Frankfurter Ausbau-Plan

Titel

Hamburg, - Berlin, Frankfurt, Stuttgart, München, Köln - der Aufbau einer Wasserstoff-Infrastruktur in Deutschland schreitet voran. Mit dem EU-Projekt Zero Regio gelang für die Rhein-Main-Region ein guter Start im Frankfurter Industriepark Höchst. Betreiber Infraserv will sich nun an weiteren Projekten beteiligen.

27. Mai 2011

Für die erfolgreiche Einführung von Wasserstoff-Fahrzeugen ist der Aufbau einer öffentlichen Wasserstoff-Infrastruktur entscheidend. Eine Studie mehrerer Industriepartner unter dem Titel »Ein Portfolio von Antriebssystemen für Europa – Eine faktenbasierte Analyse« kommt zu der Einschätzung, dass der Aufbau einer Infrastruktur für eine Million Fahrzeuge bis 2020 etwa 3Mrd.€ erfordern könnte. Die Zahlen basieren auf der Annahme, dass bis 2050 25% Brennstoffzellenfahrzeuge auf Europas Straßen unterwegs sein werden. In der Startphase sind die Kosten für die Infrastruktur der Studie zufolge hoch. Mittel- und langfristig werden sie etwa 5% der Kosten für die Fahrzeuge betragen.

Erste Zentren in Ballungsräumen wie Berlin und Hamburg haben sich bereits etabliert. Schon fünf bis zehn Tankstellen wären für eine erste Abdeckung einer Großstadt ausreichend. Verbindet man diese urbanen Zentren wie etwa Berlin und Hamburg mit Korridoren auf den Hauptverkehrsadern, sind die wesentlichen Voraussetzungen für einen flächendeckenden Ausbau geschaffen.

Auch in Frankfurt haben sechs Jahre Praxistest im Rahmen des EU-Projektes Zero Regio gezeigt, dass Errichtung und Betrieb einer Wasserstoff-Infrastruktur möglich sind. »Um eine Marktdurchdringung inklusive serienreifer Fahrzeuge und eines Tankstellennetzes zu erreichen, brauchen wir die grundsätzliche politische und wirtschaftliche Akzeptanz. Den Weg hierfür wollten wir ebnen, in dem wir beispielhaft die notwendigen Infrastrukturen schaffen, Fahrzeuge mit Brennstoffzellen als Energiewandler bereitstellen und grundlegende technische Regeln und Normen für diese neue Technologie entwickeln«, führt Projektkoordinator Heinrich Lienkamp von Infraserv Höchst die Hintergründe für das Projekt aus. Das Unternehmen mit Sitz in Frankfurt am Main war einer der 16 Partner bei Zero Regio. Es ist unter anderem Betreiber des Industrieparks Höchst, versorgt Unternehmen mit Energie und stellt Infrastrukturen und Flächen zur Verfügung.

Gute Ergebnisse für die Praxis

»Wir nehmen das Thema Klimaschutz ernst und wollen innovative, klimafreundliche Technologien und ihre Kommerzialisierung aktiv vorantreiben. Dazu gehört für uns auch die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie«, erläutert Infraserv-Geschäftsführer Roland Mohr. »Sie ist ein weiterer Baustein unseres Nachhaltigkeitskonzeptes, zu dem beispielsweise unsere Biogasanlage, eine neue Aufbereitungsanlage für Bioerdgas, der kontinuierliche Ausbau von Kraft-Wärme-Kopplung oder aktuell auch ein kleines Wasserkraftwerk gehören.«

Das Projekt Zero Regio startete Ende 2004 und hatte das Ziel, eine Wasserstoff-Infrastruktur aufzubauen und Brennstoffzellen-Fahrzeuge im Alltagsbetrieb zu testen. Die wichtigsten Erkenntnisse, so Lienkamp: Die Infrastruktur für die 700-bar-Technologie ist technisch und wirtschaftlich machbar. Auch bewiesen die eingesetzten Fahrzeuge im Alltag ihr Können.

In Deutschland testeten die Frankfurter in Industriepark und Flughafen die F-Cell-Autos von Daimler (A-Klasse), in der italienischen Region Lombardei fuhr der Fiat Panda durch die Straßen. Integrierte Messgeräte zeichneten täglich verschiedene Parameter wie Fahrleistung, Wasserstoff-Verbrauch und die Betankungszeiten auf. »Die von den Herstellern angegebenen Energieeffizienz-Werte konnten im Test bestätigt werden und die Technik wurde von der Öffentlichkeit mit großer Akzeptanz aufgenommen.«

Im Rahmen des Projektes ist im Industriepark Höchst eine H2-Infrastruktur mit Verdichterstation, Pipeline und Integration von Wasserstofftanksäulen in eine konventionelle Tankstelle entstanden. Der benötigte Wasserstoff für die Versorgung im Rhein-Main-Gebiet ist im Industriepark in ausreichender Menge vorhanden: hier entstehen jährlich 30Mio.Nm3 Wasserstoff als Nebenprodukt in einer chemischen Produktion, mit dem beispielsweise 10.000 Pkw oder 400 Busse umweltneutral und emissionsfrei betrieben werden können.

