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„Wasserstoff –

Nachhaltige Lösungen

für Mobilität und Logistik“

Prof. Dr.-Ing. Benjamin Wagner vom Berg

Innovationsforum JadeBay, HS Wilhelmshaven, 19.09.2019

Die Hochschule am Meer

- 2 -© Prof. Dr.-Ing. Benjamin Wagner vom Berg

Person

April 2017 Professur IuK-Technologien in Transport und Logistik

– heute Hochschule Bremerhaven

• TWL, LEM, BWL, GIF

• Module: Grüne Logistik, IT-Technologies, DV-Systeme...

Jan. 2016 Co-Founder und CEO

– heute COSMO UG – Customer-Oriented Sustainable Mobility Organisation

Mai 2009 WiMi, Abt. Very Large Business Applications

– März 2017 Carl von Ossietzky Universität Oldenburg (CvOU)• Koordinator / Postdoc Projekt „NEMo“ (rurale Mobilität), Volkswagenstiftung

• Projektleiter „Kundenorientierte Mobilität“, Schaufenster Elektromobilität

2014 Moderator / Dozent / Gastwissenschaftler / Betreuer

– heute Nelson Mandela Metropolitan University, Südafrika

Sep. 2001 Sales & Consulting, Stellvertretender Geschäftsführer

– Sep. 2009 Tesla CRM Software GmbH

Promotion (Dr.-Ing.) Informatik (Summa cum laude), CvOU

Diplom (Dipl.-Oec.) Wiwi m. S. Informatik, CvOU / DLR


Smarte Logistiklösungen = Digital + Nachhaltig!

Ökologie

SozialesÖkonomie

Digitalisierung

faire, sichere und befriedigende Beschäftigung

Wasserstoff

Plattform TeilenQuelle: in Anlehnung an Wagner vom Berg et al., 2019


CO2-Minderungspotential in verschiedenen Segmenten bis 2050

Quelle: https://www.fch.europa.eu/sites/default/files/Hydrogen%20Roadmap%20Europe_Report.pdf


Vergleich Batterie und H2 für verschiedene Transportbedarfe

Quelle: https://www.fch.europa.eu/sites/default/files/Hydrogen%20Roadmap%20Europe_Report.pdf


Wertschöpfungskette „grüner“ Wasserstoff

In Anlehnung an die Gas- und Ölbranche


Ergänzungsstudie Wasserstoff

Untersuchungsschwerpunkte Wasserstoffstudie

Quelle: Werner, U. et al., 2019


Direkte und indirekte Emissionen

Betrachtung direkter und indirekter Emissionen

Quelle: Borowsky, 2019


Einsatzgebiet Mobilität

• Mobilität stellt einen wichtigen Wasserstoffabnehmer dar

– Wasserstoff als Treibstoff

– Wasserstoff als Zwischenmedium zur Herstellung von synthetischen

Kraftstoffen (SNG, LNG)

• Einsparung von CO2-Emissionen

– Ersatz von konventionellen Fahrzeugen durch Brennstoffzellenfahrzeuge

– Betrachtung der Emissionseinsparungen bei PKW, Bussen und Fähren

– Kopplung mit Sharing-Konzepten

– Ausbau der ÖPNV-Anbindung, fußgänger- und fahrradfreundlicher

Ausbau, Reduzierung von Parkflächen


PKW Fahrzeugtypen im Vergleich

Fahrzeugtyp Verbrauch / 100km

TtW Faktor [kg CO2e/l (kg)kWh)]

WtW Faktor [kgCO2e/l (kg) (kWh)]

CO2-Emission (TtW) [kgCO2e/ 100km]

CO2-Emission (WtW) [kgCO2e/ 100km]

Diesel 6,9 l 2,67 3,24 18,42 22,36 Benzin 8,2 l 2,42 2,88 19,84 23,62 Erdgas 3,5 kg

