Deutsche H2-Strategie im Mobilitätssektor ist ein Trauerspiel

Deutsche H2-Strategie im Mobilitätssektor ist ein Trauerspiel

Interview mit Jorgo Chatzimarkakis, CEO von Hydrogen Europe

Jorgo Chatzimarkakis ist seit Jahren das Gesicht der europäischen Wasserstoffwirtschaft. Als CEO des Wasserstoff-Verbands Hydrogen Europe ist er auf zahlreichen Veranstaltungen präsent und agiert in Brüssel als Sprecher für die H2-Industrie. Unser HZwei-Analyst Sven Jösting hatte die Gelegenheit, ihm ein paar Fragen stellen zu können.

HZwei: Wie würden Sie Ihre Rolle bezeichnen und sich selbst als CEO von Hydrogen Europe beschreiben?

Chatzimarkakis: Als ich vor mehr als sieben Jahren die Aufgabe eines Generalsekretärs, mittlerweile umgewandelt in die Rolle eines CEOs, übernahm, da war ich der erste Angestellte des damals noch sehr kleinen Verbands. Mittlerweile arbeiten 50 Mitarbeitende in der Brüsseler Geschäftsstelle.

Unsere Mitgliedschaft ist mittlerweile europaweit auf fast 500 angewachsen. Hieran erkennt man sehr leicht, dass es neben der reinen Verbandsarbeit vor allem um den Aufbau eines neuen Industriesektors geht: Den des Wasserstoffsektors, den es bislang nicht gab. Es geht hier um die Produktion, den Transport und die Nutzung von Wasserstoff in den verschiedenen Bereichen Energie, Industrie, Mobilität und Wärmemarkt.

Meine Aufgabe ist es, verschiedene Interessen miteinander zu vereinbaren und politische Positionen nach außen konsolidiert in den politischen Prozess einzubringen. Dabei geht es elementar auch um Zusammenhalt. Das ist anspruchsvoll, aber enorm spannend. Und dass jeden Tag aufs Neue!

HZwei: Die USA haben mit dem IRA einen pragmatischen Weg der Förderung des Themenkomplexes Wasserstoff auf den Weg gebracht. In Indien gibt es seit Januar dieses Jahres die Nationale Wasserstoffstrategie, die unbürokratisch den Wasserstoffhochlauf fördern will und u.a. die Transitgebühren im Gasnetz für Wasserstoff (18 % H2-Anteil im Gasnetz sind genehmigt) von Staatsseite aus übernimmt. China hat bislang zwar keine ganzheitliche Wasserstoffstrategie oder ein Förderprogramm benannt (einzelne Provinzen setzen indes sehr engagiert ihr eigenes Wasserstoffprogramm um). Wenn dort allerdings etwas kommt, wird es denen der USA und Indien sicherlich nicht nachstehen. Sehr engagiert sind auch Südkorea und Japan, die enormes Potential im Wasserstoff sehen und wie wir Europäer auf den Import großer H2-Mengen setzen. Wie verhält es sich im Vergleich mit dem Europäischen Wasserstoffprogramm? Ist es den anderen überlegen oder unterlegen und warum? Was müsste besser/anders gemacht werden?

Chatzimarkakis: Europa gehörte zu den Wirtschaftsstandorten, die als allererstes eine Wasserstoffstrategie verabschiedet haben. Unmittelbar nach dem Ausbruch der Pandemie sah sich die EU-Kommission gezwungen, neue Wege zu gehen, um den europäischen Green Deal trotz der veränderten Weltlage zu realisieren. Im Juli 2020 wurde dann eine umfassende Strategie präsentiert, die mittlerweile in Bezug auf die Ambition massiv verstärkt wurde, ausgelöst durch die russische Invasion in der Ukraine. Gleichzeitig wurde ein Gesetzgebungsverfahren unter dem Namen Fit for 55 in Gang gesetzt, das mit über 3.000 Seiten und 1.000 Erwähnungen von Wasserstoff sehr ambitioniert ist und in der Welt Maßstäbe gesetzt hat.

Parallel dazu wurden Fördermaßnahmen entwickelt, die unter der Überschrift „Wasserstoffbank“ zusammengefasst und institutionalisiert wurden. Gleichwohl bleibt festzustellen, dass die Europäer sich zu sehr auf ideologische Grabenkämpfe konzentriert haben, insbesondere in Bezug auf die Farbenlehre des Wasserstoffs, also die verschiedenen Erzeugungsarten von Wasserstoff.