Die Wasserstoff-Tankstelle in Höchst ist ähnlich wie in Berlin eine der modernsten weltweit. Die von Agip betriebene Multikraftstoff-Tankstelle liegt am südlichen Rand des Industrieparks. Zur Versorgung hatte Infraserv Höchst von seinem Wasserstoffzentrum aus eigens eine etwa 1,7km lange 900-bar-Hochdruckleitung verlegt und eine Verdichterstation eingerichtet. So steht der Wasserstoff in zwei Druckstufen, 350 und 700bar, und in flüssiger Form zur Verfügung.

Intelligente Zapfsäule

Die Zapfsäule an der Wasserstoff-Tankstelle kommuniziert dabei mit dem entsprechend ausgerüsteten Fahrzeug. Via Infrarot werden Druck und Temperatur im Tank an die Zapfsäule gemeldet und dadurch der Füllprozess gesteuert. Der Wasserstoff wird vor dem Befüllen auf etwa -40°C herunter gekühlt, um die Tanktemperatur beim Füllvorgang unterhalb der Grenze zu halten, die sicherheitstechnisch unbedenklich ist. Mit Hilfe der Infrarot-Kommunikation und der Vorkühlung des Wasserstoffs dauert der Tankvorgang drei Minuten.

»Im Zuge des Projektes haben wir uns ein umfangreiches Know-how im Umgang mit der Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Technologie angeeignet, das wir nun in neuen Projekten nutzen wollen«, fährt Lienkamp fort. So soll die Wasserstoff-Infrastruktur in Frankfurt und Umgebung weiter ausgebaut werden. Außerdem plant die Stadt im öffentlichen Personennahverkehr in der Region künftig auf Busse mit Brennstoffzellen umzustellen.

Mit ein Grund, dass sich Infraserv Höchst nun als Partner im europäischen Projekt CHIC engagiert. In den fünf beteiligten Städten Aargau/Schweiz, Bozen/Italien, London/Großbritannien, Mailand/Italien und Oslo/Norwegen werden ab 2011 Schritt für Schritt insgesamt 26 Wasserstoff-Hybridbusse der neuesten Generation in Betrieb genommen und im Linienverkehr über einen Zeitraum von sechs Jahren eingesetzt. Die Fahrzeuge dafür liefern EvoBus-Daimler, Wrightbus, IVECO&Van Hool.

Insgesamt sind 25 Projektpartner aus neun Ländern eingebunden, die sich aus Vertretern der Industrie, kleinen und mittelständischen Unternehmen sowie Forschungseinrichtungen zusammensetzen. CHIC baut dabei auf den Erkenntnissen aus Vorläuferprojekten wie CUTE auf.

Langfristig ist ab 2012 die Einbeziehung von 14 weiteren Regionen in Europa, den sogenannten Phase-2-Cities, geplant, um auch dort in Zusammenarbeit in Städten und Gemeinden die ersten BZ-Busflotten im öffentlichen Verkehr einzuführen. Zu diesen Städten soll künftig auch Frankfurt gehören. »Wir können in diesem Projekt einen wichtigen Beitrag leisten«, so Lienkamp, »denn wir verfügen nicht nur über das Know-how im Aufbau der notwendigen Infrastrukturen, wir können auch den Wasserstoff dazu liefern.«

Über Mobilität hinaus gedacht

Im Rahmen nationaler Aktivitäten hat sich das Land Hessen außerdem für die Mitgliedschaft bei CEP (Clean Energy Partnership) beworben. CEP startete 2004 in Berlin und befindet sich nun in der dritten Projektphase – auch hier geht es um die Markteinführung der Wasserstoff-Technologie im Verkehr. Für Hessen sind die Erweiterung der Wasserstoff-Infrastruktur, der Einsatz von Brennstoffzellen-Fahrzeugen und der Bau neuer Wasserstoff-Tankstellen geplant. Auch hier will Infraserv Höchst tätig werden.

Neuestes Beispiel im Rahmen der BZ-Aktivitäten des Industriepark-Betreibers ist der Einsatz von zwei Brennstoffzellen-Fahrzeugen von Mercedes-Benz, den B-Klasse-F-Cell. Er wird diese drei Jahre lang auf ihre Alltagstauglichkeit testen. Die Autos sollen unter anderem als Shuttle-Fahrzeuge eingesetzt werden. Das erste Fahrzeug ist seit Mai bereits unterwegs, das zweite folgt im August. Die F-Cell-B-Klasse verfügt über ein 700-bar-Tanksystem und über eine Reichweite von bis zu 385km.

