gesucht.
China
Aufbauend auf der bereits bestehenden gemeinsamen
Erklärung zwischen dem Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) und dem Ministerium für Wissenschaft und Technologie der VR China
(MOST) zur Zusammenarbeit auf dem Gebiet der nachhaltigen Mobilität, der Energieeffizienz und Emissionsreduktion sowie der innovativen Verkehrstechnologien
wurde am 10. Oktober 2014 eine Absichtserklärung zur
Vertiefung und Ausweitung der Zusammenarbeit auf
dem Gebiet innovativer Antriebstechnologien und entsprechender Infrastruktur unterzeichnet. Neben den
bestehenden Kooperationen der Modellregionen zur
Elektromobilität (Shenzhen — Hamburg; Wuhan — NRW;
Dalian — Bremen/Oldenburg) wurde die gemeinsame
Erklärung um das Thema Wasserstoff erweitert. Die Bedeutung Chinas als stark wachsender Markt ist allseits
bekannt, aus diesem Grund ist es zu diesem frühen Zeitpunkt notwendig, enge Kooperationen mit China einzugehen, um Themen der Zertifizierung, Regulierung und
Standardisierung sowie Sicherheitsaspekte gemeinsam
zu diskutieren. Die unterzeichnete Absichtserklärung
ist ein gute Grundlage diese Gespräche zukünftig mit
den relevanten chinesischen Partnern aufzunehmen.
2. International Workshop on H2-Infrastructure
Im Rahmen der trilateralen Zusammenarbeit mit NEDO
aus Japan und dem US-amerikanischen Department of
Energy (DoE) fand 2014 der 2. Internationale Workshop
on H2-Infrastructure in Los Angeles statt. Neben den
Organisationsländern waren auch Experten aus skandinavischen Ländern sowie der Europäischen Kommission und FCH-JU vertreten. Aufbauend auf den Ergebnissen des Vorläufer-Workshops konnten neue Ergebnisse
präsentiert werden. Der nächste Expertenworkshop
dieser Art wird 2015 in Japan stattfinden. Diese sehr
erfolgreiche internationale Zusammenarbeit zeigt die
Chancen auf, sich gegenseitig zu unterstützen und
gemeinsame Herausforderungen auch gemeinsam zu
meistern.
IEA H2-Roadmap
Nachdem die International Energy Agency (IEA) dem
Thema Wasserstoff in der jährlich erscheinenden
Energy Technology Perspective 2012 das erste Mal
ein eigenes Kapitel gewidmet hat, begann 2013 die
Arbeit an einer eigenen H2 Technology Roadmap.
Hierzu gab es im Jahr 2014 verschiedene Workshops
in den USA und Japan mit Teilnehmern aus Industrie,
Forschung und Politik. Die NOW begleitet die Arbeiten der IEA als Stakeholder der Studie.
Die verschiedenen Roadmaps der IEA dienen vielen
politischen und wirtschaftlichen Entscheidungsträgern als wichtige Grundlage zur Meinungsbildung.
Aus diesem Grund ist die Aufnahme von Wasserstoff
in das Portfolio der IEA ein wichtiger Schritt, um die
Sichtbarkeit der Wasserstoff- und Brennstofftechnologie global zu steigern und ein größeres Bewusstsein für die Einsatzmöglichkeiten zu schaffen. Die H 2
Technology Roadmap wird im Frühjahr 2015 veröffentlicht.
IPHE
Die International Partnership for Hydrogen and Fuel
Cells in the Economy (IPHE) ist ein Zusammenschluss
von 17 Mitgliedsstaaten plus Europäischer Kommission mit dem Ziel, die Kommerzialisierung von Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien zu begleiten
und voranzutreiben.
2014 fanden zwei Steering Comittee Meetings statt.
Neben den weiterlaufenden Arbeitsgruppen der
IPHE zu Regulierung, Normierung und Ausbildung
stand dieses Jahr die Gründung eines Permanenten
Sekretariats (PSO) im Fokus. Hierfür wurden die formalen und strukturellen Grundlagen geschaffen. Der
Vorsitz Japans endete mit dem letzten SC-Meeting
in Rom. Frankreich wurde einstimmig zum neuen
Vorsitz gewählt und übernahm die Tätigkeiten des
Vorsitzes ab dem 3. Dezember 2014. Parallel zu den
SC-Meetings fanden auch in diesem Jahr Educational Encounter mit großer Beteiligung der regionalen
Universitäten und Studenten statt.
≥ Mehr Informationen zu IPHE finden Sie unter:
www.iphe.net
18 / 19
NOW-MAGAZIN
Interview mit
Michio Hashimoto
New Energy and Industrial Technology Development
Organization (NEDO), Japan
Welche Rolle spielt die Förderung der Wasserstoffund Brennstoffzellentechnologie in der Politik der
japanischen Regierung derzeit?
Durch einen deutlichen Ausbau der Anwendungs- und
Nutzungsbereiche von Wasserstoff in verschiedenen
Sektoren können Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien potenziell zu Energieeinsparung, Verbesserung der Energiesicherheit und Reduktion der
Umweltbelastung beitragen. Gemäß dem Energieplan,
dem das Kabinett im April 2014 zugestimmt hat, wird
Wasserstoff eine zentrale Rolle als sekundärer Energieträger in Ergänzung zu Strom und Wärme einnehmen.
Zudem wird es wichtig, Aktivitäten zur Schaffung einer
sogenannten Wasserstoffgesellschaft zu verstärken.
Wie würden Sie die derzeitige Situation beschreiben?
≥ Michio Hashimoto ist Generaldirektor der New
Energy and Industrial Technology Development
Organization (NEDO)
Im Dezember 2013 hat das japanische Wirtschaftsministerium (Ministry of Economy, Trade and Industry
— METI) einen Rat zur Entwicklung einer Strategie
für Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie
beauftragt. Infolgedessen wurden Ansätze gesucht,
wie eine zukünftige Nutzung von Wasserstoff als
Energieträger unter Einbindung von Industrie, Forschung und Regierung aussehen kann. Am 23. Juni
2014 stellte der Rat hierfür Maßnahmen in einer
Roadmap für Wasserstoff und Brennstoffzellen zusammen. Michio Hashimoto, Generaldirektor der
New Energy and Industrial Technology Development
Organization (NEDO), beschreibt die zentralen Ziele
der Roadmap.
Anwendungen wie stationäre Brennstoffzellen und
Brennstoffzellenfahrzeuge sind bereits kommerzialisiert
und weitere Bemühungen zum Marktausbau werden
getroffen, um weltweit eine führende Marktposition zu
erreichen.
Was sind die zentralen Ziele der Roadmap?
Um eine bezahlbare und stabile Wasserstoffversorgung
entsprechend der Nachfrage gewährleisten zu können,
ist es wichtig eine ganzheitliche Wasserstoffversorgungskette zu etablieren, die sowohl Produktion als
auch Speicherung, Lieferung und Anwendung abdeckt.
Mit Blick auf eine künftige Wasserstoffgesellschaft adressiert die Roadmap die Notwendigkeit von langfristigen Aktivitäten, die Schritt für Schritt unter Einbindung
aller Interessengruppen durchgeführt werden sollte.
Gemäß der vorgestellten Roadmap soll das Marktvolumen für Wasserstoffanwendungen bis 2030
eine Billion Yen, bis 2050 sogar acht Billionen Yen
umfassen. Worin sehen Sie bis dahin die größten
Herausforderungen?
Durch verschiedene Zwischenziele sollen technologische Hindernisse abgebaut und die Marktreife sichergestellt werden. Die Roadmap skizziert einen Schrittfür-Schritt-Prozess zur Umsetzung dieser Ziele:
Phase 1: Ausbau der Anwendungsbereiche von stationären Brennstoffzellen und Brennstoffzellenfahrzeugen, um eine weltweit führende Marktposition zu erreichen (heute)
Phase 2: Steigerung der Nachfrage nach Wasserstoff
und Nutzung neuer Quellen zur Wasserstoffproduktion,
um eine neue Sekundär-Energie-Struktur mit Wasserstoff neben Elektrizität und Wärme zu schaffen (2020
bis 2030)
Phase 3: Anwendung der CCS-Technologie (CO2 Capture
and Storage) und Nutzung erneuerbarer Energien zur
Wasserstoffbereitstellung mit dem Ziel, ein CO2-freies
Wasserstoffversorgungssystem zu schaffen (ca. 2040)
Wie würden Sie die öffentliche Wahrnehmung der
Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie in
Japan beschreiben?
In Anbetracht der Tatsache, dass Brennstoffzellen im
stationären Einsatz 2009 kommerzialisiert wurden und
die Anzahl der installierten Geräte im September 2014
bereits bei 100.000 lag, sind öffentliche Wahrnehmung
und Akzeptanz der Technologie generell hoch. Mit
der Vorstellung des ersten serienmäßig hergestellten
Brennstoffzellenfahrzeugs im November 2014 nahm
das öffentliche Interesse sogar noch zu. Die Verbreitung von Brennstoffzellenfahrzeugen bringt Wasserstoff näher an den Alltag der Menschen. Daher ist es
wichtig, Informationen zur Sicherheit und Zuverlässigkeit der Wasserstofftechnologie in der Öffentlichkeit zu
verteilen.
Als eines der Zwischenziele sind die Olympischen
Spiele 2020 in Tokio benannt, wo Sportler und Gäste mit Brennstoffzellenfahrzeugen befördert werden
sollen. Welche Effekte erhoffen Sie sich im Hinblick
auf die Sichtbarkeit der Technologie?
Die Olympischen Spiele 2020 sind eine gute Gelegenheit, der Welt das Potenzial der Wasserstofftechnologie
aufzuzeigen. Außerdem wird erwartet, dass die Olympischen Spiele lokale Projekte zum Ausbau der Wasserstoffinfrastruktur auch mit Blick auf die Zeit nach den
Spielen fördern.
20 / 21
NOW-MAGAZIN
Interview mit
Daniela Rosca
DG Mobility & Transport, Europäische Kommission
Wie sieht die derzeitige Situation in Bezug auf die
europaweite Ladeinfrastruktur aus?
Die Situation der Ladeinfrastruktur innerhalb der EU
ist ständig in Bewegung. Und sie bewegt sich in die
richtige Richtung. Das EEO (European Electromobility
Observatory) veröffentlicht eine Karte mit Ladestationen, die unter folgendem Link aufgerufen werden kann:
www.ev-observatory.eu
Auch das von der EU geförderte Projekt Green eMotion
stellt eine Karte zur Verfügung, auf der Standorte von
Ladestationen eingesehen werden können:
www.greenemotion-project.eu
≥ Daniela Rosca ist Head of Unit Clean Transport &
Sustainable Urban Mobility im Direktorat für Mobilität und Transport bei der Europäischen Kommission.
Um die Ölabhängigkeit des Verkehrssektors in
Europa zu reduzieren, werden dringend alternative
Kraftstoffe benötigt. Forschung und technologische
Weiterentwicklungen haben bereits zu erfolgreichen
Anwendungen alternativer Kraftstoffe in allen Verkehrsbereichen geführt. Ein Markthochlauf erfordert
jedoch zusätzliche politische Maßnahmen, auch auf
transnationaler Ebene. Die EU-Richtlinie »Clean
Power for Transport«, die am 29. September 2014
vom Europäischen Parlament und dem Rat verabschiedet wurde, zielt darauf die Entwicklung eines
Binnenmarktes für alternative Verkehrskonzepte in
Europa zu erleichtern.
Zudem haben wir Daten zur Wasserstoffinfrastruktur
für Brennstoffzellenfahrzeuge: Bisher gibt es in etwa
250 Tankstellen innerhalb der EU, rund 150 davon sind
öffentlich zugänglich. Darüber hinaus gibt es konkrete
Pläne für weitere Standorte in einer Reihe von Staaten,
sodass wir einen relativ starken Zuwachs von Wasserstofftankstellen in den nächsten Jahren erwarten.
Warum ist grenzüberschreitende Zusammenarbeit
so wichtig für den Ausbau der Ladeinfrastruktur?
Dafür gibt es zwei Gründe, und beide sind von zentraler
Bedeutung für die europaweite Mobilität mit alternativen Kraftstoffen: Erstens müssen wir es vermeiden,
technische Insellösungen zu schaffen, in denen die
Mitgliedsstaaten unterschiedliche und untereinander
inkompatible Lösungen nutzen. Außerdem müssen wir
dafür Sorge tragen, dass Ladeinfrastruktur auch grenzüberschreitend verfügbar ist. Der erste Punkt wird mit
der EU-Richtlinie thematisiert, indem die Verwendung
eines einheitlichen Steckers sowie weitere Standardi-
sierungsmaßnahmen für Lade- und Wasserstoffinfrastruktur festgeschrieben werden. Die zweite Thematik
wird über die Aufforderung an die Mitgliedsstaaten
adressiert, bei der Gestaltung der jeweils nationalen
politischen Rahmenbedingungen grenzüberschreitende Kontinuität zu berücksichtigen.
Die Direktive verpflichtet Mitgliedsstaaten dazu,
bis 2020 eine ausreichende Anzahl öffentlich
zugänglicher Ladepunkte zu installieren.
Wie sieht der jetzige Stand aus?
Bis Mitte November 2016 müssen die Mitgliedsstaaten
ihre nationalen Zielsetzungen vorlegen. Die Installation der entsprechenden Infrastrukturen muss dann bis
Ende 2020 für batterieelektrische Fahrzeuge, und bis
Ende 2025 für Brennstoffzellenfahrzeuge umgesetzt
werden. Manche Mitgliedsstaaten sind bereits in der
Planung der Zielsetzungen oder haben schon ausgesprochen umfassende Umsetzungspläne.
Für alle Nutzer sollen freie und diskriminierungsfreie Informationen zur Position der öffentlich
zugänglichen Ladepunkte veröffentlicht werden.
Gibt es bereits konkrete Vorschläge, wie dies auf
transnationaler Ebene realisiert werden kann?
Auf transnationaler Ebene wollen wir diese Daten durch
das European Electromobility Observatory zur Verfügung stellen, das wir derzeit noch weiterentwickeln.
Eines der Hauptziele der Richtlinie sind die
Standardisierung und Harmonisierung technischer
Spezifikationen. So wird zum Beispiel ein
einheitlicher Stecker gefordert, um europaweite
Mobilität zu ermöglichen. Mit Blick auf die Zukunft
– wo liegen die größten Herausforderungen?
Die Kommission ist derzeit dabei einen Normungsantrag an die europäischen Normungsgremien zu stellen,
sodass die Standardisierungsarbeit der Richtlinien erfüllt werden kann. Der Antrag deckt alle Normungsaspekte der Richtlinie ab und gilt für alle Kraftstoffe, für
die Infrastruktur angeordnet ist.
Was sind bisher die wichtigsten Fortschritte?
Es gibt mehrere wichtige Erfolge der Richtlinie. Zum
einen liefert die Richtlinie ein politisches Signal und
zeigt, dass es politischen Willen gibt, den Einsatz alternativer Kraftstoffe bis hin zum Massenmarkt zu
unterstützen. Die Richtlinie stellt einen gemeinsamen
Regelungsrahmen für Mitgliedsstaaten bereit, der den
Einsatz alternativer Kraftstoffe in einer synchronen
und harmonisierten Art und Weise sicherstellt und
gleichzeitig Raum für nationale Besonderheiten lässt.
Zu guter Letzt schafft die Richtlinie Vertrauen für alle
involvierten Akteure: Fahrzeughersteller, Energieunternehmen und Konsumenten. Die Richtlinie adressiert
damit die Wurzel des Problems für den Einsatz alternativer Kraftstoffe: Es gibt keine Fahrzeuge, weil es keine
Infrastruktur gibt und umgekehrt, also das sogenannte
Henne-Ei-Problem. Alternative Kraftstoffe existieren,
und ihre Bedeutung wird wachsen.
Bemühungen um den Ausbau der Ladeinfrastruktur
gibt es auch außerhalb der EU. Gibt es hier auch
einen internationalen Erfahrungsaustausch?
Es gibt eine Vereinbarung für eine gemeinsame
Steckerform bei US-amerikanischen und europäischen
Automobilherstellern. Zudem wird die Thematik auch in
regelmäßigen Wirtschaftstreffen zwischen der EU und
Japan angesprochen.
Welche Reaktionen erwarten Sie aufseiten
der Industriepartner?
Die Reaktionen auf die Richtlinie, sowohl die auf den
ursprünglichen Vorschlag der Kommission als auch die
auf den verabschiedeten Text, waren sehr positiv und
wurden als starkes politisches Signal zur breiten Marktdurchdringung alternativer Kraftstoffe wahrgenommen. Den Partnern aus der Industrie ist bewusst, dass
Mitgliedsstaaten nun die in der Richtlinie vereinbarten
Maßnahmen umsetzen müssen.
Wir rechnen damit, dass Industriepartner sich nun
zusammenschließen und mit Projektvorschlägen an
Regierungen und die Europäische Kommission herantreten; sei es im Rahmen des Fuel Cell and Hydrogen
Joint Undertaking, der Investitionsoffensive Junckers
oder im Zuge der Förderung transeuropäischer Netze
im Trans-European Transport Network (TEN-T).
22 / 23
NOW-MAGAZIN
Strategische
Programmsteuerung
Der Beirat
Neue Technologien auf der Basis von Wasserstoff,
Brennstoffzelle oder Batterie sind notwendig, damit
wir künftig immer seltener auf fossile Brennstoffe
zurückgreifen müssen. Das wird nicht von heute auf
morgen passieren. Vielmehr wird die Weiterentwicklung der Systeme, die uns mit Energie versorgen, ein
langfristiger Prozess sein, bei dem alle Akteure aus
Industrie, Wissenschaft und Politik zusammenwirken
müssen.
Im Beirat der NOW arbeiten deshalb Vertreter aus
Politik, Industrie und Wissenschaft gemeinsam an der
strategischen Ausgestaltung des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie. Der Beirat diskutiert und entscheidet
über Förderschwerpunkte vor dem Hintergrund eines
ganzheitlichen Ansatzes zur Marktvorbereitung dieser
Technologien.
Neben Brennstoffzellen- und Wasserstoffvorhaben
koordiniert die NOW seit einigen Jahren auch die
batterieelektrische Mobilität im Rahmen des Förderprogramms »Modellregionen Elektromobilität«. Die
Modellregionen sorgen neben den Schaufenstern mit
vielen Fahrzeugen und der dazugehörigen Ladeinfrastruktur für eine hohe Sichtbarkeit der Elektromobilität.
Zusammensetzung und anstehende
Herausforderungen
Der Beirat setzt sich aus Vertretern der beteiligten
Bundesministerien BMVI, BMWi, BMUB und BMBF, einem Koordinator der Bundesländer sowie Repräsentanten aller am Thema beteiligten Industriebranchen und
Forschungseinrichtungen zusammen. In drei Bundesressorts kam es 2014 zu Personalwechseln.
Der Beirat erarbeitet derzeit einen Maßnahmenkatalog. Hierin werden Maßnahmen und Budgets für die
gestellten Weichen zur Weiterentwicklung des NIP abgebildet.
Der Beirat sprach sich auch für die Fortführung und
Unterstützung internationaler Aktivitäten, wie des
Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU),
der H2-Roadmap der International Energy Agency (IEA)
oder auch der International Partnership for Hydrogen
and Fuel Cells in the Economy (IPHE) aus. Die Aktivitäten von Industrie und Politik in Deutschland können
dadurch thematisch und organisatorisch mit den Plänen vor allem der EU, USA, Japan und Korea verknüpft
werden.
Der Beirat im Einzelnen
Er setzt sich aus Vertretern der folgenden 18 Interessengruppen zusammen:
Bund und Länder
Industrie / Anwendungen
BMVI: Stefan Schmitt
BMWi: Dr. Georg Menzen (Beiratsvorsitzender)
BMBF: Dr. Karsten Hess
BMUB: Alexander Folz
Vertreter der Bundesländer: Stefan Gloger,
Heinrich Klingenberg (ohne Stimmrecht)
Mobilität — PKW: Dr. Sabine Spell
Mobilität — Nutzfahrzeuge: Dr. Jürgen Friedrich
Hausenergieversorgung: Andreas Ballhausen
Industrieanwendungen: Johannes Schiel
Spezielle Anwendungen:
Prof. Dr. Werner Tillmetz (Beiratsvorsitzender)
Brennstoffzellen-Komponentenhersteller:
Dr. Uwe Maier
Wissenschaft
Bildung: Prof. Dr. Jürgen Garche
Forschung und Entwicklung Helmholtz-Gemeinschaft:
Prof. Dr. Ulrich Wagner
Forschung und Entwicklung Institute/Universitäten:
Prof. Dr. Alexander Michaelis
Dr. Georg Menzen, BMWi
(Beiratsvorsitzender)
Prof. Dr. Werner Tillmetz, ZSW
(Beiratsvorsitzender)
Infrastruktur
Kraftstoffindustrie: Patrick Schnell
Wasserstoffproduktion: Dr. Oliver Weinmann
Wasserstoffbereitstellung: Markus Bachmeier
Netzanbindung: Markus Seidel
24 / 25
26 / 27
NOW-MAGAZIN
Veranstaltungen aus dem Jahr 2014
Um die Wahrnehmung und Akzeptanz der Technologien und ihrer Produkte zu steigern,
betreibt die NOW eine aktive Öffentlichkeitsarbeit.
Im Folgenden finden Sie eine Übersicht ausgewählter Veranstaltungen
aus dem Jahr 2014.
Alexander Dobrindt, Bundesminister für Verkehr und digitale Infrastruktur
Januar
Februar
März
April
Mai
Juni
Juli
August
September
Oktober
November
Dezember
2
Rainer Bomba, Staatssekretär im BMVI; Dr. Heiner Heseler, Staatsrat beim Senator für Wirtschaft, Arbeit und Häfen
der Freien Hansestadt Bremen, und Prof. Dr.-Ing. Matthias Busse, Institutsleiter beim Fraunhofer IFAM (v.l.n.r.)
besichtigen das Fahrevent im Rahmenprogramm der Fachkonferenz »Elektromobilität vor Ort«.
4. bis 5. Februar 2014
Elektromobilität vor Ort — Fachkonferenz des
BMVI für kommunale Vertreter
Kommunen nehmen eine Schlüsselfunktion beim Ausbau der Elektromobilität ein. Im Auftrag des BMVI laden
das Fraunhofer IFAM und die NOW darum kommunale
Vertreter zur Fachkonferenz »Elektromobilität vor Ort«
in Bremen ein. In verschiedenen Foren zu den Themen
Praxisbeispiele vor Ort, rechtliche Rahmenbedingungen und Aufbau und Entwicklung der Ladeinfrastruktur
präsentieren die Referenten mehr als 200 Teilnehmern
aus Kommunen, kommunalen Unternehmen sowie aus
der Wirtschaftsförderung und Landesministerien Ergebnisse und Erfahrungen aus den Modellregionen und
geben praktische Hilfestellungen.
26 / 27
NOW-MAGAZIN
2
19. Februar 2014
Sichere Stromversorgung für Polizeifunk —
Startschuss für NIP-Projekt »Brennstoffzellentechnik im Behördenfunk«
Im Rahmen des NIP-Leuchtturms Clean Power Net fördert das BMVI mit mehr als drei Millionen Euro den
Einsatz von Brennstoffzellentechnik im Behördenfunk
des Landes Brandenburg. Anstelle der herkömmlichen
und wartungsintensiven Dieselgeneratoren stellen in
Zukunft 116 Brennstoffzellen die unterbrechungsfreie
(Not-)Stromversorgung für den digitalen Funk bei Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben
(BOS) sicher. Mit einem Projektvolumen von insgesamt
mehr als sechs Millionen Euro startet damit das größte
Vorhaben in diesem Bereich.
Januar
Februar
März
April
Mai
Juni
Juli
August
26. bis 28. Februar 2014
FC Expo Tokyo
Bereits zum zehnten Mal findet mit der FC Expo die
größte internationale Messe und Konferenz zum Thema
Wasserstoff und Brennstoffzellentechnologie im asiatischen Raum statt. Die NOW zeigt auf dem Deutschen
Pavillon Präsenz.
September
Oktober
November
Dezember
3
7. März 2014
Preis für die Initiative »Morgen in meiner Stadt«
Das Online-Portal »Morgen in meiner Stadt« gehört zu
den 100 Preisträgern des Wettbewerbs »Ausgezeichnete Orte im Land der Ideen«. In dem Projekt entwickeln
Schüler ab der Mittelstufe in Zukunftswerkstätten Lösungsansätze für die Herausforderungen der urbanen
Zukunft, unter anderem auch zu den Schwerpunktthemen Energie und Mobilität. Die NOW zählt zu den maßgeblichen Unterstützern der Initiative und war sowohl
an der eineinhalbjährigen Vorbereitung sowie dem
Livegang des Portals beteiligt.
19. März 2014
Neuer Partner im CPN-Netzwerk
Das Industrie- und Wissenschaftsnetzwerk Clean
Power Net begrüßt auf seiner dritten Vollversammlung
zwei neue Partner: Die Firmen Hydrogenics GmbH und
Siqens GmbH reihen sich in das Bündnis aus Wissenschaft und Industrie ein und bekennen sich damit zur
Förderung der Brennstoffzellentechnologie. Das Bündnis aus Forschern, Anwendern und Herstellern von
Brennstoffzellensystemen umfasst damit 24 Partner.
26. März 2014
NOW bei den Tagen der Elektromobilität im
Effizienzhaus Plus
Anlässlich der Tage der Elektromobilität informiert die
NOW im Effizienzhaus Plus, welchen Beitrag elektromobile Antriebe aus Batterie und Brennstoffzelle zur
Energiewende leisten können. Das Effizienzhaus produziert dank Wärmepumpe und modernster FotovoltaikAnlage auf Dach und Fassadenflächen mehr Strom als
seine Bewohner verbrauchen — Energie, die wiederum
beispielsweise zum Antrieb eines Elektrofahrzeugs genutzt werden kann. Für Besucher wird dies mit Testfahrten, die von der NOW angeboten werden, erlebbar.
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NOW-MAGAZIN
3. April 2014
FCH-JU und NOW — gemeinsamer Workshop zur
Wasserstoff-Elektrolyse
Zusammen mit dem europäischen Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU) veranstaltet die NOW
einen Workshop zur Wasserstoff-Elektrolyse in Brüssel.
Zahlreiche Referenten diskutieren zu technologischen
Lücken in der Elektrolyse-Anwendung und dem Zukunftspotenzial der Technologie in Wind-WasserstoffSystemen und der Energiespeicherung.
7. April 2014
Lernpaket für Schulen
In Zusammenarbeit mit dem hydrogeit Verlag präsentiert die NOW auf der Hannover Messe ein Lernpaket
für Schulen unter dem Titel »Batterien und elektrische Antriebe — Wasserstoff und Brennstoffzellen«.
Katherina Reiche, Parlamentarische Staatssekretärin
im Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur, betont: »Ich freue mich, dass wir gemeinsam
mit der NOW und dem Hydrogeit-Verlag Lehrmaterial
entwickelt haben, das Schülern das Zukunftsthema
Elektromobilität einfach und verständlich erklärt. Es ist
gut, wenn wir junge Menschen für neue Technologien
begeistern. Elektromobilität ist das Zukunftsthema —
auch für die Ausbildung. Mit dem Lehrmaterial können
wir frühzeitig berufliches Interesse wecken. Für die
Sicherung des Technologiestandorts Deutschland ist
gerade die Nachwuchsförderung sehr wichtig.«
Januar
Februar
März
April
Mai
Juni
Juli
August
4
Joint NOW GmbH —
FCH JU Water Electrolysis Day
3. April 2014, White Atrium
Avenue de la Toison d’Or 56 – 60,
1060 Brüssel, Belgien
Patrick Schnell (Vorsitzender CEP), Dirk Inger
(Unterabteilungsleiter
BMVI) und Franz Untersteller (Umweltminister
Baden-Württemberg) bei
der Inbetriebnahme.
Auf der HMI nimmt Katherina Reiche, Parlamentarische Staatssekretärin im Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur, das Lernpaket entgegen.
September
Oktober
November
Dezember
4
7. bis 11. April 2014
HMI
Als Teil des NOW-Stands präsentiert Airbus sein Brennstoffzellensystem zur
Bordstromversorgung und Antrieb des Bugrads.
30 / 31
NOW-MAGAZIN
7. bis 11. April 2014
HMI
Die NOW präsentiert sich auf der Hannover Messe
Industrie: Am Gemeinschaftsstand Brennstoffzelle
werden Themen aus dem Bundesförderprogramm NIP
beleuchtet; auf der Fläche der benachbarten MobiliTec
unterstützt die NOW den Stand der Bundesregierung
beim Thema batterieelektrische Mobilität und Modellregionen Elektromobilität. Testfahrten werden auf dem
Außengelände ebenso mit Brennstoffzellen- als auch
mit batterieelektrischen Fahrzeugen angeboten.
4
Bundesminister für Wirtschaft und Energie, Sigmar Gabriel,
informiert sich auf dem Stand der Initiative Brennstoffzelle über
den Markteintritt von Brennstoffzellengeräten zur Strom- und
Wärmeversorgung von Einfamilienhäusern.
8. April 2014
Industrieinitiativen unterzeichnen
Unterstützungserklärung zum Ausbau der
Wasserstoffmobilität
Claudia Fried, Pressesprecherin der Clean Energy Partnership;
Werner Diwald, Sprecher von Performing Energy; Katherina
Reiche, Parlamentarische Staatssekretärin im Bundesministerium
für Verkehr und digitale Infrastruktur; Thomas Haberkamm,
Leiter Public Affairs bei Linde; Prof. Dr. Werner Tillmetz,
Vorstand des Zentrums für Sonnenenergie- und WasserstoffForschung, und Dr. Klaus Bonhoff, Geschäftsführer der NOW
(v.l.n.r.) bei der Übergabe der Unterstützungserklärung.
Januar
Februar
März
April
Mai
Juni
Juli
August
Die Industrieinitiativen Clean Energy Partnership
(CEP), H2 Mobility und Performing Energy (PE) bekräftigen ihr Engagement für die Markteinführung der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie. Am 8. April
unterzeichnen Vertreter der Initiativen im Rahmen der
Hannover Messe Industrie eine entsprechende Erklärung und übergeben diese an Katherina Reiche, Parlamentarische Staatssekretärin im Bundesministerium
für Verkehr und digitale Infrastruktur. In den nächsten
zehn Jahren beabsichtigen 300 Unternehmen der Automobil- und Zulieferindustrie, der Energieversorger,
der Spezialchemie sowie der Maschinen- und Gerätehersteller, Investitionen in Höhe von mehr als zwei
Milliarden Euro für die Marktaktivierung einer nachhaltigen, sicheren und wirtschaftlichen Wasserstoffmobilität zu tätigen.
September
Oktober
November
Dezember
4
32 / 33
NOW-MAGAZIN
4. Mai 2014
GreenTec Awards
Das Projekt »E-PORT AN — Elektromobilität am Flughafen Frankfurt« gewinnt den GreenTec Award in der Kategorie Luftfahrt. Das Projekt der Lufthansa Group, der
Fraport AG, des Landes Hessen und der Modellregion
Elektromobilität Rhein-Main vereint mehrere Maßnahmen zum Einsatz von Elektromobilität am Flughafen
Frankfurt: elektromobiles Rollen und Schleppen von
Flugzeugen, ein elektrisches Catering-Hub-Fahrzeug
und Elektromobilität bei der Flugzeugbeladung mit EPalettenhubfahrzeugen und weiteren E-Fahrzeugen auf
dem Vorfeld. Ziel ist die Reduktion von Bodenemissionen bei der Flugzeugabfertigung und den hierfür nötigen Verkehren auf dem Flughafen. Das Vorhaben wird
im Rahmen der Modellregion Elektromobilität RheinMain durch Mittel des BMVI gefördert und hat bereits
2013 das Prädikat »Leuchtturm Elektromobilität« der
Bundesregierung erhalten.
Rund 100 Teilnehmer aus den Bereichen der Brennstoffzellensystem-Herstellung, Automobil- und Zuliefererindustrie, stationärer Strom- und Wärmeversorgung
sowie Fertigungs- und Produktionsanlagen-Industrie
treffen sich zum branchenübergreifenden Austausch
über Anwendungen und Synergien bei der Weiterentwicklung von Brennstoffzellensystemen. Die NOW veranstaltet den Workshop zusammen mit der Arbeitsgemeinschaft Brennstoffzellen des Verbandes Deutscher
Maschinen- und Anlagenbau (VDMA).
Link zum Projekt: www.e-port-an.de
Januar
Februar
März
April
Mai
Juni
Juli
August
5
20. bis 21. Mai 2014
Marktplatz Zulieferer
September
Oktober
November
Dezember
5
23. Mai 2014
Deutscher Wasserstoff Congress
Auf Einladung von Energieagentur NRW, NOW und DWV
tauschen sich rund 150 Experten zum Thema »Wasserstoff als Speicher und Kraftstoff« in der Vertretung des
Landes Nordrhein-Westfalen in Berlin aus. Zu Wort kommen relevante Akteure aus der Bundes- und Landespolitik sowie Vertreter aus Wirtschaft und Forschung.
Gemeinsames Fazit: Nach knapp sieben Jahren kann
sich das Ergebnis der Forschungs- und Entwicklungsförderung im Bereich Wasserstoff und Brennstoffzelle
sehen lassen. Nun gilt es, die Markteinführung aktiv zu
gestalten und den Markthochlauf zu unterstützen.
23. Mai 2014
Staatssekretärin Reiche eröffnet WasserstoffGroßanlage in Berlin-Schönefeld
Mit der Betankung eines Brennstoffzellenfahrzeugs
wird die TOTAL Multi-Energie-Tankstelle in BerlinSchönefeld offiziell eröffnet. Die Tankstelle am künftigen Hauptstadtflughafen wird mit Wasserstoff befüllt,
der vor Ort per Elektrolyse aus Windkraft- und Sonnenenergie hergestellt wird. Neben der Versorgung
von emissionsfreien Brennstoffzellenfahrzeugen ist
der Betrieb eines Blockheizkraftwerks mit regenerativ
erzeugtem Wasserstoff sowie dessen Einspeisung ins
öffentliche Erdgasnetz vorgesehen. Das Projekt bietet
damit die Möglichkeit, die Energiewende als Gesamtsystem zu erforschen. Die beteiligten Partnerunternehmen investieren bis 2016 insgesamt mehr als zehn
Millionen Euro, die Hälfte der Summe wird über das NIP
vom BMVI bereitgestellt.
27. Mai 2014
Forum Elektromobilität
Im emsländischen Lathen kommen Vertreter der NOW
mit weiteren Experten aus dem Bereich Elektromobilität zusammen, um sich über das Thema induktive
Energieübertragung für Elektromobilitätsanwendungen auszutauschen. Eines der Highlights der Veranstaltung ist die Besichtigung der circa 25 Meter langen
Versuchsstraße, an der elektrische Leistung von 60
Kilowatt über einen Luftspalt von 15 Zentimetern ohne
Berührung übertragen wird. Der Bau der Versuchsstraße dient der Erforschung und Demonstration induktiver
Energieübertragung und wurde im Rahmen der Modellregion Elektromobilität durch das BMVI mit rund zwei
Millionen Euro gefördert.
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NOW-MAGAZIN
6
23. Juni 2014
ElectroChemical Talks in Ulm
Zum 14. Mal laden das Weiterbildungszentrum für innovative Energietechnologien der Handwerkskammer
Ulm (WBZU) und das Zentrum für Sonnenergie- und
Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) zu
den ElectroChemical Talks nach Ulm ein. Die Konferenz
steht unter dem Motto »Next Generation Electrochemical Energy Technologies« und fokussiert damit thematisch auf neueste Entwicklungen und Erkenntnisse zu
Lithium-Ionen-Batterien, Brennstoffzellen und Wasserstoff. Dr. Klaus Bonhoff, Geschäftsführer der NOW und
Mitglied im Scientific Committee, präsentiert als Chairman und Redner die Session »Fuel Cell Applications«.
Mit über 320 Teilnehmern aus 21 Ländern und 120 Posterbeiträgen waren die ElectroChemical Talks 2014 größer
als alle zuvor.
Januar
Februar
März
April
Mai
Juni
Juli
August
September
Oktober
November
Dezember
8
Stellvertretend für die Bundesregierung hat das BMVI 2008 die NOW Nationale Organisation Wasserstoffund Brennstoffzellentechnologie gegründet. Die Aufgabe der NOW ist die Koordination des Nationalen
Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie und der Modellregionen Elektromobilität
des BMVI. Denn an moderner Mobilität mit Batterie und Brennstoffzelle führt kein Weg vorbei.
30. bis 31. August 2014
Tag der offenen Tür im BMVI
Mehr als 21.000 Besucher folgen dem Aufruf des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur
und informieren sich beim Tag der offenen Tür der Bundesregierung über Mobilität mit Batterie und Brennstoffzelle. In zwei Pavillons beantworten Vertreter von
NOW, CEP und Callux Fragen der Bürger zu den NIPLeuchtturmprojekten und dem Programm Modellregionen Elektromobilität. Das Interesse gerade an praktischer Erfahrung der neuen Antriebe ist enorm — die
CEP verzeichnet einen Rekord bei der Nachfrage nach
Probefahrten.
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NOW-MAGAZIN
9
Katherina Reiche, Parlamentarische Staatssekretärin im Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur,
mit Teilnehmern der Roadshow in Teltow
Januar
Februar
März
April
Mai
Juni
Juli
August
September
Oktober
November
Dezember
9
Roadshow Elektromobilität
Kommunen sind die zentralen Akteure beim weiteren
Aufbau der Elektromobilität. Vor Ort muss es gelingen,
die Elektromobilität im Alltag der Menschen zu verankern. Darum hat die NOW die Roadshow Elektromobilität des BMVI auf die Straße gebracht.
In zehn Städten wurde 2014 haltgemacht — mit Infostand und Testfahrangebot. Mit dabei in Saarbrücken,
Solingen, Löbau, Bad Waldsee, Offenbach, Teltow, Erfurt, Halle, Schwerin und Berlin waren die Partner aus
den Projektleitstellen und weitere Unterstützer, ohne
die die Roadshow so nicht möglich gewesen wäre.
Alexander Dobrindt, Bundesminister für Verkehr und
digitale Infrastruktur, unterstützt Kommunen beim Ausbau
der Elektromobilität­.
Ein wichtiger Teil der Roadshow war dabei die Übergabe des Startersets Elektromobilität an einen Vertreter der lokalen Politik. Das Starterset Elektromobilität
fasst die wichtigsten Ergebnisse und Erkenntnisse aus
den Projekten und der Begleitforschung der Modellregionen Elektromobilität des BMVI nutzerfreundlich zusammen. Es soll als praktischer Leitfaden für die ersten
Schritte einer Kommune in die Elektromobilität dienen.
www.roadshow-elektromobilitaet.de
www.startset-elektromobilitaet.de
Dr. Veit Steinle (BMVI) mit Christian Carius, Minister für Bau,
Landesentwicklung und Verkehr in Thüringen, beim Besuch
der Roadshow in Thüringen
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NOW-MAGAZIN
9
29. September 2014
Eröffnung der Multi-Energie-Tankstelle
Jafféstraße
15. September 2014
Projektstart BürgerMobil in Meckenbeuren
In der Gemeinde Meckenbeuren fällt der Startschuss
für das BürgerMobil. In dem Projekt sorgen ehrenamtliche Fahrer dafür, dass entlegenere Ortsteile besser
an den ÖPNV angebunden werden und Fahrplanlücken
geschlossen werden. Auch ein vollelektrischer PKW aus
dem Projekt »emma — e-mobil mit Anschluss« kommt
hierfür zum Einsatz. Das Elektrofahrzeug vom Typ
Nissan Leaf wird mit Strom aus ausschließlich regenerativen Energiequellen betrieben und ist besonders
umweltfreundlich. Im Rahmen der Modellregionen Elektromobilität wird »emma — e-mobil mit Anschluss« mit
insgesamt 3,6 Millionen Euro durch das BMVI gefördert.
Katherina Reiche, Parlamentarische Staatssekretärin im BMVI, und Cornelia Yzer, Berliner Senatorin für
Wirtschaft, Technologie und Forschung, eröffnen die
Multi-Energie-Tankstelle Jafféstraße. Die Multi-EnergieTankstelle ist eine Kooperation der TOTAL Deutschland
GmbH, der Daimler AG, der Linde AG sowie der RWE Effizienz GmbH und kann Fahrzeuge aller Antriebsarten
mit Energie versorgen — konventionelle Verbrennungsmotoren ebenso wie batterieelektrische Fahrzeuge
und solche Elektrofahrzeuge, die ihren Strom aus einer Brennstoffzelle mittels Wasserstoff erzeugen. Der
Standort Jafféstraße ist Teil des Ausbauprogramms für
Wasserstofftankstellen, das Industrievertreter im Jahr
2012 mit dem Bundesverkehrsministerium vereinbart
hatten. Diesen Plänen zufolge sollen bis Ende 2015 50
Tankstellen den Grundstock für ein bundesweites Netz
bilden. Das Bundesverkehrsministerium fördert die
Multi-Energie-Station in der Jafféstraße im Rahmen
des NIP mit rund einer Million Euro.