2,68 3,07 9,38 10,75

Batteriebetrieb Strom Mix

20 kWh 0 0,58 0 11,6

Batteriebetrieb regenerativ

20 kWh 0 0 0 0

Brennstoffzelle mit grünem Wasserstoff

1 kg

0

0 0 0

PKW Fahrzeugtypen im Vergleich bezüglich ihres Verbrauches und ihrer

CO2-Emission

Quelle: statista - Das Statistik-Portal,

Oktober 2018TtW: Tank-to-Wheel

WtW: Well-to-Wheel


CO2-Emissionseinsparungen Fischereihafen

CO2-Emissionseinsparungen durch den Einsatz von Brennstoffzellenfahrzeugen

Fischereihafen Privathaushalte

Quelle: Eigene Berechnungen

Jahr Prozentualer Anteil Brennstoffzellenfahrzeuge [%]

CO2-Emissionseinsparung [tCO2e/a]

2020 6 15,6

2025 12 - 25 31,2- - 65,0

2030 25 - 40 65,0 – 104,0

- 100 260,0

Fischereihafen Unternehmen und Institute

Fahrzeugnutzung Anzahl Max. CO2-Emissions- einsparung [tCO2e/a]

Firmen-PKW 273 698,3

Pendler 5.460 5.959,6

Summe 5.733 6.657,9


– Im statistischen Durchschnitt ersetzt jedes Car-Sharing-Fahrzeug

vier bis acht Privat-PKWs.

– Bei Anschaffung einer Car-Sharing-Flotte werden moderne und mit

Wasserstoff betriebene Fahrzeugmodelle gewählt.

– Schweizer Studie: Jeder aktive Schweizer Car-Sharing-Nutzer setzt

290 kgCO2e / Jahr weniger frei.

– Hamburger Studie: 70 % der Anwohner der Hafen-City eignen sich

für eine Car-Sharing-Teilnahme.

Im Fischereihafen eignen sich 148 Teilnehmer für das Car-Sharing.

Das Einsparpotenzial liegt dabei bei max. 42,92 tCO2e / Jahr.

CO2-Emissionseinsparungen Privathaushalte

CO2-Emissionseinsparungen durch den Einsatz von Car-Sharing-Modellen

Quelle: Eigene Berechnungen, 2019, Bundesverband CarSharing

e.V., Schlussbericht Evaluation CarSharing, Smart Mobility

HafenCity


– Der Einsatz von Poolfahrzeugen mit Brennstoffzellentechnologie

kann 30 % der Fahrzeuge der Firmenfahrzeugflotte einsparen.

– Verknüpfung der Fahrzeugpools verschiedener Unternehmen zur

Abdeckung von Mobilitätsspitzen

– Effiziente Auslastung der Fahrzeuge durch Bordcomputer und

Reservierungssysteme

– Nutzung der Flotte für private Zwecke sowie den Heimweg

Im Fischereihafen können 30 % der 273 Firmen-PKW durch

Corporate Car-Sharing ersetzt werden

Das Einsparpotenzial liegt dabei bei max. 209,5 tCO2e.

CO2-Emissionseinsparungen Unternehmen

CO2-Emissionseinsparungen durch den Einsatz des Corporate Car-Sharing

Quelle: Eigene Berechnungen, www.mobility.ch


CO2-Emissionseinsparungen Öffentlicher Verkehr

ÖPNV-Anbindung

Quellen: Eigene Berechnungen, Kraftfahrtbundesamt, BMVI,

Machbarkeitsstudie Fährverbindung Bingen - Rüdesheim

Kraftstoff Jährl. Fahrleistung [km]

Verbrauch [l (kg) (kWh)/100km]

CO2-Emission [tCO2e/a]

Diesel 57.580 49 91,41

Erdgas 57.580 40 70,71

Strommix 57.580 130 43,42

Wasserstoff 57.580 12 0,00

Ausbau der Buslinien und die möglichen CO2-Einsparungen durch Wasserstoff

als Treibstoff

Kraftstoff Jährl. Betriebsstunden [h]

Verbrauch [l (kg)/h]


Diesel (schwefelarmes Heizöl)