Andere Wirtschaftsregionen gehen hier viel pragmatischer vor. Auch die europäische Förderpolitik ist vorhanden, aber viel zu niedrig und viel zu unübersichtlich. Ich vergleiche das gerne mit einem großen Werkzeugkasten, den die Europäer prinzipiell zur Verfügung haben, der aber noch immer zu unsortiert und chaotisch ist.

Im Kontrast dazu steht der US-Wirtschaft eine Art Schweizer Messer zur Verfügung, das auf einen Blick alle möglichen Anwendungen aufzeigt.

Wir sind also in Europa zwar gut aufgestellt, drohen aber absolut gesehen ins Hintertreffen zu geraten.

HZwei: Die Nachfrage nach Wasserstoff (grün, blau, gelb) wird von bestimmten Industrien wie dem Stahl- und dem Chemiesektor u.a. kommen. Bei der Mobilität wird die H2-Nachfrage vor allem bei Nutzfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Schiffen, Luftfahrt u.a. gesehen. Wie schätzen Sie es ein: Werden in wenigen Jahren auch verstärkt Pkw H2-ready sein, auch als Hybrid mit kleiner Batterie?

Chatzimarkakis: Die deutsche Strategie zum Thema Wasserstoff in der Mobilität ist in der Tat ein Trauerspiel. Viel zu spät wurden die Potenziale erkannt, viel zu sehr war man nach dem Dieselskandal mit einer raschen und einseitigen Umstellung auf Batterietechnik beschäftigt. Hier hat sich ein großer Teil der Industrie tatsächlich vom politischen Mainstream treiben lassen, ohne die Möglichkeiten des eigenen Standorts in Betracht zu ziehen.

Noch ist es aber nicht zu spät, gegenzusteuern. Noch kann insbesondere über die gesetzliche Grundlage der AFIR (Alternative Fuels Infrastructure Regulation) mit einem Mindestmaß an rund 700 Tankstellen in ganz Europa eine Trendwende erreicht werden.

Die Europäer setzen insbesondere auf den Schwerlastverkehr und die leichteren Nutzfahrzeuge. Ersteres wird vor allem in Deutschland und Schweden, letzteres in Frankreich ins Auge gefasst. Sobald die Infrastruktur nachweislich in ganz Europa da ist, wie sie ja bereits in Deutschland sich ganz gut entwickelt hat, werden auch Pkw automatisch folgen.

Glücklicherweise gibt es ja auch mit BMW einen deutschen Hersteller, der ganz klar auf Wasserstoff und Brennstoffzelle setzt. Ich würde dennoch auch das Thema Wasserstoff und Verbrennung nicht ganz von der Tagesordnung streichen, nicht nur im Schwerlastverkehr.

HZwei: Toyota ist ein Frontrunner im Pkw-Sektor, aber wir hören, dass da aus China und Südkorea auch Impulse kommen und gar ein Top-Manager von Reliance aus Indien auf einem Kongress meinte, dass man den Pkw-Markt bezogen auf Wasserstoff auch sehr ernst nehme. Passt das mit der Einseitigkeit der deutschen/europäischen Autoindustrie zusammen, die bei der Elektromobilität – gefühlt – vor allem die Batterie sieht bzw. recht einseitig auf diese setzt?

Chatzimarkakis: Leider gibt es in Deutschland interessierte Kreise, die Wasserstoff künstlich kleinreden und auf „All-Electrive“ setzen. Dabei wird mitunter auch mit alten und überholten Begriffen der Energieeffizienz argumentiert, welche die dringend erforderliche Systemeffizienz völlig außer Acht lassen.

Dass auch Elektromobilität ungelöste Fragen mit sich bringt, wird ebenfalls unter den Teppich gekehrt. Man hat einen enormen Bedarf an kritischen Rohstoffen, nicht nur für batteriebetriebene Elektroautos, sondern auch für den Aufbau der Ladeinfrastruktur. Brennstoffzellenautos benötigen nur zehn Prozent dieser Rohstoffe für das Fahrzeug und fünf Prozent für die Ladeinfrastruktur. Hinzu kommt, dass es sich gerade bei Lkw nicht lohnt, mit Batterien zusätzlich Fracht zu transportieren. Batterien und Brennstoffzellen ergänzen sich und sollten nicht gegeneinander antreten. Sie dienen einem gemeinsamen Zweck, nämlich der Verringerung der Emissionen auf unserem Planeten.