Katherina Reiche, Parlamentarische Staatssekretärin im
Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur,
eröffnet zusammen mit der Berliner Wirtschaftssenatorin
Cornelia Yzer die Multi-Energie-Tankstelle Jafféstraße
im Rahmen des 50-Tankstellen-Programms.
Januar
Februar
März
April
Mai
Juni
Juli
August
September
Oktober
November
Dezember
10
6. bis 8. Oktober 2014
World of Energy Solutions
Anlässlich der Fachmesse World of Energy Solutions
überreichen NOW-Geschäftsführer Dr. Klaus Bonhoff
sowie Franz Loogen, Geschäftsführer der e-mobil BW,
dem Umweltminister des Landes Baden-Württemberg,
Franz Untersteller, eine Karte mit den Standorten der
Wasserstofftankstellen in Baden-Württemberg. Die
Wasserstofftankstellen sind Teil des 50-TankstellenProgramms und werden im Rahmen des Nationalen
Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) von der Bundesregierung gefördert.
Franz Loogen, Geschäftsführer e-mobil BW; Dr. Klaus Bonhoff,
Geschäftsführer NOW, und Franz Untersteller, Umweltminister
Baden-Württemberg (v.l.n.r.) bei der Verkündung der
Tankstellenstandorte
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NOW-MAGAZIN
4. November 2014
Parlamentarischer Abend des
Deutschen Wasserstoff-Verbands
Unter Moderation des NOW-Geschäftsführers Dr. Klaus
Bonhoff diskutieren Vertreter aus Politik und Wirtschaft beim Parlamentarischen Abend des Deutschen
Wasserstoffverbands in der US-Botschaft in Berlin
Entwicklungen in den Bereichen Klimaschutz und erneuerbare Energien dies- und jenseits des Atlantiks.
Dabei heben die Teilnehmer die besondere Bedeutung
von Wasserstoff und Brennstoffzelle als unabdingbare
Bestandteilen einer wirtschaftlich erfolgreichen Energiewende hervor. Vertreter des Fuel Cell Technologies
Office im Bundesministerium für Energie der USA (DoE)
betonen, dass die deutsch-amerikanische Kooperation
auch weiterhin ein entscheidendes Element für Forschung und Entwicklung darstellt.
Januar
Februar
März
April
Mai
Juni
Juli
August
September
Oktober
November
1
Dezember
11
Dr. Martin Lange, Vorstand Alstom Transport; Enak Ferlemann,
Parlamentarischer Staatssekretär im BMVI, und Wolfram Schwab,
Technischer Leiter Alstom (v.l.n.r.), bei der Übergabe des
Förderbescheids
12. November 2014
Brennstoffzellenantrieb ersetzt Diesellok
Mit 7,9 Millionen Euro fördert das BMVI die Entwicklung
einer neuen Schienenfahrzeuggeneration mit Brennstoffzellenantrieb der Firma Alstom. Damit können in
naher Zukunft konventionelle Dieseltriebwagen auf
nicht elektrifizierten Strecken durch energieeffizientere und kostengünstigere Loks mit Brennstoffzellenantrieb ersetzt werden. Enak Ferlemann, Parlamentarischer Staatssekretär beim Bundesminister für Verkehr
und digitale Infrastruktur, übergibt den Förderbescheid
und erklärt: »Im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms ist dies ein Pioniervorhaben — die erste
Anwendung der Brennstoffzellentechnologie für den
Verkehrsträger Schiene. Wenn es gelingt, den Nachweis der Alltags- und Einsatztauglichkeit der Technologie zu erbringen, haben wir eine echte emissionsfreie
Antriebs-Alternative.« Entwickelt und gefertigt werden
die Fahrzeuge im Kompetenzzentrum für Regionaltriebzüge von Alstom in Salzgitter. Im Anschluss gehen
die Züge in den vier Bundesländern Niedersachsen,
Nordrhein-Westfalen, Baden-Württemberg und Hessen
in den regulären Fahrgastbetrieb.
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NOW-MAGAZIN
11
18. November 2014
Online-Plattform Starterset Elektromobilität
erleichtert Kommunen Einstieg in
die Elektromobilität
Mit dem offiziellen Launch des Online-Portals »Starterset Elektromobilität« steht Städten und Gemeinden
eine digitale Hilfestellung zum Ausbau der Elektromobilität auf kommunaler Ebene zur Verfügung. Über die
fünf Themenfelder ÖPNV, Individualverkehr, Gewerbeverkehr, Ladeinfrastruktur und Stadtentwicklung wird
erklärt, wo und wie Elektromobilität auf der kommunalen Ebene zum Durchbruch verholfen werden kann. Ein
interaktiver Maßnahmenkatalog bietet zusätzlich auf
die Bedürfnisse des Nutzers zugeschnittene konkrete
Handlungsempfehlungen und entsprechende Praxisbeispiele für den Ausbau der Elektromobilität vor Ort. Die
Online-Plattform wurde im Auftrag des BMVI erstellt
und von der NOW gemeinsam mit dem Städtebau-Institut der Universität Stuttgart, dem Fraunhofer-Institut
IFAM und dem Deutschen Institut für Urbanistik erarbeitet.
Januar
Februar
März
April
Mai
Juni
Juli
August
Katherina Reiche, Parlamentarische Staatssekretärin
im BMVI, erklärt: »Städte und Gemeinden spielen eine
Schlüsselrolle bei der Einführung der Elektromobilität.
Sie sind insbesondere für die Gestaltung der städtebaulichen und infrastrukturellen Rahmenbedingungen
zentrale Ansprechpartner und können die Integration
der Elektromobilität wesentlich begünstigen und unterstützen. Mit dem Starterset bieten wir den Städten und
Gemeinden konkrete Hilfestellungen und praktische
Handlungsempfehlungen, um vor Ort einfacher auf
Elektromobilität umsteigen zu können.«
≥ Mehr über das Starterset Elektromobilität erfahren
Sie unter: www.starterset-elektromobilitaet.de
September
Oktober
November
Dezember
12
26. November 2014
Neue Wasserstofftankstellen für
Nordrhein-Westfalen
Zum Jahrestreffen des Netzwerks Wasserstoff und
Brennstoffzelle NRW überreichen Dr. Klaus Bonhoff,
Geschäftsführer der NOW, Dr. Frank-Michael Baumann,
Geschäftsführer der EnergieAgentur.NRW, und Patrick
Schnell, Vorsitzender der CEP, eine Karte des Landes
Nordrhein-Westfalen mit den verzeichneten Tankstellen an den Klimaschutzminister Johannes Remmel. Bis
Ende 2015 entstehen neue Standorte in Aachen, Düsseldorf, am Flughafen Köln/Bonn, am Westkreuz Köln,
in Münster und in Wuppertal. Dort können zukünftig
Brennstoffzellenfahrzeuge mit auf 700 bar komprimiertem Wasserstoff betankt werden. Die Tankstellen
werden im Rahmen des 50-Tankstellen-Programms
durch das NIP gefördert.
Dr. Ewold Seeba, BMUB; Günter Elste, Hamburger HOCHBAHN;
Olaf Scholz, Erster Bürgermeister der Freien und Hansestadt
Hamburg; Rainer Bomba, Staatssekretär im BMVI, und Frank
Horch, Senator für Wirtschaft, Verkehr und Innovation der
Freien und Hansestadt Hamburg (v.l.n.r.) bei der Eröffnung der
Innovationslinie
18. Dezember 2014
Innovationslinie 109 in Hamburg
Die Innovationslinie 109 der Hamburger Hochbahn
wird eröffnet. Um das Ziel zu erreichen, 2020 nur noch
emissionsfreie Fahrzeuge im Linienbetrieb der Hansestadt Hamburg einzusetzen, werden verschiedene innovative Antriebstechnologien auf ihre Zuverlässigkeit im
täglichen Praxisbetrieb getestet.
Neben einem Diesel-Hybridbus kommen zwei Brennstoffzellen-Hybridbusse zum Einsatz. Im alltäglichen
Fahrgastbetrieb wird die Funktionalität der Antriebstechnologien erprobt und anschließend wissenschaftlich bewertet.
Bis zu 20 Fahrzeuge gleichzeitig sind auf der Linie 109
täglich im Einsatz. 15.000 Fahrgäste werden so umweltfreundlich durch Hamburgs Innenstadt befördert. Das
BMVI fördert die Innovationslinie im Rahmen des NIP
und der Modellregionen Elektromobilität.
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NOW-MAGAZIN
»Brennstoffzelle wird
massentauglich«
Interview mit Dr. Klaus Bonhoff
Bisher ist die Technik ein Nischenprodukt.
Wird sich das ändern?
In den letzten fünf bis zehn Jahren gab es schon Fortschritte. Die Technik funktioniert, und es gibt Heizungen und Autos mit Brennstoffzellen. Außerdem gibt es
Tankstellen für Wasserstoff. Allerdings ist die Technologie im Vergleich zur bestehenden Technik noch zu teuer. Wir brauchen jedoch die Wasserstofftechnik, um unsere Klimaziele zu erreichen. Mittlerweile sind wir aber
an der Schwelle zur Markteinführung angekommen.
Und mit einer Industrialisierung der Technologie — mit
hoher Stückzahl — können auch die Kosten reduziert
werden.
Die ersten Autos mit Brennstoffzellentechnik
werden jetzt in Serie gebaut. Aus welchem Grund?
≥ Auf der Weltwasserstoffkonferenz (WHEC) in
Korea blicken die Experten positiv in die Zukunft.
Die Technologie ist ausgereift, jetzt müssen die
Kosten sinken, sagt Brennstoffzellen-Experte Klaus
Bonhoff im DW-Interview.
Herr Bonhoff, aus Wasser lässt sich mit der
Elektrolyse Wasserstoff gewinnen — und mit einer
Brennstoffzelle daraus wiederum Strom und
Wärme erzeugen. Warum hat diese Technologie
solch eine große Bedeutung?
Wasserstoff ist ein universeller Energieträger und kann
bedeutend für die Energiewende sein. Er lässt sich
speichern und mit erneuerbaren Energien erzeugen. In
der Brennstoffzelle wandelt er die Energie effizient in
Wärme und Strom um. Autos können Wasserstoff als
Treibstoff nutzen und werden damit effizienter und die
Emissionen weniger.
Alle Analysen zeigen, dass die Batterietechnik alleine
nicht ausreicht, um den breiten Kundenstamm im
Verkehrsbereich zu bedienen. Deshalb sind Brennstoffzellen notwendig, die eine größere Reichweite haben
als Batterien. Hyundai beliefert jetzt den ersten kommerziellen Kunden in Kalifornien mit Brennstoffzellenautos, andere Hersteller folgen in den nächsten ein,
zwei Jahren.
Bei Batterien gibt es aber auch sehr viel Dynamik:
Sie werden immer günstiger. Wie sehen sie die
beiden Speichertechniken im Vergleich?
Für die Kurzzeitspeicherung brauchen wir Batterien.
Für die Speicherung von Wind- und Solarenergie über
längere Zeiträume und in größeren Mengen brauchen
wir jedoch Wasserstoff. Hier müssen Strom- und Verkehrssektor zusammen betrachtet werden. Überschüssiger Strom kann für die Wasserstoffproduktion genutzt
H2
(Wasserstoffspeicher)
O2
(Sauerstoff)
Brennstoffzelle
H 2O
Elektrolyse
Wärme
Wasserstoff: Ein Energieträger mit Zukunft
H 2O
werden. Das entlastet die Stromnetze, und gleichzeitig
habe ich Wasserstoff für den Verkehr — und die Wasserstofftechnik wird schneller wirtschaftlich.
Welche Länder investieren besonders in
diese Technologie?
Es gibt eine Handvoll Industrienationen, die wie
Deutschland sehr intensiv Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie entwickeln, dazu gehören auch Japan
und die USA. Korea, wo jetzt die Weltwasserstoffkonferenz stattfindet, hat eine beeindruckende Entwicklung
hingelegt. Die größte Brennstoffzellenfirma ist koreanisch, und in Korea gibt es ein klares Bekenntnis zur
Brennstoffzelle für stationäre Anwendungen aufgrund
der hohen Effizienz und CO2-Einsparungspotenziale.
Bei der Förderung ist sie gleichgestellt mit den erneuerbaren Energien.
Wie sehen Sie die Entwicklung in den
kommenden Jahren?
Es ist sehr klar erkennbar, dass wir aus der Phase von
Forschung und Entwicklung herauskommen und die
Kommerzialisierung der Technologie beginnt. Autokonzerne, wie Hyundai und Toyota, bieten zum Beispiel
Brennstoffzellenautos an; Daimler, BMW und Volkswagen beschäftigen sich sehr intensiv mit der Technik,
und die Firma Viessmann startete jetzt mit dem Verkauf für Brennstoffzellenheizgeräte.
2020 wird man sehr klar erkennen, dass die Technologie massentauglich ist. Ab 2025 rechne ich damit,
dass sie sich auch ohne öffentliche Unterstützung
rentiert und durchsetzt.
≥ Das Interview führte Gero Rueter.
46 / 47
NOW-MAGAZIN
Mit der Kraft des Wasserstoffs
Februar 2014, Süddeutsche Zeitung
Mehr Strom auf
Kölner Straßen
Mai 2014, auto.de
Brandenburgs Polizei funkt
ökologisch – Brennstoffzellen
sollen gegen Stromausfall
helfen
Aus dem Auspuff
kommt Wasserdampf –
Mobilität in Stuttgart
März 2014, Stuttgarter Zeitung
März 2014, Der Tagesspiegel
Sauberer ÖPNV –
Wasserstoff statt Diesel
Juli 2014, Westdeutscher Rundfunk
Stadtwerke setzen
auf Elektromobilität
Mai 2014, Die Welt
sse
Pre
l
ge
spie
Auf dem Weg ins
Wasserstoff-Zeitalter
Februar 2014, Automobil Industrie
Kostenlos Strom tanken – Anita Tack
eröffnet neue Zapfsäule für E-Mobile
Mai 2014, Potsdamer Neueste Nachrichten
Workshop für mehr E-Fahrzeuge
Mai 2014, Solinger Tageblatt
NOW und Hydrogeit Verlag
bringen neues Unterrichtsmaterial heraus –
Mehr Wissen über Batterie
und Brennstoffzelle
Technik mit
März 2014, Focus Online
großem Potenzial –
Gas aus Windstrom
September 2014, WirtschaftsWoche
Elektromobilität ist die Zukunft
Brennstoffzelle: Das vernetzte
Kraftwerk im Einfamilienhaus
August 2014, Die Welt
Landkreis will neue Ladestationen für Elektroräder
prüfen – Neue Netzplattform
des Bundes zur E-Mobilität
November 2014,
Potsdamer Neueste Nachrichten
August 2014, Mitteldeutscher Rundfunk
Umweltbewusst zu den
Thüringer Sehenswürdigkeiten fahren
Januar 2014, Thüringer Allgemeine
Strom zu Gas – Neue
Speichertechnologie im
Praxistest
Mai 2014, Die Welt
Das eigene Kraftwerk im Keller
Mai 2014, Wirtschaftswoche
Gefördert durch:
aufgrund eines Beschlusses
des Deutschen Bundestages
KONTAKT
NOW GmbH
Fasanenstraße 5
10623 Berlin
E-MAIL
[email protected]
TELEFON
+49 30 311 61 16-00
INTERNET
www.now-gmbh.de
www.facebook.com/NOWGmbH
Gestaltung: Sabine Zentek Druck: Druckhaus Berlin-Mitte GmbH Bildnachweis: Seite 02: Henning Schacht;
Seite 18: NEDO; Seite 20: Europäische Kommission, DG Mobility and Transport; Seite 24/Seite 35 (oben)/Seite
37 (links)/Seite 43: BMVI; Seite 25: Britta Pohl; Seite 30/Seite 33 (unten)/Seite 38/Seite 39/Seite 40: CEP;
Seite 34: WBZU/ZSW; alle anderen Bilder: NOW GmbH
www.now-gmbh.de
Die NOW koordiniert das Nationale
Innovationsprogramm Wasserstoffund Brennstoffzellentechnologie
der Bundesregierung und die
Modellregionen Elektromobilität
des BMVI.
Im Folgenden finden Sie sowohl
detaillierte Informationen über die
2014 bewilligten Vorhaben als
auch über die 2014 abgeschlossenen
Projekte.
NIP — BMWI
/ 002
V. BMVI — MODELLREGIONEN
ELEKTROMOBILITÄT
/ 078
I. NIP — VERKEHR
UND INFRASTRUKTUR
/ 004
II. NIP — WASSERSTOFFBEREITSTELLUNG
/ 036
III. NIP — STATIONÄRE
ENERGIEVERSORGUNG
/ 046
IV. NIP — SPEZIELLE
MÄRKTE
/ 060
002 / 003
NOW — JAHRESBERICHT 2014
2014 WURDEN FOLGENDE PROJEKTE IM
PROJEKTTITEL
LAUFZEITBEGINN
LAUFZEITENDE
Low Cost BiP
01. Mai 2014
30. April 2017
Low Cost BiP
01. Mai 2014
30. April 2017
Low Cost BiP
01. Mai 2014
30. April 2017
Low Cost BiP
01. Mai 2014
30. April 2017
Low Cost BiP
01. Mai 2014
30. April 2017
Low Cost BiP
01. Mai 2014
30. April 2017
ALASKA
01. Dezember 2014
31. Mai 2017
ALASKA
01. Dezember 2014
31. Mai 2017
ALASKA
01. Dezember 2014
31. Mai 2017
ALASKA
01. August 2014
31. Mai 2017
EXTRAMEA
01. August 2014
31. Juli 2018
H2plus
01. August 2014
30. Juni 2015
Thermelin
01. Dezember 2014
30. November 2018
Thermelin
01. Dezember 2014
30. November 2018
Thermelin
01. Dezember 2014
30. November 2018
MCFC-Next
01. Juli 2014
30. Juni 2017
MCFC-Next
01. Juli 2014
30. Juni 2017
MCFC-Next
01. Juli 2014
28. Februar 2015
Erweiterung des Brennstoffzellentestfeldes
01. August 2014
31. Dezember 2017
FOSUS
01. Januar 2015
31. Dezember 2017
FOSUS
01. Januar 2015
31. Dezember 2017
FOSUS
01. Januar 2015
31. Dezember 2017
LPG-mKWK
01. Dezember 2014
31. Januar 2017
LPG-mKWK
01. Dezember 2014
31. Januar 2017
DemoHydra
01. Juli 2014
30. Juni 2017
LSSOFC
01. Oktober 2014
30. September 2017
PRECOAT
01. Januar 2015
31. Dezember 2017
PRECOAT
01. Januar 2015
31. Dezember 2017
PRECOAT
01. Januar 2015
31. Dezember 2017
BMWi-FÖRDERSCHWERPUNKT DES NIP BEWILLIGT:
FÖRDERQUOTE [%]
FÖRDERSUMME [€]
Gräbener Maschinentechnik GmbH & Co. KG
42
358.194
VOLKSWAGEN AG
41
316.601
Zentrum für Brennstoffzellen-Technik GmbH
90
362.577
HARDO-Maschinenbaugesellschaft-mbH
41
36.793
Jowat AG
41
189.699
Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig
90
247.371
100
395.807
Daimler AG
35
276.961
MANN+HUMMEL Innenraumfilter GmbH & Co. KG
35
163.478
100
366.703
40
2.004.530
100
839.595
ElringKlinger AG
40
1.307.862
Viessmann Werke Allendorf GmbH
40
591.879
CeramTec GmbH
40
659.643
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.
80
4.135.142
FuelCell Energy Solutions GmbH
48
874.538
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.
80
4.135.142
100
1.190.029
SunFire GmbH
50
1.697.116
Vaillant GmbH
50
208.412
KERAFOL Keramische Folien GmbH
50
341.263
Primagas Energie GmbH & Co. KG
40
141.276
100
490.876
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR)
90
1.346.372
Robert Bosch GmbH
40
1.658.293
Zentrum für Brennstoffzellen-Technik GmbH
100
435.959
Gräbener Maschinentechnik GmbH & Co. KG
50
456.407
Hille & Müller GmbH
50
401.752
PARTNER
Zentrum für Brennstoffzellen-Technik GmbH
Forschungszentrum Jülich GmbH
SolviCore GmbH & Co. KG
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.
Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung
Baden-Württemberg (ZSW)
Zentrum für Brennstoffzellen-Technik GmbH
004 / 005
NOW — JAHRESBERICHT 2014
NIP — VERKEHR
UND INFRASTRUKTUR
I. NIP — VERKEHR UND INFRASTRUKTUR H
SÄMTLICHE PROJEKTE WERDEN AUF DEN FOLGENDEN SEITEN MIT I / 01 — I / 15,
ABGESCHLOSSENE PROJEKTE MIT DEM SYMBOL
GEKENNZEICHNET.
006 / 007
NOW — JAHRESBERICHT 2014
NIP — VERKEHR
UND INFRASTRUKTUR
Im Zentrum des Programmbereichs Verkehr und Infrastruktur stehen Forschung und Entwicklung sowie Demonstrationsaktivitäten in den Bereichen Antriebstechnologie und
Wasserstoffinfrastruktur. Im Bereich Forschung und Entwicklung werden Gesamtantriebssysteme und Schlüsselkomponenten wie die Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (PEMFC) und
der Wasserstoffspeicher untersucht. Hierbei stehen die Kosten- und Gewichtsreduktion, die
Erhöhung von Lebensdauer und Wirkungsgrad sowie die Verbesserung von Zuverlässigkeit
im Alltagsbetrieb im Vordergrund. Darüber hinaus wird die Entwicklung von Produktionsprozessen des Brennstoffzellensystems forciert, um entsprechende Fertigungskompetenz
aufzubauen. Infrastrukturseitig wird in den verschiedenen Projekten ebenfalls die Kostensenkung und die Erhöhung der Zuverlässigkeit vorangetrieben sowie an der Einführung
von Technologiestandards für Wasserstofftankstellen gearbeitet. Auch jenseits der Straße
untersucht der Programmbereich Einsatzpotenziale der Brennstoffzelle, etwa in der Bordstromversorgung von Flugzeugen und als Antrieb im Schienenverkehr.
Ein weiterer wichtiger Aspekt im Programmbereich Verkehr und Infrastruktur sind Demonstrationsprojekte zur Technologievalidierung unter Alltagsbedingungen und die Marktvorbereitung im Sinne der Kundenakzeptanz. Hierzu initiiert und koordiniert die NOW umfangreiche
Begleitforschungsaktivitäten. Zudem werden wasserstoffbetriebene Brennstoffzellenfahrzeuge in umfassenden Verbundprojekten sowohl im Bereich Individualverkehr als auch im
ÖPNV erprobt. Gleichzeitig wird im Rahmen des von der NOW koordinierten 50-TankstellenProgramms der Ausbau der Wasserstoffinfrastruktur vorangetrieben, um ein bundesweites
Grundversorgungsnetz an Wasserstofftankstellen herzustellen.
SPEZIELLE
MÄRKTE
I. NIP — VERKEHR UND INFRASTRUKTUR QUERSCHNITTSTHEMEN
INNOVATIVE
ANTRIEBSTECHNOLOGIEN
2 %
2 %
12 %
NIP — STATISTIK: ANTEILE
NACH ANWENDUNGSSEKTOREN
(STAND: DEZEMBER 2014 *)
STATIONÄR
HAUSENERGIE
61 %
12 %
8 %
STATIONÄR
INDUSTRIE
VERKEHR UND
INFRASTRUKTUR
3 %
WASSERSTOFFBEREITSTELLUNG
NIP — VERKEHR UND INFRASTRUKTUR: VERTEILUNG NACH
ANWENDUNGSBEREICHEN
6 %
1 %
3 % 2 %
Clean Energy Partnership
Demonstrationsvorbereitung
(STAND: DEZEMBER 2014)
Einzelprojekte
43 %
Luftfahrt
Schiene
45 %
* Die Grafik umfasst Projekte
in Planung bei NOW, in Bearbeitung
bei PtJ, UIA (unverbindliche
Inaussichtstellung) sowie bewilligte
Projekte.
Studien
008 / 009
NOW — JAHRESBERICHT 2014
» Clean Energy Partnership —
Saubere Mobilität mit Wasserstoff
und Brennstoffzelle «
I. NIP — VERKEHR UND INFRASTRUKTUR 010 / 011
NOW — JAHRESBERICHT 2014
CLEAN ENERGY PARTNERSHIP (CEP) —
SAUBERE MOBILITÄT MIT
WASSERSTOFF UND BRENNSTOFFZELLE
Um die Energiewende weiter voranzutreiben und unabhängig von schwindenden Ressourcen zu sein, ist
die Nachfrage nach alternativen Antriebstechnologien und erneuerbaren Energien größer denn je. Ein
wichtiger Bestandteil ist die Erforschung von alternativen Treibstoffen, um die Reduktion der Treibhausgase zu gewährleisten. Seit 2002 erprobt die Clean
Energy Partnership als gemeinsame Initiative von
Politik und Industrie die Alltagstauglichkeit von
Wasserstoff als Kraftstoff. Seit 2008 ist die CEP ein
Leuchtturmprojekt des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) im Bereich Wasserstoffmobilität und mittlerweile das bedeutendste Demonstrationsprojekt in
diesem Bereich in Europa.
Wird der Wasserstoff nachhaltig produziert, ermöglicht
die Brennstoffzelle eine nahezu emissionsfreie Mobilität mit einer Reichweite, die mit der von Diesel- oder
Benzinmotoren vergleichbar ist. In der CEP steht aber
nicht nur der Einsatz von Wasserstoff im Fahrzeug im
Fokus — gemeinsam werden Lösungen für eine nachhaltige Produktion des Kraftstoffs und der Ausbau des
Infrastrukturnetzes angestrebt.
Derzeit befindet sich die CEP in ihrer letzten Projektphase, die 2016 mit dem Beginn des Markthochlaufs enden
soll. Mit den Modellen Mercedes-Benz B-Klasse F-CELL,
Ford Focus Brennstoffzelle, Honda FCX Clarity, Hyundai
ix35 Fuel Cell, Toyota FCHV-adv, Opel HydroGen4, VW
Tiguan HyMotion und Audi Q5 HFC hat der Fuhrpark der
CEP mit mehr als 100 Demonstrationsfahrzeugen eine
beachtliche Größe erreicht. Die Fahrzeuge werden seit
mehreren Jahren im täglichen Straßenverkehr erprobt
— und das ohne nennenswerte Zwischenfälle. Auch der
ÖPNV kann sich mit seiner Anzahl von Wasserstoffbussen sehen lassen: Seit März 2014 setzen die Stuttgarter
Straßenbahnen (SSB) neue Busse mit Brennstoffzellen im Linienbetrieb ein. Die Hamburger HOCHBAHN
stellte Ende 2014 zwei neue Wasserstoffbusse von
Solaris der breiten Öffentlichkeit vor, die in der Hansestadt auf der neuen Innovationslinie fahren werden.
H
AUSBAU DER WASSERSTOFFINFRASTRUKTUR
Mit dem 50-Tankstellen-Programm vereinbarten die
CEP-Partner Daimler, Linde, Air Liquide und Total
mit der Unterstützung der Bundesregierung den Aufbau von 50 Tankstellen bis Ende 2015 in Deutschland.
Koordiniert wird der Ausbau von der NOW. Im Mai und
September 2014 eröffnete die CEP mit Katherina Reiche (MdB), Parlamentarische Staatssekretärin beim
Bundesverkehrsminister, die ersten beiden Tankstellen
aus dem Programm: Eine am künftigen Hauptstadtflughafen BER und eine andere in der Berliner City West
in der Jafféstraße. Beide Stationen sind Multi-EnergieTankstellen von Total, die ein reiches Angebot an unterschiedlichen Kraftstoffen offerieren. Staatssekretärin Reiche betonte: »Die Entwicklung alternativer
Antriebe steht für die Bundesregierung weiterhin oben
auf der Agenda: Unser Ziel ist es, sukzessive ein flächendeckendes Versorgungsnetz für Elektromobilität
aufzubauen — sowohl für wasserstoff- bzw. brennstoffzellenbetriebene Fahrzeuge als auch für batteriebetriebene Fahrzeuge. Die Energiewende braucht viele starke
Partner. Ich freue mich über das Bekenntnis der Unternehmen, sich mit Expertise, Investitionen und großem
Engagement einzubringen!«
Für den Infrastrukturausbau in Baden-Württemberg
und Nordrhein-Westfalen erstellte die CEP im Herbst
2014 Standortkarten der künftigen Tankstellen und
übergab diese anlässlich der Fachmesse für neue Mobilität und Energie »WORLD OF ENERGY SOLUTIONS« in
Stuttgart an Umweltminister Franz Untersteller sowie
einen Monat später auf dem Jahrestreffen des Netzwerks Wasserstoff und Brennstoffzelle NRW an den
Klimaschutzminister Johannes Remmel.
I. NIP — VERKEHR UND INFRASTRUKTUR Für einen erfolgreichen Ausbau der Wasserstoffinfrastruktur benötigt die CEP starke Partner. Seit 2014 sind
Bohlen & Doyen, die Westfalen Gruppe sowie OMV neue
Mitglieder der CEP. Der Beitrag von Bohlen & Doyen
wird eine mobile Wasserstofftankstelle sein, die 2015
ihren Betrieb aufnehmen soll. Den Anfang bei der Westfalen Gruppe macht eine Großtankstelle in Münster. Sie
wird 2015 mit Wasserstoffzapfsäulen für PKW und Busse ausgestattet. OMV plant zunächst drei Wasserstofftankstellen in Bayern.
MEHR INFORMATIONEN FÜR PUBLIZISTEN —
CEP-VERLAGSBEILAGE IM »JOURNALIST« UND
»WIRTSCHAFTSJOURNALIST«
Oftmals geben Journalisten das Themenfeld Wasserstoff nur in Teilaspekten wieder. Die CEP-Partner haben gemeinsam eine Verlagsbeilage verfasst, in der
Zusammenhänge der Wasserstoffwirtschaft ganzheitlich dargestellt werden und die Journalisten als Informationsgrundlage dient. Diese Verlagsbeilage wurde
in den Fachpublikationen »Journalist« (Ausgabe 10/14)
und »Wirtschaftsjournalist« (Ausgabe 12/14) veröffentlicht.
NEUE ZIELGRUPPENERSCHLIESSUNG —
DIE CEP CAMPUS DAYS
Um auch die Ingenieure und Maschinenbauer der
nächsten Generation für die Wasserstofftechnik zu begeistern, fanden 2014 erstmals die CEP Campus Days
an den Hochschulen TU Chemnitz, Ostwestfalen-Lippe
und RWTH Aachen statt. In den Vorlesungen der CEP
stehen die Produktion von Wasserstoff aus erneuerbaren Quellen, der Status des Tankstellenaufbaus sowie
die Fahrzeugtechnik im Fokus. Die Veranstaltungen
hatten großen Zulauf von Teilnehmern und regionalen
Pressevertretern, sodass die CEP an diesem erfolgreichen Konzept anknüpfen und die CEP Campus Days
2015 fortsetzen wird.
Mehr Informationen zur CEP
finden Sie unter
www.cleanenergypartnership.de
012 / 013
NOW — JAHRESBERICHT 2014
I. NIP — VERKEHR UND INFRASTRUKTUR 014 / 015
NOW — JAHRESBERICHT 2014
I / 0 1
» HYTRUSTPLUS — SOZIALWISSENSCHAFTLICHE BEGLEITSTUDIE ZUM NATIONALEN INNOVATIONSPROGRAMM
WASSERSTOFF- UND BRENNSTOFFZELLENTECHNOLOGIE «
Die ersten Brennstoffzellenfahrzeuge gehen in Kürze in
den Verkauf, ein zentraler Schritt in die Wasserstoffmobilität steht bevor. Pilotprojekte verbinden verstärkt
erneuerbare Energien und Wasserstoffökonomie, u. a.
im Bereich Energiespeicherung. Aber die Infrastruktur
wie auch breite Bevölkerungsteile und relevante Stakeholder sind noch nicht ausreichend auf diesen Schritt
vorbereitet. Deshalb bezieht das Forschungsprojekt
HyTrustPlus Ideen, Erwartungen und Gestaltungspotenziale gesellschaftlicher Akteure aktiv in den Aufbau der Wasserstoffökonomie ein. Dadurch soll der
technologische Systemwechsel zur Wasserstoff- und
Brennstoffzellentechnologie konzeptionell vorbereitet
und aktiv gestaltet werden.
Zur Umsetzung der beabsichtigten breiten Beteiligung
gesellschaftlicher Akteure hat sich das Projekt insbesondere zwei Ziele gesetzt:
≥ Schaffung eines gesellschaftlichen Themenbewusstseins zur Wasserstoffmobilität und -ökonomie sowie
Leistung der notwendigen Aufklärungsarbeit
Die Ergebnisse des Projekts sollen bei der Bevölkerung
allgemein den Kenntnisstand verbessern. Zudem sollen
spezifische Zielgruppen aktiv in die Entwicklung einbezogen werden. Nach konzeptionellen Vorarbeiten wurde
inzwischen mit der Identifikation einer Pilotregion
begonnen. Außerdem wurden im Rahmen erster Experteninterviews Erfahrungen aus Pilotprojekten der Wasserstoffökonomie erhoben, um Treiber und Hemmnisse
für weitere branchenübergreifende Kooperationen zu
identifizieren. Erste Zwischenergebnisse sind im März
2015 verfügbar.
Aktuelle Informationen zum Projekt finden Sie unter:
www.hytrustplus.de
≥ Entwicklung von Geschäfts- und Beteiligungsmodellen für relevante Stakeholder aus Industrie, Politik, Verbänden sowie aus der lokalen Zivilgesellschaft
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Innovationszentrum für Mobilität und gesellschaftlichen
Wandel (InnoZ) GmbH
1.242.086
1.242.086
LAUFZEITBEGINN: 01. September 2014
LAUFZEITENDE: 31. Dezember 2016
» Die Pilotprojekte verbinden verstärkt
erneuerbare Energien und
Wasserstoffökonomie, u. a. im Bereich
Energiespeicherung. «
I. NIP — VERKEHR UND INFRASTRUKTUR I / 02
» BEGLEITFORSCHUNG 50-WASSERSTOFF-TANKSTELLEN-PROGRAMM «
In Deutschland sollen bis Ende 2015 insgesamt 50
Wasserstofftankstellen errichtet und in Betrieb sein.
Das Forschungsprojekt begleitet den Betrieb der bestehenden 15 Standorte sowie den Aufbau und Betrieb der
nächsten 35 Tankstellen und der dazugehörigen Versorgungsinfrastrukturen wissenschaftlich.
Das Begleitforschungsprojekt soll basierend auf den
konkreten Erfahrungen aus Aufbau und Betrieb Ansätze für eine technologische Weiterentwicklung aufzeigen. Es behandelt dabei ein breites Untersuchungsfeld,
das ökologische, wirtschaftliche und technologische
Aspekte von Wasserstofftankstellen genauso beinhaltet wie deren Akzeptanz bei Nutzern und Betreibern.
Regulatorische und energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen für deren Errichtung und Betrieb sowie
volkswirtschaftliche Impulse entlang der Wertschöpfungskette sind ebenfalls Untersuchungsgegenstand.
Durch die Arbeit des Projektkonsortiums und die damit
verbundene Vernetzung aller relevanten Akteure beim
Auf- und Ausbau des Wasserstofftankstellennetzes
werden Optimierungspotenziale unterschiedlichster
Couleur identifiziert und für den zukünftigen weiteren
Tankstellenausbau erschlossen.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH
1.054.942
1.054.942
LAUFZEITBEGINN: 01. November 2014
LAUFZEITENDE: 31. Dezember 2016
ZIELE UND DIMENSIONEN DER BEGLEITFORSCHUNG
Tankstellenbetrieb
≥ Betriebsdaten
≥ Betriebserfahrungen
Randbedingungen
≥ Genehmigungsrecht
≥ Energiewirtschaft
Begleitforschung
≥ Akzeptanz bei Nutzern, Betreibern und Bedienpersonal
≥ Verbesserungspotenzial bei den eingesetzten Technologien
≥ Weitere Verringerung der Treibhausgasemissionen
≥ Erhöhte Wirtschaftlichkeit bei Errichtung, Betrieb und Wasserstoffherstellung;
optimierte Ausbaustrategie des Tankstellennetzes
≥ Weiterentwicklung des regulatorischen und energiewirtschaftlichen Umfelds
≥ Unterstützung der nationalen Wertschöpfungskette
≥ Vernetzung aller relevanten Akteure
Ziel
≥ Praxistauglichkeit der Tankstellentechnologie
≥ Marktreife für eine kommerzielle Einführung
016 / 017
NOW — JAHRESBERICHT 2014
I. NIP — VERKEHR UND INFRASTRUKTUR 018 / 019
NOW — JAHRESBERICHT 2014
I / 03
» WASSERSTOFFTANKSTELLENVERSORGUNG MIT PEM-ELEKTROLYSE «
Das Forschungsvorhaben hat zum Ziel, eine Wasserstofftankstelle mit einer innovativen PEM-Wasserstoffelektrolyse auszustatten und diese im Rahmen eines
ein- bis zweijährigen Betriebs zu erproben.
Um anschaulich demonstrieren zu können, wie aus
Überschüssen fluktuierenden Wind- bzw. Solarstroms
Wasserstoff als Treibstoff für Kraftfahrzeuge gewonnen
werden kann, soll die Anlage mit einer Leistung von 100
kW bis 300 kW möglichst mit Lastprofilen regenerativ
erzeugten Stroms betrieben werden.
Dieses Projekt stellt einen Zusatzantrag für eine von Air
Liquide zu errichtende Tankstelle dar. Die ausgewählte
Wasserstofftankstelle soll im Rahmen des beantragten
Vorhabens erweitert werden, sodass der Wasserstoffbedarf über die dynamische Siemens PEM-Elektrolyse
gedeckt werden kann.
Siemens verantwortet die Montage und die Inbetriebnahme der Elektrolyseanlage, eine technisch-wissenschaftliche Betreuung sowie Wartungs- und Servicearbeiten an der Elektrolyseanlage.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Siemens AG
857.056
411.387
LAUFZEITBEGINN: 01. August 2014
LAUFZEITENDE: 30. Juni 2016
» Die ausgewählte Wasserstofftankstelle
soll im Rahmen des beantragten Vorhabens
erweitert werden, sodass der Wasserstoffbedarf über die dynamische Siemens PEMElektrolyse gedeckt werden kann. «
I. NIP — VERKEHR UND INFRASTRUKTUR SILYZER 100 Elektrolyse-System (hier am Innovationszentrum Kohle am RWE-Kraftwerksstandort Niederaußem)
020 / 021
NOW — JAHRESBERICHT 2014
REHAU Typ IV Druckspeicherkonzept für komprimierten Wasserstoff bei 700 bar
I / 04
» ALTHYPTANK — UNTERSUCHUNG EINES ALTERNATIVEN VERFAHRENS
ZUR HERSTELLUNG VON WASSERSTOFFDRUCKTANKS «
REHAU ist kompetenter Kunststoffverarbeiter mit innovativen Lösungen für die Bau-, Möbel- und Automobilindustrie. Eines der langfristigen Ziele des Unternehmens ist die Entwicklung eines faserverstärkten
Druckbehälters für die Speicherung von Wasserstoff
bei 700 bar.
Bisher werden diese Behälter im Nasswickelverfahren
hergestellt. REHAU verfolgt einen hoch innovativen Ansatz, bei dem die Armierung in einem alternativen Verfahren gefertigt wird. Dieses bietet vor allem Vorteile
in Form einer Steigerung der Fasereffizienz und einer
Verkürzung der Zykluszeiten. Zudem stellt dieser Prozess sicher, dass die Bauteile mit einer konstant hohen
Qualität in großen Stückzahlen gefertigt werden können. Letztendlich sollen so die heute noch sehr hohen
Herstellkosten für faserverstärkte Druckbehälter in Zukunft signifikant gesenkt werden.
Das angedachte Verfahren wird im Rahmen des Vorhabens grundlegend auf seine Tauglichkeit für die
Herstellung von Hochdrucktanks untersucht. Hierbei
werden die prozesstechnischen Einflussgrößen anhand
geeigneter Versuchsanlagen experimentell untersucht.
