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Wasserstofftransport: Überwindung der Betankungsproblematik
Wasserstoff kann eine wichtige Rolle bei der Dekarbonisierung des Verkehrssektors spielen, der in einigen Ländern bis zu 35 % der Kohlenstoffemissionen verursacht. Aber Wasserstoff kann sein Potenzial nur dann voll ausschöpfen, wenn die Betankungsinfrastruktur ausgebaut wird.
Der Bedarf an dieser Infrastruktur liegt auf der Hand. Während sich die Batterietechnologie für kleinere Fahrzeuge und Busse mit geringeren Betriebszyklen eignet, gilt Wasserstoff weithin als die vielversprechendste Option zur Dekarbonisierung von Lkw, Bussen mit größerer Reichweite, Schiffen, Flugzeugen und Zügen. Bei diesen Verkehrsträgern sind die geringere Energiedichte der Batterien (und damit die geringere Reichweite und Transportkapazität) sowie die langsame Aufladung ein großer Nachteil.
Die Analyse spezifischer Anwendungen unterstützt die Argumente für Wasserstoff. Auf der ganzen Welt hat die Modellierung von Betriebszyklen für Buslinien - unter Berücksichtigung der Topographie, der Entfernung und der Nähe zu den Betriebshöfen - gezeigt, dass Wasserstoffbusse in nicht allzu ferner Zukunft wirtschaftlich mit herkömmlichen Fahrzeugen konkurrieren können. Dies haben wir zum Beispiel bei der Modellierung von Strecken für die South Yorkshire Passenger Transport Executive im Vereinigten Königreich festgestellt.
Über die Machbarkeitsstudien hinaus erbringen Demonstrationsprojekte den Beweis für die Realisierbarkeit sowohl der Wasserstofffahrzeug- als auch der Betankungstechnologie. Im Nordwesten Englands ist geplant, dass Wasserstoffbusse künftig zwischen St. Helens und Liverpool verkehren. Zusammen mit der Tankstelle sind die Fahrzeuge Teil des ersten Wasserstoffbus-Pilotprojekts der Region, an dem wir mit Merseytravel gearbeitet haben.
Es ist sinnvoll, die Einführung von Wasserstofffahrzeugen und der Betankungsinfrastruktur mit dieser Art von Flotten zu beginnen, die wieder in Betrieb genommen werden. Fahrzeuge wie Busse, Müllwagen und kleine Fähren kehren jeden Tag zu ihrem Standort zurück und legen nicht so weite Strecken zurück, dass sie während ihrer Fahrt auftanken müssen. Außerdem haben sie die Größe und den Ermessensspielraum, um diese Umstellung zu organisieren. Die Konzentration auf einzelne Flotten und ihre Stützpunkte kann jedoch immer nur ein Ausgangspunkt sein. Wenn sie fortgesetzt wird, führt sie zu einem Flickenteppich unzusammenhängender, kleiner Initiativen.
Scaling up
Such a patchwork approach could become a block on the road to a hydrogen future for transport. It increases investment risk and uncertainty, whereas what the market needs now is scale and efficiency. What’s required is an overarching strategy for developing the widespread refuelling infrastructure that will ultimately be required. A corridor approach – developing refuelling stations around specific hubs which could then be joined up to form a regional or national network – would be a useful stepping-stone towards this.
Any sort of large-scale development requires a whole-system approach. This should look across the well-to-wheel value chain and environmental impact of a project – from wind farm to electrolyser to bus, truck or ferry – and consider it as a single solution. Authorities, regulators and transport owners/operators, who used to take fuel availability for granted, now have to participate in this value chain. Fuel has gone from an operational issue to something that’s key to their whole business plan and is a board-level issue.
Unlocking opportunities
While big questions about major investments in hydrogen technology are probably outside the comfort zones of many transport owners and operators, the expertise they need is out there. And with the right support there are opportunities to unlock efficiencies through regional-level procurement, alliances or public-private partnerships. Value can be captured throughout the chain, and risks can be allocated in a way that facilitates investment.
In New Zealand, we’ve seen the benefits of a joined-up approach through our partnership with Ports of Auckland, Auckland Council, Auckland Transport (AT) and Kiwi Rail. An electrolyser at the Waitematā port will produce hydrogen for fuel cell vehicles, including port equipment, buses and cars. The new facility will help both Ports of Auckland and AT’s bus fleet become zero carbon by 2040.
As cities, regions and nations around the world strive to achieve net zero, they have an opportunity to develop the hydrogen refuelling infrastructure needed to decarbonise transport. Arup can help unlock these opportunities.
