Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen Teil 7.1

Teil 7.1 | Aufbau eines Tankstellennetzes

Ab den 1980ern gab es eine Reihe von Forschungs- und Pilotprojekten, in denen die heutigen Erkenntnisse zum Betrieb von Wasserstofftankstellen gesammelt wurden. Die erste Wasserstofftankstelle der Welt entstand Mitte der 1980er Jahre in Berlin. In einem dreijÀhrigen Langzeitversuch erprobten dort verschiedene Unternehmen die Betankung von Fahrzeugen mit gasförmigem Wasserstoff. Mit dem Projekt wurde die grundsÀtzliche Praxistauglichkeit der Wasserstoffantriebs- und Betankungstechnik nachgewiesen.

Im Mai 1999 ging am Flughafen MĂŒnchen die erste öffentliche Tankstelle fĂŒr flĂŒssigen Wasserstoff im Rahmen des Projekts H2argemuc in Betrieb. An dem 18-Mio.-Euro-Projekt mit einer robotergestĂŒtzten Betankung waren 13 Industriepartner beteiligt. In MĂŒnchen tankten LH2-Limousinen von BMW, Versuchsfahrzeuge von Daimler-Benz sowie drei Flughafenvorfeldbusse. SpĂ€ter kamen noch zwei Busse im ÖPNV-Einsatz hinzu – einer mit Verbrennungsmotor und einer mit Brennstoffzellenantrieb. Bei den rund 8.000 BetankungsvorgĂ€ngen wurden insgesamt 115.000 kg Wasserstoff umgeschlagen, und 500.000 km wurden mit Wasserstoffantrieben zurĂŒckgelegt.

Im Rahmen dessen wurde eine ganzheitliche Sicherheitstechnik entwickelt, und es wurden die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen untersucht. Das Ergebnis: Wasserstoff kann zuverlĂ€ssig und alltagstauglich getankt werden – allerdings doch lieber von Hand, da der Betrieb des Tankroboters sich als zu aufwendig erwiesen hat.

Abb. 29: Vollautomatische Robotbetankung aus dem letzten Jahrtausend
BMW-Betankung.jpg
Quelle: BMW

Im Zuge des 1995 initiierten Projektes WEIT (Wasserstoff-Energie Island-Transfer) entstand in Hamburg eine weitere öffentliche Tankstelle, diesmal fĂŒr gasförmigen Wasserstoff. Sechs Kleintransporter (Mercedes Sprinter) wurden vom Benzinbetrieb auf Wasserstoff umgerĂŒstet. Die Anlieferung des Wasserstoffs geschah mit Tankfahrzeugen, die insgesamt 320 Stahlzylinder (Volumen 4.200 Nm3 bei 200 bar) transportieren konnten und vor Ort als Hauptspeicher fĂŒr die Tankstelle fungierten. Das WEIT-Projekt lieferte insbesondere Erkenntnisse zu Genehmigungsverfahren und zur öffentlichen Akzeptanz.

In den 2000er Jahren folgte eine Reihe von Projekten, die sich mit dem Einsatz von Wasserstoff in Bussen befassten, ebenfalls mit Millionenförderungen, unter anderem von der EuropĂ€ischen Union. Dazu gehörten zum Beispiel das Projekt CUTE (Clean Urban Transport for Europe = sauberer innerstĂ€dtischer Verkehr fĂŒr Europa) und ECTOS (Ecological City Transport System). In zehn europĂ€ischen GroßstĂ€dten (London, Barcelona, Hamburg, Madrid, Stockholm, Luxemburg, Porto, Reykjavik, Stuttgart sowie Amsterdam) wurden jeweils drei Brennstoffzellenbusse erprobt. SpĂ€ter kamen je drei weitere Busse im australischen Perth und in Peking dazu. Das Anforderungsprofil fĂŒr die Busse war an jedem Ort anders, ebenso wie die H2-Produktion, die Kraftstoffspeicherung und die Betankung. Auf diese Weise konnten umfassende Erfahrungen fĂŒr die verschiedensten BedĂŒrfnisse gesammelt werden. Insgesamt kamen die 36 Busse bis Anfang 2006 auf rund 70.000 Betriebsstunden bei einer Gesamtfahrstrecke von ĂŒber 1 Mio. km. Sie hatten somit die ZuverlĂ€ssigkeit und Robustheit des Brennstoffzellenantriebs in unterschiedlichsten Klimazonen und Topographien bewiesen: in der WinterkĂ€lte Reykjaviks und Stockholms ebenso wie in der Hitze Madrids, auf flachem Terrain ebenso wie bei Steigungen von bis zu acht Prozent.