Zum besseren Verständnis werden dazu parallel numerische Simulationen zur Bauteilauslegung sowie Modellierungen des Fertigungsprozesses durchgeführt. Um
Eingangsgrößen für die Simulationen des komplexen
Bauteils zu generieren, werden die in diesem Verfahren
entstehenden Faser-Kunststoff-Verbunde vorab in umfangreichen Untersuchungen charakterisiert. An
gefertigten Demonstrationsbauteilen wird letztlich die
mit diesem neuen Verfahren erzielbare Bauteilperformance nach einschlägigen EG-Richtlinien geprüft.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
REHAU AG + Co
2.611.722
1.253.627
LAUFZEITBEGINN: 01. Oktober 2014
LAUFZEITENDE: 30. November 2016
I. NIP — VERKEHR UND INFRASTRUKTUR I / 0 5
» MASSENFERTIGUNG VON MEMBRANELEKTRODENEINHEITEN (MEA): TECHNOLOGIEN ZUR
(MASSEN)-MARKTEINFÜHRUNG — MAS-TECH «
Der Weg von der Markteinführung bis zur Etablierung
eines Massenmarktes von PEM-Brennstoffzellensystemen wird zunehmend von der Kostenfrage dominiert.
Ein wichtiger Faktor für eine erfolgreiche Marktpenetration von Brennstoffzellensystemen ist deshalb die
Etablierung kostengünstiger und stabiler Fertigungsverfahren. Das wesentliche Ziel des Projektvorhabens
MAS-TECH ist es, die bestehende Technologieplattform
bei Solvicore durch weitere kostensenkende Elemente
zu ergänzen und somit die Gesamtherstellkosten weiter
zu senken. Solvicore verfolgt im Rahmen des Projekts
folgende Ziele zur Hebung weiterer Kosteneinsparpotenziale:
≥ Eine weitere Kostenreduktion geschieht durch Wegfall oder überdurchschnittliche Verbesserung von Prozessschritten sowie durch die Erprobung und Einführung von verbesserten Qualitätskontrollsystemen.
≥ Schließlich wird durch die Entwicklung eines automatisierten Rolle-zu-Rolle-Assemblier-Prozesses zusammen mit deutschen Kompetenzpartnern eine weitere Steigerung der Effektivität realisiert.
Das Projekt schafft somit eine kostenoptimierte Technologieplattform für die Etablierung einer international
wettbewerbsfähigen kompletten MEA-Produktion und
stärkt damit den Industriestandort Deutschland.
≥ Die Prozesskette wird mit ausgewählten automatisierten In-line-Kontrollsystemen ausgestattet. Diese
werden im Projektrahmen entwickelt und mit dem Ziel
implementiert, die Taktzeit zu erhöhen und die Ausschussraten zu minimieren.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Solvicore GmbH & Co. KG
648.200
311.136
LAUFZEITBEGINN: 01. Juli 2014
LAUFZEITENDE: 30. September 2016
» Ein wichtiger Faktor für eine erfolgreiche
Marktpenetration von Brennstoffzellensystemen ist deshalb die Etablierung
kostengünstiger und
stabiler Fertigungsverfahren. «
022 / 023
NOW — JAHRESBERICHT 2014
» Im Unterschied zum Automobil bietet die
Infrastruktur im Schienenverkehr zudem
einen großen Vorteil: Mit einer zentral
errichteten Tankstelle kann man den Bedarf
eines Streckennetzes im Regionalverkehr
komplett abdecken, ein engmaschiges
Tankstellennetz ist nicht erforderlich. «
I / 0 6
» BETHY — ENTWICKLUNG EINER NEUEN TRIEBZUGGENERATION MIT LOKAL EMISSIONSFREIEM ANTRIEB
FÜR NICHT ELEKTRIFIZIERTE STRECKEN «
Der Schienenverkehr gewinnt seit Jahren an Bedeutung: Immer mehr Menschen entdecken die Bahn als
Mobilitätsalternative. Weltweit wird das Schienennetz ausgebaut und erneuert. So fahren immer mehr
komfortable Züge im Nah- sowie im Fernverkehr. In
Ballungsgebieten und Mega-Cities sind leistungsfähige Bahnsysteme die einzige Chance, dem hohen Verkehrsaufkommen gerecht zu werden. Gerade hier kann
dem Einsatz von lokal emissionsfreien Zügen auch auf
nicht elektrifizierten Strecken zukünftig eine wichtige
Rolle für umweltfreundliche und nachhaltige Mobilität
zukommen. Im Unterschied zum Automobil bietet die
Infrastruktur im Schienenverkehr zudem einen großen
Vorteil: Mit einer zentral errichteten Tankstelle kann
man den Bedarf eines Streckennetzes im Regionalverkehr komplett abdecken, ein engmaschiges Tankstellennetz ist nicht erforderlich.
Diesen Vorteil macht sich Alstom zunutze: Mit der
Entwicklung der weltweit ersten lokal emissionsfreien
Zuggeneration für den regulären Fahrgastbetrieb auf
nicht elektrifizierten Strecken stellt das Unternehmen
die Weichen für eine umweltfreundliche Alternative
zu konventionellen Dieseltriebzügen. Die Züge bieten
eine höhere Energieeffizienz sowie geringere Energiekosten und werden im Kompetenzzentrum für Regionaltriebzüge von Alstom in Salzgitter entwickelt. Dabei
wird das Unternehmen bei der Technologieentwicklung
durch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt
(DLR) in Stuttgart unterstützt. Die vier Bundesländer
bzw. die vor Ort tätigen Verkehrsorganisationen in Niedersachsen, Nordrhein-Westfalen, Baden-Württemberg
und Hessen konnten ebenfalls für das Projekt gewonnen werden und haben dafür Absichtserklärungen über
die Bestellung von Zügen unterzeichnet.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
ALSTOM Transport Deutschland GmbH
19.972.025
7.988.810
LAUFZEITBEGINN: 01. September 2013
LAUFZEITENDE: 30. Juni 2016
» ENTWICKLUNGSPROJEKT WASSERSTOFFDOSIERVENTIL FÜR DIE ANODENGASVERSORGUNG
ERFOLGREICH ABGESCHLOSSEN: BOSCH ENTWICKELT MASSGESCHNEIDERTE WASSERSTOFFEINSPRITZUNG FÜR AUTOS —
ERSTMALS KOMPAKTERES, LEICHTERES UND EFFIZIENTERES MODUL FÜR DEN EINSATZ IM AUTO «
Die Brennstoffzelle gehört zu den vielversprechendsten
Technologien für eine künftige emissionsfreie Mobilität.
Eine besondere Rolle kommt auch bei dieser Technologie
der Kraftstoffeinspritzung zu: Ausgefeilte Dosierventile
versorgen die Zelle mit Wasserstoff. Bosch hat diese
wichtige Komponente der Brennstoffzelle nun von Grund
auf neu entwickelt und für den Einsatz im Auto kompakter, leichter und deutlich effizienter gemacht.
Die Entwicklung der fortschrittlichen Komponenten wurde vom Ministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur aufgrund eines Beschlusses des deutschen Bundestages mit sechs Millionen Euro gefördert. Am Ende des
fünfjährigen Entwicklungsprozesses steht eine ganze
Serie magnetisch betätigter Wasserstoffventile. Diese
sind bereits jetzt schon für zahlreiche Varianten aktueller
Brennstoffzellensysteme geeignet. Die Bosch-Ingenieure
legten bei der Entwicklung ein besonderes Augenmerk
darauf, dass die Komponenten auch wirtschaftlich in
Serie gefertigt werden können. »Wir sind auf eine rasche
Markteinführung vorbereitet«, sagt Hubert Stier, Leiter
des Projekts bei der Robert Bosch GmbH. Bei der Komponentenherstellung berücksichtigt Bosch, dass Wasserstoff besonders flüchtig ist und sogar in Stahl eindringen
kann. Deshalb entwickelte das Unternehmen, zum Teil in
Zusammenarbeit mit seinen Zulieferunternehmen, verbesserte Herstellungsverfahren in den Bereichen Umformen, Laserschweißen und Vulkanisieren.
Vom Industrieprodukt zur Automotive-Komponente
Damit die Brennstoffzellentechnologie ihr großes Potenzial für die Mobilität der Zukunft entfalten kann, muss
sie zuverlässig, sicher und kostengünstig sein. Industrie
und Forschung haben sich primär auf die Entwicklung
und Verbesserung der Brennstoffzelle selbst fokussiert
und substanzielle Vereinfachungen in der Architektur
erreicht. In der Brennstoffzellenperipherie, etwa zur
Dosierung des Wasserstoffs, wurden jedoch häufig Industrieprodukte oder modifizierte Komponenten aus
vorhandenen Automotive-Anwendungen eingesetzt, wie
Erdgaseinspritzventile. »Für die Serieneinführung von
Brennstoffzellensystemen sind diese Teile weder technisch noch wirtschaftlich geeignet. Sie sind zu groß und
zu schwer, verbrauchen zu viel Strom oder sind nicht auf
die spezifischen Eigenschaften von Wasserstoff ausgelegt. Zudem erfüllen sie nicht die funktionale Sicherheit,
die bei Automotive-Komponenten gefordert wird«, so
Stier.
Als einer der ersten Schritte baute Bosch im Entwicklungszentrum in Schwieberdingen ein Brennstoffzellenlabor sowie einen Prüfstand für ein 5-kW-Brennstoffzellensystem auf. Mit dessen Hilfe wählte das Projektteam
die Werkstoffe und Komponenten für die Ventile aus und
optimierte das Zusammenspiel der Komponenten samt
Steuerung und Regelung. Weitere Forschungsschwerpunkte waren u. a. das tribologische System in Wasserstoff, die Wasserstoffversprödung in Stählen unter Berücksichtigung unterschiedlicher Fertigungsverfahren
sowie die Simulation hoch dynamischer Gasströmungen
zur Geometrieauslegung für Wasserstoff. Ziel dieser Forschungen war es, die Robustheit, Zuverlässigkeit und Sicherheit der Ventile im Kfz-Umfeld und über die gesamte
Lebensdauer des Fahrzeugs sicherzustellen.
Wichtiger Beitrag der Förderungen
Innerhalb des öffentlich geförderten Entwicklungsprojekts NIP hat die Robert Bosch GmbH damit ein technisch
ausgereiftes und wirtschaftlich zu produzierendes Wasserstoffdosierventil (auch Hydrogen Gas Injector — HGI)
für die Anodengasversorgung von Brennstoffzellensystemen in Kraftfahrzeugen entwickelt. Das Forschungsprojekt startete Anfang August 2008 und wurde von dem
Entwicklerteam noch vor Ablauf des geplanten Projektendes erfolgreich am 31. Dezember 2013 abgeschlossen.
»Die Förderung war notwendig, um diese wichtige Komponente komplett neu entwickeln zu können. Dieses Ventil vereinfacht für alle Hersteller den Aufbau von Brennstoffzellensystemen«, sagt Stier.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Robert Bosch GmbH
12.503.264
6.001.567
LAUFZEITBEGINN: 01. August 2008
LAUFZEITENDE: 30. Juni 2014
I. NIP — VERKEHR UND INFRASTRUKTUR I / 07
024 / 025
NOW — JAHRESBERICHT 2014
I / 0 8
» BRIST — BRENNSTOFFZELLE, INTEGRATION UND SYSTEMTEST «
Ziel des Projekts war es, die Technologiereife eines
multifunktionalen Brennstoffzellensystems zu erhöhen und somit einen zukünftigen Einbau in Verke h r s f l u g z e u g e n v o r z u b e re i t e n . A u s S i c h t d e r
Förderprojektpartner entsteht mit diesem System für
die Energiebereitstellung eine emissionsfreie Alternative zu den bestehenden Lösungen auf Basis von
Turbinen (APU). Gleichzeitig hat sich gezeigt, dass das
Arbeitsprinzip der Brennstoffzelle neben Strom weitere Nebenprodukte erzeugt, die für eine Nutzung an
Bord geeignet sind. Das anfallende Wasser kann dem
Brauchwasservorrat zugeführt, die sauerstoffarme Abluft zur Absenkung des Sauerstoffgehalts in Treibstofftanks oder Frachträumen (Inertisierung) eingesetzt
und die Abwärme zur Verhinderung von Eisbildung genutzt werden.
Das Konsortium im Projekt bestand zum einen aus Firmen, die in ihrem jeweiligen Bereich zu den Marktführern zählen, und zum anderen aus wissenschaftlichen
Einrichtungen, deren Einbindung das Verständnis für
die Technologie selbst steigert, aber auch neue Impulse, Verfahren und Ideen erzeugt. Der Verlauf der Arbeiten hat diesen Ansatz bestätigt, da sich immer wieder
gezeigt hat, dass ursprüngliche Ansätze adaptiert werden mussten. Die hohe Komplexität eines multifunktionalen Systems wird insbesondere dadurch begründet,
dass sich Anforderungen teilweise widersprechen. So
ist für eine anforderungskonforme elektrische Leistung
und Dynamik ein hoher Luftüberschuss (Stöchiometrie)
von Vorteil, während bei der genannten Inertisierungsfunktion möglichst geringe Luftzahlen gefordert werden, da nur so der Sauerstoffanteil in den betroffenen
Räumen ausreichend gesenkt werden kann.
Um sowohl Erfahrungen mit dem Verhalten eines solchen Systems zu gewinnen, aber auch um Komponenten testen zu können, wurde in Hamburg das Fuel Cell
Test Center (FCTC) aufgebaut. Neben der Flexibilität
zur Einbindung neuer Komponenten, z. B. Wasserabscheider von AOA oder Leistungselektronik von EADSIW, war das Systemverhalten unter flugzeugrelevanten
Bedingungen zu testen. Der Aufbau des Tanksimulators
war so ausgelegt, dass mittels einer Vakuumpumpe die
Druckbedingungen in einem Flugzeugtank auf Reiseflughöhe nachgestellt werden konnten. Mittels Laborversuchen wurde gezeigt, dass es Rückwirkungen zwischen Brennstoffzelle und Fuel Tank Inerting System
(FTIS) gibt, diese aber durch eine geeignete Auslegung
des Gesamtsystems minimiert werden können. Zum
Projektende stand ein Laboraufbau zur Verfügung, der
autonom die relevanten Aspekte einer Flugmission abbilden und somit die geplante Betriebsweise im Flugzeug nachstellen konnte.
Das Projekt BRIST hat allen Beteiligten neue Erkenntnisse gebracht und zu einem Wissensaufbau hinsichtlich der Einsetzbarkeit eines Brennstoffzellensystems
in der Luftfahrt geführt. Dadurch werden diese Partner
in die Lage versetzt, die Industrialisierung voranzutreiben und neue Produkte zu entwickeln. Eine Markteinführung führt zu neuen Arbeitsplätzen, und der technologische Fortschritt stärkt die Marktposition.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Airbus Operations GmbH
AOA Apparatebau Gauting GmbH
Berner & Mattner Systemtechnik GmbH
Diehl Aerospace GmbH
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR)
Airbus Group Innovations
6.905.900
1.687.522
1.277.407
550.089
1.348.396
3.500.516
3.314.832
810.010
613.156
264.043
647.230
1.680.248
LAUFZEITBEGINN: 01. Januar 2010
LAUFZEITENDE: 31. Dezember 2014
» HEAVY-DUTY-BRENNSTOFFZELLENSYSTEM DER DRITTEN GENERATION FÜR DIE
ANWENDUNG IM BUS/NABUZ PRE-COMMERCIAL «
Als Teil des Gesamtvorhabens NaBuZ (Nachhaltige Bussysteme der Zukunft) verfolgt NuCellSys gemeinsam
mit EvoBus das Ziel, das PKW-Brennstoffzellensystem
der neuesten Generation in Form eines sogenannten
Doppelsystems auf dessen Anwendungspotenzial als
serientauglicher Brennstoffzellenantriebstrang in einem Stadtbus darzustellen. Durch die Kombination
zweier Brennstoffzellensysteme zu einem Doppelsystem stehen die Entwicklung einer Betriebsstrategie für
das Doppelsystem, aufbauend auf der Betriebsstrategie der Einzelsysteme, sowie die Anpassung wichtiger
Komponenten an das erhöhte Spannungsniveau und die
erhöhten Lebensdaueranforderungen im Vordergrund.
Alle Projektergebnisse werden zum einen für die Entwicklung nachfolgender, noch effizienterer Brennstoffzellensystemgenerationen verwertet, zum anderen
werden sie Eingang in die Fahrzeugentwicklung von
Stadtbussen mit Brennstoffzellenantrieb finden. Damit
wird sichergestellt, dass die wirtschaftliche Verwertung der Projektergebnisse über den Verkauf von Fahrzeugen erfolgen kann.
Die wissenschaftlichen und technischen Ergebnisse,
die aus dem Projekt gewonnen werden, fließen in die
Entwicklung zukünftiger Stadtbusse mit Brennstoffzellenantrieb ein.
Folgende Ziele des Vorhabens wurden definiert:
≥ Aufbau eines Dual-BZ-Prüfstands mit Integration
eines Dual-BZ-Systems
≥ Konzeptuntersuchung und Entwicklung der Leistungsschnittstelle zwischen Brennstoffzellensystem und
Hybridsystem mit unterschiedlichen Spannungslagen
≥ Entwicklung und Verifikation einer Betriebsführungsstrategie für das Dual-BZ-System sowie das Powermanagement und Regelung der entwickelten Leistungselektronik
≥ Optimierung und Nachweis geeigneter BZ-Systemkomponenten (Befeuchter und Luftversorgung) für
12.000 Stunden Betrieb
≥ Bauraumuntersuchung und Packaging eines DualBZ-Systems für die Integration in einen Citaro Solobus
und Gelenkzug unter Berücksichtigung von Serviceund Wartungsaspekten
≥ Aufbau einer Hochvolttestumgebung für die Verifikation der entwickelten Leistungselektroniken (DC/DCWandler)
≥ Testbetrieb und Dauerlauf am Busprüfstand
Aufgrund der Notwendigkeit einer geeigneten Testumgebung für die zukünftige BZ-Bus-Applikation aus
zwei PKW-Systemen, wurde innerhalb des Vorhabens
ein Bus-Dual-Teststand geplant aufgebaut und mit zwei
BZ-Systemen in Betrieb genommen. Parallel dazu wurden die notwendigen busspezifischen Komponenten
wie DC/DC-Wandler, Dual Fuel Cell Controller sowie die
Softwarebetriebsführung entwickelt und verifiziert.
Dies wurde in einem eigens dafür umgesetzten HVHardware-In-the-Loop-Prüfstand realisiert. Dabei standen die Steuerung und Regelung der neu entwickelten
Leistungselektronik im Vordergrund. In einem zweiten
Schritt wurde die entwickelte und verifizierte Soft- und
Hardware in den realen BZ-Prüfstand eingebaut und
funktional getestet. Hier wurden erste Erkenntnisse bezüglich des dynamischen Verhaltens des DC/DC-Wandlers in Kombination mit dem hoch dynamischen Verhalten des elektrischen Turboladers des BZ-Systems
gewonnen.
Eine Besonderheit des neu entwickelten DC/DC-Wandlers liegt in der galvanisch getrennten Ausführung für
eine BZ-Leistung bis 100 kW. Die galvanische Trennung
ist erforderlich, um die geringere BZ-Spannung von der
höheren Bustraktionsspannung sicher zu trennen und
den Gesamtisolationswiderstand des Fahrzeugs im spezifizierten Bereich, vor allem beim Einsatz eines DualBZ-Systems in Parallelschaltung, zu halten.
Die Entwicklung des DC/DC-Wandlers wurde in zwei
Schritten umgesetzt. Der erste Schritt war ein Labormuster, welches relativ kostengünstig entwickelt und
für den Konzeptnachweis im Prüfstand eingesetzt wurde. Die gewonnenen Erkenntnisse wurden in die Spezifikation des A-Muster-DC/DC-Wandlers eingearbeitet.
Der zum Projektende gelieferte A-Muster-Wandler hat
einen deutlich höheren Reifegrad und bildet die Basis
für die angestrebte Serienentwicklung.
I. NIP — VERKEHR UND INFRASTRUKTUR I / 0 9
026 / 027
NOW — JAHRESBERICHT 2014
Weiter wurden intensive Einbauuntersuchungen im
Bus-Hinterwagen für das BZ-System und der busspezifischen Komponenten durchgeführt. Ziel war es, den
Bauraum des Dieselaggregats für den zukünftigen Einsatz des Brennstoffzellenaggregats für den Solobus
und den Gelenkzug zu nutzen. Auch Montagefähigkeit
in der Produktion sowie Service und Wartungsanforderungen wurden mit berücksichtigt. Nach Festlegung
des Konzepts wurde ein erstes A-Muster-Dual-BZ-System in der Prototypenfertigung aufgebaut und Untersuchungen hinsichtlich Zusammen- und Einbau der
Komponenten durchgeführt. Das Aggregat steht auch
für erste Einbauuntersuchungen im Hinterwagentorso
bei Evobus zur Verfügung.
Bezüglich der hohen Lebensdaueranforderungen bei
einem Stadtbus wurden bei der Luftversorgung und
der Befeuchtung Dauerlaufuntersuchungen durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen auf, dass die entwickelten
Komponenten dem Einsatz für hohe Lebensdaueranforderungen gerecht werden. Es sind durchaus doppelte
bzw. dreifache Lebensdauererhöhungen im Vergleich
zur PKW-Spezifikation erreichbar. Beim BZ-Stackmodul
geht man von doppelter Lebensdauer aus, da dieses
Modul sehr starken »Design to Cost«-Anforderungen
ausgesetzt ist und entsprechend ohne große Leistungs-
reserven entwickelt wird. Hier wird eher ein gutes Wartungs- bzw. Austauschkonzept beim Einsatz von PKWStacks favorisiert.
Die Entwicklung des DC/DC-Wandlers in galvanisch getrennter Ausführung war eine der größten Herausforderungen innerhalb des Vorhabens. Zum einen gab es
bisher noch keine Erfahrungen mit galvanisch getrennten DC/DC-Wandlern in dieser Leistungsklasse, zum
anderen waren die Abstimmung im Verbund mit den
BZ-Systemen und die dynamischen Anforderungen der
Brennstoffzellenluftversorgung sehr hoch. Dies erforderte intensive Testphasen und Analysen im Labor, die
immer wieder durch Ausfälle der Komponenten unterbrochen wurden. Sehr häufig musste der Wandler vom
Hersteller überarbeitet werden, was zu starken Zeitverzügen im Projekt führte.
Dennoch konnte der Betrieb erfolgreich mit einem
Dual-BZ-System mit den spezifizierten Anforderungen
nachgewiesen werden. Die gewonnenen Erkenntnisse
wurden bei der Weiterentwicklung vom Labormuster
zum A-Muster berücksichtigt. Das A-Muster wurde mit
einem deutlich höheren Reifegrad für die aktuellste
BZ-Generation entwickelt und bildet die Basis für die
nächste Generation BZ-Busse bei EvoBus.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
NuCellsys GmbH
EvoBus GmbH
8.905.911
554.643
4.274.838
266.229
LAUFZEITBEGINN: 01. September 2009
LAUFZEITENDE: 31. Oktober 2014
» Die Ergebnisse zeigen auf, dass die
entwickelten Komponenten dem
Einsatz für hohe Lebensdaueranforderungen
gerecht werden. «
I. NIP — VERKEHR UND INFRASTRUKTUR » Die neuen Konzepte wurden erfolgreich
umgesetzt, sodass im Vergleich zu
aktuellen Produkten Einsparungen bei
den reinen Materialkosten
(bezogen auf die Stackleistung)
von über 65 % erreicht wurden. «
I / 1 0
» ROBUSTE BRENNSTOFFZELLENSYSTEME FÜR MOBILE ANWENDUNGEN
MIT HOHEM LEISTUNGSBEDARF — TECHNOLOGIEPLATTFORM «
Die Motivation für das Vorhaben ergab sich aus den
zunehmenden Anfragen verschiedener Anwender hinsichtlich wasserstoffbasierter Brennstoffzellensysteme
größerer Leistung (> 100 kW) für den Einsatz in stationären Anwendungen und den Verkehrsbereichen Schiene, Maritim und Straße.
In der Entwicklung wurde insbesondere auf Kostenreduzierung, einfache Montage und lange Lebensdauer
Wert gelegt. So wurden die Materialkosten pro kW im
Vergleich zur Vorgänger-Stack-Generation signifikant
gesenkt, bei gleichzeitiger Erhöhung der Leistungsdichte. Auf dem Teststand wurden bereits über 5.000
Betriebsstunden mit sehr vielversprechendem Ergebnis realisiert. So sind Laufzeiten von weit über 10.000
Betriebsstunden bei einer verbleibenden Leistung von
über 80 % der Startleistung zu erwarten.
Zusätzlich zum Brennstoffzellen-Stack wurde auch die
zugehörige Systemperipherie geprüft und realisiert.
Hier galt es insbesondere, die einfache Integration in
die jeweilige Kundenapplikation zu gewährleisten und
auch die Systemkomplexität im Sinne der zukünftigen Produktkosten zu reduzieren. Die neuen Konzepte
wurden erfolgreich umgesetzt, sodass im Vergleich zu
aktuellen Produkten Einsparungen bei den reinen
Materialkosten (bezogen auf die Stackleistung) von
über 65 % erreicht wurden.
Bei den beiden Prototypen ergab sich bereits eine
Wertschöpfung von 65 % in Deutschland, allerdings
wurde parallel ein neuer Zulieferer der Membran für
die Brennstoffzellen erschlossen. Daraus wird sich die
Wertschöpfung noch deutlich erhöhen. Es ist davon
auszugehen, dass die Wertschöpfung des Brennstoffzellensystems in einer Serienproduktion bei bis zu
90 % in Deutschland liegen wird.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Proton Motor Fuel Cell GmbH
2.533.828
1.216.237
LAUFZEITBEGINN: 01. April 2010
LAUFZEITENDE: 31. Januar 2014
028 / 029
NOW — JAHRESBERICHT 2014
I / 1 1
» SYSTEMVERIFIZIERUNG 700 BAR IONISCHE VERDICHTERTECHNOLOGIE
NACH SAE J2601 «
Ziel des Nationalen Innovationsprogramms für Wasserstoff und Brennstoffzellentechnologie ist es, die Wasserstofftechnologie im Mobilitätssektor an die Marktreife heranzuführen. Neben den dafür notwendigen
Brennstoffzellenfahrzeugen ist die effiziente Betankung der Fahrzeuge, die durch eine entsprechend leistungsfähige Wasserstoffbetankungsinfrastruktur gewährleistet wird, von entscheidender Bedeutung. Dabei kann sowohl aus der gasförmigen als auch aus der
flüssigen Phase Wasserstoff auf die für die Betankung
notwendigen Drücke von bis zu 900 bar für die Speicherung in den Drucktanks der Fahrzeuge verdichtet
werden.
Ein wichtiger Punkt für die erfolgreiche Markteinführung sind zuverlässige und belastbare Betankungssysteme für die erwartete, kontinuierlich steigende Anzahl
an Brennstoffzellenfahrzeugen. Eine grundlegende Herausforderung für die technischen Komponenten ist es,
die notwendigen Betriebserfahrungen für die erwartet
hohe Auslastung der Betankungssysteme durch viele
Fahrzeuge zu sammeln. Weil aber gerade in der Demonstrationsphase die Kapazität der Tankstellen nicht
in vollem Umfang ausgenutzt wird, sind umfangreiche
Tests der Maschinen auf Prüfständen notwendig. Im
Rahmen des Vorhabens wurden auf einem Prüfstand
drei Maschinen baugleichen Typs installiert und parallel
kontinuierlich im Dauertest betrieben. Dabei konnten
wertvolle Erkenntnisse zum Betriebs- und Verschleißverhalten von Komponenten bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen gesammelt werden, welche teilweise
direkt in optimierte Konstruktionslösungen umgesetzt
werden konnten. Insbesondere die enge Abstimmung
mit der Zulieferindustrie konnte erhebliche Verbesserungen bei den Standzeiten der Maschine erzielen.
Neben dem reinen Betrieb der Anlagen im Dauerbetrieb und der Auswertung der Messprotokolle wurde
bei ausgefallenen Bauteilen eine detaillierte Fehler-Ursachen-Analyse durchgeführt, welche weitere wichtige
Erkenntnisse für zukünftig installierte Feldversuchsanlagen lieferte.
Die umfangreichen Testmöglichkeiten, die durch das
Fördervorhaben ermöglicht wurden, waren ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zur Kommerzialisierung
von Wasserstoff als Kraftstoff. Weiterentwickelte Produktgenerationen sollen möglichst in einem ähnlichen
Umfang getestet werden, um vorab die Anforderungen
eines hochlaufenden Marktes in den Entwicklungsprozess einfließen zu lassen.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Linde AG
2.041.968
980.144
LAUFZEITBEGINN: 01. Dezember 2010
LAUFZEITENDE: 31. März 2014
» Ein wichtiger Punkt für die erfolgreiche
Markteinführung sind zuverlässige und
belastbare Betankungssysteme für die
erwartete, kontinuierlich steigende Anzahl
an Brennstoffzellenfahrzeugen. «
I. NIP — VERKEHR UND INFRASTRUKTUR Verdichterstation mit Linde IC 90 Kompressor
030 / 031
NOW — JAHRESBERICHT 2014
I / 1 2
» WEITERENTWICKLUNG DES KRYOPUMPENSYSTEMS «
Beim Projekt Weiterentwicklung des Kryopumpensystems wurde basierend auf dem ebenfalls über
das NIP bezuschussten Projekt »Innovative 700-barBetankungstechnik für öffentliche Serienbetankungen
konform OEM Standard Release A — Fuelling Specification« eine Systemoptimierung angestrebt. Die zugrunde
liegende Kryopumpentechnologie wurde speziell für
Tankstellen entwickelt, die mit verflüssigtem Wasserstoff beliefert werden, um die Vorteile, wie z. B. die
höhere Speicherdichte von flüssigem Wasserstoff und
hohe erreichbare Mengendurchsätze, an der Tankstelle
zu nutzen.
das bei zukünftigen Anlagen integriert werden soll.
Die wichtigsten Leistungsdaten der weiterentwickelten
Tankstelle sind: Massendurchfluss 100 kg/h, maximaler
Betankungsdruck 875 bar, sechs Brennstoffzellen-PKW
pro Stunde, konform mit SAE J 2601.
Die zentralen Aspekte der Weiterentwicklung sind ein
reduzierter Flächenverbrauch und eine geringere elektrische Anschlussleistung, ohne dabei kosten- oder
leistungsseitige Kompromisse eingehen zu müssen. Darüber hinaus wurde ein aus thermodynamischer Sicht
optimiertes Temperaturmanagementsystem entwickelt,
Mit der abgeschlossenen Entwicklung ist nun ein für
Tankstellenbetreiber leicht integrierbares System mit
sehr hohen Wasserstoffdurchsätzen entstanden, welches neben dem Markt für Wasserstoff-PKW auch sehr
gut im Bereich der Betankung von Bus- oder Gabelstaplerflotten eingesetzt werden kann.
Alle technischen Anpassungen erleichtern es, die Tankstellenkomponenten in bestehende Tankstellen zu integrieren, und adressieren dabei die Erfahrungen aus
früheren Phasen der Entwicklung und Demonstration.
Der Innovationszyklus konnte somit erfolgreich fortgesetzt werden.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Linde AG
648.200
311.136
LAUFZEITBEGINN: 01. April 2012
LAUFZEITENDE: 31. März 2014
» Die zentralen Aspekte der Weiterentwicklung sind ein reduzierter Flächenverbrauch
und eine geringere elektrische Anschlussleistung, ohne dabei kosten- oder leistungsseitige Kompromisse eingehen zu müssen. «
» BRENNSTOFFZELLENSYSTEM DESIGN-VALIDIERUNG FÜR DIE MARKTEINFÜHRUNG PKW «
Deutschland steht vor der Herausforderung, den
Übergang in ein neues Zeitalter umweltschonender,
zuverlässiger und bezahlbarer Energieversorgung voranzutreiben. Dies schließt auch die Sicherstellung
von innovativen Konzepten und technologischem
Fortschritt für eine nachhaltige Mobilität mit elektrisch angetriebenen Fahrzeugen mit ein. Untrennbarer
Bestandteil nachhaltiger Mobilität ist neben Wasserstoff, als speicherbarem und vielseitig nutzbarem Sekundärenergieträger, die Technologie der Brennstoffzelle. Mit ihrem hohen Wirkungsgrad verfügt sie über
das Potenzial, langfristig eine sichere, wettbewerbsfähige und umweltfreundliche Energieversorgung zu
garantieren.
Als weltweit führendes Unternehmen in der Entwicklung und Produktion von Brennstoffzellensystemen,
unternimmt NuCellSys große Anstrengungen, den Anforderungen an eine schadstofffreie und nachhaltige
Mobilität gerecht zu werden. Im Vorhaben »Brennstoffzellensystem Design-Validierung für die Markteinführung PKW« verfolgte NuCellSys das Ziel, die Robustheit,
die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer eines Brennstoffzellensystems durch die für die Design-Validierung
zu entwickelnde Methodik zu verbessern und die Grundlage für die Darstellung großer Stückzahlen für die automotive Anwendung nachhaltig sicherzustellen. Mit
der erstmals auf die BZ-Technologie anzuwendenden
Methodik bzw. des zu definierenden Zuverlässigkeitsund Robustheitsprozesses sollten bereits in den frühen
Phasen der Technologieentwicklung Fehler auf sämtlichen Integrationsebenen (Komponente, BZ-System, Antriebsstrang) erkannt werden, um frühzeitig Fehlerbehebungsmaßnahmen einleiten zu können. Des Weiteren
sollte erstmals eine größere Anzahl von Komponenten
und BZ-Systemen am Ende jeder Entwicklungsphase
für die Absicherung des Designs bereitgestellt werden.
In diesem Vorhaben sollten bereits in der Entwicklungsphase auch bei den Zulieferern BZ-Systemkomponenten
umfangreichen Robustheits- und Zuverlässigkeitstests,
die in den sogenannten Robustness and Reliability
Check Lists festzulegen waren, unterworfen werden.
Komponenten mit Wechselwirkung zu anderen Systemkomponenten waren auf der Ebene von Komponenten
und Systemeinheiten (Darstellung der Schnittstellen
bzw. der Umgebung der zu testenden Komponenten
und Subsystemeinheiten) oder aber auch in gesamten
BZ-Systemen zu testen. Mit der frühzeitigen Fehlererkennung bzw. –behebung sollten sämtliche Komponenten mit minimierter Fehlerrate bzw. maximal möglicher
Zuverlässigkeit (Reliability Growth) für die Integration
in ein BZ-System und dessen nachfolgender DesignValidierung zur Verfügung gestellt werden. Somit sollten
erhebliche Kosten in späteren Phasen der Entwicklung
durch Designiterationen und dem damit verbundenen
logistischen und zeitlichen Aufwand vermieden werden.
Nachdem der entwickelte Prozess zu sehr guten
Ergebnissen, frühzeitigem Erkennen von Fehlern und
Fehlverhalten und deutlich verbesserter Lebensdauer
der BZ-Systeme führte, bildet diese Methodik in vollem
Umfang die Grundlage der Verifikations- und Validierungskampagnen in dem bereits angelaufenen Nachfolgeprojekt.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
NuCellSys GmbH
22.805.928
9.806.549
LAUFZEITBEGINN: 01. Oktober 2008
LAUFZEITENDE: 30. April 2014
I. NIP — VERKEHR UND INFRASTRUKTUR I / 1 3
032 / 033
NOW — JAHRESBERICHT 2014
I / 1 4
» BRENNSTOFFZELLENFAHRZEUG HYMOTION4 «
Mit dem Projekt HyMotion4 waren mehrere NIP-relevante Ziele verbunden. Zum einen sollte der Reifegrad
der Brennstoffzellentechnologie verbessert werden.
Zum anderen war es Ziel, die öffentliche Sichtbarkeit
von Brennstoffzellenfahrzeugen zu erhöhen, um die
Vorteile dieser neuen Antriebstechnologie bekannter zu machen. Um die Kundenakzeptanz zu erhöhen,
sollte das in einem anderen geförderten Projekt entwickelte BZ-Aggregat des Volkswagen Konzerns ohne
Einschränkungen zu einem verbrennungsmotorischen
Fahrzeug bezüglich Funktionsweise, Innenraumangebot und Fahrleistungen in ein bestehendes Serienfahrzeugkonzept des Volkswagenkonzerns integriert
werden.
Im Rahmen einer Erweiterung des Vorhabens wurde
die Anzahl der Fahrzeuge von einem auf neun erhöht,
um die Präsenz der Brennstoffzellentechnologie in der
Öffentlichkeit zu steigern. Es wurden vier Fahrzeuge
der Marke Volkswagen auf Basis einer Fahrzeugplattform für den internationalen Markt (US-Passat) und
vier Oberklassefahrzeuge der Marke Audi (Audi A7)
und ein zusätzliches Laborfahrzeug für interne Inbetriebnahme und Erprobung aufgebaut. Außerdem
wurde im Rahmen der Förderung eine interne Wasserstofftankstelle aufgebaut, um diese Fahrzeuge mit
700 bar betreiben zu können.
Ein weiterer Schwerpunkt war die Entwicklung einer
kostenoptimierten Gesamtstrategie. Um zukünftig
auch bei zunächst geringen Stückzahlen von Brennstoffzellenfahrzeugen in den Marktsegmenten schnell
Skalierungseffekte zu erzielen, sollten mit demselben
eigenentwickelten BZ-Aggregat Antriebsstränge in unterschiedlichen Leistungsklassen aufgebaut werden. Im
Volkswagen wurde ein Antriebsstrang für frontgetriebene Fahrzeuge mit einer Leistung von 100 kW entwickelt. Mit der gleichen BZ-Leistung wurde ein zweiter
Allrad-Antriebsstrang mit deutlich mehr Performance
auf Basis des Audi A7 entwickelt. Dieser hat eine Peakleistung von 170 kW, die von zwei Elektromotoren an
Vorder- und Hinterachse erzeugt wird. Die Antriebsleistung wird durch die Brennstoffzelle und einer im
Vergleich zum Volkswagen größeren Plug-in-Batterie
zur Verfügung gestellt. Der Audi ist im Gegensatz zum
reinen Hybridbetrieb im Volkswagen, über einen genormten Combo-Stecker normal- und schnellladefähig.
Neben dem Wasserstoffbetrieb ist also auch ein rein
elektrischer Fahrbetrieb möglich.
Die Fahrzeuge sind eingebunden in das Programm der
CEP in Berlin. Außerdem wurden sie im Rahmen eines
gemeinsamen Auftritts der Marken Volkswagen und
Audi auf der Los Angeles Auto Show im November
2014 der Öffentlichkeit präsentiert und sind auf großes Interesse gestoßen. Insbesondere die Integration
der Brennstoffzellentechnologie in Großserienfahrzeuge ohne Einschränkungen an die Nutzung, die von
batterieelektrischen Fahrzeugen bekannte Laufruhe,
die große Reichweite und die schnelle Tankmöglichkeit
haben überzeugt.
Neben dem Versuchsbetrieb werden die Fahrzeuge
künftig weiter im Bereich der technischen Optimierung
und der Öffentlichkeitsarbeit eingesetzt.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Volkswagen AG
13.290.392
6.379.389
LAUFZEITBEGINN: 01. August 2009
LAUFZEITENDE: 31. Dezember 2014
I. NIP — VERKEHR UND INFRASTRUKTUR Volkswagen-Modelle auf der Los Angeles Auto Show im November 2014
034 / 035
NOW — JAHRESBERICHT 2014
I / 1 5
» OPTIMIERUNG DES SYSTEMDESIGNS UND WEITERBETRIEB EINER VOLL INTEGRIERTEN WASSERSTOFFTANKSTELLE
FÜR PKW UND BUSSE AN DER HEERSTRASSE IN BERLIN INKL. ERRICHTUNG
EINES WASSERSTOFFZWISCHENSPEICHERS IN PRENZLAU «
Die wesentlichen Projektziele der CEP in ihrer zweiten
Phase waren neben der Ausweitung der Wasserstofffahrzeugflotten und dem Ausbau der Wasserstoffbetankungsinfrastruktur in den CEP-Regionen insbesondere der Ausbau der Erzeugungsinfrastruktur und die
umfassende Einführung regenerativ erzeugten Wasserstoffs für den Einsatz als Kraftstoff in PKW und Bus.
Das Vorhaben bildete einen wesentlichen Baustein zur
Erreichung dieser Ziele.
Im Zentrum stand der Weiterbetrieb einer im Rahmen
des EU-Vorhabens HyFLEET:CUTE errichteten Wasserstofftankstelle an der Heerstraße in Berlin-Spandau
durch die TOTAL Deutschland GmbH. Zu Projektbeginn handelte es sich bei dieser Anlage um die einzige betriebsbereite integrierte Wasserstofftankstelle
in Berlin, sodass der Standort für geraume Zeit einen
wesentlichen Teil der Versorgungsaufgaben für die
CEP-PKW-Flotte wie auch für die Wasserstoffbusse
der Berliner Verkehrsbetriebe zu übernehmen hatte.
Ziele dieses Projekts waren entsprechend der Weiterbetrieb, die Ertüchtigung und in Teilen die optimierende Umrüstung der bestehenden Anlage. Zugleich
sollten erstmals regenerative Energien in maßgeblichem Umfang Eingang in die Erzeugung des in der CEP
eingesetzten Wasserstoffs finden und das bisher an
diesem Standort eingesetzte LPG vollständig substituieren. Hiermit einhergehend sollte eine grundlegende
Umstellung des Versorgungskonzepts für gasförmigen
Wasserstoff mit dem Ziel erfolgen, den Anteil regenerativ erzeugten Wasserstoffs entsprechend den Zielsetzungen der CEP sukzessive auf 50 % zu erhöhen.