Doch nicht nur in der Mobilität der Zukunft ist die emissionsfreie Energieversorgung machbar. Wasserstoff kann in Kombination mit Photovoltaik auch zur Energieversorgung von Gebäuden eingesetzt werden. Die Idee: Mit Solarenergie wird Wasserstoff aus Wasser gewonnen, der wiederum als Energiespeicher in einer Brennstoffzelle zum Einsatz kommt. Ein auf diese Weise mit Strom und Wärme versorgtes Zem-Haus (zero emission) verursacht keinerlei Emissionen. Infraserv Höchst arbeitet aktuell daran, für Gebäude wettbewerbsfähige Energieversorgungssysteme, die auf dieser Technologie basieren, zu entwickeln.

INTERVIEW

»Der Aufbau einer neuen Infrastruktur ist immer eine Herausforderung«

Heinrich Lienkamp, Infraserv Höchst, über die Möglichkeiten sowie die Wege zum Aufbau einer Wasserstoff-Infrastruktur in Deutschland.

Mit Zero Regio wollten Sie beweisen, dass der Aufbau einer Wasserstoff-Infrastruktur möglich ist – und haben dieses ja auch getan. Wie realistisch ist die Verwirklichung im Großen?

Wasserstoffpipeline-Systeme existieren in Deutschland seit fast 100 Jahren – nehmen Sie nur zum Beispiel das Ruhrgebiet und Köln. Diese Pipelines gibt es auch in Frankreich, den Benelux-Staaten oder in den USA. Sie sind also erprobt und Stand der Technik. Außerdem sollten Sie nicht vergessen, dass das frühere Stadtgas in Deutschland aus rund 50Prozent Wasserstoff bestand und über Jahrzehnte deutsche Städte versorgt hat.

Kritiker behaupten, ein Aufbau der Infrastruktur sei zu teuer. Wie sehen Sie das?

Der Aufbau einer neuen Infrastruktur im Wettbewerb zu bestehenden Systemen ist immer eine Herausforderung. Dies war etwa für den Aufbau des Tankstellensystems für KFZ mit Verbrennungsmotor im Vergleich zur Infrastruktur für Pferdewagen der Fall. Und auch der Aufbau der Erdgas-Infrastruktur war zunächst einmal teuer. Gerechnet hat sich diese Investition aber mit der dann einsetzenden Nachfrage. Dies wird sich genauso mit der Wasserstoffinfrastruktur wiederholen. Im Vergleich der Subventionen für die Photovoltaik sind die Kosten für die H2-Infrastruktur eher überschaubar. Diese Ausgaben bringen Innovationen und Wirtschaftswachstum.

Wo sind H2-Infrastrukturen sinnvoll?

Auf Dauer sollten Wasserstoff-Infrastrukturen genau so flächendeckend wie Erdgas vorhanden sein. Aber ihr Startpunkt oder auch ihr Ursprung, von dem sie sich ausbreiten, liegt sinnvollerweise in den Ballungsgebieten – oder in Gebieten, in denen Wasserstoff-Erzeugungsanlagen vorhanden sind.

Wie sollte der Aufbau dabei angepackt werden?

Zum einen können in Gebieten mit vorhandenen Wasserstoff-Erzeugungskapazitäten wie etwa in Frankfurt Brennstoffzellen-Busflotten aufgebaut werden. Ein weiterer wichtiger Punkt sind Speichersysteme zur Speicherung von erneuerbaren Energien. So kann über Elektrolyse der aus Sonne und Wind entstehende Strom in Wasserstoff umgewandelt, gespeichert und in das bestehende Erdgasnetz eingespeist werden. Auch eine Vernetzung der Speicher mittels Pipeline-Systemen kann sinnvoll sein. Ein Teil dieses Wasserstoffs lässt sich dann für die Mobilität einsetzen.

Derzeit geht es noch nicht ohne Förderung. Wann schätzen Sie, könnte die BZ im mobilen Anwendungsbereich im allgemeinen Massenmarkt angekommen sein?

Bei entsprechender Anschubförderung und Festlegen der Rahmenbedingungen durch die Politik, dem Aufbau von Speichersystemen zur Speicherung von erneuerbaren Energien mittels Wasserstoff als Energieträger sowie der Koppelung der reinen E-Mobilität mit BZ-Systemen: In zehn bis 15 Jahren.

Wo sehen Sie Optimierungspotenzial?

Sowohl die PKWs als auch die Busse müssen in die Serienfertigung kommen, damit die Konkurrenzfähigkeit zum Verbrennungsmotor gegeben ist.

Erschienen in Ausgabe: 02/2011