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Brennstoffzellen in der Transportbranche

Wasserstoff im Lastenverkehr

Wenn von Klimawende geredet wird, denken wir meist an Kohlekraftwerke oder „schmutzige“ Diesel-Autos. Doch welche Rolle spielt der Lastenverkehr und welche Maßnahmen zur Reduzierung der C02 Emissionen können dort getroffen werden?

Ganze 90 % des weltweiten Handels werden auf dem Seeweg abgewickelt. Neben einer enormen Menge an transportierten Gütern zeichnet die Schifffahrt so auch für 2,6 % der weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich. Durch den Einsatz von Schwerölen und Diesel als Treibstoffe werden auch andere Schadstoffe ausgestoßen.

Insbesondere für Küstengebiete und Hafenregionen bedeuten die Emissionen von großen Schiffen eine enorme Belastung der Luftqualität. Durch eine EU-Richtlinie wird daher der Schwefelgehalt bei Schiffskraftstoffen ab 2020 auf 0,5 % (statt vorher 3,5 %) beschränkt. Zum Vergleich: Der Grenzwert für PKW-Kraftstoffe liegt bei 0,001 %. Ein weiteres Ziel der „International Maritime Organization“ ist die Senkung der Emissionen um 50 % bis 2050. Für einen emissionslosen Betrieb reichen weitere Anpassungen der konventionellen Treibstoffe, sowie technische Verbesserungen der Motoren nicht aus. Zu diesem Zweck könnten in Zukunft Schiffe mit Wasserstoff oder Methanol betrieben werden.

Im Rahmen des EU-Projekts FLAGSHIPS werden derzeit zwei verschiedene Arten von wasserstoffbetriebenen Schiffen getestet, die jeweils mit einer Brennstoffzelle mit 400kW Leistung ausgestattet sind. Das eine Schiff nutzt hochkomprimierten gasförmigen Wasserstoff, um in Lyon als Schubboot auf der Rhône Kähne zu schieben. Das andere Schiff dient in Norwegen als Personen- und Autofähre, speichert den Wasserstoff jedoch in flüssiger Form. Die Speicherung in flüssiger Form erfordert eine Kühlung auf -253°C, bietet dabei jedoch eine höhere Dichte als gasförmiger Wasserstoff.

Einen großen Beitrag zur Klimaerwärmung leistet zudem der Flugverkehr (Personen- und Lastverkehr), der einen Anteil von 2,8 % an den weltweiten CO2 Emissionen aufweist.  Die Entwicklung klimaneutraler Antriebe ist deshalb ein großes Thema für die Flugzeugbauer. Bereits heute könnten Flugzeuge klimaneutral abheben, wenn aus Erneuerbaren Energien synthetisch hergestellte Kraftstoffe genutzt werden. Die über den Gesamtprozess betrachtete Effizienz ist aufgrund der Umwandlungsverluste dabei jedoch sehr gering. Aus diesem Grund werden derzeit vor allem der direkte Einsatz von Wasserstoff als Verbrennungsmedium, sowie die Umsetzung in einer Brennstoffzelle betrachtet. Durch eine flexible Verteilung der Motoren könnte der Einsatz einer Brennstoffzelle dabei völlig neue Flugzeugkonfigurationen ermöglichen. Problematisch sind derzeit vor allem die Unterbringung der großen und schweren Brennstoffzellen und Wasserstofftanks, die sowohl einem hohen Druck als auch niedrigen Temperaturen standhalten müssen. Experten gehen derzeit davon aus, dass die ersten Wasserstoffflugzeuge in frühestens 10 Jahren auf den Markt kommen.

Im Straßenverkehr ist der Einsatz von Wasserstoff in Lastkraftwagen sogar vielversprechender als bei privaten Mittel- und Kleinwagen, die bereits zuverlässig mit Batterien betrieben werden können. Aufgrund der geringeren Energiedichte von Wasserstoff gegenüber Diesel wird mehr Platz für den Tank benötigt, durch eine neue EU-Richtlinie sollen aber größere Abmessungen und höhere Gewichte für LKW ermöglicht werden, soweit dies der Verringerung von Emissionen dient. Über die Lebensdauer eines LKWs gesehen, haben die Kraftstoffkosten einen sehr hohen Anteil an den Gesamtkosten. Wichtig für die Akzeptanz klimaneutraler Antriebe sind aus diesem Grund niedrige Kraftstoffkosten, die höhere Anschaffungskosten wettmachen können. Der Preis von Wasserstoff und vor allem grünem Wasserstoff ist aktuell noch nicht konkurrenzfähig. Demnach bleibt eine entscheidende Problematik der Energiewende bestehen: Die Brennstoffzelle ist bereit, aber wo bleibt der Wasserstoff?

Klimaneutrale Antriebskonzepte sind insbesondere bei Großverbrauchern wie LKW, Schiffen und Flugzeugen noch weit vom alltäglichen Einsatz entfernt. Was meinen Sie, wie lange dauert es noch bis wir das erste Mal in einem Wasserstoffbetriebenem Flugzeug abheben? 

 

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