Die Tankstelle ist im Frühjahr 2006 in Betrieb genommen worden. Sie verfügte über Betankungsmöglichkeiten für hochverdichteten gasförmigen Wasserstoff der Druckstufen 350 bar und 700 bar, über eine
Wasserstoffreformierung aus LPG, die im Rahmen dieses Vorhabens rückgerüstet wurde, und über eine hochmoderne Ionenverdichteranlage.
Die Anlage war mit Abgabevorrichtungen für CGH2
700 bar, CGH2 350 bar und LH2, im öffentlichen Teil sowie für CGH2 350 bar und LH2 im Bereich des angrenzenden Busdepots der Berliner Verkehrsbetriebe (BVG)
ausgerüstet. Beide LH2-Befüllpunkte wurden im Projektverlauf außer Betrieb gestellt, nachdem BMW den
Betrieb ihrer LH2-Flotte Mitte 2011 eingestellt hatte.
Eine hohe Verfügbarkeit der Tankstelle war von zentraler Bedeutung, gerade auch, da sie bei Projektstart
zur alleinigen Versorgung der in Berlin betriebenen
Busflotte diente, die ihrerseits von besonderer Bedeutung für die Real-Life-Erprobung des zu etablierenden
Versorgungspfades mit Windwasserstoff waren. Als
Ausgangspunkt für eine gute infrastrukturelle Erschließung der Region Berlin sollte dieser Standort die Voraussetzungen schaffen für eine langfristige positive
Kundenbindung an den Wasserstoff als Kraftstoff in
Unternehmensflotten.
Eine wesentliche Rolle bei der Realisierung des
Gesamtvorhabens kam der ENERTRAG AG zu, die die
Versorgung des Tankstellenstandorts mit elektrolytisch ,
unter Einsatz von Windenergie erzeugtem Wasserstoff
aus Prenzlau sicherstellte. Hierzu hatte ENERTRAG
die zu Projektbeginn bereits laufenden Aktivitäten,
um das im Bau befindliche Hybridkraftwerk in Prenzlau um verschiedene Module auszuweiten. Während
die Elektrolyseanlage als Teil des landesgeförderten
Hybridkraftwerks gefördert wurde, waren durch ENERTRAG zusätzlich ein Wasserstoffzwischenspeicher inkl.
Verdichtereinheit, eine Pipeline und eine Trailerbefüllstation zu errichten und zu betreiben. Ferner war die
Wasserstofflogistik für die Versorgung der Berliner
Abnehmer in enger Abstimmung zwischen TOTAL und
ENERTRAG zu erarbeiten und umzusetzen.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
TOTAL Deutschland GmbH
ENERTRAG AG
2.592.441
1.984.640
1.244.372
952.627
LAUFZEITBEGINN: 01. August 2009
LAUFZEITENDE: 31. Mai 2014
I. NIP — VERKEHR UND INFRASTRUKTUR 036 / 037
NOW — JAHRESBERICHT 2014
NIP — WASSERSTOFFBEREITSTELLUNG
II. NIP — WASSERSTOFFBEREITSTELLUNG
SÄMTLICHE PROJEKTE WERDEN AUF DEN FOLGENDEN SEITEN MIT II / 01 GEKENNZEICHNET.
038 / 039
NOW — JAHRESBERICHT 2014
NIP — WASSERSTOFFBEREITSTELLUNG
Im Programmbereich Wasserstoffbereitstellung des NIP werden Demonstrationsprojekte
und Studien zu Herstellung, Speicherung und Verteilung von Wasserstoff gefördert. Der
Wasserstoff wird entsprechend den Zielvorgaben des Energiekonzepts primär auf Basis erneuerbarer Energien — Wind- und Solarstrom sowie Biomasse — hergestellt. Verwendet wird
Wasserstoff als Kraftstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge und als Speicher für die Einbindung
großer Mengen fluktuierender erneuerbarer Energien. Konkrete Anwendungen umfassen
auch die stationäre Rückverstromung, die Einspeisung in das Erdgasnetz sowie die Nutzung
als klimaneutrales Industriegas.
Durch den Einsatz regenerativen Wasserstoffs können erhebliche Beiträge zur Erreichung
der Zielsetzungen der Energiewende geleistet werden. Zum einen wird dadurch der vom
Energiekonzept geforderte Ersatz fossiler durch erneuerbare Energien in Verkehrs- und
Energiewirtschaft vorangetrieben, zum anderen werden für den Erfolg der Energiewende
dringend erforderliche Energiespeicherkapazitäten geschaffen. Die besondere wirtschaftliche Attraktivität von Wasserstoff als Kraftstoff ermöglicht die Schaffung eines Leitmarkts,
welcher Energiespeicherung und anderen Anwendungen den Weg bereitet.
Technologisch steht die Wasserstoffproduktion mittels hoch effizienter Wasserelektrolyse,
vor allem auf Basis überschüssigen Windstroms, im Zentrum des Programmbereichs. Die
Wasserelektrolyse ist eine Schlüsseltechnologie für die Integration erneuerbarer Energien in
Verkehrs- und Energiewirtschaft; wachsende und neu entstehende Märkte für Wasserstoff
schaffen die Voraussetzung für die Erschließung des bei allen Elektrolysetechnologien gegebenen erheblichen Entwicklungspotenzials.
Kommt auch heute noch hauptsächlich die bewährte alkalische Elektrolyse zum Einsatz,
so holt die technologisch jüngere Polymerelektrolytmembran-(PEM)-Elektrolyse doch rasch
auf. Im Programmbereich werden Demonstrationsprojekte zu beiden Technologien gefördert.
Weiterhin werden auch sektorübergreifende Betrachtungen zur Rolle des Wasserstoffs in
Energie- und Verkehrswirtschaft vollzogen (siehe nachfolgenden Artikel). In Studien und
Analysen werden die Potenziale von Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien für die
Zielerreichung der Energiewende diskutiert. Die Ergebnisse dienen auch der Einordnung der
Projekte und anderer Aktivitäten im NIP bzw. der Wirkungen, die sie mit Blick auf die Unterstützung der Energiewende entfalten.
QUERSCHNITTSTHEMEN
SPEZIELLE
MÄRKTE
INNOVATIVE
ANTRIEBSTECHNOLOGIEN
2 %
2 %
(STAND: DEZEMBER 2014 *)
STATIONÄR
HAUSENERGIE
3 %
12 %
8 %
61 %
VERKEHR UND
INFRASTRUKTUR
STATIONÄR
INDUSTRIE
WASSERSTOFFBEREITSTELLUNG
Infrastruktur
Wasserstoff aus Biomasse
Wasserstoff aus Wind
NIP — WASSERSTOFFBEREITSTELLUNG: VERTEILUNG NACH
ANWENDUNGSBEREICHEN
11 %
Wasserstoff als
Nebenprodukt
6 %
Studien
(STAND: DEZEMBER 2014)
48 %
22 %
13 %
* Die Grafik umfasst Projekte
in Planung bei NOW, in Bearbeitung
bei PtJ, UIA (unverbindliche
Inaussichtstellung) sowie bewilligte
Projekte.
II. NIP — WASSERSTOFFBEREITSTELLUNG
12 %
NIP — STATISTIK: ANTEILE
NACH ANWENDUNGSSEKTOREN
040 / 041
NOW — JAHRESBERICHT 2014
WASSERSTOFF ALS KRAFTSTOFF UND ENERGIESPEICHER:
ERFOLGSFAKTOREN FÜR DIE ENERGIEWENDE
Aktualisierte und übersetzte Kurzfassung des Zeitschriftenartikels: Ehret, O., Bonhoff, K. (in Erscheinung) »Hydrogen as a fuel and energy storage: success factors for the German Energiewende«, in: Special
Issue of the International Journal of Hydrogen Energy
devoted to the European Hydrogen Energy Conference 2014
DAS POTENZIAL VON WASSERSTOFF UND BRENNSTOFFZELLEN ZUR UNTERSTÜTZUNG DER ENERGIEWENDE
Das Energiekonzept der Bundesregierung zielt auf die
Verwirklichung einer umweltschonenden, zuverlässigen und bezahlbaren Energieversorgung im stationären wie auch mobilen Bereich [1]. Im Kern wird der
nahezu vollständige Ersatz fossiler durch erneuerbare
Energien bis 2050 angestrebt; ambitionierte Zwischenziele werden gesetzt. Bis 2020 soll der Anteil »Erneuerbarer« am Endenergieverbrauch auf 18 % steigen und
bis 2050 auf 60 %. Treibhausgasemissionen sollen bis
2020 um 40 % vermindert werden und bis 2050 um 80
bis 95 %, jeweils verglichen mit den Werten von 1990.
Der Primärenergieverbrauch soll bis 2020 um 20 %
und bis 2050 um 50 % reduziert werden. Für den Verkehrssektor wird eine Verminderung des Endenergieverbrauchs um 10 % bis 2020 und um 40 % bis 2050
angestrebt, verglichen mit 2005.
Die Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie (MKS) [2] der Bundesregierung leistet eine detaillierte Betrachtung des
Verkehrsbereichs und entwirft nachhaltige Zukunftskonzepte. Im Kern zielt die MKS auf die verstärkte
Nutzung erneuerbarer Energien im Verkehrssektor
und fordert eine bessere Integration von Energie- und
Verkehrswirtschaft. Die Elektrifizierung von Antrieben
wird als unerlässlich erachtet; Brennstoffzellenfahrzeuge, abgesehen von reinen Batterie- und Plug-in-Hybridfahrzeugen, spielen eine zentrale Rolle. Denn Elektrofahrzeuge nutzen erneuerbaren Strom direkt und
vermeiden die Verbrennung fossiler Kraftstoffe und
resultierende Emissionen; zudem ermöglicht die hohe
Effizienz der Antriebe eine sparsame Ressourcennutzung.
Angesichts des zunehmenden Klimawandels und anderer Umweltbelastungen, welche zur Verabschiedung
des Energiekonzepts führten, hatte die Bundesregierung schon zuvor das Nationale Innovationsprogramm
Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) als
eine wichtige Maßnahme zur Förderung nachhaltiger
Technologien ins Leben gerufen [3]. Die Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie
(NOW) wurde mit der inhaltlichen Umsetzung betraut.
Das NIP zielt im Kern auf die Einbindung erneuerbarer
Energien in Verkehrs- und Energiewirtschaft. Wasserstoff wird auf Basis Erneuerbarer hergestellt und in
hoch effizienten Brennstoffzellen zu Strom umgesetzt.
Der Energieverbrauch kann gegenüber herkömmlichen
Fahrzeugen halbiert und ein Ersatz fossiler durch erneuerbare Kraftstoffe erreicht, Emissionen von Klimagasen und Schadstoffen auf null reduziert und Verkehrslärm deutlich vermindert werden.
Der im Energiekonzept angelegte Ausbau erneuerbarer Energien bietet große Vorteile, wirft aber die Problematik der Einbindung stark wachsender Mengen
unregelmäßig anfallenden Wind- und Solarstroms auf.
Zunehmend werden die Aufnahmekapazitäten bestehender Netze überfordert, was neben Netzausbau
u. a. den Aufbau neuer Energiespeicherkapazitäten
verlangt. Wie z. B. die aktuellen Studien Commercialization of Energy Storage in Europe [4] und Integration
von Wind-Wasserstoff-Systemen in das Energiesystem
[5] belegen, ist zukünftig mit erheblichen »Stromüberschüssen« zu rechnen, für deren Nutzbarmachung sich
Wasserstoff als Speicher herausragender Eignung und
Kapazität anbietet.
Andererseits zeigt die Studie Power-to-Gas (PtG) im
Verkehr [6], dass die Nutzung erneuerbar hergestellten
Wasserstoffs als Kraftstoff die wirtschaftlich bei Weitem attraktivste Option ist. Damit könnte Wasserstoff
als Kraftstoff dem Einsatz als Industriegas, der stationären Rückverstromung sowie der Nutzung durch die
Erdgasindustrie — als ebenfalls in der Studie untersuchte Anwendungsoptionen für Wasserstoff — als Leitmarkt
den Weg bereiten. Denn mit der gemeinsamen Nutzung
WASSERSTOFF ALS KRAFTSTOFF UND
ENERGIESPEICHER: DEMONSTRATIONSPROJEKTE
UND INDUSTRIEAKTIVITÄTEN
Im Nationalen Innovationsprogramm Wasserstoff- und
Brennstoffzellentechnologie wird eine Vielzahl von
Vorhaben zur Nutzung von Wasserstoff im Verkehrsbereich gefördert. Zentral ist das Leuchtturmprojekt
Clean Energy Partnership (CEP), in dem seit 2003 eine
stetig wachsende Zahl von Brennstoffzellenfahrzeugen
und Wasserstofftankstellen betrieben wird. Mittlerweile
sind fünf Regionen, 20 Unternehmen, weit über 100
Brennstoffzellenfahrzeuge und 15 Wasserstofftankstellen in Betrieb; weitere 35 Tankstellen befinden sich in
Planung oder Bau. Entsprechend politischer Vorgaben
wird weit überwiegend auf Basis von Windenergie und
Biomasse hergestellter Wasserstoff vertankt An fünf
Tankstellen wird Wasserstoff »on-site« per alkalischer
und PEM-Elektrolyse produziert; die Erfahrungen kommen zugleich auch der Entwicklung größerer Elektrolyseure für großtechnische Energiespeicheranlagen
zugute.
Während in der CEP noch die Technologiedemonstration abgeschlossen wird, hat an anderer Stelle bereits die
Kommerzialisierung begonnen. So bieten mittlerweile
mehrere asiatische Hersteller Brennstoffzellenfahrzeuge international erfolgreich zum Kauf an und bereiten
deutsche Automobilfirmen den baldigen Markteintritt
vor. Flankierend haben sich weltweit Konsortien zum
Aufbau von Wasserstoffinfrastruktur für Brennstoffzellenfahrzeuge formiert. Für Deutschland gab 2013
die Industrieinitiative H2 Mobility einen Handlungsplan
zum Aufbau eines flächendeckenden Tankstellennetzes
bekannt. Air Liquide, Daimler, Linde, OMV, Shell und
Total zufolge werden bis 2023 rund 400 Tankstellen
mit einem Investitionsvolumen von 350 Millionen Euro
den Betrieb aufnehmen. Nach Gründung eines Joint
Ventures sollen die ersten 100 Tankstellen bis 2017 in
Betrieb gehen [7]. Der Infrastrukturaufbau erfolgt in
engem Austausch mit Automobilherstellern, was eine
koordinierte Markteinführung von Brennstoffzellenfahrzeugen und Infrastruktur gewährleistet.
Im Bereich der Energiespeicherung bzw. der Integration von Wasserstoff in die Energiewirtschaft werden im
NIP gleichfalls Demonstrationsprojekte gefördert. So
nahm das Wind-Wasserstoff-Projekt RH2-WKA der Firma
Wind-projekt im September 2013 den Betrieb auf und
sichert seitdem u. a. die Stromversorgung eines Windparks bei Flaute. Der Baubeginn eines Projekts von
E.ON Hanse und Partnern zur Einspeisung von Wasserstoff ins Erdgasnetz — basierend auf hoch innovativer
» S i n g l e - s t a c k « -1 - M W- P E M - E l e k t r o l y s e -Te c h n o logie — wurde Juni 2013 vollzogen.
STUDIEN BELEGEN LEISTUNGSFÄHIGKEIT:
NIP-TECHNOLOGIEN FÜR ERREICHUNG ZIELSETZUNGEN
ENERGIEWENDE
Die Studie Integration von Wind-Wasserstoff-Systemen
in das Energiesystem [5] greift mehrere für Energiekonzept und Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie wichtige
Fragestellungen auf. Für Deutschland bis 2030 zu erwartende Mengen an »überschüssigem« Windstrom
werden ermittelt, und der entstehende Speicherbedarf wird identifiziert. Ein großmaßstäbliches WindWasserstoff-System wird konzipiert und hinsichtlich
technischer Machbarkeit evaluiert. Absatzoptionen
für Wasserstoff als Kraftstoff bzw. als Energieträger
für stationäre Rückverstromung und Netzeinspeisung
werden v. a. hinsichtlich Wirtschaftlichkeit analysiert.
II. NIP — WASSERSTOFFBEREITSTELLUNG
von Wasserstoffproduktions- und Infrastrukturkomponenten sind Skaleneffekte und Synergien verbunden,
deren Erschließung wesentliche Kostensenkungen bei
sektorübergreifender Anwendung verspricht. Beispielsweise verursacht die Auslegung einer WasserstoffPipeline auf doppelte Kapazität bei Weitem geringere
als doppelte Kosten, ermöglicht aber die Bedienung
einer breiteren Nachfrage. Vor allem kann Wasserstoff
als Kraftstoff einen Leitmarkt schaffen, der den Aufbau jener Energiespeicherkapazitäten ermöglicht, die
für den Erfolg der Energiewende allgemein als erforderlich, aber bei eigenständigem Betrieb nicht als wirtschaftlich tragfähig erachtet werden.
042 / 043
NOW — JAHRESBERICHT 2014
Entsprechend dem Anliegen einer stärkeren Integration von Energie- und Verkehrswirtschaft wird also ein
sektorübergreifender Ansatz verfolgt. Im Ergebnis werden erhebliche Überschüsse für 2030 quantifiziert, die
den Betrieb von fünf Wind-Wasserstoff-Systemen im
Norden Deutschlands — bei nur geringem Zukauf nichtregenerativen Stroms — ermöglichen. Damit könnte
der für Norddeutschland erwartete Wasserstoffbedarf
für Brennstoffzellenfahrzeuge komplett gedeckt werden; durch den Ersatz herkömmlicher Fahrzeuge sind
erhebliche Umweltvorteile zu erwarten. Wind-Wasserstoff-Systeme werden als technisch machbar beurteilt,
wobei technologische Verbesserungen des heutigen
Standes erforderlich sind. In den meisten modellierten
Szenarien ist die wirtschaftliche Konkurrenzfähigkeit
selbst des rein überschussbasierten Wind-Wasserstoffs gegenüber fossil erzeugtem Wasserstoff gegeben, durch Zukauf nur teilweise erneuerbaren Stroms
lässt sich die Wirtschaftlichkeit weiter verbessern. Im
zentralen Szenario erweist sich der Kraftstoffmarkt in
93 % der Fälle als wirtschaftlich attraktiver als die
Rückverstromung, die nur in 7 % der Fälle erfolgt.
Dennoch bietet die duale Systemauslegung z. B. durch
langfristig größere Abnahmesicherheit erhebliche Vorteile und unterstreicht die Sinnhaftigkeit sektorübergreifender Ansätze.
Die Studie Hy-NOW: Evaluierung der Verfahren und Technologien für die Bereitstellung von Wasserstoff auf Basis
von Biomasse [8] untersucht Optionen biomassebasierter Kraftstoffversorgung für Brennstoffzellenfahrzeuge
anhand technologischer, ökologischer und ökonomischer Kriterien. Es zeigt sich, dass mehrere hinsichtlich der genannten Kriterien tragfähige bzw. vorteilhafte Verfahren realisierbar sind, wobei die begrenzte
Verfügbarkeit von Biomasse einer breiten Anwendung
entgegensteht. Verschiedene hoch effiziente Verfahren
können die von einschlägigen EU-Regularien gestellten
Anforderungen zur Minderung von Treibhausgasemissionen erfüllen [8], welche deutlich über die allgemein
formulierten Zielsetzungen des Energiekonzepts hinausgehen. Die Forderung von Energiekonzept und MKS
nach Einsatz regenerativer Energien wird — wie auch
bei der zuvor referierten Studie — ohnehin erfüllt.
Die Studie Überleitung der Ergebnisse aus GermanHy in
das Emissionsberechnungsmodell TREMOD [9] analysiert die Szenarien der 2009 veröffentlichten Studie
GermanHy und integriert sie anschließend in TREMOD.
GermanHy hatte verschiedene für die Markteinführung
von Brennstoffzellenfahrzeugen relevante Wasserstoffentstehungs- und -nutzungspfade eingehend analysiert
und Aussagen zu möglichen Emissionsminderungen
getroffen. Durch die Überführung der Datensätze in
TREMOD — das offizielle und methodisch ausgefeilte
Emissionsberechnungsmodell der Bundesregierung —
wird eine weit genauere und verlässlichere Auswertung
möglich. Die Modellierung bestätigt und spezifiziert die
GermanHy-Ergebnisse dahin gehend, dass die breite
Markteinführung von Brennstoffzellenfahrzeugen signifikante Effizienzsteigerungen sowie eine erhebliche
Verminderung von Treibhaus- und Schadstoffemissionen ermöglicht. Der Energieverbrauch des Straßenverkehrssektors kann bis 2050 gegenüber 2010 um
etwa 70 %, der Treibhausgasausstoß sogar um mehr
als 80 %, vermindert werden [9]. Wie ein Vergleich mit
den Zielen des Energiekonzepts für den Verkehrssektor 2050 zeigt, kann die geforderte 40 %-Minderung
des Energieverbrauchs mühelos übererfüllt werden.
Auch das gesamtwirtschaftliche Ziel einer 80- bis
95 %igen Reduzierung von Treibhausgasemissionen
wird erreicht.
FAZIT: WASSERSTOFF UND BRENNSTOFFZELLEN
KÖNNEN ENERGIEWENDE WESENTLICH UNTERSTÜTZEN
Die zuletzt referierten Studien zeigen klar, dass Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien erhebliche
Beiträge zur Erreichung der Zielsetzungen der Energiewende leisten können. Anderweitig nicht nutzbarer
»Überschuss«-Windstrom kann im großen Maßstab in
Wasserstoff umgewandelt, gespeichert und als Kraftstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge oder für stationäre
Rückverstromung und Netzeinspeisung bereitgestellt
werden. Zum einen wird dadurch der von Energiekonzept und Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie geforderte
Ersatz fossiler durch erneuerbare Energien in Verkehrsund Energiewirtschaft vorangetrieben, zum anderen
werden für den Erfolg der Energiewende dringend er-
Brennstoffzellentechnologie und der Industrieinitiative
H2 Mobility werden Brennstoffzellenfahrzeuge und Wasserstoffinfrastruktur demonstriert bzw. kommerzialisiert. Trotz großer durch NIP und Industrieaktivitäten
erzielter Erfolge sind Expertengremien zufolge weitere
technologische Verbesserungen und förderpolitische
Maßnahmen erforderlich. Nur so können ein breiter
Markteintritt von Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien und die damit mögliche Unterstützung
der Energiewende gewährleistet werden.
Literaturverzeichnis
[1] BMWi, BMU (28. September 2010) Energiekonzept für eine umweltschonende, zuverlässige und bezahlbare
Energieversorgung (www.bmwi.de)
[2] BMVBS (Juni 2013) Die Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie der Bundesregierung (MKS):
Energie auf neuen Wegen (www.bmvi.de)
[3] BMVBS, BMBF, BMWi (8. Mai 2006) Nationales Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (www.now-gmbh.de)
[4] McKinsey & Company (in Erscheinung) Commercialization of Energy Storage in Europe
[5] Stolzenburg, K. et al. (31. März 2014) Integration von Wind-Wasserstoff-Systemen in das Energiesystem:
Abschlussbericht (www.now-gmbh.de)
[6] DLR et al. (15. April 2014) Power-to-Gas (PtG) im Verkehr: Aktueller Stand und Entwicklungsperspektiven
(www.bmvi.de)
[7] NOW (30. September 2013) Initiative H2 Mobility: Führende Industrieunternehmen beschließen Aktionsplan
zum Aufbau eines Wasserstoff-Tankstellennetzes in Deutschland (www.now-gmbh.de)
[8] Zech, K. et al. (Juni 2013) Hy-NOW: Evaluierung der Verfahren und Technologien für die Bereitstellung von
Wasserstoff auf Basis von Biomasse: Endbericht (www.now-gmbh.de)
[9] Holdik, H. et al. (August 2013) Überleitung der Ergebnisse aus GermanHy in das Emissionsberechnungsmodell
TREMOD: Schlussbericht Teil II (www.now-gmbh.de)
II. NIP — WASSERSTOFFBEREITSTELLUNG
forderliche Energiespeicherkapazitäten geschaffen.
Wesentlich ist die ökonomische Tragfähigkeit beider
untersuchter Nutzungsoptionen, wobei die wirtschaftliche Attraktivität des Kraftstoffs die Schaffung eines
Leitmarkts ermöglicht, welcher Energiespeicherung
und anderen Anwendungen den Weg bereiten kann.
Wasserstoff kann somit die sektorübergreifende Integration per se sektorübergreifend nutzbarer erneuerbarer Energien ermöglichen und die — angesichts großer
und weiter wachsender Anteile Erneuerbarer — zunehmend verwischenden Abgrenzungen zwischen ehemals
rein fossil versorgten Wirtschaftssektoren überwinden.
Durch die breite Markteinführung von Brennstoffzellenfahrzeugen kann der Energieverbrauch des Straßenverkehrssektors bis 2050 um etwa 70 %, der Treibhausgasausstoß um über 80 % vermindert werden,
was die Zielsetzungen der Energiewende erreicht bzw.
deutlich übertrifft. In der Clean Energy Partnership des
Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und
044 / 045
NOW — JAHRESBERICHT 2014
» Wasserstoff ermöglicht die sektorübergreifende Integration und Nutzung
erneuerbarer Energien — v. a. als Kraftstoff
und Energiespeicher. «
I I / 0 1
» METASTUDIE ZUM PARALLELEN EINSATZ VON ERNEUERBAREM WASSERSTOFF ALS KRAFTSTOFF UND
ERDGASZUSATZ: TECHNIK, WIRTSCHAFTLICHKEIT, PERSPEKTIVEN «
DBI Gas- und Umwelttechnik durchgeführte Studie die
Wertschöpfungsketten, technischen Gegebenheiten
und Entwicklungserfordernisse sowie wirtschaftlichen
Perspektiven der beiden Anwendungsfelder. Wesentlich
ist die Identifizierung von Synergiepotenzialen, die Ansätze zur Optimierung der Wirtschaftlichkeit im Zuge
kombinierter Anwendungen elektrolytisch hergestellten Wasserstoffs als Kraftstoff und Zumischgas bieten.
Die Ergebnisse werden durch die Grobkonzeption eines
Demonstrationsprojekts zusammengeführt, in dem die
parallele Nutzung erneuerbaren Wasserstoffs als Kraftstoff und Erdgasbeimischung technisch und wirtschaftlich validiert werden kann. Die Studie wird von NOW
und DVGW mit je 20.000 Euro finanziert und zwischen
Ende 2014 und Mitte 2015 erstellt. Je nach Ergebnissen
der Grobkonzeption wäre die Durchführung eines Demonstrationsprojekts als Folgevorhaben denkbar.
» Wesentlich ist die Identifizierung von
Synergiepotenzialen, die Ansätze zur
Optimierung der Wirtschaftlichkeit im Zuge
kombinierter Anwendungen elektrolytisch
hergestellten Wasserstoffs als Kraftstoff
und Zumischgas bieten. «
II. NIP — WASSERSTOFFBEREITSTELLUNG
Die gemeinschaftlich von NOW und dem Deutschen Verein des Gas- und Wassersfaches (DVGW) beauftragte
Studie zielt auf ein besseres Verständnis der parallelen
Nutzung von Wasserstoff als Kraftstoff und die Einspeisung von Wasserstoff ins Erdgasnetz. In der Automobil- und Kraftstoffbranche wird auf Basis erneuerbarer
Energien hergestellter Wasserstoff primär als Kraftstoff
für Brennstoffzellenfahrzeuge betrachtet, während für
die Erdgasindustrie die Einspeisung ins Erdgasnetz und
die dadurch vielfältigen Möglichkeiten der Nutzung
(Wärmemarkt, Rückverstromung, Gasmobilität) eine
zentrale Anwendungsoption ist. Dabei verfolgen die
jeweiligen Branchen unterschiedliche technologische
und wirtschaftliche Strategien, die bislang noch nicht
vergleichend und im Hinblick auf mögliche gemeinschaftliche Verwertungsperspektiven untersucht worden sind. Daher analysiert die vom Forschungsinstitut
046 / 047
NOW — JAHRESBERICHT 2014
NIP — STATIONÄRE
ENERGIEVERSORGUNG
III. NIP — STATIONÄRE ENERGIEVERSORGUNG SÄMTLICHE PROJEKTE WERDEN AUF DEN FOLGENDEN SEITEN MIT III / 01 — III / 04,
ABGESCHLOSSENE PROJEKTE MIT DEM SYMBOL
GEKENNZEICHNET.
048 / 049
NOW — JAHRESBERICHT 2014
NIP — STATIONÄRE
ENERGIEVERSORGUNG
Der Programmbereich Stationäre Energieversorgung im Nationalen Innovationsprogramm
Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) beinhaltet im unteren Leistungsbereich
Anlagen von einem bis fünf Kilowatt elektrisch in der Hausenergie bis hin zu Anlagen von
einigen Zehn Kilowatt bis wenige Megawatt im Industrieeinsatz. Die gleichzeitige Erzeugung
von Strom und Wärme durch Brennstoffzellen ermöglicht hohe Gesamtnutzungsgrade von
mehr als 85 Prozent. Das ermöglicht Kohlendioxideinsparungen zwischen 25 und 35 Prozent
gegenüber modernen konventionellen Versorgungssystemen.
Die Anlagen in der Hausenergieversorgung arbeiten nach dem Prinzip der Kraft-WärmeKopplung und verbrennen Erdgas aus den bestehenden Leitungen. Mittelfristig sollen auch
ins Erdgasnetz eingespeistes Biogas oder flüssige erneuerbare Kraftstoffe eingesetzt werden. Brennstoffzellengeräte in der Hausenergie haben somit den Vorteil, ohne Investitionen direkt in die umliegende Infrastruktur einsetzbar zu sein. Verwendet werden in diesem Bereich Nieder- bis Hochtemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen (PEMFC)
sowie Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC).
In Brennstoffzellenanlagen im Industrie- und Schiffsbereich wird hauptsächlich die SOFCTechnologie verwendet. Aber auch Hochtemperatur-PEMFC-Technologie wird thematisiert.
Insgesamt sind weltweit mehrere Hundert Brennstoffzellen-Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen
(KWK) ab hundert Kilowatt im Einsatz.
QUERSCHNITTSTHEMEN
INNOVATIVE
ANTRIEBSTECHNOLOGIEN
SPEZIELLE
MÄRKTE
2 % 2 %
12 %
NIP — STATISTIK: ANTEILE
NACH ANWENDUNGSSEKTOREN
12 %
8 %
(STAND: DEZEMBER 2014 *)
STATIONÄR
HAUSENERGIE
STATIONÄR
INDUSTRIE
61 %
VERKEHR UND
INFRASTRUKTUR
3 %
III. NIP — STATIONÄRE ENERGIEVERSORGUNG WASSERSTOFFBEREITSTELLUNG
Callux
NIP — STATIONÄRE ENERGIEVERSORGUNG: VERTEILUNG
NACH ANWENDUNGSBEREICHEN
Callux assoziiert
12 %
Einzelprojekte
1 %
Normung
(STAND: DEZEMBER 2014)
7 %
4 %
Feldtest
28 %
46 %
61 %
e4Ships
39 %
Einzelprojekte
2 %
* Die Grafik umfasst Projekte
in Planung bei NOW, in Bearbeitung
bei PtJ, UIA (unverbindliche
Inaussichtstellung) sowie bewilligte
Projekte.
STATIONÄR HAUSENERGIE
BHKW
STATIONÄR INDUSTRIE
NEEDS
050 / 051
NOW — JAHRESBERICHT 2014
CALLUX BAHNT WEG IN DEN MARKT
BRENNSTOFFZELLENHEIZGERÄTE
BEWÄHREN SICH IM ALLTAG
Mit fast 450 installierten Brennstoffzellenheizgeräten
hat das Callux-Projekt am meisten Erfahrung im Betrieb
der innovativen Anlagen in Europa gesammelt. Die bisherige Bilanz fällt positiv aus: Die Markteinführung hat
begonnen und spätestens 2016 wird wie geplant ein
breites Angebot für Heizungskäufer zur Verfügung stehen.
DER UNSPEKTAKULÄRE ALLTAG
EINES HEIZSYSTEMS
Kunden, die für eine gewisse Zeit ein Brennstoffzellenheizsystem zur Verfügung gestellt bekommen haben,
bringen die Zuverlässigkeit der fortschrittlichen KWKAnlagen auf den Punkt: »Die Anlagen tun das, was sie
sollen: Die Räume werden warm, und wir haben Strom.«
Der Unterschied zu konventionellen Heizsystemen ist
in der Praxis kaum auffällig. Brennstoffzellengeräte
arbeiten leiser als motorbetriebene KWK-Anlagen, und
die Stromproduktion lässt sich am Zähler ablesen, sowohl der eingespeiste als auch der selbst verbrauchte.
Ansonsten ist alles wie immer.
AUS KUNDENSICHT PASST ALLES, NUR
DIE FÖRDERUNG NICHT
Entsprechend hoch ist auch die Zufriedenheit der Kunden mit ihrer Brennstoffzellenheizung. Die GfK aus
Nürnberg bescheinigt der Brennstoffzelle eine sehr
hohe Akzeptanz bei den Testkandidaten. Diese schätzen die kombinierte Erzeugung von Wärme und Strom,
die hohe Effizienz und die geringen CO2-Emissionen.
Durch die geringen Stückzahlen am Anfang des Produktlebenszyklus liegen die Kosten der Geräte noch
über denen anderer Effizienzsysteme, was die Verbraucher auch bemängeln. Deshalb ist eine weitere
Förderung für die ersten Produkte am Markt auch nach
Callux unbedingt erforderlich. Steigende Volumen im
Markt führen dann auch zur notwendigen weiteren Kostenreduktion.
DAS FACHHANDWERK VORBEREITEN
Ansprechpartner für eine neue Heizung ist in der
Regel der Fachhandwerker vor Ort. Individuelle örtliche
Gegebenheiten, wie z. B. ein vorhandener Gasanschluss,
führen in den meisten Fällen auch dazu, wieder eine
Erdgasheizung zu kaufen. Unter den angebotenen
Systemen bieten Brennstoffzellengeräte den Vorteil,
Wärme und Strom effizienter als alle anderen Erdgassysteme zu erzeugen. Technisch sind dafür einige Voraussetzungen zu erfüllen, die bei einer herkömmlichen
Brennwertheizung nicht vorkommen. Die Funktion der
Stromerzeugung erfordert elektrotechnische Arbeiten
wie den Anschluss eines zweiten Stromzählers. Damit
das Heizungshandwerk rechtzeitig den Anforderungen der neuen Technologie gewachsen ist und auch im
Beratungsgespräch qualifiziert beraten kann, engagieren sich Callux und die Gerätehersteller in Form von
Schulungen. So hat Callux ein Informationsprogramm
Brennstoffzellenheizgeräte sowie verschiedene Vorträge entwickelt, die in berufsbildenden Einrichtungen zum Einsatz kommen. Mit viel Engagement spricht
Callux Berufsschulen und Weiterbildungseinrichtungen
an, um das Wissen über Brennstoffzellen zur Wärmeund Stromproduktion breiter zu verankern.
GUTE CHANCEN IM HEIZUNGSMARKT
Für die Zukunft ist die neue Technologie hervorragend
gerüstet. Mit der vom Praxistest entwickelten CalluxBox werden die Anlagen nicht nur ferngesteuert und
Daten für das Monitoring gesammelt. Auch der Betrieb
der Brennstoffzellenheizgeräte als virtuelle Kraftwerke ist möglich. Gerade vor dem Hintergrund der Energiewende und dem schwankenden Energieertrag regenerativer Energieerzeuger lassen sich so zusätzliche
Stromkapazitäten einspeisen und die Netze stabilisieren. Angesichts der großen Zahl von Erdgasheizungen
in der Wohnungsbeheizung kann der zunehmende Einsatz von Brennstoffzellenheizungen eine wesentliche
Säule der Energiewende darstellen. Die Chancen, dass
dies gelingt, stehen gut.
Die Chancen für die innovativen Heizgeräte, die neben
Wärme auch Strom erzeugen, sind laut GfK grundsätzlich gut. Die Marktforschung zeigt deutlich, dass
Brennstoffzellen für die Hausenergieversorgung gut
positionierbar sind und damit auch gegenüber anderen Heizsystemen im Gerätemarkt punkten können.
Das Heizungshandwerk, das der wichtigste Ansprechpartner für Hauseigentümer bei Heizungsmodernisierungen und Neuinstallationen ist, wird bereits auf die
Einführung der neuen Technologie vorbereitet. Mit
Schulungsmaterialien und dem Aufbau eines Bildungsnetzwerks an berufsbildenden Schulen unterstützt
Callux die Verbreitung fachlichen Wissens im Heizungshandwerk.
SEHR GROSSES POTENZIAL FÜR
BRENNSTOFFZELLENHEIZGERÄTE
Mit Blick auf die Beheizungsstruktur in Deutschland
bietet sich vor allem die Heizungsmodernisierung mit
Brennstoffzellenheizungen an. Fast jede zweite Wohnung wird mit Erdgas warm. Damit sind grundsätzlich
die Voraussetzungen für die Installation in so gut wie
jedem zweiten Haushalt gegeben. Von den bestehenden Erdgasanlagen wurden bereits etwa 5,5 Millionen
vor 1998 installiert. Ein entsprechender Modernisierungsbedarf ist in den nächsten Jahren vorhanden.
Für die Brennstoffzelle bieten sich angesichts solcher
Rahmenbedingungen hervorragende Chancen, sofern
eine Förderung die Markteinführung der noch teureren
neuen Effizienztechnologie unterstützt.
Mehr Informationen zu Callux
finden Sie unter
www.callux.net
III. NIP — STATIONÄRE ENERGIEVERSORGUNG EIN VIRTUELLES KRAFTWERK,
DAS IN VIELEN KELLERN STEHT
052 / 053
NOW — JAHRESBERICHT 2014
E4SHIPS
BRENNSTOFFZELLEN IM MARITIMEN EINSATZ
Der Energiebedarf allein für die Strom- und Wärmeerzeugung bei Seeschiffen, wie Kreuzfahrern und Fähren,
kann schnell den einer Kleinstadt erreichen. Die dabei
ausgestoßenen Schadstoffe stellen eine wesentliche
Belastung der Luftqualität in Häfen und Küstenbereichen dar. Daher bestehen bereits für viele Regionen wie
z. B. in den sogenannten Emission Control Areas (ECA)
in Nord- und Ostsee oder an den nordamerikanischen
Küsten strenge Umweltauflagen und reduzierte Emissionsgrenzwerte der International Maritime Organisation
(IMO).
Als Teil der Sicherung der Zukunftsfähigkeit des maritimen Sektors ist die Nutzung von Brennstoffzellen von
hoher Bedeutung. Ihre Vorteile liegen in ihrer hohen
Effizienz bei der Koppelung von elektrischer und thermischer Energie vor allem im Betrieb in Häfen, wobei
mit der thermischen Energie bei Bedarf auch Kälte
erzeugt werden kann. Dabei werden Schadstoffemissionen massiv gesenkt. Bei dezentraler Anordnung
erhöhen sie außerdem erheblich die Redundanz und
damit die Sicherheit der Energieversorgung an Bord
von Schiffen (Safe Return to Port).
Das Ziel des Leuchtturmprojekts e4ships ist es, Brennstoffzellensysteme gezielt für den maritimen Einsatz zu
entwickeln und an Bord seegängiger Schiffe zu erproben. Genutzt werden dafür Hochtemperaturbrennstoffzellen (SOFC und HT-PEM). Mögliche Brennstoffe sind
wahlweise Methanol, Erdgas (CNG, LNG) oder Diesel.
Mit der Wahl dieser Energieträger wird das Ziel einer
deutlichen Reduzierung der Schadstoffemissionen unterstützt. Für die zurzeit in der Entwicklung befindlichen internationalen Richtlinien für Schiffsbrennstoffe werden Vorschläge und Initiativen im Rahmen des
Projekts in die Entwicklung dieser Regelwerke bei der
IMO eingebracht. Wesentliche technische Herausforderungen sind — neben der systemhaften Umsetzung
auf verschiedenen Schiffstypen und ihrer Integration
in die Energieversorgung — die Ableitung einheitlicher
technischer Standards für alle Systemvarianten und
Leistungsklassen für die Schifffahrtsindustrie. Für die
Zukunft sind zudem auch leistungsstärkere Systeme
planerisch vorzubereiten. Innerhalb des Leuchtturmes
e4ships werden zwei Demonstrationsvorhaben der
Brennstoffzellenanwendungen an Bord von Schiffen
umgesetzt.
