Über die Voraussetzungen für die Bereitstellung des Kraftstoffs für Fahrzeuge mit H2-Verbrennungsmotor oder BZ-Antrieb haben sich Jaco Reijerkerk und Bernhard Valentin Gedanken gemacht. Die Diplomarbeiten der beiden Jung-Ingenieure untersuchen unterschiedliche Technologien und Wirtschaftlichkeitsaspekte für die Einführung von Wasserstoff im Strassenverkehr.

Reijerkek stellte zunächst vier Konzepte für die Integration von H2 in das Angebot an Autobahntankstellen in Deutschland gegenüber. Dabei wurden Verbrauchseigenschaften und Energiedichte herkömmlicher Kraftstoffe, die existierende Infrastruktur und die aktuelle Nachfragesituation als Masstab zugrunde gelegt. Für die Produktion und Bereitstellung von Wasserstoff betrachtet seine Arbeit jeweils die zentrale und die vor Ort stattfindende Reformierung und Elektrolyse sowie die Distribution per Pipeline. Valentin ergänzte die technische Untersuchung mit Überlegungen zur wirtschaftlich aussichtsreichsten Variante für die Substitution von Benzin oder Diesel durch H2. Pate für beide Arbeiten war Dr. Joachim Wolf von der Linde Gas AG, Wiesbaden.

"Ziel unserer Arbeit war, sinnvolle Methoden zu erarbeiten, um an Tankstellen Wasserstoff bereitstellen zu können", sagt Valentin zur Motivation des gemeinsamen Vorhabens. "Darauf basierend galt es, Infrastrukturkomponenten für mehrere Konzepte zu dimensionieren, um mögliche Bereitstellungskosten von Treibstoffäquivalenten während unterschiedlicher Kommerzialisierungsphasen zu ermitteln."

Die Betrachtungen gehen von der Annahme aus, dass sich der Bedarf an der Zapfsäule in je 50% flüssigen und Druckgaswasserstoff aufteilt, es wurden Substitutionsquoten von 0,1 bis 50% unter die Lupe genommen. Danach biete die Flüssiganlieferung von zentral produziertem Wasserstoff an der Tankstelle per Kryocontainer die wirtschaftlich beste Alternative. Bereits ab einer Substitutionsquote von 2% könne H2 dann unter der Voraussetzung, dass der umweltfreundliche Treibstoff nur mit der Mehrwertsteuer belegt werde, zu Kosten unterhalb heutiger Preise für Ottokraftstoff angeboten werden.Die Fokussierung auf die Anlieferung von flüssigem Wasserstoff sorge zudem für eine mit der derzeitigen Versorgung vergleichbare Flexibilität bei Bedarfsanpassung, Liefermengen und Lieferreichweiten. Im Gegensatz zur on-site Produktion, bei welcher der H2-Ertrag auf die maximale Anlagenkapazität beschränkt sei, könne durch die Flüssiganlieferung jederzeit mit einer gesteigerten Lieferfrequenz auf veränderten Bedarf reagiert werden. Zudem seien die Kosten für die Errichtung von Zapfsäulen für LH2 und GH2 am niedrigsten. Dies führe im Anfangsstadium der Substitution bei noch niedriger Zapfsäulenauslastung zu einem deutlichen Kostenvortel gegenüber anderen Konzepten.

Ein weiteres Resultat der Analyse sei, dass aufgrund der hohen Stromkosten in Deutschland kurzfristig die Elektrolyse gegenüber der Dampfreformierung wirtschaftlich im Nachteil sei. Langfristig jedoch stelle diese Variante sowohl ökologisch wie auch ökonomisch eine ernst zu nehmende Option dar. Der Einsatz von Pipelines für den Wasserstofftransport in Ballungsräumen sei erst oberhalb einer Substitutionsquote von 50% eine wirtschaftlich sinnvolle Alternative.

Die Ergebnisse der Arbeiten stellen Dr. Joachim Wolf, Jaco Reijerkerk und Bernhard Valentin am 10. Oktober im Vortragsforum der Wasserstoff Expo vor.

(H2-Report)