HZwei:  Können sie einen Wunschkatalog benennen, was Europa im Themenkomplex Wasserstoff und seiner enormen Potentiale (Umwelt/Klima, Wirtschaft, Technologien, Geschäftsmodelle, Arbeitsplätze, Ausbildung u.a.) unbedingt machen sollte?

Chatzimarkakis: Zunächst einmal müssen all die Gesetze, die jetzt auf den Weg gebracht wurden, auch förmlich verabschiedet werden. Das ist für den Winter dieses Jahres definitiv geplant. Dann setze ich sehr stark auf die koordinierende Wirkung der europäischen Wasserstoffbank.

Sie muss gleichsam ein Leuchtturmprojekt sein, das trotz der unübersichtlichen Fördersituation in Europa ein Kompass auch für kleine und mittlere Unternehmen sein kann. Und drittens dürfen wir die Infrastruktur nicht vergessen.

Mir macht große Sorge, dass so genannte Thinktanks darüber nachdenken, die Gasinfrastruktur zurückzubauen. Das macht in einer Zeit, wo wir Wasserstoff in Europa produzieren und auch von außerhalb importieren werden, keinen Sinn. Hierfür brauchen wir Speicher und Transportpotenzial. Unser dichtes und für den Wasserstoff geeignetes Gasnetz kommt nicht nur in Deutschland hierfür hervorragend infrage. Daher sind derartige Forderungen, die oftmals Interessen gesteuert sind, völlig abwegig.

Interviewer: Sven Jösting

Schneller skalieren

Schneller skalieren

Interview mit Tassilo Gast von Emerson

Wenn Wasserstoff die Welt verändern soll, müssen die entsprechenden Industrien ihre Kapazitäten in wenigen Jahren massiv ausbauen. Das geht nur, wenn man auf vorhandenes Wissen aufbaut. Was beim Skalieren und Automatisieren wichtig ist, erklärt Tassilo Gast vom Automatisierungsspezialisten Emerson im HZwei-Interview.

HZwei: In den kommenden Jahren wird die H2-Wirtschaft sehr schnell wachsen müssen. Worauf müssen Unternehmen, zum Beispiel Hersteller von Elektrolyseuren, dabei besonders achten?

Gast: Bei den Elektrolyseprojekten, die in den Nachrichten angekündigt werden, geht es um Größenordnungen von 100 Megawatt bis hin zu 1 Gigawatt. Bisher installierte Elektrolyseure haben meistens elektrische Leistungen von 2 oder 5 MW. Das ist ein Wachstum um ein Vielfaches und damit eine große Herausforderung für die Hersteller.

Elektrolyseure sind in aller Regel modular aufgebaut. Bei der Skalierung bleibt dieses Prinzip größtenteils bestehen, schon allein, weil die Größe der Stacks physikalisch und elektrochemisch begrenzt ist. Gängig sind heutzutage Stacks mit etwa 2,5 MW elektrischer Leistung. Selbst wenn ein Stack in Zukunft zehn Megawatt hätte, bräuchte man für einen 100-MW-Elektrolyseur zehn davon, für ein Gigawatt-Projekt Hunderte. Wenn ich also zehn Module einfach nebeneinanderstelle, nach dem Prinzip „scale up by numbering up“, habe ich zehnmal so viele Schnittstellen, zehnmal so viele Kabelkanäle und so weiter. Das alles zu verkabeln, zu balancieren und zu steuern, ist sehr komplex. Man muss folglich die Systemarchitektur überdenken.

Nehmen wir eine große Elektrolyseanlage – wie würde eine gelungene Skalierung mit angepasster Systemarchitektur aussehen?

Wichtig ist, dass sich jemand frühzeitig das Gesamtsystem anschaut. Im Falle von Emerson haben wir dafür eine eigene Business Unit für Systeme. Theoretisch könnten die Hersteller das auch selbst machen, aber sie haben in der Wachstumsphase oft gar nicht die Kapazität, selbst diesen Schritt zu gehen beziehungsweise zurückzutreten und das große Ganze in den Blick zu nehmen.