Im Vorhaben Pa-X-ell wird unter Federführung der
Meyer Werft mit ihren Projektpartnern der Einsatz
von Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzellen auf einem
Passagierschiff erprobt. Grundlage sind dabei standardisierte Module, die durch Zusammenschalten in
beliebige Leistungsgrößen skaliert werden können. Für
die Erzeugung von Strom, Wärme und Kälte wurde im
Projekt ein 30-kW-Modul als standardisiertes 19-ZollDoppelrack-System aufgebaut. Dieses Modul wurde
zusammen mit einer 20-kW-Absorptionskältemaschine
in einem Demonstrationscontainer verbaut, der das
Gesamtsystem in kleineren Leistungsklassen abbildet.
Der Container wurde auf der Landesgartenschau in
Papenburg von Juli bis Oktober 2014 ausgestellt und
wird seitdem auf der Meyer Werft zur Erzeugung von
Strom und Wärme für ein Bürogebäude eingesetzt. Die
für die erste Erprobung prognostizierte Lebensdauer
der Brennstoffzellen von 10.000 Stunden wurde bereits überschritten. Weitere Brennstoffzellenmodule
mit insgesamt 60 kW werden derzeit hergestellt und
nach einer vier- bis sechsmonatigen Laufzeit an Land
ab Sommer 2016 parallel zur konventionellen Energieversorgung auf ein seegängiges Schiff gebracht. Die
Anlage wird zunächst mittels eines internen Reformers
mit Methanol betrieben. In einem weiteren Schritt soll
ein Erdgasreformer entwickelt werden, der später auf
gasbetriebenen Schiffe eingesetzt werden kann, um die
BZ-Anlagen zu versorgen.
Das Projekt SchIBZ wird von einem Projektkonsortium
realisiert, das von ThyssenKrupp Marine Systems geleitet wird. Im Mittelpunkt steht die Entwicklung eines
integrierten Brennstoffzellensystems mit einer Leistungsfähigkeit von 500 kW für seegehende Schiffe.
Die Anlage soll als Hauptenergiequelle die Stromversorgung von Hochseeschiffen aller Art übernehmen. Im
Rahmen des Projekts ist es gelungen, einen Reformer
aufzubauen, der herkömmlichen Straßen-Diesel kataly-
Ergänzend zu den Erprobungsprojekten haben sich die
Partner zu einem übergeordneten Teilprojekt zusammengeschlossen, in dem Fragen zu den Klimaschutzeffekten, der Wirtschaftlichkeit, der sicherheitstechnischen Standards sowie der Markteinführungsstrategie
insbesondere für bislang noch nicht übliche Brennstoffe bearbeitet werden. Die konkreten Ziele sind:
≥ Vergleich und Bewertung konventioneller Energieversorgungssysteme von Schiffen mit den in diesem Forschungsprojekt umgesetzten Systemen unter
Gesichtspunkten ökologischer Nachhaltigkeit und energetischer Effizienz,
≥ Ermittlung der Investitions- und Betriebskosten der
Brennstoffzellensysteme und eine Ableitung künftiger
Optimierungspotenziale sowie eine Bewertung von
Parametervariationen und deren Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit,
≥ Untersuchungen zu technischen Nutzungs- und
Ausbaustrategien in Bezug auf die typischen Platz-,
Gewichts- und Leistungsbedarfe.
≥ Zu den Aufgaben gehört außerdem die Mitwirkung
bei der Formulierung von weltweiten Regeln und Standards für die Zulassung und Installation von Brennstoffzellen und für die Nutzung emissionsarmer Treibstoffe wie LNG oder Methanol auf Schiffen und ihre
Bereitstellung in Häfen. Ein Schwerpunkt ist hierbei die
Abstimmung mit der International Maritime Organisation (IMO).
Eine Fortführung der Aktivitäten über das geplante
Projektende am 30. Juni 2016 hinaus ist hinsichtlich der
technologischen Entwicklungspotenziale von Brennstoffzellensystemen im maritimen Bereich und deren
weiterer Erprobung von großer Bedeutung. Ein wesentlicher Aspekt ist dabei die Marktvorbereitung, um mittelfristig den kommerziellen Einsatz von Brennstoffzellen an Bord von Schiffen zu ermöglichen und den
künftigen Anforderungen an die Luftqualität in Häfen
zu genügen.
Mehr Informationen zu e4ships
finden Sie unter
wwww.e4ships.de
III. NIP — STATIONÄRE ENERGIEVERSORGUNG tisch aufbereitet und hierdurch eine Nutzung des Reformatgases als Brennstoff für den Betrieb eines SOFCModuls ermöglicht. Darüber hinaus wurde im Labor ein
10-kW-Modul über 1.000 Stunden getestet, das mit dem
durch den entwickelten Dieselreformer gewonnenen
Reformatgas betrieben wird und somit den Echtbetrieb
des Systems auf einem Schiff nachbildet. Daneben wurde ein SOFC-Modul entwickelt, das derzeit 25 kW leistet
und in einer folgenden Generation über 40 kW abgeben
kann. Dieses wurde ebenfalls über 1.000 Stunden mit
Reformatgas betrieben und zeigte dabei sehr gute Leistungs- und Alterungswerte. Nach Abschluss des laufenden Testbetriebs von Reformer und Brennstoffzellenmodul werden weitere 25-kW-Module hergestellt. Diese
vier Module mit einer Gesamtleistung von 100 kW werden anschließend als Demonstrationseinheit Anfang
2016 an Bord des Frachtschiffes »MS Forester« der Reederei Rörd Braren verbaut und dort für mindestens ein
halbes Jahr einen wesentlichen Teil der Bordstromversorgung übernehmen. Eine thermische Nutzung der
Abluftenergie wird aktuell untersucht.
054 / 055
NOW — JAHRESBERICHT 2014
I I I / 0 1
» LEONARDO — ENTWICKLUNG EINES BRENNSTOFFZELLENHEIZGERÄTES
AUF BASIS DER SOFC-TECHNOLOGIE «
Unter dem Projektnamen Leonardo entwickeln die
Viessmann Werke zusammen mit HEXIS ein Brennstoffzellenheizsystem, mit dem das bestehende Angebot
brennstoffzellenbasierter Mikro-KWK-Systeme erweitert werden soll. Ein übergeordnetes Ziel ist dabei die
Verringerung der Investitions- und Betriebskosten der
Serienausführung gegenüber den heute bereits verfügbaren Mikro-KWK-Systemen auf Brennstoffzellenbasis.
Hierbei fließt ganz besonders das Systemtechnik-KnowHow von Viessmann aus dem Brennstoffzellenheizgerät Vitovalor 300-P ein.
Basis der neuen Brennstoffzelleneinheit ist die Hochtemperatur-Brennstoffzellen-Technologie (SOFC) des
Brennstoffzellenheizgerätes Galileo 1000 N von HEXIS.
Unter Beibehaltung der Stack-Architektur wird in der
ersten Projekthälfte eine neue Version für Feldtests
entstehen, deren Herstellkosten im Vergleich zu heute
deutlich niedriger sein werden. Diese Version wird dann
in etwa zehn Geräten in der Praxis getestet.
In der zweiten Projekthälfte wird das Gerät zur Serienreife entwickelt. Begleitend zum Projekt wird die Serienfertigung des neuen Brennstoffzellenheizgerätes
vorbereitet.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Viessmann Werke Allendorf GmbH
7.631.971
3.663.346
LAUFZEITBEGINN: 01. August 2013
LAUFZEITENDE: 31. Dezember 2015
» Ein übergeordnetes Ziel ist dabei die
Verringerung der Investitions- und
Betriebskosten der Serienausführung
gegenüber den heute bereits
verfügbaren Mikro-KWK-Systemen auf
Brennstoffzellenbasis. «
» Die Elcore 2400 passt in jedes
Einfamilienhaus mit Gasanschluss
und kann jederzeit einfach und
kostengünstig auch in bestehende
Heizungssysteme
nachgerüstet werden. «
I I I / 02
Die Elcore 2400 ist die effizienteste und kompakteste
Kraft-Wärme-Kopplungsanlage für Einfamilienhäuser
und beruht auf der Hochtemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzellentechnologie (HTPEM). Sie deckt die
Grundenergieversorgung in Höhe von bis zu 70 % des
elektrischen Verbrauchs und 100 % der Trinkwassererwärmung ab. Damit ermöglicht sie im Einfamilienhaus
Energiekosteneinsparungen von etwa 1.300 Euro pro
Jahr und reduziert die Abhängigkeit von Strompreissteigerungen aufgrund des hohen Eigenverbrauchsanteils erheblich.
Die Elcore 2400 passt in jedes Einfamilienhaus mit Gasanschluss und kann jederzeit einfach und kostengünstig auch in bestehende Heizungssysteme nachgerüstet
werden.
Diese hohe Effizienz konnte vor allem mit einer deutlichen Leistungserhöhung des HTPEM-Stacks erreicht
werden und durch die deutliche Vereinfachung des
gesamten Systemaufbaus. Parasitäre Verbraucher
konnten deutlich reduziert werden, und der interne
Wechselrichter hat einen deutlich erhöhten Wirkungsgrad. Darüber hinaus wurde das gesamte Gerät konsequent in Richtung einer kostengünstigen Fertigung und
eines vereinfachten Services entwickelt.
Im weiteren Verlauf des Vorhabens werden 400 Elcore
2400 Geräte aufgebaut und in einem umfangreichen
Marktvalidierungsprogramm eingesetzt.
Im Rahmen dieses Vorhabens ist die Elcore 2400 planmäßig zur Fertigungsreife weiterentwickelt worden und
hat das CE-Zertifikat erfolgreich bestanden. Mit 104 %
Gesamtwirkungsgrad ist es mit Abstand das effizienteste Kraft-Wärme-Kopplungsgerät, was sich auch bei
den Energieeinsparungen für den Endkunden bezahlt
macht.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Elcore GmbH
7.954.028
3.817.933
LAUFZEITBEGINN: 01. September 2013
LAUFZEITENDE: 31. Juli 2016
III. NIP — STATIONÄRE ENERGIEVERSORGUNG » MARKTVALIDIERUNG — ENTWICKLUNG VON ELCORE 2400
HAUSENERGIEANLAGEN «
056 / 057
NOW — JAHRESBERICHT 2014
I I I / 03
» FELDTEST ELCORE 2400 HAUSENERGIEANLAGEN «
Der Gebäudebereich ist für 40 % der CO2-Emissionen
und des fossilen Primärenergieverbrauchs in Deutschland verantwortlich. Da sich Deutschland zu ambitionierten Klimaschutzzielen verpflichtet hat, sind Einsparungen in diesem Bereich mit einer Vielzahl von
Maßnahmen dringend notwendig.
Besonders groß ist dabei das Potenzial im Bereich der
effizienten Hausenergieversorgung und insbesondere bei der Anwendung von Kraft-Wärme-Kopplung im
Wohnbereich. Allein über die Kraft-Wärme-Kopplung
kann der größte Anteil von Einsparungen von bis zu
50 % der CO2-Emissionen im Wohngebäudebereich erfolgen. Weitere Maßnahmen, wie Gebäudedämmung,
effizientere Heiztechnik und sparsame Geräten können
zusätzliche Einspareffekte bewirken.
Die meisten Gebäude in Deutschland sind Einfamilienhäuser. Deren Anteil an den CO2-Emissionen ist beträchtlich. Aber gerade bei dieser Gebäudekategorie
spielt die Kraft-Wärme-Kopplung bisher keine nennenswerte Rolle. Bis vor wenigen Jahren existierte keine kommerzielle Produktlösung nach dem Prinzip der
Kraft-Wärme-Kopplung für Einfamilienhäuser, obwohl
bei Endverbrauchern ein großes Interesse besteht.
Installationen der Elcore 2400 in Einfamilienhäusern
Im Rahmen des Förderprojekts konnte erfolgreich
nachgewiesen werden, dass die Elcore 2400 die vorab
erwarteten Aspekte vollständig erfüllt. Innerhalb des
Vorhabens wurden insgesamt 50 Geräte in Einfamilienhäusern installiert und intensiv getestet. In diesem
Rahmen konnte nachgewiesen werden, dass die Geräte
eine sehr hohe Verfügbarkeit zeigen, und dass der Einbau in verschieden gestalteten Gasheizungssystemen
und in verschiedenen Größen von Gebäuden problemlos möglich ist. In allen Fällen konnte gezeigt werden,
dass die erwarteten Einsparungen auf der Strom- und
Wärmeseite erreicht werden können.
Die jeweiligen Feldtestpartner waren mit der Leistungsfähigkeit der Geräte sehr zufrieden. Das Feedback über
die Serviceleistungen rund um die Installationen war
regelmäßig positiv.
Im Rahmen der Installationen wurde festgestellt, dass
die Installateure teilweise noch unsicher auf die neue
Brennstoffzellentechnik reagieren. Elcore hat daher
im Rahmen dieses Projekts ein Installationspaket für
Installateure, bestehend aus einem 500-Liter-Wasserspeicher, einer Frischwasserstation zur Trinkwassererwärmung, einem Ausdehnungsgefäß und der vorkonfektionierten Verrohrung, zusammengestellt. Dieses
Installationspaket wurde bereits mit einigen Anlagen
verbaut und hat bei den Installateuren zu positiver Resonanz und zu deutlich verringerten Installationszeiten
geführt.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Elcore GmbH
1.745.943
838.053
LAUFZEITBEGINN: 01. September 2012
LAUFZEITENDE: 31. Dezember 2014
TECHNISCHE DATEN
2.400 kWh 1
GESAMTWIRKUNGSGRAD:
98 %
ELEKTRISCHE LEISTUNG:
300 W
THERMISCHE LEISTUNG:
600 W
BRENNSTOFF:
Erdgas
ELEKTRISCHER ANSCHLUSS:
230 V / 50 Hz
GERÄUSCHEMISSION:
max. 49 dBA
VORLAUFTEMPERATUR:
max. 90°C
ABMESSUNGEN (H X B X T):
90 x 50 x 50 cm
GEWICHT:
85 kg
1
typisches Einfamilienhaus
» Allein über die Kraft-Wärme-Kopplung
kann der größte Anteil von Einsparungen
von bis zu 50 % der CO2-Emissionen
im Wohngebäudebereich erfolgen. «
III. NIP — STATIONÄRE ENERGIEVERSORGUNG JÄHRLICHE STROMERZEUGUNG:
058 / 059
NOW — JAHRESBERICHT 2014
I I I / 0 4
» BRANCHENLÖSUNG ENTSCHWEFELUNG FÜR BRENNSTOFFZELLENHEIZGERÄTE «
Brennstoffzellenheizgeräte (BZHG) werden mit dem
Ziel entwickelt, durch Energieeffizienz und –einsparung
einen Beitrag zur CO2-Minderung zu leisten. Für den Betrieb eines BZHGs ist jedoch ein nahezu schwefelfreies
Erdgas notwendig. Das Ziel des Projekts war aus diesem
Grund die Entwicklung einer einheitlichen Entschwefelungseinheit als Branchenlösung für einen wirtschaftlichen und lebensdauergerechten Betrieb von BZHGs.
Hierzu wurde ein Arbeitsprogramm, aufgeteilt auf neun
Arbeitspakete, ausgearbeitet und eine Projektstruktur
aufgebaut. Die Arbeitspakete unterteilten sich gemäß
Projektplan wie folgt:
Die aus dem Projekt hervorgehenden wesentlichen
Ergebnisse sind:
≥ Erarbeitung eines branchenweiten Lastenhefts
für BZHGs
≥ Erarbeitung einer repräsentativen deutschen
Odorierungslandkarte (Abdeckung: 26 % des
Gasmarktes)
≥ Materialcharakterisierung von zwölf unterschiedlichen BASF-Materialien
AP-1: Lasten-/Pflichtenheft der Gerätehersteller
AP-2: Schwefellandkarte
AP-4: Materialentwicklung
AP-5: Materialcharakterisierung
AP-6: Auslegung der Branchenlösung
AP-7: Zertifizierung
AP-8: Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
AP-9: Recycling und Logistik
≥ Entwicklung von zwei Materialien entsprechend
dem Lastenheft
Die Projektlaufzeit sah gemäß Projektplanung zunächst
eine dreijährige Laufzeit vor. Aufgrund von zusätzlichen Arbeitsinhalten, langen Versuchszeiten und einer gewünscht hohen Testzeit der Entwicklung wurde
jedoch eine zweijährige kostenneutrale Verlängerung
benötigt. Zur Entwicklung einer Entschwefelungseinheit wurden zunächst folgende Festlegungen getroffen:
≥ Feldtest der EK bei den BZHG-Herstellern & ZBT,
bis Projektende 75 % des Zielwertes ohne Durchbruch
erreicht, Testung wird fortgesetzt
1. Festlegung des Schwefelgrenzwerts für BZHG auf
0,1 Mol-ppm
2. Adsorptives, zweistufiges Entschwefelungskonzept
≥ Desulf-1: Entfernung von Mercaptanen, COS und H2S
≥ Desulf-2: Entfernung von THT, Disulfiden, DMS etc.
≥ Bewertung von Entschwefelungstechnologien,
Auswahl und Auslegung einer Entschwefelungskartusche (EK) mittels Simulation
≥ Produktion von ca. 45 EK durch Industriepartner
≥ Programmierung eines Excel®-basierten Kostenabschätzungs-Tools
≥ Erarbeitung eines geschlossenen Konzepts für
Recycling und Logistik
≥ Bestätigte Prüfvorschrift zur CE-Zertifizierung
einer EK
≥ Entschwefelungseinheit entspricht den Lastenheftanforderungen
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Zentrum für Brennstoffzellen-Technik ZBT GmbH
Hexis GmbH
EBZ Entwicklungs- und Vertriebsgesellschaft Brennstoffzelle
BASF SE
DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH
Donaldson Filtration Deutschland GmbH
BAXI INNOTECH GmbH
DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e. V.
Filter Profitlich Maschinenbau GmbH
Vaillant GmbH
1.048.079
125.614
123.993
561.344
414.776
129.639
133.407
384.614
234.528
99.512
503.078
60.295
59.516
269.445
199.093
62.227
64.035
184.614
112.573
47.766
LAUFZEITBEGINN: 01. September 2009
LAUFZEITENDE: 30. August 2014
III. NIP — STATIONÄRE ENERGIEVERSORGUNG » Das Ziel des Projekts war aus diesem
Grund die Entwicklung einer
einheitlichen Entschwefelungseinheit
als Branchenlösung für einen
wirtschaftlichen und lebensdauergerechten Betrieb von BZHGs. «
060 / 061
NOW — JAHRESBERICHT 2014
NIP — SPEZIELLE
MÄRKTE
IV. NIP — SPEZIELLE MÄRKTE
SÄMTLICHE PROJEKTE WERDEN AUF DEN FOLGENDEN SEITEN MIT IV / 01 — IV / 07,
ABGESCHLOSSENE PROJEKTE MIT DEM SYMBOL
GEKENNZEICHNET.
062 / 063
NOW — JAHRESBERICHT 2014
NIP — SPEZIELLE
MÄRKTE
Der Programmbereich Spezielle Märkte im Nationalen Innovationsprogramm Wasserstoffund Brennstoffzellentechnologie (NIP) umfasst ein sehr breites Spektrum an Anwendungen.
Die Bandbreite der Leistungsbereiche ist groß, und unterschiedlichste Brennstoffe und
Brennstoffzellentechnologien kommen zum Einsatz.
In den Speziellen Märkten findet auch eine Vielzahl von Komponenten Anwendung, die in
Brennstoffzellen für Automobil- und stationäre Anwendungen eingesetzt werden. Die Leistungsbereiche der Anwendungen in den Speziellen Märkten reichen von einigen Hundert Watt
für Bordstromversorgungen bis zu einigen Zehn Kilowatt für unterbrechungsfreie Stromversorgungen sowie einigen Zehn Kilowatt für Sonderfahrzeuganwendungen. Als Brennstoffe
kommen Wasserstoff, Methanol, Ethanol, Bioethanol oder LPG (Propan, Butan) in Verbindung
mit Reformern zum Einsatz.
Zur Wasserstoffversorgung sind unterschiedliche Systeme im Einsatz; von Druckgasflaschen
und Kartuschen mit Metallhydriden beziehungsweise Wasserstoffgeneratoren auf Basis chemischer Hydride. Darüber hinaus ist auch der Aufbau kleiner Wasserstofftankstellen
vorgesehen. Für mit Methanol betriebene Systeme gibt es eine Distributionsinfrastruktur
und –logistik.
In Bezug auf die Brennstoffzellentechnologien wird das Spektrum von PolymerelektrolytBrennstoffzellen (PEMFC), Hochtemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen (HT-PEM),
Direktmethanol-Brennstoffzellen (DMFC) bis hin zu Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC) abgedeckt.
Spezielle Märkte umfasst die Anwendungsbereiche:
≥ Stromversorgung Business (Notstromversorgung USV, netzferne Stromversorgung,
autarke/hybride Stromversorgung, Netzersatzanlagen),
≥ Stromversorgung Freizeit (Bordstromversorgung und Antriebe),
≥ Lagertechnik (Flurförderzeuge, Gabelstapler, Routenzugschlepper, Gepäckschlepper
an Flughäfen),
≥ Sonderfahrzeuge (Müllfahrzeuge, Klein-LKW mit Brennstoffzellen-Range-Extender),
≥ elektrische Leichtfahrzeuge/Boote und
≥ Mikrobrennstoffzellen (Industriesensorik, Kleingeräteversorgung).
QUERSCHNITTSTHEMEN
INNOVATIVE
ANTRIEBSTECHNOLOGIEN
SPEZIELLE
MÄRKTE
2 % 2 %
NIP — STATISTIK: ANTEILE
NACH ANWENDUNGSSEKTOREN
(STAND: DEZEMBER 2014 *)
STATIONÄR
HAUSENERGIE
12 %
12 %
8 %
STATIONÄR
INDUSTRIE
61 %
VERKEHR UND
INFRASTRUKTUR
3 %
WASSERSTOFFBEREITSTELLUNG
Einzelprojekte
16 %
12 %
Fertigung
(STAND: DEZEMBER 2014)
Stromversorgung Freizeit
8 %
20 %
8 %
Stromversorgung Business
Elektr. Leichtfahrzeuge/
Boote
28 %
Sonderfahrzeuge
Flurförderzeuge
* Die Grafik umfasst Projekte
in Planung bei NOW, in Bearbeitung
bei PtJ, UIA (unverbindliche
Inaussichtstellung) sowie bewilligte
Projekte.
Mikro-BZ
IV. NIP — SPEZIELLE MÄRKTE
7 % 1 %
NIP — SPEZIELLE MÄRKTE:
VERTEILUNG NACH ANWENDUNGSBEREICHEN
064 / 065
NOW — JAHRESBERICHT 2014
1,5 JAHRE CLEAN POWER NET — EIN LEUCHTTURMPROJEKT IM NATIONALEN INNOVATIONSPROGRAMM
WASSERSTOFF- UND BRENNSTOFFZELLENTECHNOLOGIE
(NIP)
NOTSTROMVERSORGUNG DURCH BRENNSTOFFZELLEN
Wie verwundbar moderne Gesellschaften sind, zeigt
sich erst bei einem Stromausfall. Computer, Basisstationen für Mobiltelefonnetze, Industrieroboter, Fertigungsanlagen, Signalanlagen in der Verkehrssteuerung, Intensivstationen und dergleichen — nichts geht
ohne Strom. Eine sichere Stromversorgung ist daher
wichtiger denn je — wir sind auf eine ausfallsichere
Energieversorgung angewiesen.
Gleichzeitig gilt es, den klimapolitischen Anforderungen der Energiewende gerecht zu werden und Strom
möglichst CO2-neutral bereitzustellen. Brennstoffzellen
können hierfür einen bedeutenden Beitrag leisten. Seit
anderthalb Jahren engagieren sich hierfür 24 Vertreter
der Brennstoffzellenbranche im Leuchtturmprojekt des
Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und
Brennstoffzellentechnologie Clean Power Net (CPN).
Der Zusammenschluss aus Industrieunternehmen und
Forschungsinstituten ebnet den Weg für den breiten,
schnellen und wirtschaftlichen Einsatz der Brennstoffzellentechnologie.
2014 lag der Fokus der gemeinsamen Anstrengungen im CPN auf der Entwicklung eines Konzepts anwendergerechter Wasserstoffinfrastruktur und –logistik
im Arbeitskreis Wasserstoff, der übergreifend auch mit
anderen Brennstoffzellenanwendern, wie der Clean
Energy Partnership und der Arbeitsgruppe Wasserstoff,
Brennstoffzellen und Elektromobilität an Flughäfen
hierzu einen intensiven Austausch begonnen hat.
Mit Blick auf den internationalen Markt fand im Mai 2014
ein Export-Workshop mit dem Titel »Autarke Energieversorgung mit Brennstoffzellen — Das Export-Potential
von Anwendungen made in Germany« mit Referenten
relevanter Einrichtungen, von Euler Hermes Deutschland AG, Germany Trade & Invest — GTAI, der Deutschen
Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ)
GmbH und der European Investment Bank EIB statt. Fazit der Veranstaltung: Besonders in den sogenannten
Emerging Markets ist die Stromversorgung oft instabil
oder gar netzfern. Darüber hinaus ist das Marktwachstum im Mobilfunkbereich immens und verspricht entsprechend hohen Absatz an Brennstoffzellenlösungen.
Der Schwerpunkt der CPN-Aktivitäten ist zunächst auf
das Marktsegment Telekommunikation gerichtet. Vor
diesem Hintergrund hat CPN die Brennstoffzellentechnologie auch bei der European Telecommunications
Network Operators' Association (ETNO) in Kopenhagen
vorgestellt. Zudem startete im Februar 2014 ein weltweites Referenzprojekt zur sicheren Stromversorgung
für den digitalen Funk bei Behörden und Organisationen
mit Sicherheitsaufgaben (BOS) im Land Brandenburg
mit mehr als sechs Millionen Euro Projektvolumen. Das
BMVI stellt über das Nationale Innovationsprogramm
Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie Fördermittel in Höhe von 3,2 Millionen Euro bereit.
Im Rahmen der wissenschaftlichen Begleitung des
Leuchtturmprojekts wird auch ein sogenanntes Auslegungstool für wasserstoffbasierte Brennstoffzellenanwendungen entwickelt, welches den CPN-Partnern zur
Verfügung steht.
Auf dem Heimatmarkt Deutschland sowie in Europa
muss gezeigt werden, wozu die deutsche Industrie in
der Lage ist. Denn vor allem mit entsprechenden Referenzen lassen sich gegenüber dem starken Wettbewerb
aus USA auch Projekte in den Emerging Markets realisieren und Kundenaufträge gewinnen. Die Exportchancen für deutsche Brennstoffzellenanbieter sind enorm.
Es gilt aber weiterhin, bei der Marktvorbereitung und
-einführung von Brennstoffzellen in Industrie- und
Businessanwendungen noch vorhandene Hindernisse
und Nachteile gegenüber konventionellen Technologien abzubauen. CPN als offener, bundesweiter und
branchenübergreifender Zusammenschluss der Branche will somit auch eine effizientere, intelligentere und
klimaschonende Energieversorgung für Industrieanwender realisieren und eine entsprechende deutsche
Zulieferindustrie damit stärken.
IV. NIP — SPEZIELLE MÄRKTE
Mehr Informationen zu Clean Power Net
finden Sie unter
www.cleanpowernet.de
066 / 067
NOW — JAHRESBERICHT 2014
I V / 0 1
» GENSTORE «
Ziel des Vorhabens sind die Entwicklung und Felderprobung einer modularen Brennstoffzellenstromversorgung mit integrierter Wasserstofferzeugung durch
Elektrolyse, die Energie aus einer diskontinuierlich
arbeitenden Quelle (z. B. Fotovoltaik oder unregelmäßiges Stromnetz) in Wasserstoff speichern und bei Bedarf
wieder als Elektroenergie zur Verfügung stellen kann.
Damit ist eine sichere und kontinuierliche Versorgung
dezentraler Verbraucher ohne Brennstofflogistik möglich. Einsatzbereiche werden der Mobilfunk und andere
Anwendungen der Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) sein.
Im Vorhaben werden folgende Themen bearbeitet:
≥ Evaluierung verschiedener Wasserstoffspeichertechnologien
≥ Entwicklung eines auf die gewählte Speichertechnologie angepassten Elektrolysemoduls
≥ mechanische und thermische Integration aller
Komponenten
≥ elektrische Integration und Power-Management
≥ Anlagen-Betriebsführung
≥ Demonstrationsaufbauten und Feldtests
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Heliocentris Industry GmbH
3.075.942
1.476.452
LAUFZEITBEGINN: 01. November 2013
LAUFZEITENDE: 31. August 2016
» Einsatzbereiche werden der Mobilfunk
und andere Anwendungen der
Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) sein. «
» Mit dem Vorhaben sollen der Einsatz und
Betrieb von Brennstoffzellensystemen im
Bereich der sogenannten kritischen
Infrastrukturen vorangebracht werden. «
I V / 02
» ERPROBUNG VON STROMVERSORGUNGS- UND NETZABSICHERUNGSANLAGEN
AUF BRENNSTOFFZELLENBASIS FÜR BOS-DIGITALFUNK BADEN-WÜRTTEMBERG «
Als Brennstoffzellentyp werden Polymerelektrolytbrennstoffzellen eingesetzt. Der Leistungsbedarf an
den Standorten liegt im Bereich zwischen 2,0 bzw.
2,5 kW. Die Brennstoffversorgung erfolgt durch den
Einsatz von komprimiertem Wasserstoff in Druckgasflaschen. Die Funkstandorte können bei einem Stromausfall damit bis zu 100 Stunden versorgt werden.
Durch den Einsatz von Druckgasflaschen ist eine
schnelle Nachlieferung von Wasserstoff vergleichsweise
unkompliziert möglich.
Mit dem Vorhaben sollen der Einsatz und Betrieb von
Brennstoffzellensystemen im Bereich der sogenannten
kritischen Infrastrukturen vorangebracht werden. Zugleich sollen anhand von Feldtests valide und belastbare Daten über die eingesetzten Systeme gewonnen werden, um die Systemhersteller bei Systemanpassungen
und -weiterentwicklungen zu unterstützen.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Vermögen und Bau Baden-Württemberg
2.621.597
1.258.366
LAUFZEITBEGINN: 01. Juli 2013
LAUFZEITENDE: 30. Juni 2016
IV. NIP — SPEZIELLE MÄRKTE
In Baden-Württemberg wurden für die Einführung des
Digitalfunks in Deutschland für die Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS) rund 700
Funkstandorte errichtet. Hinsichtlich der Verfügbarkeit
und Ausfallsicherheit bestehen an diese sogenannte
kritische Infrastruktur besonders hohe Anforderungen.
Daher hat sich das Land Baden-Württemberg dazu entschlossen, an 35 bedeutsamen und im Winter mitunter
schwer erreichbaren Standorten eine stationäre Notstromversorgung durch die Installation von Brennstoffzellensystemen einzurichten.
068 / 069
NOW — JAHRESBERICHT 2014
I V / 03
» BRENNSTOFFZELLEN RANGE EXTENDER FÜR NUTZFAHRZEUGE — REX «
Das Brennstoffzellen Range Extender System für elektrisch angetriebene Nutzfahrzeuge wurde von der Proton Motor Fuel Cell GmbH als konzeptionelle, modulare
Lösung auf der Basis eigener Stack- und Systemtechnologie entwickelt. Durch den modularen Ansatz wird
die Anwendbarkeit auf unterschiedlichen Plattformen
gewährleistet und somit der Brennstoffzellentechnologie ein breiterer Anwendungsbereich geschaffen. Die
Zusammenarbeit mit deutschen Auftragsentwicklern
und Zulieferern ermöglicht den Aufbau von Technologie-Know-How und Wertschöpfungsketten in Deutschland. Als einer der wenigen Brennstoffzellenhersteller im höheren Leistungsbereich strebt Proton Motor
mit dieser Entwicklung eine Technologieführerschaft
in Europa an. Auf Basis der bestehenden Technologie
erfolgte stufenweise eine Anpassung an automotive
Anforderungen wie mechanische Stabilität, elektromagnetische Verträglichkeit und Froststartfähigkeit. Um
die Nutzbarkeit von Beginn an zu demonstrieren, wurde
zur Integration ein bereits erfolgreich im Markt befindliches, batterieelektrisches Nutzfahrzeug mit 7,5 t zulässigem Gesamtgewicht ausgewählt. Begonnen wurde
das Projekt im April 2010 mit der Erstellung und dem
Test eines Funktionsmusters. Ab Januar 2011 erfolgten
der Aufbau und die Erprobung eines ersten Testfahrzeugs und ab 2012, auf dieser Grundlage, der Aufbau
und die Erprobung eines zweiten, verbesserten Prototyps. Dieser wurde ab 2013 von verschiedenen Betreibern unter realen Bedingungen eingesetzt, um seine
Alltagstauglichkeit zu beweisen.
Durch den modularen Aufbau und die Entwicklung standardisierter Schnittstellen konnte ein universell adaptierbares Brennstoffzellensystem erstellt werden. Die
Einbindung der Prüforganisation SGS-TÜV von Beginn
an ermöglichte es, die europäische Straßenzulassungsreife nach RL 79/2009/EC zu erreichen. Eine wichtige
Voraussetzung hierfür ist auch das von Proton Motor
entwickelte intelligente Sicherheitssystem. Zur Dokumentation der wirtschaftlichen Erfolgsaussichten dieser Technologie wurde in Zusammenarbeit mit der TU
München eine umfangreiche TCO-Analyse erstellt.
Schwierigkeiten ergaben sich durch die geringe oder
teilweise fehlende Verfügbarkeit geeigneter Komponenten. Einige dieser Komponenten mussten nach
Vorgaben erst entwickelt werden, so z. B. der DC/DCWandler für die im automotiven Bereich geforderten
Spannungslagen. Da die Brennstoffzellen- und Wasserstofftechnologie für die entsprechenden Behörden noch weitgehend unbekannt ist, mussten im Zulassungsprozess teilweise hohe bürokratische Hürden
überwunden werden. Größtes Hindernis bei der Suche
nach Betreibern für den Einsatz im Alltagsbetrieb war
die weitgehend fehlende Wasserstoffinfrastruktur. Der
Brennstoffzellen Range Extender ist eine ideale Ergänzung zur Elektromobilität, da die Emissionsfreiheit
erhalten bleibt und das Einsatzspektrum um solche
Bereiche erweitert wird, für die die normale Batteriekapazität nicht ausreicht.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Proton Motor Fuel Cell GmbH
3.246.057
1.558.107
LAUFZEITBEGINN: 01. April 2010
LAUFZEITENDE: 31. Dezember 2014
IV. NIP — SPEZIELLE MÄRKTE
Fahrzeugchassis mit integriertem Range Extender System
070 / 071
NOW — JAHRESBERICHT 2014
I V / 0 4
» VEGA 2000 — BORDSTROMVERSORGUNG FÜR FREIZEITFAHRZEUGE «
Die Truma Gerätetechnik GmbH & Co. KG, Putzbrunn,
entwickelte ein Reformer-Brennstoffzellensystem für
die netzunabhängige Bordstromversorgung von Freizeitfahrzeugen. Das APU-System mit dem Namen VeGA
besitzt eine Leistung von maximal 250 Wel und arbeitet
mit dem marktüblichen Energieträger Flüssiggas.
Schwerpunkte des Demonstrationsvorhabens mit dem
Ziel von 2.000 Brennstoffzellensystemen waren
≥ die Felderprobung von Brennstoffzellensystemen,
≥ die Realisierung entsprechender Produktionsvolumina,
≥ die Entwicklung und Etablierung der notwendigen
Produktionsprozesse bei Truma und den beteiligten
Zulieferunternehmen,
≥ die Erschließung von ersten wichtigen Kostenreduzierungspotenzialen durch die Schaffung von
signifikanten Stückzahlen.
Die Geräte wurden Endkunden im Caravaningmarkt zur
Verfügung gestellt, wodurch — entsprechend den Zielsetzungen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie — ein unmittelbarer und nachhaltiger Beitrag zur Förderung von
Image und Akzeptanz der Brennstoffzellentechnologie
ermöglicht wird.
Truma und den beteiligten Zulieferern bot das Vorhaben die Möglichkeit eines Markteinstiegs sowie
der Qualifizierung und Validierung der eigenen Entwicklungsprozesse. Zudem diente das Projekt für die
Zulieferunternehmen und deren Aktivitäten in den
Bereichen mobiler und stationärer Brennstoffzellenanwendungen als wichtige »Early-Market«-Referenz.
Die Umsetzung des Demonstrationsvorhabens gliederte sich in drei Teile: Maßnahmen zur Produktionsentwicklung und -vorbereitung bei Truma und den beteiligten Zulieferern, die Erprobung der APU-Systeme bei
Endkunden und begleitende Markteinführungsmaßnahmen wie Schulung von Händlern, Fahrzeugherstellern
und Endkunden sowie Öffentlichkeitsarbeit.
Als Laufzeit für das Vorhaben wurden ursprünglich
drei Jahre veranschlagt. Im Laufe des Projekts kam es
zu Verzögerungen durch die Liefersituation bezüglich
der Membran-Elektroden-Einheiten, welche eine Neuqualifizierung und damit eine Laufzeitverlängerung
notwendig machte. Schließlich konnte ein serientauglicher Prozess zur Produktion eines BrennstoffzellenReformer-Systems erfolgreich etabliert werden. Dieser
umfasst die Entwicklung geeigneter Fertigungs- und
Qualitätssicherungsprozesse sowie den Aufbau entsprechender Produktionskapazitäten. Die Entwicklung
und Beschaffung komponentenspezifischer Werkzeuge, Prüf- und Produktionsmittel bei Truma sowie bei
Zulieferunternehmen wurde festgelegt. So konnte
gemeinsam mit Zulieferern der Schritt von der Einzel- zur
Serienfertigung gegangen werden.
Auch wenn die geplante Stückzahl von 2.000 Systemen
im Rahmen dieses Projekts nicht erreicht wurde, konnten umfangreiche Erprobungsphasen durchgeführt
werden, die zu äußerst wichtigen und verwertbaren
Erfahrungen bezüglich der Prozessstabilität, des praktischen Betriebs der Anlagen und des Betreuungsaufwands durch Beratung und Service führten.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Truma Gerätetechnik GmbH & Co. KG
4.327.001
1.947.149
LAUFZEITBEGINN: 01. Februar 2010
LAUFZEITENDE: 30. Juni 2014
I V / 0 5
» PLAKONEXA «
Das Ziel des Vorhabens bestand darin, auf Basis des
Heliocentris Nexa® 1200 Brennstoffzellenmoduls verschiedene Demonstratoren für Industrieanwendungen
aufzubauen und diese zusammen mit Anwendungspartnern zu erproben. Dabei sollte herausgearbei-
tet werden, für welche Anwendungsbereiche sich das
Nexa® 1200 grundsätzlich gut eignet und welche Optimierungen für eine industrielle Kommerzialisierung
erforderlich sind.
REALISIERTE DEMONSTRATOREN (AUSWAHL):
PARTNER
TESTZEIT
BESONDERE HERAUSFORDERUNGEN
1-kW-USV
Chemiekonzern
6 Monate
Test an zwei verschiedenen Lastsystemen: Notbeleuchtung und kleines
Rechenzentrum
1-kW-USV
Betreiber eines
regionalen Rundfunksenders
5 Monate
Containerinstallation
8-kW-Netzersatzanlage
für die EDV
Stadtverwaltung
12 Monate
Parallelschaltung von 8 BZ-Modulen,
Gebäudeintegration mit innen
liegender H2-Bereitstellung
1-kW-Range-Extender für
vorhandene USV
Mittelständischer
Hersteller
6 Monate
Einbindung in vorhandene USV
1-kW-Back-up-System für
Mobilfunkstationen
P21, München
5 Monate
Elektrische Integration und Einbindung
in ein Energiemanagementsystem
0,5-kW-Primärstromversorgung für eine
Breitbanddistribution
Internetprovider,
Brandenburg
6 Monate
Dauerbetrieb bei < 50 % Nennlast,
Winterbetrieb, Wasserstofflogistik
IV. NIP — SPEZIELLE MÄRKTE
ANWENDUNG
072 / 073
NOW — JAHRESBERICHT 2014
In allen getesteten Anwendungen konnte das Nexa®
1200 funktional überzeugen. Aufgrund seines einfachen Aufbaus und der unkomplizierten Implementierung eignet es sich besonders für USV- und Back-upAnwendungen.
Dennoch sind für eine kommerzielle Einführung neben
einer deutlichen Reduzierung der Herstellkosten mindestens folgende Optimierungen notwendig:
≥ eine Freigabe für den Betrieb mit 3.0 Wasserstoff,
≥ eine Erhöhung der zulässigen Betriebstemperatur,
≥ eine Verkürzung der Startzeit und
≥ eine Erhöhung der Anlaufverfügbarkeit.
Die aufgetretenen Anlagenausfälle waren entweder
auf Probleme mit Peripheriekomponenten (z. B. infolge
Übertemperatur, Leckage) und auf Mängel bei der Integration (Luftqualität, elektrische Einbindung) zurückzuführen. Bei der Projektierung muss daher unbedingt
auf ausgereifte und besser qualifizierte Peripheriekomponenten geachtet werden.
