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6 | 2013

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SPECIAL Erneuerbare

SPECIAL Erneuerbare Energien Bild 1: Wasserstofftankstelle in Düsseldorf Wasserstoff-Mobilität kommt voran Erklärtes Ziel der Europäischen Union (EU) ist es, bis 2020 mindestens 20 Prozent des Energiebedarfs aus alternativen Quellen zu decken. Dazu fördern EU sowie Bund und Länder verschiedene Projekte, die Wasserstoff (H 2 )als Energieträger etablieren sollen. Air Liquide beteiligt sich durch Mitarbeit am Aufbau einer Wasserstoff-Infrastruktur an diesem Zukunftsvorhaben. Andrés Fernández Durán Wasserstoff besitzt einen hohen Energieinhalt –1Kilogramm H 2 entsprechen etwa 3,5Litern Öl –und ist aus allen Energiequellen herstellbar. Er selbst ist kohlenstofffrei und würde beim Einsatz als Kraftstoff die Emissionenaus dem Verkehrreduzieren.Erbieteteine Speichermöglichkeit fürregenerative Energiequellen und kann daher deren fluktuierende Verfügbarkeit ausgleichen. Wasserstoff ist als Kraftstoff sowohl in Verbrennungsmotoren als auchinBrennstoffzelleneinsetzbarund ermöglicht mit Tankzeiten von wenigen Minuten bereits hohe Reichweiten vonbis zu 600Kilometern (je nach Fahrzeugtyp) proTankfüllung. Gute Voraussetzungen Air Liquide verfügt seit Jahrzehnten über umfassendes Know-how inder gesamten Wasserstoffversorgungskette – vonProduktion, Distribution und Lagerung über Anwendungen bis hin zur Brennstoffzelle.Weltweithat das Unternehmenmehrals 200 Wasserstofferzeugungsanlagen, die etwa imJahr 2012 rund 11,5 Milliarden Kubikmeter produzierten. Außerdem wurde mit einer Längevon nahezu2000 Kilometerndas weltweit längste Pipelinenetz für Wasserstoff aufgebaut –davon rund 240Ki- lometerinDeutschlandimRhein-Ruhr- Gebiet. Ausgangspunkt der deutschen Pipeline ist der Chemiepark Marl, in demAir Liquide die größteWasserstoffabfüllanlage Europas betreibt.Aktiv beteiligt sich das Unternehmen auch an der Entwicklung von Wasserstoffspeicherbehältern –sowohl für die Lagerung vongasförmigemWasserstoffunter hohem Druck (350 bis 700 bar) als auch für flüssigen Wasserstoff bei extrem niedrigen Temperaturen (-253 °C). Wasserstoff wird mobil Auch wenn es bis zur Serienproduktion von wasserstoffbetriebenen Pkw nochdauert,gibtesbereits heute Marktsegmente, in denen Brennstoffzellen denAnwendern verglichen mit konventionellenLösungen einensohohen Zusatznutzen verschaffen, dass sie bereit sind, die höheren Kosten zu akzeptieren. Dazu gehört beispielsweise dienetzunabhängige Stromversorgung sowie die Energieversorgung für Boote und Wohnmobile. Auch Kleinfahrzeuge sind mögliche „Türöffner“ für denEinsatz vonWasserstoff imVerkehrswesen: Bei dem mittlerweile abgeschlossenen Projekt Hychain Minitrans wurden –koordiniert von Air Liquide –invier europäischen Regionen Kleinfahrzeuge wie Rollstühle, Lastenfahrräder, Motorroller, Kleintransporter und Shuttlebusse erprobt. Bis auf die Bussewurden die Fahrzeuge durch einfach austauschbare Wasserstoffkartuschen „betankt“. In Marl wurde eine 700-bar-Abfüllanlage für die hierbei eingesetzten speziellen Composite-Flaschen installiert. Auch Tankstellen gehören zu diesem Projekt wie die von Air Liquide errichteten Stationen inBottrop und Herten, die von den Vestischen Verkehrsbetrieben für zwei ihrer Stadtbuslinien genutzt werden. 24 UmweltMagazin Juni 2013