Je nach Skalierungsfaktor kann es dann zunächst um kleinere Schritte gehen, zum Beispiel das Zusammenfassen von Bilanzkreisen. Ab einer bestimmten Größe, spätestens bei einigen Hundert Megawatt, wird man aber ganz anders bauen müssen. Dann kann man die Module nicht mehr in einzelnen Containern installieren, wie man es bei den kleineren Anlagen macht – schon allein, weil die Container in Summe zu teuer würden. Stattdessen baut man eine Anlage mit den Stacks in einem Bereich und den dazugehörigen umgebenden Anlagenteilen, zum Beispiel der Wasseraufbereitung, wie bei Greenfield-Projekten. Der Elektrolyseur würde also ähnlich geplant wie eine klassische Chemieanlage, auf offenem Feld – oder überdacht – mit getrennten Prozess- und Anlagenteilen. Wenn wir an so einem Prozess beteiligt sind, ist eine enge Zusammenarbeit sehr wichtig. Man muss sehr tief gemeinsam in den Prozess hineinschauen, damit es wirklich gelingt, Effizienzpotenziale zu heben und die Markteinführung zu verkürzen.

Gibt es neben der Redundanz von Komponenten und der räumlichen Anordnung noch weitere Probleme bei der Skalierung, die man mit entsprechender Planung vermeiden kann?

Ja, die gibt es, zum Beispiel in Bezug auf die Sicherheit. Wasserstoff ist ja ein explosives Gas. Und mit der Anlagengröße steigt auch die Menge des Gases und damit auch das Gefahrenpotenzial für umgebende Areale. Geräte und Armaturen müssen Sicherheits- und Abschaltrichtlinien entsprechen, im Störfall muss ein sicheres Herunterfahren möglich sein. Es gibt spezielle Software von AspenTech, die seit 2022 zu Emerson gehören, die dabei hilft, eine Anlage virtuell zu skalieren, und die auf absehbare Bottlenecks und Sicherheitsaspekte hinweist.

Welche Rolle kann ein digitaler Zwilling in so einer virtuellen Skalierung spielen?

Der Begriff „Digitaler Zwilling“ wird sehr unterschiedlich gebraucht. Im einfachsten Fall spricht man von einem virtuellen Abbild der Anlage. Der nächste Schritt ist, das digitale Abbild mit Daten aus dem laufenden Prozess zu speisen. So kann man abgleichen, ob die Simulation der Realität entspricht. Digitale Zwillinge von Emerson sind in der Lage, Daten aus der Simulation heraus mit Reaktionen von Feldinstrumenten und Steuerungselementen aus dem Feld abzugleichen und somit das Verhalten des Prozesses vorwegzunehmen. Das hilft zum Beispiel Elektrolyseherstellern oder EPCs ungemein, wenn es darum geht, die Skalierungseffekte von größer werdenden Anlagen vorab zu bewerten. Letztendlich ermöglicht das eine bessere Betriebsführung – mit höherer Effizienz, geringeren Kosten und einer höheren Lebensdauer der Komponenten.

Haben Sie denn schon eine solche Skalierung bei einem Elektrolyseurhersteller umgesetzt, so dass Sie von den Erfahrungen berichten können?

Erste Projekte in der Wasserstoffbranche haben wir global sehr viele. Zum Beispiel haben wir die weltgrößte PEM-Elektrolyseanlage mit Steuerung, Ventilen und Instrumenten ausgestattet. Sie steht bei Air Liquide in Bécancour, Kanada. Auch die Einbindung in den örtlichen Chemieprozess hat Emerson umgesetzt.

Wir können dabei auf unser Know-how aus anderen Branchen zurückgreifen. Ganz gleich, welche Elektrolysetechnologie – PEM, alkalische, AEM – zum Einsatz kommt, skalierte Elektrolyseure brauchen alle zum Beispiel sehr viel Wasser. Das Wasser muss demineralisiert und zum Elektrolyseur transportiert werden und dort mit der richtigen Temperatur und dem richtigen Druck ankommen. Wir kümmern uns darum, alle diese Größen zu messen, die passenden Ventile und Armaturen zu finden und den Prozess zu steuern – über den Elektrolyseur über die Gastrennung und -trocknung bis hin zur Gasanalytik am Ende, um zu prüfen, welcher Qualitätsstufe der Wasserstoff entspricht.

