Initialinfrastruktur für Wasserstoffmobilität auf Basis von Flotten

  • Initial infrastructure for hydrogen mobility enabled by fleets

Grüger, Fabian; Stolten, Detlef (Thesis advisor); Praktiknjo, Aaron Jonathan (Thesis advisor)

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH, Zentralbibliothek, Verlag (2019)
Buch, Doktorarbeit

In: Schriften des Forschungszentrums Jülich. Reihe Energie & Umwelt = Energy & environment 466
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource (V, 209 Seiten) : Illustrationen

Dissertation, RWTH Aachen University, 2019

Kurzfassung

Der heutige Straßenverkehr geht mit Problemen wie Schadstoff- und CO2-Ausstoß einher. Der Einsatz von Brennstoffzellenfahrzeugen (FCEV) kann diese Probleme wirkungsvoll adressieren, ein Markthochlauf erfordert jedoch ein für PKW-Fahrer lokal und flächendeckend verfügbares Netzwerk aus Wasserstofftankstellen (HRS). Diese sind zu Beginn allerdings wegen Unterauslastung unwirtschaftlich. Eine Einführungsstrategie kann im gemeinsamen Einsatz von HRS und Flottenfahrzeugen bestehen, da diese nur lokale und keine flächendeckende Infrastruktur erfordern und eine Auslastung der HRS garantieren. So kann das HRS-Netzwerk schrittweise ergänzt werden. Ziel dieser Arbeit ist deshalb, die Wirtschaftlichkeit von HRS für Carsharing-, Taxi und Busflotten zu untersuchen und das Potential dieser Einführungsstrategie zu bewerten. Um dieses Ziel zu erreichen, werden zunächst einzelne HRS für Flotten mittels Optimierung hinsichtlich Wirtschaftlichkeit dimensioniert. Dazu wird für jeden Flottentyp ein Nachfrageprofil modelliert und mit einem Simulationsmodell einer HRS mit Elektrolyse und Windparkanbindung verbunden. Dann werden HRS für Flotten über Deutschland verteilt so ausgelegt und positioniert, dass ein Netzwerk mit möglichst großem Nutzen für private PKW-Fahrer entsteht. Für diese Optimierung wird eine eigens entwickelte Methode zur Bewertung der Qualität von HRS-Netzwerken verwendet. Abschließend wird geklärt, ob die so ermittelte Initialinfrastruktur ausreicht, um einen Markthochlauf von FCEV zu ermöglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass der Einsatz von Flotten einen wirtschaftlichen HRS-Betrieb ermöglichen kann, wenn wenige Randbedingungen angepasst werden. Insbesondere die EEG-Umlage auf Windstrom steht gegenwärtig der Wirtschaftlichkeit entgegen. In jedem Fall sollte der Verkaufspreis von Wasserstoff mindestens leicht erhöht werden. Mit dem geplanten und hier zugrunde gelegten Ausbau des Netzwerks auf insgesamt 71 HRS wird etwa 1,2 Mio. Personen der Umstieg auf ein FCEV ermöglicht. Werden in den 80 größten Städten zusätzliche HRS für Flotten errichtet, können bis zu 17,5 Mio. Personen erschlossen werden. Aufbau und Betrieb der HRS müssten dann mit 34,5 Mio. € pro Jahr bezuschusst werden. Eine Analyse verschiedener Ausbaustufen des HRS-Netzwerks zeigt, dass einige Standorte besonders wichtig für das Netzwerk sind. Dazu zählen Hagen, Halle (Saale), Jena und Würzburg. Um den Anforderungen an ein Mindestnetzwerk zu genügen, müssen 39 bis 99 zusätzliche HRS gezielt positioniert werden. Aufbau und Betrieb dieser HRS erfordern zusätzliche Mittel in Höhe von 6,1 Mio. € bis 15,5 Mio. € jährlich. Dieses Netzwerk bestünde dann insgesamt aus 110 bis 170 HRS. Demnach sind weniger HRS erforderlich als bisher geschätzt. Das gegenwärtige Ausbauziel sieht jedoch nur 100 HRS vor und sollte folglich erweitert werden, um den Markthochlauf von FCEV zu ermöglichen.

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