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Postfossile Energieversorgungsoptionen für einen treibhausgasneutralen Verkehr im Jahr 2050: Eine verkehrsträgerübergreifende Bewertung

Die Studie zeigt auf, welche Kombinationen aus Antriebssystem und Kraftstoff – auch als Energieversorgungsoption bezeichnet – einen treibhausgasneutralen Verkehr in Deutschland im Jahr 2050 möglich machen. Auf Basis bestehender Forschungsarbeiten und Studienergebnisse wird ein systematischer Überblick über postfossile Optionen gegeben. Zu den potentiellen postfossilen Kraftstoffen zählen regenerativer Strom, aus regenerativem Strom hergestellte Kraftstoffe wie Power-to-Gas (⁠ PtG ⁠-Wasserstoff, PtG-Methan) und Power-to-Liquid (⁠ PtL ⁠) sowie Biokraftstoffe, zu den Antrieben neben Verbrennungsmotoren Elektromotoren, Hybride (Plug-in-Hybride, Elektrofahrzeuge mit Range-Extender) sowie Brennstoffzellen. Für Pkw, Lkw, Linienbus, Flugzeug und Seeschiff wurde untersucht, mit welcher postfossilen Energieversorgungsoption die jeweils höchsten Treibhausgasminderungen erreicht werden können. Außerdem wurden weitere ökologische, ökonomische, technische, infrastrukturelle sowie systemische Aspekte in die ganzheitliche Bewertung der Energieversorgungsoptionen einbezogen. Veröffentlicht in Texte | 30/2015.

Grüne Hauptstadt Essen präsentiert klimaneutral angetriebenes Ausflugsschiff "MS Innogy"

Am 25. August fand die erste offizielle Jungfernfahrt der MS innogy auf dem Baldeneysee in Essen statt. Die MS innogy, ein gemeinsames Projekt der Grünen Hauptstadt Europas – Essen 2017 und ihres Hauptsponsors innogy SE, ist das deutschlandweit erste Fahrgastschiff, das mit einer Methanol-Brennstoffzelle angetrieben wird. Das 2006 gebaute Fahrgastschiff stammt aus der Nähe von Lübeck und fuhr konventionell mit Dieselmotor über die Ratzeburger Seen. Im März 2017 wurde es in der Lux-Werft in Mondorf am Rhein technisch umgerüstet. Direkt am Baldeneysee wird Methanol im innogy-Besucherpavillon erzeugt. Eine Anlage filtert dort Kohlendioxid aus der Luft und wandelt es mithilfe von Strom und Wasser zu Methanol um. Die Brennstoffzelle auf dem Schiff nutzt dann das Methanol zur Stromerzeugung: Sie speist einen Elektromotor. Das Verfahren ist CO2-neutral, denn der Schiffsmotor setzt exakt so viel CO2 frei, wie zuvor für die Methanol-Herstellung aus der Luft gefiltert wurde. Und sollte der Methanol-Antrieb, der sich noch in der Testphase befindet, während der Fahrt ausfallen, übernimmt ein Dieselmotor neuester Generation und mit modernster Filtertechnik dessen Aufgabe.