Die Stack-Produktion ist grundsätzlich schon weit automatisiert. Die Bipolarplatten werden zum Beispiel automatisch verschraubt. Auch dabei kommen teilweise Emerson-Komponenten zum Einsatz, zum Beispiel, um Bauteile mit Druckluft in eine bestimmte Position zu bringen.

Für welche Firmen in der Wasserstoffbranche ist die Automatisierung oder sonstige Optimierung zusammen mit Emerson denn außerdem interessant?

Wir sind in der gesamten Wasserstoffwertschöpfungskette aktiv: In der H2-Erzeugung, im Transport und der Verteilung sowie bei den Endverbrauchern. Ein Endverbraucher von Wasserstoff kann ein großer Chemiekonzern, Stahlkonzern oder eine Raffinerie sein, aber auch ein Unternehmen aus den Branchen Papier, Life Science und Zement. Wir haben zum Beispiel bei einem unabhängigen Betreiber aus Südkorea ein System aus zahlreichen H2-Tankstellen installiert. Er sieht nun genau, wie viel Wasserstoff zu welcher Zeit an welchen Tankstellen benötigt wird, wie viele Tankvorgänge stattfinden, ob irgendwo Probleme auftreten und welche logistischen Maßnahmen er zu treffen hat, um seine Lieferlogistik an den Bedarf anzupassen. Solche übergeordneten Steuerungen und Systemarchitekturen zur Aufnahme von Daten und Signalen spielen auch in großen Projekten der Sektorenkopplung eine Rolle, bei denen von der Erzeugung von grünem Strom mit Wind oder Photovoltaik über die Erzeugung von Wasserstoff durch Elektrolyse bis hin zur Verteilung über Pipelines und Tankstellen oder an Brennstoffzellen alle Schritte überwacht und aufeinander abgestimmt werden können.

In einem anderen Fall haben wir eine komplette Mischstation für die Einspeisung von Wasserstoff ins Erdgasnetz geliefert. Dabei haben wir mit einem Partner aus dem Anlagenbau zusammengearbeitet. Für einen Hersteller von Wasserstoffanlagen und EPCs ist das von großem Vorteil. Er verfügt über einen zentralen Ansprechpartner für alle Aspekte der Automatisierung, der alles aus einer Hand liefert. Das ist nicht nur deutlich schneller, sondern bringt auch einen eindeutigen CAPEX-Vorteil auf Seiten des Herstellers.

Geht das alles schnell genug, um den Hochlauf einer Wasserstoffindustrie zu stemmen?

Damit der Hochlauf gelingt, müssen alle Teile der Industrie gemeinsam skalieren. Da hilft kein Silodenken für einzelne Anlagen oder Hersteller. Viele Elektrolyseurhersteller machen bei der Skalierung einfach bereits Bekanntes in mehr und größer. Aber wenn man die Systemarchitektur nicht anpasst, erhöhen sich CAPEX-Kosten, und es bestehen Ineffizienzen, die gar nicht sein müssten. Eine frühzeitige Auseinandersetzung mit dem Gesamtkonzept Automatisierung, jenseits der Entwicklung neuer Membranen oder sonstiger Forschungsaufgaben, hat ein hohes Potenzial zur Kostensenkung. Um das zu heben, muss man frühzeitig vielerlei Ideen und Konzepte prüfen und benötigt einen Automatisierungspartner mit einem kompletten Portfolio. Alle müssen ihren Partnern gegenüber so weit wie möglich mit offenen Karten spielen, um gemeinsam Potenziale zu identifizieren.

Können wir es mit einer guten Automatisierung in Deutschland und Europa schaffen, in der Wasserstofftechnik wettbewerbsfähig zu bleiben?

Wir haben in Europa eine unglaubliche Bandbreite an Firmen und Unternehmen aus der Wasserstoffwirtschaft, speziell in Deutschland. Die Technologien dieser Firmen haben einen sehr hohen technologischen Reifegrad – die Anlagen werden global exportiert. Es gibt viele Firmen mit viel Know-how. Selbst wenn die Personalkosten hier höher sind, fällt das gegenüber einem anderen Aspekt kaum ins Gewicht. Das Problem sind vielmehr die Regularien und die Politik. In den USA gibt es beispielsweise den Inflation Reduction Act, bei dem die Firmen sehr viel Unterstützung bekommen, wenn ihre Wertschöpfung in den USA liegt. Das zielt insbesondere auf Unternehmen aus den Bereichen Umwelt und Nachhaltigkeit, wie zum Beispiel Hersteller von Wasserstoffanlagen oder Teilbereiche der Wasserstoffwertschöpfungskette. Das ist wegweisend für die europäische Industrie, das heißt, hier muss Europa dringend nachsteuern.