Als wesentliche Hürde für eine schnelle und kosteneffiziente Umsetzung der Demonstratoren hat sich der
Aufwand für die Wasserstoffbereitstellung erwiesen,
vor allem die Erfüllung der Konformitätsanforderungen
und die Flaschenlogistik. Hierbei wurde mehr als deutlich, dass für eine erfolgreiche Kommerzialisierung
nicht nur ein technisch ausgereiftes Brennstoffzellensystem erforderlich ist.
Durch die Übernahme der insolventen Münchner P21
GmbH Mitte 2011 hat sich die strategische Ausrichtung
der Heliocentris wesentlich verändert: Der Marktfokus
liegt seitdem auf Energiesystemen für Mobilfunk und
anderen IKT-Anwendungen, insbesondere in Regionen
mit schwachem oder ohne Stromnetz. Die damit verbundene Verlagerung des Wertschöpfungsansatzes
fokussierte die Entwicklung auf hybride Energiesysteme und Energiemanagement. Das führte zu einem
Abbruch der Weiterentwicklung der eigenen Nexa®
Brennstoffzellenplattform zugunsten einer strategischen Partnerschaft mit der FutureE Fuel Cell Solutions
GmbH. Seit Mitte 2013 wird deren Jupiter Brennstoffzellenplattform in Lösungen der Heliocentris erfolgreich eingesetzt.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Heliocentris Energiesysteme GmbH
1.589.181
762.807
LAUFZEITBEGINN: 01. Mai 2010
LAUFZEITENDE: 30. September 2014
» In allen getesteten
Anwendungen konnte das Nexa® 1200
funktional überzeugen. «
I V / 0 6
» ALL-ELECTRIC-YACHT «
Das Projekt gliedert sich in den Bereich Spezielle Märkte des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoffund Brennstoffzellentechnologie ein. Dieser sieht u. a.
die Entwicklung von Booten und Leichtfahrzeugen mit
Brennstoffzellenantrieb vor, um Image und Akzeptanz
der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie zu
fördern. Mit dem hier vorgelegten Demonstrationsprojekt, welches in einer bedeutenden, touristisch genutzten Region Deutschlands (Müritz-Region) umgesetzt
wurde, kann dazu ein Beitrag geleistet werden.
Das Ziel des Vorhabens bezieht sich auf die vollständige Elektrifizierung von drei Hausbooten des Typs
Voyager for 2 der Firma Woterfitz Wasserfreizeit Holtkamp + Partner OHG mit Sitz in Rechlin an der Müritz.
Dabei wurden drei verschiedene Konstellationen aus
PV-Modul, Brennstoffzelle, Lithium-Ionen-Akkumulator
und Elektroantrieb entwickelt und in die Hausboote integriert. Der einzusetzende Wasserstoff-Druckspeicher
zzgl. aller Druckventile und Druckleitungen blieb hingegen in seiner Dimension und Charakteristik in allen drei
Hausbooten gleich. Die drei Hausboote haben weiterhin
folgende wesentliche Daten:
≥ Voyager for 2 (1): 2 kW Elektroantrieb, 0,5-kWBrennstoffzelle, 600 Ah Lithium-Ion-Akku
≥ Voyager for 2 (2): 2 x 2 kW Elektroantrieb, 1-kWBrennstoffzelle, 500-Ah-Lithium-Ion-Akku
Das wissenschaftlich-technische Ergebnis des Vorhabens wurde vollständig erreicht. Es wurden wertvolle
technische Informationen zu den entwickelten Hausbootvarianten und den damit verbundenen Erweiterungen zu den verwendeten Komponenten erarbeitet. Die
gute Zusammenarbeit und Verknüpfung unterschiedlicher Entwicklungspartner und Organisationsformen
wurde weiter gefestigt. Weiterhin konnten Erkenntnisse im Umgang mit voll elektrischen Hausbooten generiert werden, die in dieser Form bisher nicht vorlagen.
Eine Übertragung der gesammelten Erfahrungen auf
andere Bereiche der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie und auch der Elektromobilität im Allgemeinen ist möglich. Das Demonstrationsprojekt verhalf den beteiligten Projektleitern und Mitarbeitern zu
einem fundamentalen Know-How-Gewinn in Bezug auf
die Integration bzw. Substitution alternativer, grüner
Energieerzeuger und –verbraucher in einem konventionellen Anwendungsbereich. Besonders die Erfahrungen mit dem Umgang des innovativen Energieträgers
Wasserstoff in Bezug auf Hochdruck und Sicherheit
konnten aufgebaut werden. Alle Ergebnisse wurden
unter Einhaltung des vorgenommenen Kostenplans realisiert. Es musste jedoch aufgrund verzögerter Komponentenzulieferungen das Projekt um ein halbes Jahr
verlängert werden. Die aufgetretenen Schwierigkeiten
bezogen sich fortwährend auf die noch fehlende Wasserstoffinfrastruktur in der Müritz-Region.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Woterfitz Wasserfreizeit Holtkamp & Partner OHG
Hochdruck-Reduziertechnik GmbH
FutureE Fuel Cell Solutions GmbH
568.646
442.524
528.944
272.950
212.412
253.893
LAUFZEITBEGINN: 01. August 2011
LAUFZEITENDE: 30. September 2014
IV. NIP — SPEZIELLE MÄRKTE
≥ Voyager for 2 (3): 2 x 1 kW Elektroantrieb, 2-kWBrennstoffzelle, 500-Ah-Lithium-Ion-Akku
074 / 075
NOW — JAHRESBERICHT 2014
» Die Entwicklung von Booten und Leichtfahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieb
fördert Image und Akzeptanz der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie. «
IV. NIP — SPEZIELLE MÄRKTE
076 / 077
NOW — JAHRESBERICHT 2014
I V / 07
» PRAXISERPROBUNG VON STROMVERSORGUNGS- UND NETZABSICHERUNGSANLAGEN
MIT BRENNSTOFFZELLEN AN BASISSTATIONEN DES BOS-DIGITALFUNKS «
Im Zuge des Aufbaus des BOS-Digitalfunknetzes wurden in Niedersachsen an vier Standorten Basisstationen mit Brennstoffzellen ausgestattet. Sie sollen bei
einem Stromnetzausfall eine mindestens 72-stündige
Stromversorgung und damit die Funktionsfähigkeit der
Funktechnik sicherstellen. Die Auswahl dieser Standorte
erfolgte dabei unter dem Gesichtspunkt einer eingeschränkten Erreichbarkeit beispielsweise wegen Hochwasser.
In Zusammenarbeit mit der Leibniz Universität Hannover wurden Anforderungen formuliert und die Wirtschaftlichkeit gegenüber herkömmlichen Netzersatzanlagen festgestellt. Der wirtschaftlichste Anbieter
erhielt den Zuschlag.
Der Aufbau erfolgte zwischen 2012 und 2014 im Zuge
der abschnittsweisen Errichtung des BOS-Digitalfunks.
Die Betriebsfähigkeit der Brennstoffzellen kann noch
nicht abschließend beurteilt werden.
Als besondere Herausforderung für den laufenden
Betrieb stellt sich die Lieferung von Wasserstoffersatzflaschen dar. In diesem Zusammenhang wird zukünftig
regelmäßig die Frage zu beantworten sein, bei welchem
Befüllungsgrad ein Austausch der Flaschenbündel notwendig sein wird.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Zentrale Polizeidirektion Niedersachsen
365.912
175.638
LAUFZEITBEGINN: 01. Juli 2010
LAUFZEITENDE: 30. Juni 2014
»Die Basisstationen mit Brennstoffzellen
sollen bei einem Stromnetzausfall eine
mindestens 72-stündige Stromversorgung
und damit die Funktionsfähigkeit der
Funktechnik sicherstellen. «
IV. NIP — SPEZIELLE MÄRKTE
BOS-Basisstation mit Brennstoffzellensystem
078 / 079
NOW — JAHRESBERICHT 2014
BMVI — MODELLREGIONEN
ELEKTROMOBILITÄT
V. BMVI — MODELLREGIONEN ELEKTROMOBILITÄT
SÄMTLICHE PROJEKTE WERDEN AUF DEN FOLGENDEN SEITEN MIT V / 01 — V / 10,
ABGESCHLOSSENE PROJEKTE MIT DEM SYMBOL
GEKENNZEICHNET.
080 / 081
NOW — JAHRESBERICHT 2014
ELEKTROMOBILITÄT ALS BAUSTEIN
DER ENERGIEWENDE
FÖRDERSCHWERPUNKT ELEKTROMOBILITÄT
Die Bundesregierung unterstützt die Forschung und
Entwicklung alternativer Antriebe technologieoffen
und verkehrsträgerübergreifend. Gefördert werden
Antriebsmodelle von Plug-In-Hybrid über Batterie bis
zur Brennstoffzelle, auf Straße und Schiene wie in der
Schifffahrt und im Luftverkehr. Mit dem Nationalen Entwicklungsplan Elektromobilität hat sich die Bundesregierung das Ziel gesetzt, Deutschland zum Leitmarkt
und Leitanbieter im Bereich Elektromobilität zu entwickeln. Die Elektrifizierung des Verkehrssektors dient
dabei dem Ziel, Mobilität in Zukunft energieeffizienter,
klima- und umweltverträglicher zu gestalten und die
Abhängigkeit von fossilen Kraftstoffen zu reduzieren.
Der Ausbau der Elektromobilität stellt damit eine tragende Säule zur Umsetzung der Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie der Bundesregierung dar.
MODELLREGIONEN ELEKTROMOBILITÄT
Aus Mitteln des Konjunkturpakets II hat das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI),
ehemals Bundesministerium für Verkehr, Bau und
Stadtentwicklung (BMVBS), 2009 die Modellregionen
Elektromobilität ins Leben gerufen. Der strategische
Ansatz der Modellregionen gliedert sich in zwei Hauptbereiche: die Demonstration und Untersuchung der Alltagstauglichkeit von Elektromobilität in den regionalen
Projekten und die übergreifende wissenschaftliche Begleitforschung. Durch die Zusammenarbeit der Projektpartner aus Industrie, Forschung und öffentlicher Hand
werden lokale Netzwerke geschaffen. Mit der Arbeit in
den Modellregionen des BMVI wird das Ziel der Marktvorbereitung über die Erprobung der Technologie im
Alltag verfolgt. Im Rahmen der übergeordneten wissenschaftlichen Begleitforschung werden die Erfahrungen
und Ergebnisse zu zentralen Fragestellungen aufbereitet. Hier ist das Ziel, gemeinsam über alle beteiligten
Unternehmen und Organisationen hinweg, dazuzulernen und auch neue Akteure zu befähigen, in das Thema
Elektromobilität einzusteigen. In der Begleitforschung
richtet sich der Fokus auf die Themenfelder Infrastruk-
tur, innovative Antriebe und Fahrzeuge, Flottenmanagement, Sicherheit, Nutzerperspektive, Ordnungsrecht
sowie Raum-, Stadt- und Verkehrsplanung.
UMSETZENDE ORGANISATIONSSTRUKTUR
Die Steuerung der Modellregionen Elektromobilität
des BMVI obliegt der NOW. Zu den zentralen Aufgaben
der NOW gehören die Definition und Auswahl der programmatischen Schwerpunkte in Abstimmung mit dem
BMVI, die Koordination der wissenschaftlichen Begleitforschung sowie die Steuerung der einzelnen Projekte.
Das BMVI sorgt für die Verankerung im politischen
Kontext und ist gemeinsam mit der Bundesregierung
verantwortlich für die inhaltliche Schwerpunktbestimmung im Bereich Elektromobilität.
Der Projektträger Jülich (PtJ) ist für die Projektadministration verantwortlich und unterstützt das Programm
mit förderrechtlicher Beratung. Die Koordination auf
regionaler Ebene erfolgt über die Projektleitstellen,
besetzt mit regionalen Akteuren aus den Bereichen
Wirtschaftsförderung, Stadtwerken, Energieagenturen
und sonstigen öffentlich-privaten Partnerschaften. Sie
sichern den Austausch zwischen den lokalen Projektpartnern und gestalten so lokale und regionale Partizipation am Programm.
Der regionenübergreifende Austausch findet im Strategiekreis statt. Er bildet die Plattform, in der sich Vertreter der Projektleitstellen der Modellregionen, Akteure
der Begleitforschung sowie BMVI, NOW und PtJ über
die Programmaktivitäten austauschen. Die Schaufenster
Elektromobilität (Berlin/Potsdam, Stuttgart, Bayern/
Sachsen) sowie die Begleit- und Wirkungsforschung der
Schaufenster sind ebenfalls in den Strategiekreis eingebunden.
1.500
Fokus im MR 2.0
1.597 PKW + NFZ
HEV
REEV
1.200
90
BEV
PHEV
900
1.049
600
1
1
300
16
3
9
0
Busse
336
1
113
6
PKW
Nutzfahrzeuge
FÖRDERUNG DER ELEKTROMOBILITÄT
IN DEN MODELLREGIONEN
Die Aktivitäten der Modellregionen sind geprägt durch
eine vielfältige Projektlandschaft. Innerhalb der vergangenen Jahre konnten unterschiedliche Schwerpunkte gesetzt werden, die den maßgeblichen Rahmen
für die Gestaltung künftiger Projekte bilden. Exemplarisch können diese wie folgt benannt werden:
≥ Integration der Elektromobilität in den regionalen
ÖPNV
≥ Fokussierung auf Wirtschaftsverkehre und CityLogistik
≥ Intermodalität und verknüpfte E-Car-SharingAngebote (Mobilität in der Kette)
≥ Verknüpfung von Wohnen und Elektromobilität
über quartiersbezogene Projekte
≥ Hybridisierung im regionalen Schienenverkehr
≥ Innovative Ansätze im Bereich Infrastruktur: u. a.
gesteuertes Laden, Schnellladung, Induktionsladung
Pedeles/
E-Roller
Schienenfahrzeuge
Sonderfahrzeuge
Auf Grundlage der Förderrichtlinie vom Juni 2011 wurden rund 80 Projektverbünde mit mehr als 250 Partnern und einem Gesamtfördervolumen von etwa 140
Millionen Euro in die Umsetzung gebracht. Aus den
Projekten heraus werden quartalsgenau die konkreten
Zahlen zum Fortschritt der Infrastruktur und der Anzahl der eingesetzten Fahrzeuge erfasst. Zum Ende des
Jahres 2014 sind ca. 78 Prozent der in den Projekten
geplanten Fahrzeuge und 82 Prozent der Ladestationen in Betrieb. Somit sind insgesamt ca. 2.000 Fahrzeuge im Einsatz und 1.200 Ladepunkte in den Projekten aufgebaut und in Betrieb.
Die NOW koordiniert in Zusammenarbeit mit dem zentralen Datenmonitoring die umfangreiche Datenerfassung zu Fahrzeug- und Infrastrukturzahlen als zentrales
Tool zur Erfassung der Istsituation der laufenden Fahrzeug- und Infrastrukturprojekte der Modellregionen.
Die Abbildung verdeutlicht die Situation zu Jahresende
2014 im Fahrzeugbereich. Der Schwerpunkt der elektromobilen Anwendungen liegt entsprechend der Fokussierung der Bundesregierung mit mehr als 80 Prozent
der Gesamtflotte auf PKW- und Nutzfahrzeugen.
Die deutschen Automobilhersteller hatten in den Jahren 2009 und 2010 noch keine kommerziellen Elektrofahrzeuge in ihrer Produktpalette, um die Fahrzeugnachfrage in den Modellregionen und -projekten zu
decken. Vielfach musste auf das Angebot ausländischer Hersteller oder Umrüstlösungen zurückgegriffen
werden. Beflügelt durch die Förderprogramme bieten
sie nunmehr entsprechende Fahrzeuge an: Ende 2014
sind 17 Modelle deutscher Hersteller verfügbar.
V. BMVI — MODELLREGIONEN ELEKTROMOBILITÄT
≥ Sonderverkehrsanwendungen an Flughäfen und
im kommunalen Einsatz
≥ Flottenanwendungen im kommunalen und
gewerblichen Bereich
332
082 / 083
NOW — JAHRESBERICHT 2014
GEMEINSAMER STRATEGIEKREIS
HAMBURG
NUTZERPERSPEKTIVE
BREMEN / OLDENBURG
NIEDERSACHSEN
FLOTTENMANAGEMENT
INNOVATIVE ANTRIEBE
UND FAHRZEUGE
MODELLREGIONEN
THEMEN BEGLEITFORSCHUNG
BERLIN / BRANDENBURG
RHEIN-RUHR
SICHERHEIT
RHEIN-MAIN
INFRASTRUKTUR
RAUM/STADT- UND
VERKEHRSPLANUNG
BAYERN / SACHSEN
ORDNUNGSRECHT
REGION STUTTGART
ZENTRALES DATENMONITORNG
MODELLREGIONEN
SCHAUFENSTER/FRÜHERE MODELLREGIONEN
SCHAUFENSTER
THEMENFELDER
DER WISSENSCHAFTLICHEN
BEGLEITFORSCHUNG
THEMENFELD SICHERHEIT (FOKUS: BATTERIESICHERHEIT)
Koordination des Themenfelds:
≥ Silke Wilhelm, NOW
≥ Dr. Christian Schlosser, BMVI
≥ Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung (ZSW)
≥ Weitere Experten aus den Bereichen Fahrzeugund Batteriesicherheit
Zusammensetzung der Teilnehmer:
Koordinierende Instanzen (NOW und BMVI), wissenschaftliche Leitung durch das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung (ZSW) in Kooperation mit Experten aus den Bereichen Fahrzeug- und
Batteriesicherheit sowie im Austausch mit dem Kompetenznetzwerk Lithium-Ionen-Batterien e. V. (KLiB)
und seinen Mitgliedern der Bereiche Forschung und
Entwicklung, Batteriematerialien und -komponenten,
Zell- und Batteriefertigung und den OEM
FHG ISI und ICT, Clairant, Adam Opel AG, envites, der
EnergieAgentur.NRW und FCBAT. Inhalte der Studie
sind zum einen Risikobewertungen entlang des Lebenszyklus und zum anderen die Erarbeitung von Vorschlägen zur Risikominimierung.
Die Lebenszyklusbetrachtung integriert die Bereiche
Rohstoffverfügbarkeit, Design- und Konzeptionsphase,
Produktion, Lagerung und Transport bis hin zur Nutzung und Nachnutzung der Batterien mit entsprechendem Recycling auf Zell- und Batterieebene. Teil der
Nutzungsphase ist auch der Einsatz der Batterien im
Fahrzeug und die Bewertung der Sicherheitsaspekte
nach verschiedenen Einsatzbereichen. Daher werden
die Aktivitäten zur Fahrzeugsicherheit im Rahmen einer Arbeitsgruppe bzw. als Arbeitspaket innerhalb der
Studie fortgeführt.
Inhaltlicher Fokus/Fragestellungen:
Die Einhaltung von Sicherheitsstandards ist eine zentrale Voraussetzung für die Akzeptanz und Markteinführung von Elektrofahrzeugen. Das Themenfeld
adressiert daher sicherheitsrelevante Aspekte und Fragestellungen rund um das Elektrofahrzeug. Diese umfassen u. a. die Themen Batteriesicherheit, Risiko und
Sicherheitsbewertung bei Fahrzeugen und Infrastruktur sowie den Einfluss der Elektrofahrzeuge auf die
Verkehrssicherheit, z. B. infolge der Reduzierung der
Fahrzeuggeräusche bei niedrigen Geschwindigkeiten.
V. BMVI — MODELLREGIONEN ELEKTROMOBILITÄT
In den Jahren 2009 bis 2011 wurden innerhalb der Förderung der Modellregionen umfassende Sicherheitsdokumentationen der dort eingesetzten Elektrofahrzeuge durchgeführt. Zudem wurde ein Monitoring der
Stör- und Ausfälle von Fahrzeugen und Komponenten
durchgeführt. An diese Vorarbeiten knüpfen die derzeitigen Arbeiten im Themenfeld an. Darin werden weiterführende Untersuchungen zur Sicherheit von Traktionsbatterien im gesamten Lebenszyklus durchgeführt.
Diese sind eingebettet in die Studie BatSich (Batteriesicherheit) des ZSW, gemeinsam mit den Partnern KLiB
(Kompetenznetzwerk Li-Ionen-Batterie), Fraunhofer
084 / 085
NOW — JAHRESBERICHT 2014
Materialherstellung
Produktion
Elektrode/
Elektrolyt
Zellproduktion
Batteriefertigung
Fahren
Laden
Integration
EV
Entwicklung
Warten
Lagerung
Gebrauch
Transport
Parken
Service
Recycling
Wagenwaschen
Reuse
Unfall
Entwicklung, Lagerung, Transport, Service
Produktion
Elektrode/Elektrolyt
Zellproduktion
Batteriefertigung
Darstellung der Lebenszyklusphasen der Batterie
Ziel der Arbeit innerhalb des Themenfelds ist es, bereits vorliegende Erkenntnisse zu erfassen, diese zu untersuchen sowie Lücken zu identifizieren und zu bewerten. Über diesen Prozess sollen weitere Erkenntnisse
gewonnen und Handlungsempfehlungen für relevante
Akteure und Einrichtungen (Politik, Wissenschaft und
Integration
EV
Gebrauch
Recycling
2nd life
Fahren
Laden
Warten
Parken
Wagenwaschen
Unfall
Unternehmen) generiert werden. Die Ergebnisse werden über einen umfassenden Abschlussbericht zum
Ende 2015 zur Verfügung gestellt. Die Arbeiten des
Themenfelds mit seinen Ergebnissen dienen allen Interessengruppen als Dialogforum zur Sicherstellung der
Batterie- und Elektrofahrzeugsicherheit.
THEMENFELD FLOTTENMANAGEMENT
Koordination des Themenfelds:
≥ Dominique Sévin, NOW/Frank Blinde, NOW
≥ Dr. Christian Schlosser, BMVI/Sabine Domke, BMVI
≥ Wolfgang Rid, Fachhochschule Erfurt & StädtebauInstitut der Universität Stuttgart/Michael Grausam,
Städtebau-Institut der Universität Stuttgart
Zusammensetzung der Teilnehmer:
Das Themenfeld-Netzwerk umfasst mehr als 200 Vertreter aus Wissenschaft, Wirtschaft und der öffentlichen Hand. An den Themenfeldtreffen und Workshops
nahmen insgesamt mehr als 50 unterschiedliche
Akteure teil.
Inhaltlicher Fokus/Fragestellungen:
Das Themenfeld Flottenmanagement befasst sich mit
Fragestellungen rund um die Elektrifizierung von kommunalen und gewerblichen Flotten. Der Fokus liegt dabei auf folgenden Themen:
≥ Welche Vor- und Nachteile haben Elektrofahrzeuge
für Flottenbetreiber?
≥ Welche Faktoren sind für die erfolgreiche Integration
von Elektrofahrzeugen in Fuhrparks entscheidend?
Was muss bei der Integration von Elektrofahrzeugen in
Fuhrparks beachtet werden?
≥ Unter welchen Voraussetzungen sind Elektrofahrzeuge in Flotten wirtschaftlich zu betreiben?
≥ Welche Erfahrungswerte und Ergebnisse können aus
Projekten der Modellregionen Elektromobilität gewonnen werden?
Themen/Projekte/Inhalte 2014:
Der thematische Fokus des Themenfelds gründet auf
den Ergebnissen einer Befragung zu den Wissensbedarfen von Projektleitstellen, wissenschaftlichen Begleitforschungsinstituten, Unternehmen und Kommunen.
Aus den Ergebnissen der Vorabbefragung wurden die
inhaltlichen Schwerpunkte der Begleitforschung abgeleitet.
Zwei Themenfeldtreffen bildeten den Rahmen zum Erfahrungsaustausch und zur Netzwerkbildung von Akteuren aus Wissenschaft und Praxis. Zudem wurden in
zwei Workshops Erfolgsfaktoren für Elektromobilität in
Flotten vertieft untersucht und Handlungsempfehlungen zur Integration von Elektrofahrzeugen in kommunale und gewerbliche Fuhrparks erarbeitet. Eine breit
angelegte Befragung von Flottenbetreibern mit Elektromobilitätserfahrung diente dem Erkenntnisgewinn zu
Kernthemen von Elektromobilität in Fuhrparks (Kosten,
Betreibermodelle, Ladeinfrastruktur etc.). Zur Ergänzung wurden neun Tiefeninterviews mit Fuhrparkbetreibern durchgeführt. Darin wurden die Herausforderungen sowie die angewandten Lösungsansätze bei der
Einführung von Elektrofahrzeugen in unterschiedlichen
Fuhrparks (kommunale und betriebliche) im Detail betrachtet.
Die Ergebnisse der Begleitforschung im Themenfeld
Flottenmanagement werden praxisnah in Form eines
Handlungsleitfadens »Elektromobilität in Flotten« aufbereitet. Der Leitfaden wendet sich an Flottenbetreiber
und Fuhrparkmanager und bietet Hilfestellung bei den
wesentlichen Fragen zur Integration von Elektrofahrzeugen in kommunale und gewerbliche Flotten.
V. BMVI — MODELLREGIONEN ELEKTROMOBILITÄT
086 / 087
NOW — JAHRESBERICHT 2014
PROZESSSCHAUBILD LADEINFRASTUKTUR
Öffentlich
Kommune
Errichter/Betreiber von Infrastruktur
im öffentlichen Raum
Halb-Öffentlich
Privat
Errichter von Infrastruktur im
halb-öffentlichen Raum
Arbeitgeber
Privatperson
Zugang zum Prozessschaubild Ladeinfrastruktur im Starterset-Elektromobilität
THEMENFELD INFRASTRUKTUR
Koordination des Themenfelds:
≥ Johannes Pallasch, NOW
≥ Dr. Christian Schlosser, BMVI
≥ Dr.-Ing. Gerald Rausch/Markus Müller, FraunhoferInstitut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung
Zusammensetzung der Teilnehmer:
Vertreter von Stadtwerken, Verbänden, wissenschaftlichen Instituten, Kommunen, Hersteller für Ladetechnik
und Betreiber von Ladepunkten, Energieversorgungsunternehmen
Inhaltlicher Fokus/Fragestellungen:
Ziel ist der Aufbau einer Ladeinfrastruktur im nationalen Raum. Hierzu sollen Handlungsempfehlungen
für Kommunen, Energieversorgungsunternehmen und
Stadtwerke erzeugt werden. Klärungsbedarf besteht
bei den folgenden Rahmenbedingungen:
≥ Technische Umsetzung
≥ Ökonomische Möglichkeiten
≥ Rechtliche Vorgaben
≥ Standort und notwendige Verteilungsdichte
der Ladepunkte
Themen/Projekte/Inhalte 2014:
Im Projektjahr 2014 wurde die Online-Plattform Starterset-Elektromobilität erarbeitet. Diese webbasierte
Informationsplattform soll den Entscheidungsträgern u. a. von Kommunen eine Möglichkeit bieten,
schnell und gezielt notwendige Informationen zur
Errichtung von Ladepunkten in der Region zu erhalten. Das entwickelte Prozessschaubild innerhalb der
Webplattform vereinfacht die Bedienung für die Nutzer durch eine intuitive Gestaltung. In der folgenden
Abbildung ist der Zugang zum Prozessschaubild dargestellt. Hier muss der Nutzer selbst bestimmen, in welchem Raum die Ladestation aufgebaut werden muss.
Mit dieser Identifikation wird der Informationsumfang
begrenzt und werden lediglich die für den Nutzer relevanten Informationen beschrieben.
Das Prozessschaubild soll ein Werkzeug für den Prozess der Planung, der Genehmigung, des Aufbaus und
des Betriebs von Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge darstellen.
Die Veröffentlichung »Öffentliche Ladeinfrastruktur
für Städte, Kommunen und Versorger« wurde im Februar 2014 erstellt und dient als Informationsgrundlage
über den aktuellen Stand der Ladetechnik für die Elektromobilität. Hiermit soll der Aufbau einer interoperablen und bedarfsgerechten Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge gefördert werden.
Am 4. und 5. Februar 2014 fand die Veranstaltung »Elektromobilität vor Ort — Fachkonferenz für kommunale
Vertreter« in Bremen statt. Als Auftaktveranstaltung
einer Reihe von gleichnamigen Konferenzen im regelmäßigen Turnus trafen sich mehr als 200 Vertreter/innen aus Kommunen, kommunalen Unternehmen,
Wirtschaftsförderungen und Landesministerien für
zwei Tage in Bremen. Im Rahmen von drei Foren mit
Fachvorträgen und Diskussionen wurden die Themen
Ladeinfrastruktur, Ordnungsrecht sowie Verkehrsplanung und Stadtentwicklung adressiert. Ergänzt wurde
die Veranstaltung durch ein umfangreiches Rahmenprogramm mit Roadshow, Fahrzeugausstellung und Exkursion.
Im Oktober 2014 wurde die Kurzübersicht »Prozessschritte zur normgerechten Errichtung von Ladesäulen/
Wallboxen« in einem Flyer veröffentlicht. Diese Handlungsempfehlung soll vor Errichtung von Ladepunkten
als Informationsgrundlage dienen, um die normgerechte Errichtung, Inbetriebnahme und den dauerhaft
sicheren Betrieb derartiger Anlagen zu gewährleisten.
THEMENFELD ORDNUNGSRECHT/
STADTENTWICKLUNG UND VERKEHRSPLANUNG
Koordination des Themenfelds Ordnungsrecht:
≥ Dominique Sévin, NOW
≥ Eva Schmitz-Michels, BMVI
≥ Stefanie Hanke, Deutsches Institut für Urbanistik
Koordination des Themenfelds Stadtentwicklung
und Verkehrsplanung:
≥ Silke Wilhelm, NOW
≥ Dr. Christian Schlosser, BMVI
≥ Anne Klein-Hitpaß, Deutsches Institut für Urbanistik
Zusammensetzung der Teilnehmer:
Kommunale Vertreter der Modellregionen Elektromobilität aus unterschiedlichen Zuständigkeitsbereichen
sowie weitere Akteure aus der Wissenschaft und Wirtschaft
Inhaltlicher Fokus/Fragestellungen:
Die herausgehobene Rolle der Kommunen bei der Integration und Verbreitung der Elektromobilität wird mittlerweile von allen Akteuren anerkannt. Städte und Gemeinden sind wichtige Akteure, wenn es beispielsweise
um die alltagstaugliche Verfügbarkeit elektromobiler
Fahrzeuge, die Umsetzung von (elektromobilen) Mobilitätskonzepten oder die Genehmigung von Ladepunkten
geht. Mit dem Themenfeld Stadtentwicklung und Verkehrsplanung möchte die wissenschaftliche Begleitforschung dieser zentralen Rolle gerecht werden.
felder Ordnungsrecht sowie Stadtentwicklung und Verkehrsplanung eng zusammengearbeitet.
Im Fokus dieser Kooperation standen dabei unterschiedliche Arbeitsgruppen und Erfahrungsaustausche:
≥ Die AG »Kommunale Strategien/Governance«, in
der u. a. der Frage nachgegangen wird, welche Strukturen in den Kommunen für eine erfolgreiche Umsetzung
von Elektromobilität notwendig sind. Ergänzend wurde
in diesem Rahmen zu
≥ »kommunalen Erfahrungsaustauschen« eingeladen, die ebenfalls auf die inneren kommunalen Strukturen, Abläufe und Organisation fokussierte.
≥ Die AG »Planungsinstrumente« beschäftigte sich
mit der Integration von Elektromobilität in strategische, operative und planerische Instrumente.
Die Ergebnisse dieser Arbeitsgruppen münden in einer
gemeinsamen Veröffentlichung der beiden Themenfelder: »Elektromobilität in der kommunalen Umsetzung:
Strategien und planerische Instrumente«, die zur Konferenz »Elektromobilität in Kommunen« im Januar
2015 in Offenbach veröffentlicht wurde.
2014 stand die Frage im Mittelpunkt, wie Elektromobilität als Systemelement in eine nachhaltige Stadt- und
Verkehrsplanung zu integrieren ist, welche Strategien
Kommunen bei der Integration der Elektromobilität
verfolgen können und welche planerischen Instrumente für die Umsetzung von Maßnahmen zur Verfügung
stehen.
V. BMVI — MODELLREGIONEN ELEKTROMOBILITÄT
Viele mit der Elektromobilität verbundene kommunale Aufgaben können nur im Rahmen der bestehenden
strategischen und operativen Instrumente angegangen
werden. Hierfür ist gleichzeitig sowohl planerische als
auch juristische Expertise erforderlich. Aufgrund dieser inhaltlichen Verknüpfung haben 2014 die Themen-
088 / 089
NOW — JAHRESBERICHT 2014
Themenfeld Stadtentwicklung und Verkehrsplanung:
Darüber hinaus wurde die bereits 2013 begonnene
Arbeitsgruppe »E-Wirtschaftsverkehr« fortgesetzt.
Neben der Vernetzung der Akteure wurden in thematischen Workshops die Chancen und Handlungsspielräume in den Kommunen erörtert. Die Ergebnisse wurden
mit der Veröffentlichung: »Elektromobilität im städtischen Wirtschaftsverkehr. Chancen und Handlungsräume in den Kommunen« den Kommunen zur Verfügung
gestellt. Die Broschüre stellt die Potenziale von Elektromobilität bei der Gestaltung einer nachhaltigen städtischen Mobilität in dem Einsatzfeld des Wirtschaftsverkehrs in den Mittelpunkt und stellt neben ausgewählten
Schwerpunkten und Maßnahmen Handlungsstrategien
der Kommunen vor.
Um ein belastbares Bild über die Aktivitäten der Städte im Zusammenhang mit der Elektromobilität zu gewinnen, wurde eine deutschlandweite Städteumfrage
durchgeführt. Die Ergebnisse der Difu-Städteumfrage
wurden Anfang 2015 veröffentlicht und zeichnen ein
kommunales »Stimmungsbild« hinsichtlich des Themas
Elektromobilität.
Themenfeld Ordnungsrecht
Neben den beschriebenen Gegenständen der Kooperation mit dem Themenfeld Stadtentwicklung und
Verkehrsplanung stand im Fokus des Themenfelds
Ordnungsrecht das Elektromobilitätsgesetz (EMoG —
Entwurf eines Gesetzes zur Bevorrechtigung der Verwendung elektrisch betriebener Fahrzeuge), welches
im Frühjahr 2015 in Kraft tritt. Es soll Rechtssicherheit
geben und den Kommunen eine Reihe von Möglichkeiten bieten, Elektrofahrzeugen bestimmte Vorteile einzuräumen. Das Themenfeld leistete hier systematische
Vorarbeit für den Gesetzentwurf sowie die Vortragstätigkeit zu den Gesetzesinhalten. Zudem erfolgte eine
Vorstrukturierung und -auswertung von Länder- und
Verbandsanhörungen. Ein weiterer, auch in der Zukunft
zentraler Bestandteil des Themenfelds waren der Austausch und die Sammlung zu Gegenständen weiterer
Gesetzesvorhaben. Zudem erfolgte an einzelnen Punkten eine Mitarbeit im Themenfeld Infrastruktur.
-
THEMENFELD NUTZERPERSPEKTIVE
Koordination des Themenfelds:
≥ Dominique Sévin, NOW
≥ Dr. Christian Schlosser, BMVI
≥ Dr. Elisabeth Dütschke/Joachim Globisch,
Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung
Zusammensetzung der Teilnehmer:
Wissenschaftler aus Universitäten, öffentlichen und
privaten Instituten, Vertreter der Energie- und Autoindustrie, Energieagenturen und Beratungsunternehmen
Inhaltlicher Fokus/Fragestellungen:
Identifikation von Zielgruppen für Elektromobilität und
Einflussfaktoren auf die Nutzerakzeptanz
Themen/Projekte/Inhalte 2014:
Elektromobilität hat nur dann eine Zukunft, wenn sie
in ausreichendem Maße Nutzer und Anwender findet.
Insofern ist die Analyse der Bedürfnisse und Erwartungen der frühen Nutzer von elektrischen Fahrzeugen essenziell, um zum einen Fahrzeuge und Angebote
entsprechend zu gestalten, zum anderen vielversprechende Zielgruppen zu identifizieren, die im Zuge des
Markthochlaufs angesprochen werden können. Zudem
können so Politikempfehlungen zur Förderung der
Elektromobilität abgeleitet werden.
In einem Themenfeld-Treffen im November 2014 wurde
ein Zwischenfazit zu den Ergebnissen aus den aktuell
laufenden Projekten gezogen. Die Aussagen zu den Ergebnissen und verbleibenden Herausforderungen werden in Form eines Thesenpapiers veröffentlicht.
Aufbauend auf der projektübergreifenden Nutzerbefragung und den Ergebnissen aus den Projekten wurde, in
Zusammenarbeit mit den Arbeitsgruppenteilnehmern,
eine Broschüre für den Bereich der gewerblichen Nutzung erstellt. Zentrale Erkenntnisse sind dabei, dass
aus Sicht von Fuhrparkverantwortlichen die Elektrofahrzeuge noch nicht wirtschaftlich sind. Bei den aktuell genutzten Elektrofahrzeugen steht jedoch das Sammeln von Erfahrungen und nicht die Wirtschaftlichkeit
im Vordergrund. Die begrenzte Reichweite von Elektrofahrzeugen wird von Fuhrparkverantwortlichen zwar
als Nachteil gesehen, durch das Vorhandensein konventioneller Ersatzfahrzeuge für Langstrecken stellt
die Reichweite in gewerblichen Flotten jedoch selten
ein wirkliches Problem dar. Zudem sind die Sicherheit
und Zuverlässigkeit der Fahrzeuge aus Sicht der Fuhrparkverantwortlichen sehr wichtig — hier gibt es bei den
aktuell eingesetzten Fahrzeugen jedoch kaum mehr
Probleme. Die Neuartigkeit der Technik stellt die Fahrer
der Fahrzeuge vor keine großen Probleme. Vielmehr ist
die Nutzung der Elektrofahrzeuge aus Fahrersicht mit
Fahrspaß verbunden und bringt für das eigene Unternehmen eine Vorreiterrolle mit sich. Die Wirtschaftlichkeit und Reichweite der Elektrofahrzeuge betrachten
jedoch auch die Fahrer als unzureichend.
V. BMVI — MODELLREGIONEN ELEKTROMOBILITÄT
Ziel der Arbeit im Themenfeld Nutzerperspektive ist
es, die einzelnen Projekte des Programms mit Blick
auf diese Fragen zu vernetzen und die gewonnenen
Ergebnisse zum Bereich Nutzerakzeptanz von Elektromobilität in einer Gesamtschau in Bezug zu setzen.
Dies geschieht einerseits durch das Zusammenbringen der Experten aus den Projekten in thematischen
Workshops, andererseits durch eine gemeinsame und
einheitliche Befragung sämtlicher Nutzer in allen Projekten. Bisher konnten über 1.500 Nutzer aus Modellregionenprojekten befragt werden. Diese Erhebung wird
ergänzt durch weitere Studien des Fraunhofer ISI. Die
inhaltlichen Schwerpunkte liegen auf den unterschiedlichen Nutzungsszenarien der Elektromobilität, d. h.
private Nutzer, gewerbliche Nutzung sowie Elektrofahrzeuge als Teil integrierter Verkehrssysteme. Daneben
wird die Frage der aus Nutzersicht notwendigen Infrastruktur analysiert.
Im Jahr 2014 fand ein Workshop der am Themenfeld
mitarbeitenden Experten zu integrierten Elektromobilitätsangeboten (Einsatz von elektrischen SharingFahrzeugen in Kombination mit öffentlichen Verkehrsmitteln) statt. In diesem wurden die Zielgruppen von
Elektrofahrzeugen in Sharing-Angeboten sowie integrierten Angeboten charakterisiert und mit den privaten
Käufern von Elektrofahrzeugen verglichen. Es zeigte
sich, dass sich beide Gruppen soziodemografisch sehr
ähnlich sind; eine Ausnahme bildet der Wohnort (Carsharing-Nutzer eher in Großstädten; private Käufer/
Kaufinteressierte eher im Umland von Städten). Daneben wurden weitere mögliche Ziel- und Nutzergruppen
für Elektrofahrzeuge in kollektiven Nutzungsszenarien
identifiziert.
090 / 091
NOW — JAHRESBERICHT 2014
THEMENFELD
INNOVATIVE ANTRIEBE UND FAHRZEUGE
Inhaltlicher Fokus/Fragestellungen:
Inhalt des Themenfelds sind Optimierung, technische
Weiterentwicklung und Bilanzierung der Fahrzeuge,
Fahrzeugkomponenten und Batterien in den Arbeitsgruppen »Innovative Antriebe Bus« und »PKW und
Nutzfahrzeuge«.