5.673 102,4 1.882,17

Wasserstoff 5.673 30 0,00

CO2-Einsparungen bei dem Umbau einer Fähre Nordenham-Bremerhaven auf

Brennstoffzellentechnologie


CO2-Emissionseinsparungen – Mobilitätsmanagement

• Ausbau und Vereinfachung der Nutzung intermodaler Mobilität

• Fahrradleihstationen an Bahn-, Bus- und Fährenstationen

• Ride-Sharing-Dienste

– Reduzierung des CO2-Fußabdrucks/Person und Fahrt auf ein

Viertel bei Vollbesetzung eines normalen PKW (PCFP/x)

– Reduzierung der Wegstrecken

– Verringerung der Anzahl von Fahrzeugen

– Reduzierung der durch Pendler verursachten Staus

• Physische und psychische Entlastung der Pendler


Kosten Mobilität

• „Wasserstoff“-PKW

– Anschaffungskosten momentane Kleinserie: 65.000,- € bis 78.000,- €

– Kraftstoffkosten: 9,50- € pro kg

• Fahrleistung: 100 km pro Kilogramm

– Tankvolumen: 4 - 6 kg

• „Wasserstoff“-Bus

– Anschaffungskosten: ca. 600.000,- €

• dreimal teurer als konventionelle Busse

– Verbrauch: ca. 12 kg auf 100 Kilometer

– Tankvolumen: ca. 40 kg

https://h2.live/


Einsatzgebiet Logistik

• Einsparung von CO2-Emissionen

– Transportaufkommen in Deutschland erfährt seit Jahren einen starken

Anstieg.

– BMVBS-Prognose 2025: Wachstum der Güterverkehrsleistung auf der

Straße um 79 % gegenüber 2004.

– Zunahme des güterverkehrsbedingten CO2-Ausstoßes.

• Transportsektor ist mit 24 % der 2. größte „CO2-Produzent“.

• Logistik bietet ein großes Einsatzspektrum zur CO2-Einsparung

– LKWs, Kleinlastwagen und Flurförderfahrzeuge wie Gabelstapler sind

bereits als Brennstoffzellenfahrzeuge verfügbar.

– Fahrzeuge mit einem festen Ausgangspunkt als Standort, wie

Müllabfuhr-, Feuerwehr- oder Rettungsfahrzeuge

– Einsatz innovativer (digitaler) LogistiklösungenQuellen: Deutscher Speditions- und Logistikverband e.V.,

statista Oktober 2018


Einsatzgebiet Logistik - Fahrzeugtechnologien

Einsatz von H2 bei Flurförderfahrzeugen – Gabelstapler

Darstellung der CO2-Emissionen unterschiedlich angetriebener Gabelstapler

Quelle: Still RX60-25 FuelCell

Kraftstoff Jährl. Betriebsstunden [h]

Verbrauch [pro h]


Diesel [l] 1760 3 17,11

Erdgas [kg] 1760 2 10,81

Strommix [kWh] 1760 6 6,12

Wasserstoff [kg] 1760 0,3 0,00

– Gabelstapler mit Brennstoffzellenantrieb sind weltweit bereits im Einsatz.

– Vorteil gegenüber Elektrogabelstaplern ist die

vergleichsweise schnelle Betankung.

– Effizienter Einsatz im Schichtbetrieb und

flexible Nutzungsmöglichkeiten.



Einsatz von H2 bei LKWs

Darstellung der CO2-Emissionen eines LKWs > 6 t

Quelle: Wasserstoff-LKW des Schweizer Einzelhändlers

Coop, Foto: Kilian J. Kessler

– Hohes CO2-Einsparpotential insbesondere

gegenüber Diesel-LKWs.

– Geplanter Ausbau der Tankstelleninfrastruktur

ermöglicht auch weite Distanzen.

– Erprobung von Konzepten mit dem Einsatz

mobiler Tankstellen.