Ein anderes Thema ist, dass die Genehmigungen für Projekte und Anlagen in Europa viel zu lange dauern und zu verschieden sind. Ein einheitliches Regelwerk würde vieles vereinfachen. Aber nicht nur bei den Genehmigungen, auch bei anderen politischen Zusagen, wie zum Beispiel Förderungen und Vorgaben oder Zielen, dauert es in Europa sehr lange. Ein Beispiel ist die RED-III-Richtlinie. Die EU hat nun höhere Gesamtziele verkündet und die Beschleunigung der Genehmigungsverfahren fortgeschrieben. Trotzdem dauern die Verfahren noch zu lange. Wenn die Industrie der Wasserstoffwirtschaft in Europa und in Deutschland bleiben und weiter skalieren soll, muss hier also vieles schneller werden.

Zur Person:

Tassilo Gast ist Emerging Market Business Development Manager für die Region DACH (Deutschland, Österreich, Schweiz) bei Emerson. Das Unternehmen mit rund 70.000 Beschäftigten weltweit ist auf Automatisierungslösungen spezialisiert. Zu seinen Angeboten gehören Hardware wie Ventile und Messtechnik, Software für Simulation und Betriebsführung sowie Dienstleistungen wie Beratung und Planung. Im Mai 2022 erlangte Emerson eine Mehrheit an der Firma AspenTech, einem Spezialisten für Software zur Prozesssimulation. Emerson ist für Kunden verschiedener Branchen tätig, von der Brauerei bis zur Raffinerie. Auch in der Wasserstoffbranche hat Emerson viele Kunden. Der Hauptsitz des Unternehmens liegt in Saint Louis im US-Bundesstaat Missouri.

Runter vom Gas

Runter vom Gas

Seit Mitte Mai 2023 tun 21 Brennstoffzellenstapler in der Werksflotte von Linde Material Handling (MH) in Aschaffenburg ihren Dienst. Rund 2,8 Mio. Euro flossen in die Planung und Errichtung der innovativen H2-Infrastruktur vor Ort. Die Produktionsanlage entstand in einer Bauzeit von nur elf Monaten auf 280 m2 im Fertigungs- und Montagewerk. Die dezentrale Wasserstoffinfrastruktur auf dem Gelände des Konzerns soll künftig als Anschauungsbeispiel für interessierte Kunden dienen, denn die Logistikbranche muss dringend von ihren CO2-Emissionen runter.

„Wir zeigen, wie die Nutzung regenerativer Energiequellen in der Praxis funktionieren kann“, sagt Stefan Prokosch, Manager bei Linde Material Handling. Neben der Klimaneutralität (nur mit grünem H2) sei vor allem das schnelle Betanken der Flurförderzeuge mit Wasserstoff bei intensiven Mehrschichteinsätzen ein großer Vorteil. „Eine dreiminütige Betankungszeit entspricht einer vergleichbaren Ladeleistung von rund 480 kW“, freut sich Prokosch.

Die Millioneninvestition wird vom Bundesverkehrsministerium gefördert und vom Projektträger Jülich umgesetzt. Ziel ist es, Erfahrungen zu sammeln und Expertenwissen aufzubauen. So können Kunden künftig beim Einsatz von Wasserstoff in Materialflussprozessen umfassend beraten werden. Kurt-Christoph von Knobelsdorff, Geschäftsführer der Nationalen Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie GmbH (NOW), bezeichnet das Projekt in Aschaffenburg als „Leuchtturmprojekt für den weiteren Hochlauf der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie“. Projektplanung und Anlagenbau haben insgesamt gut drei Jahre gedauert.

Wo liegen die Herausforderungen?

Mit Wasserstoff betriebene Flurförderzeuge bieten Synergieeffekte mit der H2-Nutzung in der Distributionslogistik oder der Industrieproduktion, wodurch insgesamt die Wirtschaftlichkeit verbessert wird. Die Intralogistik kann hier als Einstieg genutzt werden. So setzt das BMW-Werk in Leipzig bereits seit Jahren auf BZ-Gabelstapler und nutzt zudem seit September 2022 in der Lackiererei einen flexiblen Wasserstoffbrenner (s. Kasten).