AG Innovative Antriebe Bus
Koordination und wissenschaftliche Begleitung
der AG:
≥ Ministerielle Umsetzung durch BMVI/BMUB
≥ Koordination durch Oliver Braune, NOW/Heinrich
Klingenberg, hySOLUTIONS
≥ Wissenschaftliche Begleitung durch Dr. Michael
Faltenbacher, PE International
Zusammensetzung der AG:
Die Arbeitsgruppe wird gemeinsam vom BMUB und
BMVI umgesetzt. Neben den drei fördernden Bundesministerien (BMUB, BMVI, BMWi) setzt sich die Arbeitsgruppe interdisziplinär zusammen aus den rund 35 beteiligten Verkehrsbetrieben, Vertretern der Wirtschaft
(Hersteller und Zulieferer), dem Verband der deutschen Verkehrsunternehmen (VDV) und Vertretern von
Verkehrsverbünden. Ferner beteiligt sind verschiedene
Organisationen aus Wissenschaft und Beratung.
Themen/Projekte/Inhalte 2014:
Schwerpunkt der AG ist die Bewertung von:
≥ Optimierungsmaßnahmen an bereits im Einsatz befindlichen innovativen Antrieben im ÖPNV,
≥ neuen technischen Entwicklungen im Bereich Dieselhybrid- und Plug-In-Hybridbussen,
≥ rein elektrischen Antrieben, bei denen unterschiedliche Speicher- und Ladetechnologien zum Einsatz kommen.
Neben einer kontinuierlichen Langzeitdatenerfassung
werden zusätzlich dezidierte Messungen zu Treibstoffverbrauch, Schadstoffemissionen und Lärm durchgeführt. Dabei werden sowohl Fahrzeuge mit innovativen
Antrieben als auch Referenzfahrzeuge mit konventionellem Dieselantrieb berücksichtigt. Basis der Datenerfassung sind rund 180 Busse aus 28 Projekten. Anhand
der Langzeitdatenerfassung konnten seit 2013 tägliche
Betriebsdaten für eine Laufleistung von über zehn Millionen Kilometer gesammelt werden. Insbesondere für
die Hybrid- und Dieselbusse ist damit eine gute Datengrundlage gewährleistet, die Datenbasis für Batteriebusse befindet sich im Aufbau. Die bisher gewonnenen
Erkenntnisse wurden in einem Statusbericht 2014 veröffentlicht.
Praxistauglichkeit und Einsatzreife
Die durchschnittliche monatliche Fahrleistung variiert
für Dieselhybridbusse je nach Verkehrsunternehmen
zwischen 2.200 und 7.900 Kilometern. Dies ist auf
unterschiedliche Einsatzkontexte bei den Betreibern
zurückzuführen. So kommen im Überlandverkehr eingesetzte Busse aufgrund der höheren mittleren Reisegeschwindigkeit üblicherweise auf entsprechend höhere monatliche Laufleistungen. Weiterhin spielt die
Disponierung der Fahrzeuge eine Rolle. Hier zeigt sich,
dass die Hybridbusse aktuell im Schnitt an sechs Tagen
pro Woche planmäßig eingesetzt werden, während Dieselbusse üblicherweise an sechs bis sieben Tagen pro
Woche im Betrieb sind. Entsprechend liegt die durchschnittliche Monatslaufleistung für die konventionellen
Dieselbusse (ca. 5.040 km) etwas über dem entsprechenden Mittelwert für die Hybridbusse (ca. 4.400
Kilometer).
Generell zeigt sich gegenüber der Begleitforschung des
BMVI im Zeitraum 2010/11 ein Anstieg der monatlichen
Laufleistung (ca. 4.400 Kilometer/Monat vs. 3.300
Kilometer/Monat 2010/11), was den Fortschritt der Praxistauglichkeit und Einsatzreife bei den Dieselhybridbussen belegt. Die Verfügbarkeit der Dieselhybridbusse
beträgt je nach Antriebstechnologie und Fahrzeugklas-
se bis zu 91 %. Solo-Parallel-Hybridbusse erreichen
damit bereits den Referenzwert der Dieselbusse. Über
alle Dieselhybridbusse hinweg entwickelt sich die Verfügbarkeit im Zeitverlauf insgesamt positiv und nähert
sich im Mittel mit 82 % dem konventionellen Dieselbus
weiter an. Die Ausfallgründe der Hybridbusse liegen
mehrheitlich im konventionellen Fahrzeugteil.
PRAXISTAUGLICHKEIT UND EINSATZREIFE:
LAUFLEISTUNG, BETRIEBSSTUNDEN, VERFÜGBARKEIT
Ist-Betriebsstunden
3,25 %
9,04 %
Kein Betrieb (Defekt
im Hybridantriebsstrang)
Kein Betrieb
(sonstiger Defekt)
5,68 %
Kein Betrieb (Wartung)
Gesamt
533.637 h
Anzahl Hybridbusse:
111
Zeitraum:
Januar 2013 bis
September 2014
82,0 %
Hybridbusse
Diese Effekte sind typisch bei der Einführung innovativer Technologien. Im weiteren Verlauf der Betrachtungen ist infolge der Inbetriebnahme von zusätzlichen
Fahrzeugen von einer positiven Lernkurve und damit
steigender Verfügbarkeit auszugehen.
V. BMVI — MODELLREGIONEN ELEKTROMOBILITÄT
Die Verfügbarkeit der betrachteten Batteriebusse liegt
derzeit bei durchschnittlich 67 %, teilweise bedingt
durch Einmaleffekte. Zwei der vier Fahrzeuge liegen bereits bei ca. 80 %.
092 / 093
NOW — JAHRESBERICHT 2014
PRAXISTAUGLICHKEIT UND EINSATZREIFE:
LAUFLEISTUNG, BETRIEBSSTUNDEN, VERFÜGBARKEIT
1,25 %
Kein Betrieb (Defekt
Ladeinfrastruktur)
Kein Betrieb (Defekt
Batterieantrieb)
18,3 %
Kein Betrieb (Wartung)
Kein Betrieb
(sonstiger Defekt)
1,31 %
12,5 %
Ist-Betriebsstunden
Gesamt
8.492 h
Anzahl Batterie-Midibusse:
4
66,7 %
Zeitraum:
August 2013 bis
September 2014
Batteriebusse
Energieeffizienz
Die Kraftstoffeinsparung der Hybridbusse beträgt im
Mittel 14 %, Einsparungen können dabei auf allen untersuchten Linien festgestellt werden. Durch Umsetzung von Optimierungsmaßnahmen ist eine deutliche
Verbesserung gegenüber Begleitforschungsergebnissen aus 2010 bis 2012 zu verzeichnen.
Die Fahrgastraumheizung im Winter führt bei Batteriebussen zu einem Mehrverbrauch, der in einer vergleichbaren Größenordnung wie der Energieverbrauch des
Fahrantriebs liegt. Abhängig von der Außentemperatur
kann er auch darüber liegen. Hier gilt es, durch den
Einsatz effizienter Zusatzheizung bzw. -klimatisierung
entsprechend entgegenzusteuern.
Ökologie und Klimaschutz
Die betrachteten Dieselhybridbusse haben seit Anfang 2013 mehr als 1.000 Tonnen CO2-Äquivalente bzw.
364.000 Liter Dieselkraftstoff vermieden. Da die Batteriemidibusse bisher in sehr speziellen Linienkontexten eingesetzt werden, liegen derzeit noch keine direkt
vergleichbaren Verbrauchsdaten von Dieselbussen vor.
Die Hybridbusse weisen mit bis zu 95 % weniger NOXEmissionen ein erhebliches Reduktionspotenzial bei
Schadstoffen auf. Batteriebusse fahren prinzipiell lokal
emissionsfrei, letztlich kommt es hier zu einer Verschiebung der Emissionen aus der Nutzung des Busses
hin zur Energiebereitstellung. Daher sind die Schadstoffemissionen in Abhängigkeit der gewählten Stromerzeugungsroute auf Basis erneuerbarer und nicht erneuerbarer Ressourcen zu betrachten.
Bei den Dieselhybridbussen ergibt sich durch das rein
elektrische Anfahren eine Lärmreduktion um über 65 %
gegenüber konventionellen Dieselbussen. Die Batteriebusse weisen ein analoges Lärmminderungspotenzial
auf.
ÖKOLOGIE UND KLIMASCHUTZ
Vermiedene Treibhausgasemmissionen Busplattform:
1.053 t* (~ 364.000 Liter Diesel oder mehr als
910.000 km eines Solobus mit 401/km Verbrauch)
Anzahl Busse:
123 (1 — 19 je Betreiber)
1.053 t CO2
Zeitraum:
Januar 2013 bis
September 2014
LVB, Hochbahn, MVG, SSB ab
Januar 2013
VRR ab April 2013
Jasper, SBG ab September 2013
HVG ab Oktober 2013
VHH, SBI ab März 2014
AVG, BBW, üstra ab April 2014
WVG ab August 2014
* Berücksichtigung Verbrennungsemissionen
und Kraftstoffbereitstellung
Eingesparte Treibhausgasemissionen und
Kraftstoffbereitstellung
Wirtschaftlichkeit
Zur Evaluation der Wirtschaftlichkeit werden die Kosten im Linienbetrieb für Hybridbusse und konventionelle Diesel-Referenzbusse ermittelt und einander gegenübergestellt. Eine Bestimmung der Kosten kann zum
jetzigen Zeitpunkt nur näherungsweise erfolgen, da die
Erfahrungsbasis für die noch junge Technologie gerade
erst im Aufbau ist. So befinden sich die Busse teilweise
immer noch in der Optimierung, und es liegen aktuell
maximal vier Jahre Betriebserfahrungen mit den Hybridbussen vor. Von daher sind zum jetzigen Zeitpunkt
auch noch keine Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen für
die rein elektrischen Busse zielführend, die noch stärker am Anfang ihrer technologischen Entwicklungskurve stehen.
V. BMVI — MODELLREGIONEN ELEKTROMOBILITÄT
Es bestehen weiterhin Mehrkosten für Hybridbusse,
eine Reduktion der Kosten gegenüber den Ergebnissen
aus der früheren Begleitforschung um etwa fünf bis
zehn Cent pro Kilometer ist jedoch bereits zu beobachten.
Ein wirtschaftlicher Betrieb von Hybridbussen ist im
Vergleich zu konventionellen Dieselbussen möglich,
wenn sich einerseits die Anschaffungsmehrkosten und
evtl. zu leistende Batteriemieten um jährlich 10 bzw.
5 % reduzieren und andererseits der Dieselpreis um
ca. 5 % p. a. steigt. Weiterhin wurde unterstellt, dass
bis 2020 die Kraftstoffeinsparung nochmals leicht auf
25 % gesteigert werden kann und der hybridspezifische
Mehraufwand in der Instandhaltung 10 % nicht übersteigt.
094 / 095
NOW — JAHRESBERICHT 2014
[EUR/km]
1,98
2,0
0,04
1,70
1,5
1,43
0,04
1,23
0,59
0,30
0,06
0,36
0,04
0,04
0,04
1,0
1,40
1,25
0,06
-0,09
0,5
0,47
0,06
0,37
0,39
0,35
0,56
0,33
0,06
-0,09
0,79
0,48
0,06
0,48
0,06
-0,03
0,56
0,38
0,60
0,46
0,49
0,36
0,0
Diesel
Hybrid
Solo 1
Sonstiges
Kapitaldienst/
Batteriemiete
Diesel
Hybrid
Solo 2
Differenz
laufende
Betriebskosten
Fahrzeugversorgung
Instandhaltung
Verbrauch
Kraftstoffe/
Betriebsstoffe
Gesamtkosten Hybrid und Dieselreferenzbusse im Vergleich
Diesel
Hybrid
Gelenk
AG Innovative Antriebe PKW/Nutzfahrzeuge
Koordination der AG:
≥ Ministerielle Umsetzung durch BMVI
≥ Koordination durch Oliver Braune, NOW
≥ wissenschaftliche Begleitung durch Roberta Graf,
Fraunhofer-Institut für Bauphysik/Dr. Stefan Eckert,
PE International
Zusammensetzung der AG:
Die Arbeitsgruppe setzt sich zusammen aus Fahrzeugherstellern, Herstellern von Antriebssystemen und
Komponenten, Prüfeinrichtungen und Laboren, Vertretern aus Universitäten und Fraunhofer-Gesellschaft
sowie Fahrzeug- und Fuhrparkbetreibern.
Themen/Projekte/Inhalte 2014:
Fokussiert auf die Bereiche PKW und Nutzfahrzeuge,
beschäftigt sich die Arbeitsgruppe mit folgenden Fragestellungen:
≥ Praxistauglichkeit: Wie erfüllen die Elektro- und Hybridfahrzeuge die Nutzungsanforderungen in der Praxis?
Von Bedeutung sind hier sowohl Daten zu Fahrdauer,
Fahrdistanz und Geschwindigkeitsprofil als auch die Ladedaten, wie z. B. Ladezeitpunkt, -dauer und -energie.
≥ Leistungsfähigkeit: Welches sind die relevanten Parameter mit signifikantem Einfluss auf den Energieverbrauch der Fahrzeuge? Hierbei werden insbesondere
Zusammenhänge mit Faktoren wie Streckenprofil, Fahrverhalten und Außentemperatur untersucht.
≥ Umweltauswirkungen: Welche Auswirkungen haben
Elektro- und Hybridfahrzeuge im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen auf die Umwelt? Wesentliche Kriterien bezüglich der Umweltauswirkungen sind u. a. der
Primärenergiebedarf, die CO2-Emissionen sowie der potenzielle Beitrag zum Sommersmog über den gesamten
Lebenszyklus der Fahrzeuge. Zur Bewertung werden
die ermittelten Umweltbelastungen der Elektro- und
Hybridfahrzeuge mit denen konventioneller Referenzfahrzeuge verglichen.
Die genannten Fragen werden anhand der Daten von
derzeit rund 500 Fahrzeugen aus den Modellregionen
Elektromobilität analysiert. Dies entspricht rund 35 %
der im Einsatz befindlichen relevanten Fahrzeuge aus
den Modellregionen Elektromobilität. Hierzu wurden
bisher Nutzungsinformationen von mehr als 295.000
Fahrten mit einer Gesamtfahrstrecke von ca. 2,6 Millionen Kilometern in anonymisierter Form erfasst. Aufgrund der Flottenzusammensetzung in den Modellregionen konzentrieren sich die bisherigen Ergebnisse auf
die PKW-Segmente Minis, Kompaktklasse und leichte
Utilities. Die betrachteten Einsatzkontexte umfassen
verschiedene Car-Sharing-Konzepte, den gewerblichen
Einsatz als Dienstwagen oder innerhalb einer Firmenflotte, kommunale Flotten sowie den privaten Einsatz.
Sämtliche Erkenntnisse wurden in einem Statusbericht
2014 veröffentlicht.
Seit Anfang 2013 hat sich die Fahrleistung, insbesondere auch durch die Erfassung weiterer Segmente, stetig
erhöht. Die monatliche Fahrleistung gestaltet sich dabei je nach Einsatzkontext sehr unterschiedlich.
V. BMVI — MODELLREGIONEN ELEKTROMOBILITÄT
NOW — JAHRESBERICHT 2014
Gesamtdistanz [km]
Summe (2012 — 2014): 2,6 Mio. km
250.000
LKW
Util. (Liefer)
200.000
Util. (Kasten)
150.000
Kraftrad
Mini-Vans
100.000
Kompakt
Minis
50.000
Juli 14
April 14
Jan. 14
Okt. 13
Juli 13
April 13
Jan. 13
Okt. 12
Juli 12
April 12
0
Jan. 12
096 / 097
Zeitliche Entwicklung der monatlichen Fahrleistung
Car-Sharing (Float)
Car-Sharing (mehrere Parkpätze)
Car-Sharing (fester Parkplatz)
Dienst
Flotte (Firmen)
Privat
BEV — Flotte (Firmen)
PHEV — Car-Sharing (fester
Parkplatz)
PHEV — Flotte (Firmen)
PHEV — Privat
Flotte (Firmen)
0
500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
Fahrtdistanz km
Mini
Kompakt
Utilities (Kasten)
Max
Durchschnittliche und maximale monatliche Fahrleistung je Fahrzeug
(Segmente nach Einsatzkontext)
Die aktuellen Ergebnisse der Langzeitdatenanalyse zeigen, dass die Fahrzeuge das Mobilitätsbedürfnis vieler
Verkehrsteilnehmer und auch die Anforderungen an
die Reichweite erfüllen können und damit in hohem
Maß praxistauglich sind. Häufig werden im alltäglichen Einsatz die Batteriekapazitäten der Fahrzeuge
nicht vollständig ausgeschöpft, sodass ein erheblicher
Spielraum für längere Fahrstrecken besteht. Derzeit
am Markt verfügbare Fahrzeuge sind damit hinsichtlich
der technischen Anforderungen für eine höhere Marktdurchdringung geeignet.
Anhand der bisher erhobenen Daten ergeben sich für
die Segmente Mini, Kompaktwagen und Utilities (Kastenwagen) die in der Abbildung dargestellten Verbrauchswerte. Der im realen Fahrbetrieb ermittelte Fahrenergieverbrauch liegt bei Minis mit 14,4 kWh/100 km nur wenig
über dem statistischen mittleren Verbrauch gemäß den
Angaben des Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ)
für dieses Segment.
Hinsichtlich der Umweltwirkungen machen die Ergebnisse auf die besondere Bedeutung der Herstellungsphase bei batterieelektrischen Fahrzeugen aufmerksam. Aufgrund der in der Batterie eingesetzten
Hightechmaterialien rufen vor allem Abbau, Aufbereitung und Produktion des Batteriesystems Umweltwirkungen hervor, die es mittels hoher Fahrleistungen zu
kompensieren gilt. Wichtige Voraussetzung für den optimalen ökologischen Nutzen batterieelektrischer Fahrzeuge ist zudem der Einsatz von Ladestrom mit hohen
Anteilen an erneuerbaren Energien, wie es bei einem
Großteil der Fahrzeugflotten in den Modellregionen der
Fall ist.
VERGLEICH REFERENZFAHRZEUGE, MINI-SEGMENT (ELEKTRISCH; KONVENTIONELL)
TREIBHAUSPOTENZIAL BEI EINER GESAMTFAHRLEISTUNG VON 150.000 KM
kg-CO2-Äquiv.
25.000
Lebensende
20.000
HST PKW/Plattform
HST Batteriesystem
15.000
HST E-Monitor
10.000
HST Leistungselektronik
Bereitstellung Ladestrom
5.000
Kraftstoff
Fahrbetrieb
0
Benziner (Mini)
Diesel (Mini)
Vergleich Wirkungskategorie Treibhausgaspotenzial
V. BMVI — MODELLREGIONEN ELEKTROMOBILITÄT
BEV (Mini)
098 / 099
NOW — JAHRESBERICHT 2014
V / 0 1
» BEEDEL — BEWERTUNG DES EINSATZES VON ELEKTROBUSSEN MIT DEZENTRALER
LADEINFRASTRUKTUR IN METROPOLEN AM BEISPIEL DER HOCHBAHN «
Das Vorhaben BEEDeL hat die Ermittlung und die Bewertung der Einsatzpotenziale sowie die Ausgestaltung
von Einsatzszenarien für Elektrobusse mit dezentraler
Ladeinfrastruktur in Hamburg zum Inhalt.
Dabei sollen insbesondere betriebliche Fragestellungen sowie deren wirtschaftliche und funktionelle Auswirkungen untersucht und bewertet werden. Es ist zu
analysieren, inwieweit ein flexibler Einsatz der Elektrofahrzeuge möglich ist und welche Struktur für Elektrobus-Teilnetze sich als günstig erweist. Wichtige Aspekte
betreffen eine Fahrplangestaltung, die zum Batteriebetrieb passt sowie den notwendigen Flächenbedarf an
den Ladestationen.
An der HAW Hamburg werden Erkenntnisse zur technischen Umsetzbarkeit erarbeitet, die durch Betriebsund Fahrdatenaufzeichnung sowie durch Untersuchungen des Lade- und Entladeverhaltens der Batteriezellen
gewonnen werden. Anhand von Simulationsergebnissen am Fraunhofer-Institut IVI in Dresden werden die
Auswirkungen auf das Leistungsangebot und die Produktivität abgeschätzt.
Die Ergebnisse sollen für Planungsaufgaben bei der
HOCHBAHN und anderen Busverkehrsunternehmen genutzt werden. Damit soll Investitionssicherheit für künftige Entwicklungsprojekte erreicht und die Attraktivität
des Leistungsangebotes fortgeschrieben werden.
Das Ziel ist es, eine möglichst hohe Planungssicherheit
für eine wachsende Flotte von Elektrobussen mit dezentral im Liniengebiet der HOCHBAHN installierten
Ladeeinrichtungen zu erhalten.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Hamburger Hochbahn AG
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten
Forschung e. V.
Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg
207.000
247.128
103.500
136.816
136.816
222.415
LAUFZEITBEGINN: 01. Oktober 2014
LAUFZEITENDE: 30. September 2016
» Das Ziel ist es, eine möglichst hohe
Planungssicherheit für eine wachsende
Flotte von Elektrobussen mit dezentral im
Liniengebiet der HOCHBAHN installierten
Ladeeinrichtungen zu erhalten. «
V / 02
» BEMOBILITY 2.0 «
BeMobility 2.0 ist ein Projekt der Modellregion Elektromobilität Berlin/Potsdam unter Konsortialführung
der DB AG. Es geht zurück auf das erste Projekt der
Modellregion zur öffentlichen Kurzzeitnutzung elektrischer Mietfahrzeuge (BeMobility 1.0, 2009-2011). Es
bildet den Übergang zu Projekten im »Internationalen
Schaufenster Elektromobilität Berlin-Brandenburg«. Im
Fokus steht die mehrfache Vernetzung von E‑Carsharing hinsichtlich öffentlicher Verkehrsangebote, Informations- und Kommunikationssysteme sowie urbaner
Energienetze bzw. Ladeinfrastrukturen. Durch Synergien zwischen den Bereichen sollen nutzerfreundliche
und nachhaltige Anwendungen sowie auskömmliche
Geschäftsmodelle vernetzter Elektromobilität entwickelt werden.
Auf Basis vorhandener Kooperationspartner und Testnutzer wurden das Stationsangebot sowie die Informationskanäle von BeMobility 1.0 weiterentwickelt und die
Nutzerbefragungen fortgesetzt. Die Verfügbarkeit vielfältigerer und verbesserter Elektrofahrzeuge erhöhte
die Angebotsqualität. Auf dem Berliner EUREF-Campus
wurde das »Micro Smart Grid« (MSG) mit lokaler Stromerzeugung aus Sonnen- und Windkraft aufgebaut. Im
MSG wurden Ladeinfrastruktur und Energiemanagement (Netzintegration, Speicherung, Ladesteuerung)
getestet.
≥ Auf- und Ausbau des »Micro Smart Grid« mit Demonstration des Lastmanagements, inkl. Energiespeicher und Datenverarbeitung, in einer Leitwarte
≥ Einführung und einjähriger Test der »BahnCard 25
mobil plus« zur vergünstigten Nutzung von DB Fernverkehr, Carsharing (Flinkster/Multicity), Leihrädern
(CallaBike) sowie optionaler Jahreskarte des Berliner
Nahverkehrs (Tarifgebiet A/B)
Insgesamt bestätigen die Ergebnisse, dass Elektromobilität im öffentlichen Verkehr einer mehrfachen Vernetzung bedarf, um attraktiv zu sein und in Zukunft
auskömmlich betrieben zu werden. Die Vernetzungen
benötigen rechtliche und technische Standards sowie
gemeinsame Vertriebsplattformen über Anbietergrenzen hinweg. Aufgrund geringer Aufpreisbereitschaft
der Kunden sind Zusatzeinnahmen bzw. Mischkalkulationen notwendig, etwa durch Tarif-Bundle (Mobilitätskarten) oder Grid-Renditen (Last-/Speichermanagement). Die detaillierte Untersuchung, welche Verfahren
und Geschäftsmodelle einen auskömmlichen Betrieb
ermöglichen, wird in anderen Projekten fortgesetzt.
Wesentliche Kernergebnisse sind:
≥ Standortoptimierung und wissenschaftliche Begleitung des stationsbasierten E‑Carsharing im Rahmen
von »Flinkster«, dem Carsharing der DB
≥ Ergänzender und vergleichender Einbezug des stationslosen (flexiblen) E‑Carsharing »Multicity Carsharing« von Citroën
≥ Gleichzeitige Anwendung und Optimierung einer
Auskunftsapplikation auf Smartphone-Basis (»BeMobility Suite«) durch Trennung von »Produktiv-« und
»Forschungs-App«
V. BMVI — MODELLREGIONEN ELEKTROMOBILITÄT
100 / 101
NOW — JAHRESBERICHT 2014
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
DB FuhrparkService GmbH
Innovationszentrum für Mobilität und gesellschaftlichen Wandel
(InnoZ) GmbH
Technische Universität Berlin
HaCon Ingenieurgesellschaft mbH
Robert Bosch Car Multimedia GmbH
Contipark Parkgaragen GmbH
Schneider Electric GmbH
CHOICE GmbH
Happold Ingenieurbüro GmbH
Daimler AG
2.971.622
1.461.657
1.485.811
730.829
1.560.291
690.015
450.762
70.223
664.053
228.806
815.700
221.850
1.560.291
345.008
225.381
35.112
332.027
114.403
407.850
110.925
FAHRZEUGE: mehr als 75 Elektro-/Hybridfahrzeuge, darunter:
≥ 50 C-Zero im flexiblen E-Carsharing
≥ über 25 Fahrzeuge im stationären E-Carsharing und in
E‑Fuhrparks: u. a. C-Zero, Toyota Prius, Opel Ampera,
Fiat Karabag, Renault Kangoo, Stromos (German E-Cars)
INFRASTRUKTUR: ca. 15 Carsharing-Stationen mit Ladeinfrastruktur (e-Flinkster), Plattform elektroMobilität und Micro Smart
Grid auf dem EUREF-Campus in Berlin-Schöneberg (hier u. a. 20
Ladepunkte unterschiedlicher Bauart, Großbatterie, Wind- und
Solaranlagen)
LAUFZEITBEGINN: 01. Januar 2012
LAUFZEITENDE: 31 März 2014
Smartphone-Applikation »BeMobility Suite«
EUREF-Campus am Gasometer Berlin-Schöneberg
V. BMVI — MODELLREGIONEN ELEKTROMOBILITÄT
102 / 103
NOW — JAHRESBERICHT 2014
V / 03
» ALLTAGSTAUGLICHKEIT VON ELEKTROMOBILITÄT —
LANGSTRECKENEIGNUNG UND –AKZEPTANZ «
Ziel des Demonstrationsprojekts war die Untersuchung
der Alltagstauglichkeit der Elektromobilität im Langstreckeneinsatz. Ein Hauptkritikpunkt an Elektroautos,
der zur Kaufzurückhaltung potenzieller Kunden führt,
ist deren geringe Reichweite. Daher wurden im Rahmen
dieses Projekts unterschiedliche technische Konzepte
zur Überwindung der Reichweitenproblematik, darunter innovative Ladetechnologien, einer bürgernahen
Felderprobung unterzogen. Die Bewertung erfolgte hinsichtlich Energieeffizienz und Nutzerakzeptanz. Hauptzielgruppen waren Mittel- und Langstreckenpendler
sowie Dienstleistungsbetriebe. Die Modellregion RheinRuhr mit ihrem hohen Pendleranteil und dem stark vertretenen Dienstleistungssektor bot für den Flottenversuch ideale Voraussetzungen.
Das Vorhaben beruhte auf einer Dreisäulenstrategie
zur Betrachtung der Reichweitenthematik im Alltagseinsatz:
≥ Die Energieeffizienz der Fahrzeuge wurde analysiert
und Verbesserungsmöglichkeiten wurden erforscht.
Einen Schwerpunkt stellte die Energierückgewinnung
beim Bremsen (Rekuperation) dar.
≥ Eine umfangreiche Erprobung und Untersuchung
von Fahrzeugen mit Range-Extender-Antrieb wurde
hinsichtlich der Alltagseignung für Nutzer mit überdurchschnittlich hohen Tageslaufleistungen durchgeführt.
≥ Dem gegenübergestellt wurde die Erprobung und
Untersuchung von schnellladefähigen Fahrzeugen.
Begleitend hierzu wurde die Schnelllade-Infrastruktur
ausgebaut und die Ladestationen auf ihre Rückwirkungen auf die lokalen Energieversorgungsnetze hin untersucht.
Die Analyse der verschiedenen Technologien erfolgte
unter technischen und sozioökonomischen Gesichtspunkten. 420 Nutzer — und damit 70 mehr als ursprünglich geplant — aus einem repräsentativen Bevölkerungsquerschnitt mit unterschiedlichen sozioökonomischen
Hintergründen und Fahrprofilen integrierten Elektroautos in ihren Alltagseinsatz. Eine Fahrzeugflotte mit insgesamt 24 Fahrzeugen wurde dazu beschafft und mit
hochauflösender Messtechnik zur Aufnahme von Betriebs- und Fahrdaten sowie Energieflüssen ausgestattet. Der Großteil der Fahrzeuge wurde bis Ende 2012
angeschafft, sodass der Feldversuch nach Einbau der
Messtechnik im ersten Quartal 2013 startete. Anhand
der aufgezeichneten Fahrzeugbetriebsdaten werden
wichtige Erkenntnisse über die Nutzung der Fahrzeuge
gewonnen. Diese werden der deutschen Automobilindustrie zur Verfügung gestellt, um so die Entwicklung
der Leitanbieterschaft voranzutreiben.
Im Projekt wurde eine Gesamtlaufleistung von mehr
als 750.000 Kilometer erreicht. Die Untersuchungen
zeigen, dass schnellladefähige Fahrzeuge als idealer
Zweitwagenersatz angesehen werden. 85 % der Testpersonen mit schnellladefähigem Fahrzeug haben die
Schnellladung mindestens einmal genutzt. Die als Erstautoersatz vorgesehenen Range-Extender-Fahrzeuge
werden von den Nutzern regelmäßig zur Maximierung
des elektrischen Nutzungsgrades aufgeladen. Trotzem wird die gesamte Akkukapazität regelmäßig volllständig ausgenutzt, sodass die elektrische Reichweitenabdeckung sowohl bei Privatpersonen als auch
als auch bei Dienstleistern unter 50 % liegt.
» Die Modellregion Rhein-Ruhr mit ihrem
hohen Pendleranteil und dem stark vertretenen Dienstleistungssektor bot für den
Flottenversuch ideale Voraussetzungen. «
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Ruhr-Universität Bochum
Adam Opel AG
Delphi Deutschland GmbH
Franz Rüschkamp GmbH & Co. KG
GLS Gemeinschaftsbank eG
Stadtwerke Bochum Holding GmbH
USB Umweltservice Bochum GmbH
541.794
248.046
233.926
138.172
358.363
53.972
61.846
541.794
124.023
116.963
69.086
179.181
26.986
30.923
FAHRZEUGE: 24 Elektrofahrzeuge
INFRASTRUKTUR: 17 Ladepunkte
LAUFZEITBEGINN: 01. März 2012
LAUFZEITENDE: 31. Dezember 2014
V. BMVI — MODELLREGIONEN ELEKTROMOBILITÄT
Ampera des LEM-Projekts an öffentlicher Ladesäule in Düsseldorf
104 / 105
NOW — JAHRESBERICHT 2014
V / 0 4
» METROPOL-E «
metropol-E entwickelte und testete erstmals ein Ladeund Flottenmanagementsystem für den Einsatz von
Elektrofahrzeugen in einer kommunalen Flotte. Erneuerbare Energien wurden gezielt für die Mobilität genutzt. Das Projektkonsortium testete den Betrieb einer
E-Flotte von zehn Elektrofahrzeugen und zehn Pedelecs im Einsatz bei der Stadt sowie zwei Elektrofahrzeugen im Einsatz bei Unternehmen. Im Projekt wurde
die Ladeinfrastruktur in Dortmund um weitere 60 Ladepunkte auf rund 150 RWE-Stromladepunkte im Stadtgebiet ausgebaut. Auch Schnellladestationen wurden
installiert. Nutzerfreundliche Services rund ums Laden
wurden entwickelt und erprobt.
Der als Leuchtturmprojekt der Bundesregierung ausgezeichnete Elektromobilitätstest metropol-E zeigte seit
Ende 2012, wie lokale Ökostromerzeugung für Stromtankstellen genutzt werden kann. Eigens für die kommunale Flotte wurden sowohl zwei Solaranlagen als
auch zwei Mikrowindanlagen installiert und mit sehr
großen Batteriespeichern an drei Standorten in Dortmund verbunden. 67.000 Kilowattstunden Wind- und
Sonnenstrom konnten so für die Ladung der Autos
bis heute genutzt werden. Dies erfolgt entweder direkt zu Standzeiten, wenn viel Ökoenergie verfügbar
ist, oder aus den Batteriespeichern, wenn keine der
Erneuerbare-Energie-Anlagen produziert. Mit den kommunalen Poolfahrzeugen haben Mitarbeiter der Stadt
bereits 180.000 Kilometer bis Ende 2014 zurückgelegt.
Die Alltagstauglichkeit von Elektromobilität haben sie
so erfolgreich bewiesen. Gegenüber modernen Dieselfahrzeugen wurden fast 30 Tonnen CO2-Emissionen
eingespart. Für die Großstadt im Ruhrgebiet bedeutet
dies weniger Lärm und bessere Luft. Eine Initiative, die
Schule machen soll: Die Stadt Dortmund bereitet ein
Konzept für andere Kommunen vor und erklärt, was in
einer Stadtverwaltung von der Beschaffungsrichtlinie
für E-Autos bis hin zur Aufbauplanung von Ladestationen alles berücksichtigt werden muss.
Das Vorhaben setzte stark auf Informations- und Kommunikationstechnologie. Ein Energiemanagementsystem steuert Stromerzeugung, Einspeicherung in die
Batterien und die intelligente Ladung der Fahrzeuge.
Ein neues Buchungstool ermöglicht es den städtischen
Mitarbeitern, die jeweils energieeffizienteste Art ihrer
Mobilität zu wählen. Für eine konkrete Strecke kombinierte die Buchungssoftware je nach Entfernung und
Lage die Mobilitätsarten via Elektroauto, Bus und Bahn,
Fußweg, Fahrrad, Pedelec oder konventionellem PKW.
Zwölf Elektroautos, zehn Pedelecs und 60 neue, ver-
netzte Ladepunkte bilden die Grundlage für die kommunale E-Auto-Flotte.
Zwei baugleiche Mikrowind-Turbinen auf dem Dortmunder Stadthaus und dem RWE-Gebäude in Dortmund haben jeweils eine Leistung von 6 Kilowatt und erzeugen
über das Jahr rechnerisch bis zu 7.500 Kilowattstunden Windstrom je Anlage.
Im Stadthaus ist die Anlage mit einem Batteriespeichersystem von 25 Kilowattstunden Speicherkapazität
verbunden, bei RWE Effizienz ist die Anlage mit einem
200-Kilowattstunden-Speicher verknüpft. Am RWEGebäude befindet sich zusätzlich eine Fotovoltaikanlage, die sich über acht Etagen der Fassade erstreckt.
Sie verfügt über eine Leistung von 42 kWp. Der dritte
Standort mit einem Ökostromspeicher (Größe 25 Kilowattstunden) und einer kleineren 8-Kilowatt-Peak-Fotovoltaikanlage ist der Betriebshof der Stadt Dortmund.
Das Buchungssystem für die metropol-E-Autos ist mit
einem Energiemanagementsystem verbunden, das
auch die Ladebedarfe berücksichtigt. Die Ladung der
Fahrzeuge erfolgt vorzugsweise zu den Standzeiten, an
denen viel Ökoenergie verfügbar ist. Wird gerade mal
kein Auto geladen, wird der von den Anlagen erzeugte
Strom nicht wie üblich über das Netz abtransportiert,
sondern vor Ort in Batterien zwischengespeichert, um
die Versorgung der Elektrofahrzeuge zu jedem Zeitpunkt sicherzustellen.
Die bisher vorliegenden Ergebnisse der einzelnen Partner stellen sich wie folgt dar:
Für die Stadt Dortmund ist es von großer Bedeutung,
Zivilgesellschaft, Wirtschaft, Wissenschaft und Politik
mit dem dort verankerten Wissen, den Erfahrungen,
aber auch den kritischen Bedenken in die technologischen Stadtentwicklungsprozesse einzubinden. Auf
Grundlage dieses erprobten Vorgehens wurde das Thema Elektromobilität in die Nachhaltigkeitsstrategie der
Stadt integriert, sowohl verwaltungsintern mit dem
Projekt metropol-E als auch mit der Initiierung des externen Lenkungskreises Elektromobilität. Über kreative
Öffentlichkeitsarbeit wie Fotowettbewerbe sowie Wissenschafts- und Elektromobilitätstage konnten die Projektinhalte für eine breite Öffentlichkeit erforschbar,
erfahrbar und erlebbar gemacht werden. Nicht nur die
Akzeptanz bei den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern,
sondern auch die der Bürgerschaft konnte gesteigert
werden. Genau für diese vernetzenden Aktivitäten wur-
de die Stadt Dortmund mit dem deutschen Nachhaltigkeitspreis 2014 ausgezeichnet. metropol-E wird und soll
durch den Modellcharakter des Projekts andere Kommunen zur Nachahmung ermutigen.
Die RWE Effizienz GmbH ist führender Betreiber von
intelligenter Ladeinfrastruktur in Deutschland. 2.300
smarte Ladepunkte sind in Deutschland miteinander
vernetzt, in Dortmund sind heute rund 150 Ladepunkte
von RWE und Partnern im Verbund aktiv. 60 Ladepunkte davon wurden im Projekt metropol-E neu aufgebaut,
drei Dortmunder Stationen bieten ultraschnelle Gleichstromladung an. RWE hat die Vernetzung der neuen
Ladepunkte mit dem deutschlandweiten Ladestationsnetz umgesetzt, ein Schwerpunkt liegt auf dem Ruhrgebiet entlang der Autobahn A 40. Das leistungsstarke Backendsystem von RWE stellt die bedarfsgerechte
Ladung der kommunalen Flotte sicher. Aufbau und
Betrieb der Erneuerbaren-Energien-Anlagen mit Speicherung und die Entwicklung der Steuerungssoftware
für dieses dezentrale Energie- und Ladesystem in Kombination mit der Flotte wurden durch RWE umgesetzt.
Die PTV Planung Transport Verkehr AG hat die von der
Nationalen Plattform Elektromobilität (NPE) vorgeschlagene Idee eines »Siedlungsorientierten Modells
für nachhaltigen Aufbau und Förderung der e-Ladeinfrastruktur« (SIMONE) weiterentwickelt. Im Ergebnis liegen allgemeingültige Berechnungsformeln zur
Ermittlung eines öffentlich zugänglichen Ladeinfrastrukturbedarfs und der Standorte differenziert nach
Gebietstypen vor.
Der Lehrstuhl ie3 der TU Dortmund hat die Erstellung
von Modellen zur differenzierten Untersuchung des
gesteuerten und ungesteuerten Lastverhaltens von
Elektrofahrzeugflotten vorangetrieben. Das Ladeverhalten der Autos wird im Zusammenhang mit der Integration von erneuerbaren Energien und stationären Batteriespeichern betrachtet. Mit den Modellen
wird eine zielorientierte Auslegung der Systemkomponenten ermöglicht. Systemkomponenten können
z. B. Erneuerbare-Energien-Anlagen und die Speicherung sein.
Die Firma Ewald Consulting hat ein Flottenmanagementsystem zur Verwaltung und Disposition der Elektrofahrzeuge im Projekt bereitgestellt. Parallel dazu
hat die Umsetzung von Schnittstellen zur Übermittlung
relevanter Fahrzeugdaten an die Systeme zur Optimierung der Ladevorgänge stattgefunden.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
RWE Effizienz GmbH
PTV Planung Transport Verkehr AG
Technische Universität Berlin
Technische Universität Dortmund
Stadt Dortmund
Ewald Consulting GmbH & Co. KG
4.468.206
679.520
174.627
637.578
721.977
547.400
2.234.103
339.760
174.627
637.578
577.581
328.440
FAHRZEUGE: 10 Elektrofahrzeuge plus 10 Pedelecs und eRoller
INFRASTRUKTUR: 60 Ladepunkte
LAUFZEITBEGINN: 01. Dezember 2011
LAUFZEITENDE: 31. Dezember 2014
V. BMVI — MODELLREGIONEN ELEKTROMOBILITÄT
106 / 107
NOW — JAHRESBERICHT 2014
Projektmitglieder im Batterieraum im Dortmunder Flamingoweg
Dortmunder kommunale E-Flotte lädt Ökostrom
Windstrom-Stadthaus für Elektrofahrzeuge in Dortmund
V. BMVI — MODELLREGIONEN ELEKTROMOBILITÄT
108 / 109
NOW — JAHRESBERICHT 2014
V / 0 5
» RUHRAUTOE: ELEKTROFAHRZEUGE ALS BAUSTEIN INTERMODALER MOBILITÄT «
RUHRAUTOe ist das erste E-Car-Sharing-Projekt in
Deutschland, welches den öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV) und eine Wohnungsbaugesellschaft
mit in die Projektplanung einbezieht. Das RUHRAUTOeKonsortium besteht aus der Universität Duisburg-Essen, der Drive-Car-Sharing GmbH, der Vivawest
Wohnen GmbH, dem Verkehrsverbund Rhein-Ruhr AöR
und der D+S Automotive GmbH. Des Weiteren kooperiert das Projekt mit zahlreichen Kommunen der Region Ruhr, lokalen Energielieferanten, öffentlichen und
privaten Initiativen und Einrichtungen sowie mit dem
privaten Sektor.