Abb. 30: Damalige Wasserstofftankstelle an der Berliner Heerstraße
Berlin-Heerstrasse.jpg

Parallel zu diesem Vorhaben entstand auf politischer Seite 2002 die Verkehrswirtschaftliche Energiestrategie (VES), aus der im Jahr 2004 die Clean Energy Partnership (CEP) hervorging. Bundeswirtschaftsministerium und mehrere Industriepartner wollten die WasserstoffmobilitĂ€t gemeinsam voranbringen. Anfangs sollte insbesondere Berlin als Testgebiet fĂŒr ein alternatives Verkehrskonzept dienen. An einer H2-Tankstelle auf dem BetriebsgelĂ€nde des Berliner Nahverkehrsunternehmens BVG konnte ab 2002 sowohl LH2 als auch GH2 getankt werden. Im Rahmen der Clean Energy Partnership wurden auch Fahrzeugantriebe fĂŒr Pkw, Busse und Transporter sowie die Versorgung mit alternativen Kraftstoffen (vornehmlich Wasserstoff, aber auch Erdgas) getestet. Das Projekt umfasste erstmals auch eine in konkreten Zahlen gefasste EinfĂŒhrungsstrategie fĂŒr Wasserstoff. Meilensteine sollten unter anderem die Etablierung von 2.000 öffentlichen H2-Tankstellen bis zum Jahr 2010 und der Ersatz von 15 Prozent des Kraftstoffverbrauches durch Wasserstoff (2,4 Mio. tH2/Jahr) bis zum Jahr 2020 sein.

Die RealitĂ€t blieb weit hinter dem Plan zurĂŒck. Im Jahr 2003 gab es weltweit noch nicht einmal 50 Fahrzeuge und 21 Wasserstofftankstellen. Allein 30 der Fahrzeuge wurden in Kalifornien betrieben, das damals sozusagen als TestgelĂ€nde fĂŒr zahlreiche Automobilkonzerne fungierte. Hinzu kam, dass die UmrĂŒstung jeder einzelnen Tankstelle je nach GrĂ¶ĂŸe und Druckniveau etwa 0,5 bis 1,5 Mio. Euro kostete. Im Jahr 2011 waren gerade einmal ein Dutzend Tankstellen aufgebaut, plus einige zusĂ€tzliche Betankungsstationen bei Automobil- und Mineralölkonzernen. In Deutschland waren 2011 einige Dutzend Brennstoffzellenautos unterwegs.

In den 2010er Jahren wuchs die Clean Energy Partnership immer weiter. Es kamen mehr BundeslĂ€nder und Industriepartner hinzu. In den Folgejahren entstanden 50 Wasserstofftankstellen in den Metropolregionen und entlang der Hauptkorridore fĂŒr den Autoverkehr in Deutschland.

Im Jahr 2014 grĂŒndeten sechs CEP-Partner – Air Liquide, Daimler, Linde, OMV, Shell und Total – das Joint Venture H2 Mobility. Sie setzten sich das Ziel, 100 H2-Stationen in sieben Ballungszentren (Hamburg, Berlin, Rhein-Ruhr, Frankfurt, NĂŒrnberg, Stuttgart und MĂŒnchen) sowie entlang Fernstraßen und Autobahnen bis 2019 in Betrieb zu nehmen. TatsĂ€chlich waren bis Anfang 2021 90 erreicht.

Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen

Die Technik von gestern, heute und morgen

Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen. Bewusst leicht verstÀndlich gehalten und beschrieben. Es soll technikinteressierten als ein umfangreiches Literaturverzeichnis dienen.

Die grundlegend ĂŒberarbeitete Neuauflage unseres Buches zu diesem Thema ist hier erhĂ€ltlich. Aktuelle Entwicklungen wurden ergĂ€nzt, Überholtes entfernt. Neben den jĂŒngsten Trends vermittelt dieses Buch – wie schon seine VorgĂ€nger – die grundlegenden physikalischen ZusammenhĂ€nge, denn diese gelten ja bei allem Wandel nach wie vor.

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