Herkunft des Wasserstoffs Da Wasserstoff inder Natur nicht elementar vorkommt, muss erzur Gewinnung ausseinenchemischenVerbindungen gelöst werden. Die jährliche globale Produktionsmenge liegt derzeit bei 500 Milliarden Normkubikmetern. Der Löwenanteil stammt ausfossilenQuellen und ausder chemischen Industrie, wo er als Nebenprodukt bei der Chlorproduktion oder bei Rohölraffinerieprozessen entsteht. Mithilfe der Wasserelektrolyse ist eine emissionsfreie Wasserstofferzeugung möglich, wenn der erforderliche Stromregenerativ gewonnenwird–etwa durch den Einsatz von Biomasse, Windund Solarenergie. Wasserstoffkannauch direkt aus Biomasse oder inKläranlagen ausFaulgasensynthetisiert werden. Mit Unterstützung zur Marktreife Um die Marktreife der Wasserstoffmobilitätzufördern,hat dieBundesregierung 2008das Nationale Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) gestartet. Bis 2016 stellt der Bund insgesamt 700 Millionen Euro bereit–vor allemfür dieDemonstration der Brennstoffzellentechnologie in sogenannten Leuchtturmprojekten. Ergänzt werden diese Gelder durchentsprechende Mittel der Industrie, sodass sich dieFördersumme auf1,4 MilliardenEuro beläuft. Eines dieser Leuchtturmprojekte ist die Clean Energy Partnership (CEP), ein Zusammenschluss von führenden Unternehmen –darunter seit 2010 Air Liquide –, die Wasserstoff alsKraftstofffür die Mobilität der Zukunfterproben.Neben Kraftfahrzeugherstellern, Technologie-, Mineralöl- und Energiekonzernen beteiligen sich auch zwei große Anbieter für öffentlichen Nahverkehr sowie als assoziierte Partner die Länder NRW, Baden-Württemberg und Hessen an derCEP. Bild 2: Keine Umstellung: Tanken von Wasserstoff Bilder (2): Air Liquide Tankstellen-Infrastruktur In umfangreichen Alltagstests werden schon heute wasserstoffbetriebene Pkw großer Autohersteller erprobt sowie Forschungs- und Praxisergebnisse bezüglich Tankstellentechnik und -infrastruktur gesammelt. Air Liquide hat bereits verschiedene Tankstellenprojekte realisiert –zuletzt die erste öffentlich zugängliche Wasserstofftankstelle für PkwinNordrhein-Westfalen in Düsseldorf, dieseitMitte 2012 in Betriebist (sieheBild 1). DieTankstelle am Höherweg ist so ausgelegt, dass täglich bis zu 50 Pkw und leichte Nutzfahrzeuge mit 700 und 350 bar tanken können. In einerzweitenAusbaustufewirdmit einem separaten 350-bar-Dispenser auch die Betankung von Bussen möglich sein. Die Station wird grundsätzlich unbemannt betrieben, jedoch fernüberwacht. Für Fragen steht den Kunden eine rund um die Uhr besetzte Telefon- Hotline zur Verfügung. Die Zapfanlage istmit einemKartenleser für die Fahreridentifikation und die kundenfreundliche Abrechnung der getankten Wasserstoffmenge ausgestattet. Beim Tankvorgang muss sich der Fahrer verglichen mit einerherkömmlichen Betankung kaum umstellen: Die Zapfpistole wird mit dem Tankstutzen am Auto verbunden und der Tankvorgang per Knopfdruck am Touchscreen des Bedienpanels gestartet (siehe Bild 2). Das Betankungsequipment wurde als geschlossenes System konzipiert, sodass ein Austritt vonWasserstoffnicht möglichist.Danach läuft alles vollautomatisch – etwa der Dichtigkeitstest der Verbindung oder die Druckmessung für den Füllgrad. Über eine Infrarotschnittstelle überträgt das Fahrzeug amAnfang und aktiv auchwährenddes Tankens wichtige Daten des Tanksystems an die Zapfsäule, um den Tankvorgang zu optimieren. Auf diese Weise wird das Fahrzeug zuverlässig vollständig gefüllt und so die maximale Reichweite des jeweiligen Fahrzeugtyps erreicht. Um eine mit konventionellen Kraftstoffen vergleichbare Tankzeit zu erzielen,wirdder Wasserstoffmithilfe von flüssigem Stickstoff –bevorratet in einem Speicherbehälter auf dem Tankstellengelände – bis auf -40 °C vorgekühlt. Auf diese Weise ist das Fahrzeug nach etwa 3bis 5Minuten bei 700bar vollgetankt. Die Tankstelle in Düsseldorf bezieht denWasserstoffderzeitaus Marl. Dort wird ermithilfe einer Erdgasreformierungsanlage von Evonik Oxeno produziert und dann perTankwagen nach Düsseldorf transportiert. Der Einsatz vonErdgaszur Wasserstoffproduktion kann den CO 2 -Ausstoß im Vergleich zu modernen Dieselfahrzeugen schon heute um biszu30Prozent reduzieren. Im Rahmen der Clean Energy Partnership hat sich Air Liquide jedoch verpflichtet, 50 Prozent des Wasserstoffs aus CO 2 -neutralen Quellen zubeziehen. Als solche Quellen werden die Wasserelektrolyse und das Biogasreforming dienen. 50 weitere Tankstellen bis 2015 Nachdem bereits verschiedene Tankstellenprojekte in Deutschland realisiert wurden, unterzeichneten imJuni 2012 das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung sowie verschiedene Industrieunternehmen – darunter Air Liquide –eine Absichtserklärung, bis2015ein Versorgungsnetz aus 50 öffentlichen Wasserstofftankstellen inDeutschland aufzubauen. Im Fokus dieses Aufbauplans stehen die Metropolenregionen sowie die Schaffung von Korridoren zur Verbindung dieser Regionen. Dies stellt einenweiteren Schritt zum Aufbau einer flächendeckendenInfrastrukturdar. HieranwirdsichAir Liquide mit dem Bau von zehn Tankstellen beteiligen. Geplant sind derzeit drei Stationen in NRW, jeweils zwei in Hessen, Sachsen und Süddeutschland sowie eine inNiedersachsen. Auch in Europa Im Rahmen des europäischen Projekts SWARM (kurzfür „Demonstration of Small 4-Wheel fuel cellpassengervehicle Applications in Regional and Municipal transport“) wird Air Liquide bis 2014 in Bremen,Birmingham und Brüssel drei weitere Wasserstofftankstellen für biszu40Betankungenpro Tagauslegen und errichten. Innerhalb des Projekts werden für einen Zeitraum von drei Jahren Privatleuten insgesamt 90 Wasserstofffahrzeugezur Verfügung gestellt, um detaillierteErkenntnisseüber deren Nutzerverhalten zu gewinnen. Das Ergebnis dient dann als Grundlage fürEmpfehlungenfür die Markteinführung vonwasserstoffbetriebenen Pkw. Andrés Fernández Durán, Air Liquide Deutschland GmbH, Düsseldorf, wasserstoff@airliquide.de UmweltMagazin Juni 2013 25

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