Das Vorhaben forciert dabei insbesondere die förderpolitischen Ziele der großflächigen Umsetzung und
Demonstration der Elektromobilität, des Aufbaus und
der Entwicklung neuer Geschäftsmodelle sowie der
Verknüpfung der Elektromobilität mit dem öffentlichen
Verkehr.
Folgerichtig ist das übergeordnete Ziel des Vorhabens,
durch ein eng mit dem öffentlichen Verkehr vernetztes E-Car-Sharing-System eine Demonstrations- und
Testplattform eines multimodalen Mobilitätskonzepts
nachhaltig in der Region Ruhr zu etablieren. Im Detail ist das Forschungsziel des Projekts in weitere Unterpunkte unterteilt: Ziele sind, Anwendungsgebiete
der Elektromobilität mit hohem Kundennutzen und
Akzeptanztreiber zu identifizieren, ein wirtschaftlich tragfähiges Geschäftsmodell zu entwickeln, die
Wohnqualität in peripheren Stadtgebieten zu steigern, das Sammeln von subjektiven und objektiven
Daten typischer Fahrgewohnheiten sowie technologische Voraussetzungen wissenschaftlich zu enthüllen.
RUHRAUTOe betreibt den traditionellen Car-SharingAnsatz, wobei die PHEV- und die 40 BEV-Fahrzeuge
zurzeit an 27 sorgfältig ausgewählten und kontinuierlich überwachten öffentlichen und privaten Ladestationen in zehn verschiedenen Ruhrgebietsstädten zur
Verfügung stehen. Mit neun verschiedenen Modellen
verfügt RUHRAUTOe bis dato über die am breitesten
aufgestellte E-Car-Sharing-Flotte in Deutschland. Soweit haben 1.600 private und öffentliche Nutzer bereits eine Distanz von über 325.000 Kilometern zurückgelegt und dabei (theoretisch — lokal) mehr als
40 Tonnen CO2 eingespart. Ebenso wurden signifikante Schnittstellen mit dem ÖPNV identifiziert und für
das Projekt nutzbar gemacht. Im Einzelnen wickeln
die Kundencenter der örtlichen Verkehrsunternehmen
den Anmeldeprozess ab, die elektronischen Tickets des
VRR können als Zugangsmedium für die Fahrzeuge
genutzt werden und das RUHRAUTOe-System wurde in
die elektronische Fahrplanauskunft des VRR integriert.
Ferner wurden zahlreiche Erkenntnisse in den Bereichen Nutzerakzeptanz, wohnstandortsbezogene Mobilität und potenzielle Geschäftsfelder gesammelt, welche
den Grundbaustein für ein Anschlussvorhaben darstellen. So soll u. a. die Rückgabe der Fahrzeuge flexibler
gestaltet werden, ein Private-E-Car-Sharing-Ansatz in
Wohngebieten umgesetzt und eine ein- bis sechsmonatige »Schnuppermiete« für Unternehmen als fester
Baustein in das Geschäftsmodell integriert werden.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Verkehrsverbund Rhein-Ruhr AöR
Drive CarSharing GmbH
Universität Duisburg-Essen
D + S Automotive GmbH
Vivawest Wohnen GmbH
249.650
711.208
561.600
85.565
98.750
124.825
355.604
561.600
42.782
49.375
LAUFZEITBEGINN: 01. September 2012
LAUFZEITENDE: 31. Oktober 2014
V / 0 6
» ELEKTROMOBILISIERT.DE «
Im Rahmen des Projekts Elektromobilisiert.de wurde ein Dienstleistungsangebot mit entsprechender
Softwareanwendung entwickelt, um Fuhrparkbetreiber gezielt und effizient bei der Integration von Elektrofahrzeugen in ihre Flotten zu unterstützen. Diese
Dienstleistung beinhaltet (1) eine umfassende Analyse
des bestehenden Fuhrparks — insbesondere hinsichtlich
bereits bestehender Einsparungs- und Effizienzpotenziale — sowie (2) den kompletten Bereich der Integration von Elektrofahrzeugen aller Kategorien in bestehende Fuhrparks. Der Schwerpunkt der Projektziele
lag hierbei in der Bestimmung des geeigneten — d. h.
sowohl ökologisch als auch ökonomisch sinnvollen —
Elektrifizierungsgrads einer Flotte, der jeweils auf die
individuellen Mobilitätsanforderungen des untersuchten Fuhrparks abzustimmen ist. Darüber hinaus sollte
den Flottenbetreibern die Möglichkeit gegeben werden,
Elektrofahrzeuge ohne Risiko im eigenen Fuhrpark über
einen begrenzten Zeitraum zu testen, um kostenintensive Fehlinvestitionen von vornherein zu vermeiden.
Während der Projektlaufzeit wurden die Fuhrparks
von insgesamt neun Anwendungspartnern individuell
untersucht. Methodisch wurde eine fünfstufige Vorgehensweise zur Elektrifizierung eines Fuhrparks gewählt, welche permanent weiterentwickelt und auf die
unterschiedlichen Anforderungen der Untersuchungsfuhrparks angepasst wurde.
In Stufe 1 wurden die Fuhrparks hinsichtlich deren Funktion, Nutzung und Auslastung analysiert. Dabei wurden
Fahrdaten von konventionellen Verbrennungsfahrzeugen — meist auf Basis analog vorliegender Fahrtenbücher — aufgezeichnet, aufbereitet und ausgewertet. In
Stufe 2 wurden, aufbauend auf der Analyse des bestehenden Mobilitätsbedarfs, unterschiedliche Elektrifizierungsszenarien für den Fuhrpark entwickelt, welche
neben den Elektrofahrzeugen auch die fuhrparkseitige
Ladeinfrastruktur umfassten. Die entworfenen Szena-
rien wurden einer ökonomischen und ökologischen Bewertung unterzogen. In Stufe 3 erfolgte eine Schulung
der Anwendungspartner im Umgang mit den Elektrofahrzeugen und der zugehörigen Ladeinfrastruktur.
Um das ausgewählte Elektrifizierungsszenario zu validieren, wurde in Stufe 4 eine Praxistestphase mit
Elektrofahrzeugen durchgeführt. Den Anwendungspartnern wurden hierfür unterschiedliche Elektrofahrzeuge über einen befristeten Zeitraum zur Verfügung
gestellt und der Einsatz sowie die Akzeptanz beim Nutzer bzw. bei Mitarbeitern während des Flottenversuchs
wissenschaftlich begleitet. Dies ermöglichte den Anwendungspartnern einen »risikolosen« Testeinsatz von
Elektrofahrzeugen vor der eigentlichen Beschaffung
von eigenen Elektrofahrzeugen.
Sobald die Analyse und Testphase abgeschlossen waren und sich die Einführung von Elektrofahrzeugen
flottenübergreifend oder in bestimmten Bereichen als
sinnvoll herausgestellt hatte, erfolgte in Stufe 5 seitens
der Projektpartner eine Unterstützung beim Beschaffungsmanagement von Elektrofahrzeugen und benötigter Ladeinfrastruktur.
Die Ergebnisse aus dem Projekt zeigen, dass bereits
heute Elektrofahrzeuge ökologisch, ökonomisch und
technisch sinnvoll in Fahrzeugflotten eingesetzt werden können. So besaßen alle im Projekt untersuchten
Fuhrparks das Potenzial zu einer Teilelektrifizierung.
Auf Basis der individuellen Analysen im Rahmen von
Elektromobilisiert.de wurde deutlich, dass Elektrofahrzeuge — bei ausreichend hohen Jahresfahrleistungen
— die höheren Anschaffungsausgaben über niedrigere
Betriebskosten zu amortisieren imstande sind und so
insgesamt zu Kosteneinsparungen im Unternehmen
beitragen können.
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO
Universität Stuttgart
Langmatz GmbH
225.709
521.944
355.881
203.138
521.944
142.352
FAHRZEUGE: 12 Fahrzeuge (Opel Ampera, Renault Twizy, Nissan
Leaf, Renault Kangoo ZE)
INFRASTRUKTUR: mobile Ladeinfrastruktur der Firma Langmatz
für den temporären Projekteinsatz im Fuhrpark von Kommunen
und Firmen
LAUFZEITBEGINN: 01. Oktober 2011
LAUFZEITENDE: 30. Juni 2014
V. BMVI — MODELLREGIONEN ELEKTROMOBILITÄT
PARTNER:
110 / 111
NOW — JAHRESBERICHT 2014
V / 07
» E-MOBIL SAAR — ELEKTROMOBILITÄT
ALS ÖFFENTLICHER VERKEHR: DAS BEISPIEL SAARLAND «
Das Verbundforschungsprojekt e-Mobil Saar hat den
Ge­danken eines nachhaltigen und vernetzten Mobilitätssystems mit dem Fokus der geteilten Mobilität auf­
genommen und in einem ersten Schritt aufgebaut.
Im Rahmen des Projekts konnten im gesamten Saarland 34 Lade­stationen mit 68 Ladepunkten an ÖPNVKnotenpunkten erfolgreich etabliert werden. 20 E-CarSharing-Fahrzeuge, die an ausgewählten Ladestationen
platziert wurden, können über eine sogenannte Mobilitätskarte des Saarländischen Verkehrs­ver­bundes multimodal genutzt werden. An freien Ladepunkten können
private Elektro­fahr­zeugnutzer ihre Fahrzeuge kostenlos und barrierefrei mit Ökostrom (Grüner Strom Label
Gold) betanken — dies ist ein wichtiger erster Anstoß
und Anreiz für die Verbreitung privater Elektrofahrzeuge. Für das Routing und das Buchen der Elektro­
fahrzeuge wurde im Rahmen des Forschungsprojekts
die Saarfahrplan-App für Apple- und Android-Smartphones entwickelt und eingeführt. Mit über 60.000
Down­loads ist die App die ideale Echtzeit-Mobilitätsauskunft für den öffentlichen Nahverkehr im Saarland,
mit der zusätzlich die E-Car-Sharing-Fahr­zeuge lokalisiert und reserviert werden können.
Eine Besonderheit konnte im Rahmen des Forschungsprojekts erreicht werden: Mit der e-Mobil Saar Mobilitätskarte war der saarVV im März 2013 einer der ersten Verkehrsverbünde, welcher über eine einheitliche
ÖPNV-Karte verfügt, die auch als Schlüssel zu den
E-Car-Sharing-Fahrzeugen genutzt werden kann. Das
Saarland verfügt als kleinstes Flächenbundesland im
Ergebnis im Ergebnis über ein landesweites — mit dem
Saarländischen Verkehrsverbund — verknüpftes E-CarSharing-System und über eine landesweite Ladeinfrastruktur.
Neben dem Aufbau und der Demonstration des Mobilitätssystems e-Mobil Saar wurden aufschlussreiche Begleitforschungsarbeiten fertiggestellt. Zum einen wurden nutzerbezogene Anforderungen und Erfahrungen
im Rahmen von drei Befragungswellen ausgewertet.
Zum anderen wurden Kundentests zur Gebrauchstauglichkeit der Saarfahrplan-App durchgeführt. Die Befragungen haben gezeigt, dass flexiblere (E-)Car-SharingSysteme gepaart mit besseren Tarifkonditionen und
erleichterten Anmeldemöglichkeiten die Akzeptanz
des Mobilitätssystems verbessern könnten — auch ein
höherer Bekanntheitsgrad über attraktive Testmöglichkeiten würde dazu beitragen. Das Kundenfeedback zur
Saarfahrplan-App floss in deren Weiterentwicklung ein.
Sie wurde insgesamt gut angenommen, was sich auch
in den hohen Nutzungszahlen widerspiegelt.
Neben Akzeptanzkriterien konnten auch technische Aspekte während des Forschungsprojekts vorangebracht
werden. In einem e-Mobil Saar-Forschungsdienstfahrzeug wurde ein selbst entwickelter Bordrechner implementiert, der mittels Sensorik eigene Messdaten
aufnimmt und Fahrzeugmessdaten per CAN-Bus (Controller Area Network) auslesen kann. Für alle Dienstfahrten können die Messdaten anonymisiert gesammelt
und ausgelesen werden, dies erfolgt auch weiterhin
nach Projektende.
Im Rahmen des Forschungsprojekts wurden zudem Geschäftsmodelle entwickelt und berechnet. Es zeigt sich,
dass der Mehrpreis der Elektrofahrzeuge, die geringere
Reichweite sowie die Unklarheit über die Haltbarkeit
des Akkumulators noch bedeutende Hemmnisse sind
— klar von Vorteil sind dagegen geringe Unterhaltskosten. Letztendlich stehen ökonomische Aspekte ökologischen Aspekten gegenüber, der Fokus liegt auf der
Ökonomie.
Eine der Herausforderungen im Forschungsprojekt war
der saarlandweite Aufbau von insgesamt 34 Ladestationen im öffentlichen Raum für die Etablierung des
E-Car-Sharing-Angebots — eine Aufgabe, die sich, auch
unter den vorgegebenen Zeitaspekten, als schwierig
und äußerst aufwendig herausgestellt hat. Aufgrund
unterschiedlicher Interessenlagen innerhalb der Kommunen, öffentliche Mittel gekoppelt mit vergabedingten Ausschreibungen, verzögerte sich der Aufbau der
Ladeinfrastruktur. Pragmatisch wurde diese innerhalb
von zwei Etappen und Ausschreibungen lanciert, sodass
auch aufgrund der ersten Aufbauphase erste Demonstrationen erfolgen und die damit gewonnenen Erfahrungen und Erkenntnisse positiv für den weiteren Projektverlauf genutzt werden konnten. Unter anderem wegen
der absehbaren Verzögerung des infrastrukturellen
Aufbaus wurde das Forschungsprojekt kostenneutral
um ein Jahr verlängert, um die erfolgreiche Durchführung der Demonstrationsphase in Verbindung mit der
sozialwissenschaftlichen Begleitforschung zu gewährleisten. Eine wesentliche Erkenntnis aus dem Projekt
ist, dass für die Realisierung einer öffentlichen Ladeinfrastruktur mit öffentlichen Mitteln ein erheblicher und
zeitintensiver Planungs- und Abspracheaufwand nötig
ist.
Das Forschungsprojekt e-Mobil Saar erforderte von
allen Beteiligten Mut: In einem Bundesland mit der
höchsten Automobildichte im nationalen Kontext, mit
einer erheblichen Ausprägung zum privaten Autobesitz
und mit einer teilweise urbanen, aber auch stark ländlichen geprägten Landschaft ist ein Mobilitätsgedanke, wie er mit dem Projekt e-Mobil Saar aufgegriffen
wurde, nicht einfach umzusetzen. Dies hat sich auch
in den zunächst zurückhaltenden Auslastungszahlen
der e-Mobil Saar-Flotte widergespiegelt. Das Projekt
war ein Experiment, inwieweit E-Car-Sharing auch im
ländlichen Raum funktionieren kann bzw. inwieweit hier
auch Grenzen erreicht wurden, die in Zukunft überwunden oder verschoben werden müssen. Die Forschungspartner eruieren aktuell gemeinsam Ideen, um ein Anschlussvorhaben auf den Weg zu bringen.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
DB FuhrparkService GmbH
IZES gGmbH (Institut für ZukunftsEnergieSysteme)
VGS Verkehrsmanagement-Gesellschaft Saar mbH
Ministerium für Wirtschaft, Arbeit, Energie und Verkehr des
Saarlandes (MWAEV)
2.494.896
892.082
497.752
791.022
1.247.448
802.874
248.876
791.022
FAHRZEUGE: 20 E-Car-Sharing-Fahrzeuge
INFRASTRUKTUR: 34 Ladestationen mit 68 Ladepunkten
LAUFZEITBEGINN: 01. Juni 2011
LAUFZEITENDE: 31. Mai 2014
V. BMVI — MODELLREGIONEN ELEKTROMOBILITÄT
Standort in Saarlouis am ZOB/Kleiner Markt
112 / 113
NOW — JAHRESBERICHT 2014
Europäische Zusammenarbeit
Um langfristige und nachhaltige Bedingungen für die Entwicklung von Elektromobilität in Europa zu schaffen, wurde die transnationale Förderinitiative Electromobility+, ins Leben gerufen, an der sich öffentliche
Förderprogramme aus 11 Nationen beteiligen: Frankreich, Deutschland, Niederlande, Österreich, Finnland,
Norwegen, Schweden, Dänemark, Polen, Belgien und Italien.
Durch die Öffnung der regionalen und nationalen Förderprogramme für eine transnationale Zusammenarbeit
werden ihre Forschungsaktivitäten vernetzt, um so einen europäischen Mehrwert zu erzeugen.
Zusätzlich zu den insgesamt 15 Millionen Euro aus nationalen Mitteln, stellt die EU im Rahmen des ERA-NET
Plus Programms bis zu 7,3 Millionen Euro für die geförderten Projekte bereit.
Gegenstand der Förderung sind sowohl Forschungsprojekte zu politischen und ordnungsrechtlichen Aspekten
von Elektromobilität als auch technologiebasierte und experimentelle Forschungsvorhaben.
Die Projektförderung innerhalb Deutschlands erfolgt durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale
Infrastruktur (BMVI) sowie das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi). TÜV Rheinland
übernimmt die Gesamtkoordination der transnationalen Initiative Electromobility+.
SE
V / 0 8
» EVERSAFE — EVERYDAY SAFETY OF ELECTRIC VEHICLES «
Das übergeordnete Ziel des Projekts EVERSAFE bestand darin, die Sicherheitsanforderungen für Elektrofahrzeuge (EVs) unter Berücksichtigung neuer
elektrospezifischer Designs zu erfassen und Anpassungsvorschläge zu erarbeiten. Die Forschungsthemen
dynamische Fahrstabilität, Batteriesicherheit und das
Verhalten von EVs während und nach schweren Verkehrsunfällen wurden in zwei Teilprojekten bearbeitet.
Zudem wurden eine Literaturrecherche sowie zwei Fokusgruppen zur Nutzerbewertung von EV-Sicherheit
durchgeführt. Verschiedene Nutzerbedenken hinsichtlich des Fahrens, Ladens, bei Unfällen und der Alterung
von Komponenten des EVs wurden für erfahrene und
unerfahrene Nutzergruppen identifiziert.
Teilprojekt 1
Die Reaktion der Fahrer auf zwei Systemfehler bei EVs
(Radnabenmotorfehler, Ausfall der Rekuperation) und
die damit einhergehende geänderte Fahrdynamik wurden erforscht.
Bei Untersuchungen im Fahrsimulator (110 km/h) und
auf einem Testgelände (30 km/h) bemerkten beinahe
alle Probanden den Radnabenmotorenfehler und stuften diesen nur im Simulator als störender und risikoreicher im Vergleich zur Basismessung ein. Die Mehrheit
der Probanden kompensierte den Fehler durch Anpassung des Lenkwinkels und Nutzung des Gaspedals, um
der durch den Fehler verursachten Verzögerung entgegenzuwirken.
Die Ergebnisse der Feldstudie zum Rekuperationsfehler
zeigten, dass nur die Hälfte aller Probanden diesen registrierten. Obwohl der Fehler als risikoreich bewertet
wurde, konnten nahezu alle Probanden den Fehler ohne
erhöhtes Stressempfinden kompensieren.
Generell wurden beide Systemfehler durch die Probanden mit geeignetem Fahrverhalten ausgeglichen,
sodass das Fahrzeug jederzeit stabil blieb. Handlungsempfehlungen für Sicherheitsanforderungen an EVs im
Bereich der Fahrdynamik sind daher momentan nicht
erforderlich.
Teilprojekt 2
Die Crash-Kompatibilität (EVs treffen auf konventionelle Fahrzeuge) sowie das Verhalten von HochvoltEnergiespeichersystemen in EVs bei Verkehrsunfällen
wurden mit diversen Computersimulationen und experimentellen Versuchen auf Zell- und Gesamtfahrzeugebene untersucht.
Die getesteten Batteriezellen zeigten ein sehr gutes
Sicherheitsverhalten einhergehend mit einer hohen
Robustheit bei standardisierten Prüfverfahren. Abweichungen von diesen Standards führten teilweise zu heftigen Reaktionen. Dennoch können unmittelbar daraus
keine Rückschlüsse auf das Verhalten des Gesamtsystems gezogen werden. Simulierte Anprallversuche mit
einem generierten EV-Modell und Gesamtfahrzeugversuche ließen aber die Schlussfolgerung zu, dass die
getesteten EV ein (mindestens) vergleichbar hohes
Schutzniveau aufweisen wie konventionelle Fahrzeuge.
Die Versuchsergebnisse wurden genutzt, um Vorschläge für Änderungen in der Gesetzgebung bzw. in Testprozeduren zu formulieren sowie existierende Handlungsprozeduren nach schweren Verkehrsunfällen mit
EVs für Feuerwehren weiterzuentwickeln.
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten
Forschung e. V.
Technische Universität Chemnitz
329.282
356.500
329.282
320.850
237.682
237.682
EUROPÄISCHE PARTNER:
≥ VTI (Swedish National Road and Transport Research
Institute), Schweden
≥ KTH (Royal Institute of Technology), Schweden
≥ VCC (Volvo Car Corporation), Schweden
LAUFZEITBEGINN: 01. Mai 2012
LAUFZEITENDE: 31. Dezember 2014
V. BMVI — MODELLREGIONEN ELEKTROMOBILITÄT
PARTNER:
114 / 115
NOW — JAHRESBERICHT 2014
PL
V / 0 9
» DEFINE — DEVELOPMENT OF AN EVALUATION FRAMEWORK
FOR THE INTRODUCTION OF ELECTROMOBILITY «
AT
Wie entwickelt sich die Anzahl der elektrischen PKW
in Deutschland? Welche Auswirkungen besitzt die Nutzung der elektrischen PKW auf das Stromsystem und
die Ausnutzung der Kraftwerkskapazitäten in Deutschland? Und wie verändern sich die CO2-Emissionen,
wenn elektrische PKW genutzt werden?
Millionen
Diesen Fragen widmeten sich das Öko-Institut und das
Deutsche Institut für Wirtschaftsforschung (DIW Berlin) über zwei Jahre im Rahmen eines europäischen
Forschungsprojekts. Darin leiteten sie für einen Zeitraum bis 2030 die Marktpotenziale der Elektromobilität und deren Auswirkungen auf die Stromerzeugung
in Deutschland ab. Neben der Entwicklung zweier
Marktszenarien für elektrische PKW wurden die Auswirkungen auf die Art der Stromerzeugung durch den
erhöhten Strombedarf untersucht und eine CO2-Bilanz
für Elektromobilität in Deutschland erstellt.
Zwei Szenarien für die Marktentwicklung elektrischer PKW wurden abgeleitet. Das Bussines-as-usual-Szenario (BAU) stellt die Entwicklung auf Basis
heutiger Rahmenbedingungen und Politiken dar. Im
Elektromobilität+-Szenario (EM+) wurden bei der Herleitung der PKW-Zahlen politische Maßnahmen zu Förderung der Elektromobilität, wie eine Erhöhung der
Kraftstoffsteuern, ein Feebate-System zur Förderung
emissionsarmer PKW und ambitioniertere Zielwerte
für die CO2-Regulierung auf europäischer Ebene unterstellt. Mit der Auswertung repräsentativer empirischer
Daten wurden zudem Fahrzeuganforderungen berücksichtigt, die sich aus dem heutigen Verkehrsverhalten
ableiten, und es wurde mithilfe einer Conjoint-Analyse
eine Kaufentscheidung simuliert. Insgesamt ergibt sich
im Jahr 2030 im BAU-Szenario ein Bestand an 3,9 Millionen elektrischen PKW; durch die angenommenen Fördermaßnahmen liegt die Anzahl der elektrischen PKW
mit 5,1 Millionen im EM+-Szenario höher (Abbildung 1).
Plug-in–Hybrid- und Range-Extender-Fahrzeuge, die
neben einem elektrischen Antrieb auch noch einen Verbrennungsmotor für den Antrieb besitzen, stellen dabei
die Mehrheit der PKW.
6
BEV klein
BEV mittel
5
PHEV/REEV klein
PHEV/REEV mittel
4
PHEV/REEV groß
3
2
1
0
BAU
EM+
2020
Bestand elektrischer PKW in Deutschland 2020/2030
BAU
EM+
2030
Die Auswirkungen der Integration dieser Fahrzeugflotten in das deutsche Stromsystem wurden mit einem numerischen Kraftwerkseinsatzmodell untersucht. Als Inputparameter dienten insbesondere die Rahmendaten
des deutschen Netzentwicklungsplans zu konventionellen und erneuerbaren Stromerzeugungskapazitäten. Es
wurden zwei extreme Aufladestrategien unterschieden:
Bei einer vollständig »nutzergetriebenen« Aufladung
werden Elektrofahrzeuge so schnell wie möglich vollständig aufgeladen, sobald sie mit einem Ladepunkt
verbunden sind; bei einer »kostengetriebenen« Aufladung kann Ladung dagegen innerhalb der durch die
Fahrzeugprofile gesetzten Grenzen in Stunden niedriger
Strompreise verschoben werden. Der jährliche Energie-
verbrauch der modellierten Elektrofahrzeugflotten ist
verglichen mit dem gesamten Stromverbrauch gering,
die stündlichen Ladeleistungen können dagegen sehr
hoch werden. Im nutzergetriebenen Modus werden die
Fahrzeuge überwiegend tagsüber und in den Abendstunden geladen, was zu einer problematischen Erhöhung der Spitzenlast des Stromsystems führen kann.
Im Gegensatz dazu verschiebt sich die Aufladung bei
einer kostengetriebenen Ladestrategie größtenteils in
die Nachtstunden. Dadurch erhöht kostengetriebenes
Laden die Auslastung von Stein- und Braunkohlekraftwerken deutlich, während im nutzergetriebenen Fall
der zusätzliche Strom überwiegend aus Erdgas- und
Steinkohlekraftwerken stammt (Abbildung 2).
Pumpspeicher
Biomasse
PV
Wind Offshore
Wind Onshore
Andere thermische
Öl
Offene Gasturbinen
GuD
Steinkohle
Braunkohle
-1,0
0,0
nutzergetrieben
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
kostengetrieben
Veränderter Kraftwerkseinsatz im Vergleich zum Szenario ohne Elektromobilität
(Jahr 2030, Szenario EM+)
bestehen. Nur wenn die Einführung der Elektromobilität mit einem entsprechenden zusätzlichen Ausbau
erneuerbarer Stromerzeugungskapazitäten verknüpft
wird, steigen die Emissionen des Stromsektors nicht an.
Durch die Nutzung des elektrischen Antriebs, der ohne
direkte CO2-Emissionen auskommt, verringern sich die
Emissionen des Verkehrssektors. Im Gegensatz dazu
erhöht sich grundsätzlich der CO2-Ausstoß im Stromsektor durch den erhöhten Strombedarf. Aus diesem
Grund wurde eine Netto-CO 2-Bilanz für die Auswir-
V. BMVI — MODELLREGIONEN ELEKTROMOBILITÄT
Die CO2-Emissionen der zusätzlichen Stromerzeugung
sind in den meisten Szenarien deutlich höher als die
durchschnittlichen CO2-Emissionen des gesamten Strommixes. Grund hierfür ist, dass die durch elektrische
PKW bewirkte leichte Verbesserung der Systemintegration erneuerbarer Energien überkompensiert wird
durch eine vermehrte Kohleverstromung. Die Emissionen sind bei kostengetriebener Aufladung besonders
hoch, da hier die größten Möglichkeiten zur Nutzung
des günstigen, aber emissionsintensiven Kohlestroms
116 / 117
NOW — JAHRESBERICHT 2014
kungen der Elektromobilität auf den Strom- und Verkehrssektor durchgeführt und bestimmt, wie sich die
CO2-Emissionen im Vergleich zu einem Szenario ohne
Elektromobilität verändern.
Millionen Tonnen CO2
Im BAU-Szenario überwiegt der Effekt der zusätzlichen
Emissionen im Stromsektor, sodass in der Summe von
Strom- und Verkehrssektor mehr CO2 emittiert wird
als ohne Elektromobilität. Im EM+-Szenario verringern
sich die Netto-Emissionen im Vergleich zum Basisszenario; dieser Effekt ergibt sich allerdings dadurch,
dass die konventionellen Fahrzeuge im Vergleich zum
Basisszenario aufgrund der Annahme ambitionierter
CO2-Emissionstandards effizienter sind. Das Potenzial
zur Verminderung der CO2-Emissionen wird erst dann
voll ausgeschöpft, wenn im Vergleich zum Basisszenario zusätzliche erneuerbare Stromerzeugungskapazitäten zur Verfügung stehen. Folglich sollte eine Einführung von Elektromobilität mit einer Anpassung der
Ausbauziele für erneuerbare Energien einhergehen,
wenn Elektromobilität annähernd emissionsneutral betrieben werden soll. Soll der zusätzliche Strom nicht
in Braun- oder Steinkohlekraftwerken erzeugt werden,
müssen sich die Ausbaupläne gegenüber der heutigen
Planung erhöhen.
8
-1.3
-2.1
4
1.6
1.0
-6.5
-6.9
0
-4
-8
BAU
EM+
EM+/RE+
BAU
nutzergetrieben
Stromsektor
EM+
EM+/RE+
kostengetrieben
Verkehrssektor
Bestand elektrischer PKW in Deutschland 2020/2030
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung Berlin
Öko-Institut für angewandte Ökologie e. V.
204.635
139.344
204.635
125.410
EUROPÄISCHE PARTNER:
≥ Institut für Höhere Studien Wien, Österreich
≥ Technische Universität Wien, Österreich
≥ Umweltbundesamt, Österreich
≥ CASE — Center for Social and Economic Research, Polen
LAUFZEITBEGINN: 01. Juni 2012
LAUFZEITENDE: 30. November 2014
DK
V / 1 0
FR
» EV-STEP: SUSTAINABLE TECHNICAL AND ECONOMIC PATHWAYS FOR
ELECTRIFIED MOBILITY SYSTEMS IN EU28 BY 2030 «
eine wichtige Rolle im Verkehrssektor Deutschlands
und in der EU-28 einnehmen können. Als wesentliche
Einflussfaktoren in Bezug auf ihre Marktfähigkeit erweist sich dabei die Schärfe der Klimaschutzvorgaben,
ausgedrückt durch das jeweilige Treibhausgasminderungsziel und die erreichbare Kostendegression im Bereich der Batterietechnik.
Im Rahmen des Projekts EV-STEP wurden die langfristigen Perspektiven verschiedener elektromobiler Antriebskonzepte und deren Auswirkungen sowohl auf
nationaler als auch europäischer Ebene analysiert. Die
Evaluierung nachhaltiger Entwicklungsoptionen für
den Verkehrssektor stellt einen komplexen Sachverhalt
dar. Elektrofahrzeuge können dabei eine wesentliche
Rolle spielen: Sie können die Ölabhängigkeit reduzieren, die Flexibilität der Energieversorgung erhöhen,
die Energieeffizienz in den Endverbrauchssektoren
erhöhen und die Emissionen an Treibhausgasen und
anderen Luftschadstoffen im Verkehrssektor erheblich
reduzieren.
Allerdings kommt es in allen betrachteten Szenarien
frühestens ab dem Jahr 2030 zu signifikanten Substitutionseffekten zwischen konventionellen und alternativen Kraftstoffen und Antrieben. In früheren Jahren und bei THG-Zertifikatspreisen von zumeist unter
50 Euro pro Tonne CO2eq ist die THG-Vermeidung in
anderen Sektoren des Energiesystems ökonomisch
sinnvoller, obwohl auch bei alternativen Antriebstechnologien sowie bei den Produktionsverfahren für alternative Kraftstoffe bis zum Jahr 2030 ein Großteil der
technischen und ökonomischen Entwicklungspotenziale
bereits erschlossen ist.
Aufgrund der vielseitigen Verknüpfungen der Elektromobilität innerhalb des Energiesystems muss darauf
geachtet werden, dass eine Evaluierung der Entwicklungschancen von Elektrofahrzeugen innerhalb eines
konsistenten Modellrahmens erfolgt. Hierfür wurde
das europäische Energiesystemmodell TIMES PanEU
weiterentwickelt und die Rolle Elektromobilität mittels
einer Szenarienanalyse untersucht.
Die zusammenfassende Darstellung der Effekte im Verkehrssektor der EU-28 im Jahr 2030 in Abhängigkeit
von den Szenarioannahmen verdeutlicht Abbildung 1.
Unter einer deutlich ambitionierteren THG-Reduktionsvorgabe (Szenariovariante »Klimaschutz extrem«) weisen
Biokraftstoffe bis 2030 einen Anteil von immerhin 6 % auf.
Die im Rahmen des Projekts durchgeführten Szenarioanalysen zeigen, dass alternative Antriebe und
Kraftstoffe, abhängig von den energie- und umweltpolitischen Rahmenbedingungen sowie von den erreichbaren technischen Entwicklungsfortschritten, langfristig
Reduktion des EEV im
Verkehr ggü.
Referenzentwicklung
20 %
Anteil BrennstoffzellenFahrzeuge am LKWund Busbestand
EFFIZIENZ
10 %
5 %
Anteil BrennstoffzellenFahrzeuge am PKW-Bestand
Anteil Biokraftstoffe
am EEV Verkehr
15 %
BIOKRAFTSTOFFE
WASSERSTOFF
GAS
0 %
Anteil gasförmiger
Kraftstoffe am EEV im Verkehr
(Erdgas, LPG)
SONSTIGE
STROM
Anteil sonstiger fossiler
Kraftstoffe am EEV im Verkehr
Anteil netzgebundener
(Hybrid-) Elektrofahrzeuge
am PKW-Bestand
Zusammenfassende Darstellung der Effekte im Verkehrssektor
der EU-28 im Jahr 2030 in Abhängigkeit von den Szenarioannahmen
Klimaschutz extrem (-85 %)
Batteriekosten 100 Euro/kWh
Verstärkter Klimaschutz
V. BMVI — MODELLREGIONEN ELEKTROMOBILITÄT
Anteil netzgebundener
(Hybrid-) Elektrofahrzeuge
am LKW- und Busbestand
118 / 119
NOW — JAHRESBERICHT 2014
Netzgebundene Elektrofahrzeuge wie BEV und PHEV
spielen bis zum Jahr 2030 bei der in allen Szenarien
unterstellten freien Technologiewahl zur Erreichung
der energie- und klimapolitischen Ziele keine entscheidende Rolle. Noch geringer fällt die Bedeutung von
brennstoffzellenbasierten Elektrofahrzeugen im Jahr
2030 aus, die bis zu diesem Zeitpunkt weder im PkwBereich noch bei Nutzfahrzeugen und Bussen zur Anwendung kommen.
Bis zum Jahr 2050 nimmt die Bedeutung alternativer
Kraftstoffe und Antriebe im Verkehrssektor der EU-28
zu. Die wesentlichen Ursachen hierfür sind der anhaltende technische Fortschritt, der die Mehrkosten alternativer Antriebe im Vergleich zu konventionellen
Antrieben weiter sinken lässt, sowie die kontinuierlich
schärfer werdenden THG-Reduktionsvorgaben, welche
die THG-Zertifikatspreise auf teilweise deutlich über
300 Euro pro Tonne CO2eq ansteigen lassen.
Biokraftstoffe spielen im Jahr 2050 bei einem ambitionierten Klimaschutzziel (THG-Reduktion um 75 % oder
mehr bis 2050 bezogen auf 1990) unabhängig von den
sonstigen Rahmenannahmen stets eine entscheidende
Rolle im Verkehrssektor. Ihr Anteil am Endenergieverbrauch des Verkehrssektors der EU-28 reicht dabei von
knapp unter 30 % bis über 50 %. Die Einsatzschwerpunkte liegen vor allem im Straßengüterverkehr mit
schweren Nutzfahrzeugen sowie im Luftverkehr, da in
diesen Bereichen die Verfügbarkeit anderer Alternativen zur THG-Vermeidung begrenzt ist.
Ein ebenfalls starker Anstieg lässt sich beim Anteil
netzgebundener Elektrofahrzeuge wie BEV und PHEV
am Fahrzeugbestand beobachten. Als besonders große
Einflussfaktoren auf die Marktfähigkeit dieser Antriebskonzepte erweisen sich die Höhe des Klimaschutzziels
und die erreichbare Kostendegression in der Batterietechnik. Aber auch bei einer weniger extremen THG-Reduktionsvorgabe von 75 % bis 2050 bezogen auf 1990
und ohne weitere energiepolitische und technische
Rahmenbedingungen, die die Wirtschaftlichkeit netzgebundener Elektrofahrzeuge begünstigen (Szenario
»Verstärkter Klimaschutz«), erreichen diese Antriebskonzepte Marktanteile von 19 % bei Pkws und 10 % bei
Nutzfahrzeugen und Bussen.
» Als besonders große Einflussfaktoren auf
die Marktfähigkeit dieser Antriebskonzepte
erweisen sich die Höhe des Klimaschutzziels
und die erreichbare Kostendegression
in der Batterietechnik. «
Elektrofahrzeuge auf Brennstoffzellenbasis übernehmen hingegen auch im Jahr 2050 in keinem der betrachteten Szenarien eine dominierende Rolle. Die
Ursache für die geringere Marktrelevanz im Vergleich
zu batteriegestützten Elektrofahrzeugen liegt weniger in den hohen Fahrzeuginvestitionskosten als in
den höheren Wasserstoffbereitstellungskosten und in
dem geringeren THG-Minderungspotenzial. Letzteres
resultiert zum einen aus dem höheren spezifischen
Kraftstoffverbrauch der Antriebskombination Brennstoffzelle-Elektromotor im Vergleich zur Kombination
Batterie-Elektromotor und zum anderen aus der Wasserstoffbereitstellung (überwiegend Elektrolyse, Kohlevergasung mit CCS und Nebenprodukt der industriellen
Chlorproduktion).
Gasförmigen Kraftstoffen wie LPG und Erdgas kommt
auch im Jahr 2050 unabhängig von den Rahmenbedingungen keine tragende Rolle zu. Ähnliches gilt für
Fischer-Tropsch-Kraftstoffe auf Basis fossiler Energieträger (Kohle), die nur bei eingeschränkter Öl- und Gasverfügbarkeit einen Anteil am Endenergieverbrauch
des Verkehrs von 27 % ausmachen.
Derzeit werden vonseiten der Politik sowohl in Deutschland als auch in anderen EU-Staaten beträchtliche Anstrengungen zur Förderung der Elektromobilität im
Straßenverkehr unternommen mit dem Ziel, die Kosten
dieser Technologien zu senken und ihre Markteinführung zu beschleunigen. Die Ergebnisse der Szenarioanalyse bestätigen, dass durch eine beschleunigte
Kostendegression, insbesondere im Bereich der Batterietechnik, die Marktanteile elektromobiler Antriebskonzepte wie BEV und PHEV am Fahrzeugbestand langfristig signifikant gesteigert werden können. Insofern
ist die Förderung von Forschung und Entwicklung in
diesem Bereich, wie sie in Deutschland unter anderem
über die im Rahmen der Hightechstrategie der Bundesregierung initiierte Innovationsallianz Lithium-IonenBatterie (LIB 2015) umgesetzt wird, als wichtiger Beitrag anzusehen.
Gleichzeitig verdeutlichen die Ergebnisse der Szenarioanalysen jedoch auch, dass ein wirtschaftlicher Ausbau
netzgebundener (Hybrid-)Elektrofahrzeuge frühestens
im Jahr 2030 einsetzt und erst in den Folgejahren bis
2050 zu signifikanten Marktanteilen am Fahrzeugbestand bei PKWs und leichten Nutzfahrzeugen führt.
In Bezug auf die Gesamthöhe des Endenergieverbrauchs
im Verkehrssektor der EU-28 lässt sich eine starke Korrelation mit dem Anteil elektrischer Antriebskonzepte
am Fahrzeugbestand beobachten. Je höher dieser Anteil steigt, desto stärker reduziert sich der Endenergieverbrauch gegenüber dem Referenzszenario.
PARTNER:
PROJEKTBUDGET/€:
FÖRDERSUMME/€:
Universität Stuttgart
129.607
129.607
EUROPÄISCHE PARTNER:
≥ ARMINES — Applied Mathematics Centre, Frankreich
≥ Technische Universität Dänemark — DTU Risø Campus,
Dänemark
≥ SMASH — Société de Mathématiques Appliquées et
de Sciences Humaines, Frankreich
LAUFZEITBEGINN: 01. Juli 2012
LAUFZEITENDE: 30. Juni 2014
V. BMVI — MODELLREGIONEN ELEKTROMOBILITÄT
Gefördert durch:
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