LANUV führt Wasserstoffauto ein

© LANUV/M. Wengelinski: Schlüsselübergabe Nachdem das Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz (LANUV) bereits seit fast zwei Jahren Elektroautos im Routinebetrieb  einsetzt, soll dort jetzt auch das erste Brennstoffzellenauto  auf Alltagstauglichkeit getestet werden. NRW-Umweltminister Johannes Remmel übergab dazu dem LANUV anlässlich des Sommerfestes in der Natur- und Umweltakademie am 30. August 2015 ein Auto, das mit dieser Wasserstofftechnologie angetrieben wird. Der Präsident des LANUV, Dr. Thomas Delschen, nahm das Brennstoffzellenauto, einen Hyundai ix35 Fuel Cell, in Empfang: „Wir freuen uns, dass wir mit dem neuen Brennstoffzellenauto einen weiteren Schritt hin zu einem klimaneutralen LANUV vollziehen.  Durch den routinemäßigen Einsatz als Shuttle werden wir die Alltagstauglichkeit dieser neuen Technologie testen.“ Im LANUV sind bereits jetzt mehrere Elektroautos sowie E-Bikes (Pedelecs) im Routineeinsatz, die Dienstfahrten ohne Ausstoß von klimaschädlichen Treibhausgasen ermöglichen. So konnten im Jahr 2014 bereits mehr als 4 t CO2 eingespart werden. Im Jahr 2011 hat die Landesregierung das erste Klimaschutzgesetz für Nordrhein-Westfalen verabschiedet. Einen Eckpunkt stellt die klimaneutrale Landesverwaltung bis zum Jahr 2030 dar. Die LANUV-Aktion „ plus minus null CO2 “ wirbt für das Pilotprojekt “klimaneutrales LANUV“. „ Mit dem Einsatz eines Brennstoffzellenautos beweist das LANUV einmal mehr seine Vorreiterrolle beim Einsatz zukunftsweisender Technologien im Alltag. Die dabei gemachten Erfahrungen tragen dazu bei, dass die Landesverwaltung ihre Vorbildfunktion bei der erfolgreichen Umsetzung der Ziele des Klimaschutzplanes wahrnehmen kann“, so Minister Remmel. Das LANUV testet das Brennstoffzellenauto im Rahmen eines Modellversuchs. Die elektrische Energie für den Antrieb wird mittels einer Brennstoffzelle aus Wasserstoff erzeugt. Als Produkt entstehen dabei keine klimaschädlichen Abgase, sondern lediglich Wasserdampf. Damit ermöglichen Brennstoffzellenfahrzeuge eine saubere und geräuscharme Mobilität. Da Wasserstofffahrzeuge eine höhere Reichweite als reine E-Autos haben und in wenigen Minuten aufgetankt werden können, kommt dieser Technologie eine Schlüsselrolle bei klimafreundlichen Mobilitätskonzepten zu. Download Pressemitteilung Pressemitteilung Foto: Umweltminister Remmel übergab beim NUA-Sommerfest ein Brennstoffzellenauto an das LANUV © LANUV/M. Wengelinski . Der Abdruck der Fotos ist nur bei Nennung des Autors und in Verbindung mit dieser Pressemitteilung kostenfrei Foto: Umweltminister Remmel übergab beim NUA-Sommerfest ein Brennstoffzellenauto an das LANUV © LANUV/M. Wengelinski . Der Abdruck der Fotos ist nur bei Nennung des Autors und in Verbindung mit dieser Pressemitteilung kostenfrei

Teil 2

Das Projekt "Teil 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EFA-S GmbH durchgeführt. Um technisch-organisatorisches und Transformationswissen im Kontext von Energiewende und der Weiterentwicklung der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie zu erarbeiten, plant das Projektkonsortium den Aufbau und Probebetrieb eines mit Brennstoffzelle betriebenen Lkw zur Belieferung, Zustellung und Entsorgung von Waren. Im Rahmen des Reallabors Hylix-B wird dafür der Prototyp eines vollelektrischen Lkw mit 26 Tonnen Gesamtgewicht mit Brennstoffzellenantrieb aufgebaut und dessen Skalierbarkeit geprüft. Übergeordnetes Ziel ist daher, die Befähigung des 26 t-Lkw mit Brennstoffzellen-Antrieb und die Generierung von Hinweisen bezüglich der Praxistauglichkeit, Wirtschaftlichkeit und gesellschaftlicher Akzeptanz durch Erprobung, Messungen, Stakeholder-Gespräche und Befragungen. Der Einsatz des Lkw wird im Raum Stuttgart erprobt, Hemmnisse identifiziert und, wenn möglich, im Zusammenspiel der Expertise des Projektkonsortiums und den Stakeholdern überwunden. Dabei werden sowohl die technischen als auch organisatorischen Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Aufbau und der Nutzung von Brennstoffzellen-Lkw in der Praxis beforscht.