Kraftstoff

Jährl. Fahrleistung [km]

Verbrauch [pro 100km]


Diesel [l] 37.286 32 38,66

Erdgas [kg] 37.286 22 25,18

Strommix [kWh] 37.286 88 19,03

Wasserstoff [kg] 37.286 7,5 0,00



Einsatz von H2 bei Kleinlastwagen

Darstellung der CO2-Emissionen eines Kleinlastwagens < 3,5 t

Quelle: „Sprinter F-Cell“ von Mercedes-Benz Vans

Foto: Daimler

– Herausforderung ist die Kombination aus ausreichendem Tankvolumen

für Langstrecke und gleichbleibendem Transportraum.

– Bisher noch keine Serienfertigung, nur auf

Brennstoffzellentechnologie umgebaute

Kleinlaster.

Kraftstoff Jährl. Fahrleistung [km]

Verbrauch [pro 100km]


Diesel [l] 19.371 7,8 4,90

Erdgas [kg] 19.371 8 4,76

Strommix [kWh] 19.371 21,5 2,42

Wasserstoff [kg] 19.371 1,5 0,00



• E-Lastenradbasierte Last-Mile-Logistik

– Einsatz einer Micro-Hubstruktur zur Reduktion des

Verkehrs in ausgewählten Zustellgebieten (bis zu 70 %)

– Emissions- und lärmfreier sowie verkehrsschonender Einsatz im

Bereich der Kurier-, Paket- und Expresslieferung

– Einsatz in der Intra-Logistik möglich

– Sharing-Ansätze für die Logistik

• z. B. im Hafenbereich oder Gewerbegebieten

Quelle: www.rytle.com


Weitere Potentiale außerhalb Untersuchungsgebiet

• Einsatz der Brennstoffzellentechnologie bei Van-Carriers im

Hafengebiet

– Einsparung von 26.231 tCO2e bei rund 230 Van Carrier

• Anwendung bei der Landstromversorgung von Container- und

Kreuzfahrtschiffen

– Einsparung von 70.375,9 t CO2e im Jahr bei Abfertigung von

6.285 Schiffen unterschiedlicher Größenordnung

• Versorgung von in Niedersachsen im Einsatz befindlichen

Brennstoffzellenzügen mit grünem Wasserstoff

Quellen: Katharina Koop, www.alstom.com


Maßnahmen innerhalb einer Smarten Logistik

• Dynamische Tourplanung

• Bündelung von Touren, z. B. hinsichtlich Produkt oder Auftraggeber

• Dynamische Routenplanung und Guided Navigation

• Crowd-Logistik

• Smart und Open Data im Rahmen des Verkehrsmanagement

• ...

© Smartway, smartway-web.com


Antrag 1: „CO2-freie Hafen- und Logistikprozesse durch Wasserstofftechnologie

- am Beispiel der Stadt Brake - Wesermarsch (H2BrakeCO2) “

• Förderträger: NOW (BMVI) Programm HyExperts (Hyland)

• Antragsteller: Stadt Brake

• Pilotregionen: Brake Wesermarsch Unterweser

• Projektgegenstand:

– Seehafen Brake und die Stadt Brake als exemplarisches Ökosystem zur

Konzepterstellung für den Aufbau von Infrastruktur und das Prozessdesign

für Wasserstoffanwendungen in den Bereichen Häfen und Logistik


Antrag 2: „Wasserstofftechnologie Business Process Management (H2-BPMM)“

• Förderträger: Metropolregion Nordwest, Call „Digitalisierung“

• Antragsteller: Magistrat Bremerhaven

• Projektleitung: Hochschule Bremerhaven

• Pilotregionen: Wesermarsch und Bremerhaven

• Projektgegenstand:

– Standardisierung von H2-Prozessen (bspw. Genehmigungsprozess Tankstelle)

– Überführung in digitale Prozesse (bspw. E-Government)

– methodische Erweiterung BPM-Modellierung

• Status: 1. Stufe genehmigt, 2. Stufe Einreichung 30.09.2019


Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

Prof. Dr.-Ing. Benjamin Wagner vom Berg

Professur ICT in Transport and Logistics

An der Karlstadt 8

27568 Bremerhaven

Tel. +49 471 4823 484

Mob. +49 170 7642429

Mail [email protected]

Die Hochschule am Meer

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