Eine der größten Herausforderungen liegt gerade in der Infrastruktur: Wasserstoff ist noch nicht flächendeckend verfügbar. Und nur grünes H2-Gas leistet einen Beitrag, um die Klimaziele zu erreichen. Skaleneffekte sind dabei wichtig, um die Kosten der H2-Herstellung zu senken. Wirkungsgrad und Effizienz müssen sowohl bei der Erzeugung als auch bei der Rückumwandlung weiter verbessert werden. Linde MH und der Mutterkonzern KION Group haben bereits mehrere Millionen Euro in die Entwicklung und Produktion der Brennstoffzellensysteme sowie die Errichtung der Wasserstoffinfrastruktur mit Betankungsanlage investiert.

Nachdem aktuell das erste eigene 24-Volt-System für Lagertechnikgeräte auf den Markt gekommen ist, steht als Nächstes die Entwicklung eines 48-Volt-Brennstoffzellensystems auf der Agenda. Ein Förderbescheid dafür liegt bereits vor. Als Hersteller von eigenen Brennstoffzellensystemen und Lithium-Ionen-Batterien hat man beispielsweise die Chance, eigene Brennstoffzellensysteme zu konzipieren, die eine größere Flexibilität bei der Fahrzeugkonstruktion erlauben.

PEM-Elektrolyseur erzeugt 50 kg H2 pro Tag

Die Anlagenteile für die neue H2-Produktion in Aschaffenburg verteilen sich auf mehrere Module. Das Herzstück ist ein PEM-Elektrolyseur, der auf eine Produktionsmenge von 50 Kilogramm H2 pro Tag eingestellt ist. Hier wird gereinigtes und deionisiertes Trinkwasser mithilfe von grünem Strom in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt. In einem weiteren Container wird der Wasserstoff stufenweise auf 450 bar komprimiert. Anschließend gelangt das grüne Gas über Rohrleitungen und Ventile in die Hochdruckspeicher. Ein gesteuertes Ventilsystem regelt die Zuleitung zur Ausgabe an die Zapfsäule. Mitarbeiter schließen die Fahrzeuge hier an, und innerhalb kurzer Zeit ist der Tankvorgang abgeschlossen. Der Hochdruckspeicher ist so ausgelegt, dass er bei 450 bar bis zu 120 kg H2 speichern kann, so können auch die Tankspitzen beim Schichtwechsel gedeckt werden.

Insgesamt sind nun 21 Gegengewichtsstapler mit BZ-Hybridsystem bei Linde im Einsatz. Darunter zwölf des Modells E50 mit fünf Tonnen Tragfähigkeit sowie neun des E35 mit 3,5 Tonnen Tragfähigkeit. Sie alle ersetzen Modelle mit Verbrennungsmotor. Als Teil der Werksflotte übernehmen sie unter anderem das Be- und Entladen von Lkw und die Versorgung der Montagebänder mit großen und schweren Komponenten, wie beispielsweise Gegengewichten, vormontierten Rahmen oder Fahrerkabinen. Im BZ-System reagieren der Wasserstoff und der Sauerstoff der Umgebungsluft. Die erzeugte elektrische Energie lädt so eine Lithium-Ionen-Batterie auf, die den Stapler antreibt. Ein Energiemanager steuert und plant den Energiebedarf am gesamten Standort, vermeidet Lastspitzen und dient der Kostenoptimierung.

Wo wird das BZ-System eingesetzt?

Das BZ-System HyPower 24V mit 7 kW Leistung ist auf die eigenen Flurförderzeuge zugeschnitten und wurde speziell für Einsätze im innerbetrieblichen Materialfluss entwickelt. Durch die Abstimmung mit der leistungsfähigen Lithium-Ionen-Batterie des Hybridsystems werden die BZ-Stacks geschont, was die Lebensdauer verlängert. Auch der Geräuschpegel wurde optimiert. Das System ist vernetzt und kann so Daten über den Zustand und die Nutzung über die Cloud austauschen.

