Wasserstoff-Erzeugung direkt an der Tankstelle senkt Kosten

Berlin - Die großflächige Belieferung von Tankstellen mit Wasserstoff stellt eine logistische Herausforderung dar. Forscher zeigen, dass man den Wasserstoff auch direkt vor Ort erzeugen und damit erhebliche Kosten sparen kann.

Klimaneutraler Wasserstoff zur Fahrzeug-Betankung lässt sich per Elektrolyse direkt an Tankstellen herstellen. Die Kosten sinken deutlich, wenn der Prozess optimiert wird. Das ist das Fazit eines zweijährigen Forschungsprojekts des Reiner Lemoine Instituts (RLI) im Rahmen des Förderprogramms „Nationales Innovationsprogramm Wasserstoff und Brennstoffzellentechnologie“ (NIP).

Wasserstoff-Tankstelle am zukünftigen Berliner-Flughafen als Versuchsobjekt
Die Tankstelle am zukünftigen Berliner Flughafen BER verfügt über einen Onsite-Elektrolyseur, der Wasserstoff direkt vor Ort mithilfe von Strom aus erneuerbaren Quellen herstellt. Strom für Elektrolyse lässt sich aus verschiedenen Quellen beziehen: Durch Teilnahme am Spot- und Regelenergiemarkt oder per direkter Anbindung an eine Erneuerbare-Energie-Quelle, wie etwa einen Windpark. Im Projekt wurde jede dieser Bezugsmöglichkeiten untersucht und mithilfe von Simulationsmodellen mit einer intelligenten Betriebsstrategie versehen. Außerdem wurden die verschiedenen Komponenten der Tankstelle (Elektrolyseur, Wasserstoffverdichter und -speicher sowie die Tankanlage mit Vorkühlung) für verschiedene Anwendungsfälle so dimensioniert, dass sich möglichst geringe Herstellungskosten für Wasserstoff ergeben.

Simulation: Kostenvergleich zwischen unterschiedlichen Wasserstoff-Tankstellen-Konzepten
Der im Ergebnis erfolgreichste Ansatz bezieht neben der Optimierung der Tankstelle außerdem noch Prognosen für Strompreise, Windenergieverfügbarkeit und Wasserstoffnachfrage mit in die Berechnung ein (prädiktiver Ansatz). Eine nicht optimierte Wasserstofftankstelle mit Onsite-Elektrolyse der H2 Mobility Tankstellenklasse „Small“ hat bei nicht vorausschauender Spotmarktteilnahme Kosten von etwa 13,02 Euro pro hergestelltem Kilogramm Wasserstoff. Das ist teurer als den Wasserstoff „fertig ab Werk“ zu kaufen, denn Stromabgaben und -umlagen für Erzeuger treiben den Preis nach oben.

Onsite-Elektrolyse bietet den Vorteil, dass die Tankstelle von Wasserstofflieferungen unabhängig ist, Transportkosten wegfallen und Investitionskosten gering bleiben. Durch die Optimierung des Betriebs mit der prädiktiven Strategie sowie eine höhere Auslastung mit Bussen lassen sich die Kosten zudem an vielen Stellen senken, so die Forscher. Der in der RLI-Studie beste Fall ergab sich durch die direkte Anbindung der Tankstelle an einen Windpark. Hier sanken die Kosten auf 10,36 Euro/kg.

© IWR, 2017