Realtime for Fuel Cell Hardware-in-the-Loop

Das Projekt "Realtime for Fuel Cell Hardware-in-the-Loop" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Fakultät 4 Maschinenwesen, Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen durchgeführt. In diesem Projekt soll ein Musterprozess für die Implementierung von Steuergeräten für Brennstoffzellenantriebe und deren Hardware-in-the-Loop- (HIL) Testing entwickelt werden. In den Musterprozess wird ein im Rahmen des Projektes zu entwickelndes echtzeitfähiges modulares, skalierbares und mathematisch-physikalisches Modell einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (PEMFC) und deren Versorgungseinheit für modellbasierte Entwicklungsmethoden zur Verfügung gestellt. Das Modell wird an einem HIL-Prüfstand validiert. Der gesamte Musterprozess wird anhand der Entwicklung einer Steuerungs- und Regelungssoftware für Brennstoffzellensysteme im Fahrzeugantriebsstrang, welche auch bei extremen Bedingungen oder einem gealterten Stack noch stabil und effizient arbeiten kann, evaluiert. Der Musterprozess ermöglicht es in Zukunft, schnell und effizient Regelungssysteme für Brennstoffzellenfahrzeuge auszulegen, zu testen und zur Marktreife zu bringen. Der technologische Reifegrad von Brennstoffzellensystemen für mobile Anwendungen wird erhöht.

Teil 3

Das Projekt "Teil 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kommunikationsbüro Ulmer GmbH durchgeführt. Um technisch-organisatorisches und Transformationswissen im Kontext von Energiewende und der Weiterentwicklung der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie zu erarbeiten, plant das Projektkonsortium den Aufbau und Probebetrieb eines mit Brennstoffzelle betriebenen Lkw zur Belieferung, Zustellung und Entsorgung von Waren. Im Rahmen des Reallabors Hylix-B wird dafür der Prototyp eines vollelektrischen Lkw mit 26 Tonnen Gesamtgewicht mit Brennstoffzellenantrieb aufgebaut und dessen Skalierbarkeit geprüft. Übergeordnetes Ziel ist daher, die Befähigung des 26 t-Lkw mit Brennstoffzellen-Antrieb und die Generierung von Hinweisen bezüglich der Praxistauglichkeit, Wirtschaftlichkeit und gesellschaftlicher Akzeptanz durch Erprobung, Messungen, Stakeholder-Gespräche und Befragungen. Der Einsatz des Lkw wird im Raum Stuttgart erprobt, Hemmnisse identifiziert und, wenn möglich, im Zusammenspiel der Expertise des Projektkonsortiums und den Stakeholdern überwunden. Dabei werden sowohl die technischen als auch organisatorischen Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Aufbau und der Nutzung von Brennstoffzellen-Lkw in der Praxis beforscht.

Teil 1

Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Esslingen, Institut für Nachhaltige Energietechnik und Mobilität durchgeführt. Um technisch-organisatorisches und Transformationswissen im Kontext von Energiewende und der Weiterentwicklung der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie zu erarbeiten, plant das Projektkonsortium den Aufbau und Probebetrieb eines mit Brennstoffzelle betriebenen Lkw zur Belieferung, Zustellung und Entsorgung von Waren. Im Rahmen des Reallabors Hylix-B wird dafür der Prototyp eines vollelektrischen Lkw mit 26 Tonnen Gesamtgewicht mit Brennstoffzellenantrieb aufgebaut und dessen Skalierbarkeit geprüft. Übergeordnetes Ziel ist daher, die Befähigung des 26 t-Lkw mit Brennstoffzellen-Antrieb und die Generierung von Hinweisen bezüglich der Praxistauglichkeit, Wirtschaftlichkeit und gesellschaftlicher Akzeptanz durch Erprobung, Messungen, Stakeholder-Gespräche und Befragungen. Der Einsatz des Lkw wird im Raum Stuttgart erprobt, Hemmnisse identifiziert und, wenn möglich, im Zusammenspiel der Expertise des Projektkonsortiums und den Stakeholdern überwunden. Dabei werden sowohl die technischen als auch organisatorischen Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Aufbau und der Nutzung von Brennstoffzellen-Lkw in der Praxis beforscht.