Linde MH nutzt bereits seit mehr als zwei Jahrzehnten einen Prototyp mit BZ-Antrieb. Seit 2010 sind die BZ-Stapler in die Serienproduktion integriert. Bereits heute können 80 Prozent der Gegengewichtsstapler, Schlepper und Hochhubwagen mit H2-Antrieb bestellt werden. In Studien und Projekten zeigte Linde MH, unter welchen Voraussetzungen die Fahrzeuge mit BZ heute schon wirtschaftlich sind: nämlich wenn vor Ort bereits eine Wasserstoffinfrastruktur vorhanden ist oder hochreiner Wasserstoff als Abfallprodukt im betrieblichen Prozess anfällt. „Ab zwanzig Geräten im Mehrschichtbetrieb mit hohen jährlichen Betriebsstunden kann die Umstellung aktuell schon wirtschaftlich lohnend sein“, sagt Sebastian Stoll. Er arbeitet als Programmmanager im Nationalen Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) bei der NOW.

In den USA sind 50.000 BZ-Flurförderzeuge im Einsatz

Der Markt für BZ-Flurförderzeuge in der EU birgt ein großes Potenzial. Jährlich werden in Europa im Segment der Gegengewichtsstapler rund 70.000 Geräte mit Verbrennungsmotor (Klasse 4/5) abgesetzt, die durch elektrische Antriebe ersetzt werden könnten. Zusätzlich werden jährlich etwa 60.000 bis 80.000 Klasse-1-Flurförderfahrzeuge mit Blei-Säure-Batterien (BSB) durch Neugeräte ersetzt. Beide stellen zusammen das theoretische Potenzial für dieses Segment dar, berichtet Stoll. „Leitmarkt für BZ-Flurförderzeuge sind derzeit ganz klar die USA, wo Stand Mitte 2022 über 50.000 Flurförderzeuge mit BZ im Einsatz sind – mit stark wachsender Tendenz.“

Um Aussagen über zukünftige Marktpotenziale in der EU treffen zu können, sei es nötig, die Megatrends und Treiber in der Intralogistik zu erkennen, erläutert Stoll. Der wachsende Anteil des Online-Handels mit immer kürzeren Bearbeitungszeiten, Digitalisierung und Outsourcing geht einher mit mehr Kostendruck und Wettbewerb. Auf der anderen Seite muss auch diese Branche dekarbonisiert werden. Andere Luftschadstoffe und Lärmemissionen müssen ebenfalls verringert werden.

Dem wachsenden Interesse kommen die Hersteller von BZ-Gabelstaplern nach: Beispielsweise hat der US-Marktführer Plug Power im Duisburger Hafen sein europäisches Entwicklungszentrum angesiedelt. Deutsche Brennstoffzellen für die Intralogistik kommen von Globe Fuel Cell Systems, FES Fahrzeug Entwicklung Sachsen oder eben von Linde MH. Die drei Unternehmen sind auch Mitglied im Clean Intralogistics Net (CIN). Bei diesem Netzwerk handelt es sich um einen vom Bundesverkehrsministerium unterstützten Zusammenschluss von insgesamt zwölf Unternehmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette, der das Ziel verfolgt, der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie in der Intralogistik in Deutschland und Europa zum Durchbruch zu verhelfen.

BMW nutzt flexiblen H2-Brenner im Werk in Leipzig

Das Werk der BMW Group in Leipzig pilotiert nach eigenen Angaben als erste Autoproduktion in der Lackiererei mit der innovativen Brennertechnologie. Diese kann Wasserstoff und Methan (CH4) sowohl allein als auch im Gemisch verbrennen. Der Einsatz des Doppelbrenners erfolgt zunächst im Pilotbetrieb. Derzeit hat das Werk in Leipzig über 130 BZ-betriebene Flurförderfahrzeuge in seiner Flotte. Fünf H2-Tankstellen befinden sich auf dem Werksgelände. Die jüngste davon ermöglicht erstmals sogar vollautomatisierte Tankvorgänge.

Auch in der Logistik jenseits der Werkstore erprobt die BMW Group gemeinsam mit Partnern den Einsatz von Wasserstoff zur Dekarbonisierung der Transportlogistik und engagiert sich in zwei Forschungsprojekten. Bei H2Haul geht es um die Entwicklung und Pilotierung von 16 Brennstoffzellen-Lkw in Belgien, Deutschland, Frankreich und der Schweiz. Beim Projekt HyCET treibt BMW als Konsortialführer die Entwicklung von H2-LKW mit Verbrennungsmotor in der Transportlogistik voran.

Autor: Niels Hendrik Petersen