Marktaktivierung von Brennstoffzellen-Pkw's in gewerblichen Flotten in Deutschland

Das Projekt "Marktaktivierung von Brennstoffzellen-Pkw's in gewerblichen Flotten in Deutschland" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Toyota Kreditbank GmbH durchgeführt. Bei der Umstellung von PKW auf klimaschonende Antriebe gehört Toyota weltweit zu den Treibern für einen Wechsel in der Antriebstechnologie. So hat das Unternehmen als erstes die Hybridtechnologie mit dem Prius als erstes Serienfahrzeug in den Markt gebracht. Mittlerweile sind fast 12 Millionen Fahrzeuge in der Hybrid bzw. Plug-In Hybridversion weltweit im Einsatz. Die Brennstoffzellentechnologie ist aus Sicht von Toyota ein konsequenter nächster Schritt auf dem Weg zu einer emissionsfreien Mobilität. Neue Technologien benötigen einen längeren Zeitraum, um sich am Markt erfolgreich zu etablieren. Der Toyota Prius hat über 10 Jahre benötigt die Millionen-Marke zu überschreiten. Um die nötige Marktdurchdringung der Brennstoffzellentechnologie zu erreichen, ist ein Mehrklang an wirksamen und unterstützenden Maßnahmen und Instrumenten von Nöten. In Deutschland ist der Toyota MIRAI seit Oktober 2015 erhältlich - derzeit leider nur in überschaubaren Stückzahlen, vornehmlich vorerst hoher Produktionskosten und begrenzter Märkte geschuldet. Um hier einen sichtbaren und nachhaltigen Markthochlauf zu gewährleisten, ist eine Fahrzeugplatzierung in Wirtschafts- bzw. Gewerbeflotten zu priorisieren, die mit entsprechender Förderung von der Leistungsfähigkeit dieser innovativen Fahrzeuge überzeugt werden - und somit zum Unterstützer und Botschafter dieser Technologie zur weiteren Verbreitung aktiv einen Beitrag leisten.

Erweiterung der H2-Tankstelle Stuttgart Talstraße zur Bustankstelle für den ÖPNV

Das Projekt "Erweiterung der H2-Tankstelle Stuttgart Talstraße zur Bustankstelle für den ÖPNV" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EnBW Regional AG durchgeführt. Mit dem Vorhaben wurde eine vorhandene PKW-Wasserstofftankstelle so erweitert, dass Busse mit Brennstoffzellenantrieb an dieser Stelle Wasserstoff tanken können. Das Projekt zeigte erfolgreich, wie die erforderlichen Schritte von der Planung bis zur Umsetzung durchzuführen sind. Von der Leistungsfähigkeit waren die Komponenten Verdichter und Elektrolyse an der Bestandsanlage ausreichend dimensioniert. Als begrenzende Komponente in der Anlage stellte sich der Hochdruckpufferspeicher heraus. Bei der Entwicklung des technischen Konzeptes entstand eine Lösung, die auch für andere Standorte anwendbar ist. Die Inbetriebnahme bewies die Tauglichkeit unter Praxisbedingungen. Wie der Betrieb zeigt, sind die Busse der ideale Einsatzzweck für die Wasserstoffbetankung: Die Anforderungen im Vergleich zur PKW-Betankung sind einfach und die großen Abnahmemengen bieten die Voraussetzungen, um einen wirtschaftlich erfolgreichen Betrieb untersuchen zu können.

Entwicklung von Stack-Designs für NT-PEM-Brennstoffzellen mit ne,uartigen Compund-Bipolarplatten

Das Projekt "Entwicklung von Stack-Designs für NT-PEM-Brennstoffzellen mit ne,uartigen Compund-Bipolarplatten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT durchgeführt. Brennstoffzellen-Antriebe stellen eine aussichtsreiche Technologie zur Substitution von Verbrennungsmotoren in Nutzfahrzeugen dar. Wesentliche Hürden für die flächendeckende Verbreitung sind die derzeit noch hohen System- und Stack-Kosten sowie deren geringe Lebensdauer. Kernziel des Projektes BiFoilStack ist die Entwicklung von maßgeschneiderten Stack-Konzepten für NT-PEM-Brennstoffzellen für die Zielanwendung 'Nutzfahrzeuge' auf Basis von Compound-Bipolarfolien. Die thermoplastischen Bipolarfolien mit bis zu 90 % Kohlenstoff weisen eine hohe elektrische Leitfähigkeit und geringe Kontaktwiderstände auf, können passgenau an spezifische Anforderungsprofile adaptiert und zudem mit artgleichen Fügepartnern verschweißt werden. Hierdurch ergeben sich völlig neue Konstruktionsmöglichkeiten und damit innovative Ansätze für neuartige Stack-Konzepte.

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