Erstellung eines Konzeptes für eine „Wasserstoff-Modellregion Schwarzatal“ Vorstellung der Projektergebnisse im Rahmen der Tagung „Impulse für Nachhaltige Mobilität in Thüringen“ Online-Konferenz am 11. Dezember 2020 26.11.2020 PROJEKTTEAM FHE Fachhochschule Erfurt Prof. Ilke Marschall Prof. Martin Weidauer Prof. Wolfgang Rid (Projektleitung) Christoph Webel, M.Sc. BUW Bauhaus-Universität Weimar Prof. Mark Jentsch IKPE Institut für kommunale Planung und Entwicklung Prof. Jörg Fischer Dr. Stefan Huber ISME Institut Stadt | Mobilität | Energie (Gesamtkoordination) Manfred Schmid, M.Sc. Franziska Geske, M.Sc. Yannick Haag, M.Sc. 26.11.2020 2 ANLASS & ZIELSETZUNG Warum entwickelt man eine H2 Modellregion? …zur Erprobung und als „Schaufenster“ für Innovationen / um Innovationen erlebbar zu machen …Lerneffekte, Wissensökonomie, Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit Warum wurde das Schwarzatal ausgewählt? …aufgrund Vorstudie „Einsatz von H2 BZ-Triebwagen in Thüringen“: Mit dem Betrieb eines Brennstoffzellenzugs entsteht ein erster stetiger Wasserstoffbedarf in bedeutenden Größenordnungen; wichtig für Umsetzung einer Modellregion! …aufgrund Vorstudie „Optimierungskonzept für den Verkehrsverknüpfungspunkt Bahnhof Rottenbach“ Abb. Vorstudien zur H2 Modellregion Schwarzatal Quelle: Eigene Darstellung ISME GmbH / M. Jentsch (BUW) 26.11.2020 3 UNTERSUCHUNGSGEBIET …entlang der Bahnstrecke Bhf. Rottenbach bis Bhf. Katzhütte …Kommunen VG Schwarzatal Cursdorf Deesbach Döschnitz Katzhütte Meura Rohrbach Schwarzburg Sitzendorf Unterweißbach Stadt Schwarzatal Stadt Oberweißbach Gemeinde Mellenbach-Glasbach Gemeinde Meuselbach-Schwarzmühle Königsee (& Rottenbach) Bad Blankenburg Abb. Untersuchungsgebiet H2 Modellregion Schwarzatal; Quelle: Eigene Darstellung, ISME GmbH (Grundlage: Geodaten Thüringen) 26.11.2020 4 STRUKTUR DES VORTRAGS 1. Infrastruktur & Fahrzeuge Beschaffung H2BZ Busse und Optimierungskonzept Busverkehre zur besseren Auslastung und Anbindung an die Bahn H2BZ-PkW, CarSharing und Betreiberkonzept H2-Bereitstellung: Elektrolyse und Tankanlagen Energiebereitstellung: Windkraft, Wasserkraft, PV 2. H2 im Gebäudebereich Analyse, Technologie & Vorschläge zur Nutzung von H2 im Quartier 3. Akteure & Kommunikation Kommunen, Unternehmen, BürgerInnen Tourismus & Bildungs- /Informationszentrum 4. Ausblick 26.11.2020 5 1. INFRASTRUKTUR & FAHRZEUGE Abb. Modellregion H2 Mobilität in ländlichen Räumen Quelle: Eigene Darstellung, ISME / I. Marschall (FHE) 26.11.2020 6 EINSATZ VON H2BZ BUSSE IM PROJEKTGEBIET Busse der KomBus GmbH (Betriebshof Mellenbach) Ermittlung des Wasserstoffbedarfs mit Hilfe des abgeschätzten Überlandverbrauchs eines 2- achsigen Van Hool A330 von 10 kg H2 /100 km Fahrleistung* H -Bedarf* Wochentag Anzahl Busse Mit H betreibbare Busse* 2 2 [km/d] [kg/d] Mo-Fr (Schulzeit) 19 16 3.000 300 Mo-Fr (Ferien) 12 11 2.050 205 Sa 2 2 350 35 So 1 1 122 12,2 * Durch Reichweiten aktueller H2BZ-Busse sicher abdeckbar; Bedarf Van Hool A330 ca. 10 kg H2 /100 km Quelle: M. Jentsch (BUW) 26.11.2020 9 EMPFEHLUNG BUSDIENSTE VOM BETRIEBSHOF MELLENBACH Dienste ausgewählt nach Eignung für einen Wasserstoffbus und Sichtbarkeit in der Region* Erste Haltestelle mit Bus Wichtige Stationen Fahrleistung [km/d] H -Bedarf [kg] Fahrgästen 2 Schulzeit: 650 65 71022 Oberweißbach Königsee, Neuhaus, Saalfeld 198 19,8 72422 Sitzendorf Neuhaus, Saalfeld 200 20,0 74022 Mellenbach Neuhaus, Saalfeld, Rudolstadt 251 25,1 Ferien: 653 65,3 74023 Sitzendorf Neuhaus, Saalfeld, Goldisthal 243 24,3 Saalfeld, Rudolstadt, Schwarzburg 71023 Sitzendorf 172 17,2 und Ort 74423 Neuhaus Neuhaus, Saalfeld, Rudolstadt 238 23,8 Samstag: 70806Durch die UmstellungSitzendorf von dreiNeuhaus, Bussen, Saalfeld, die 7 Hohenwarte Dienste übernehmen,225 wären bereits22,5 19,5 % der Kraftstoffmenge*Ermittlung der desgesamten Wasserstoffbedarfs mit Flottenumstellung Hilfe des abgeschätzten Überlandverbrauchs erreicht. eines 2-achsigen Van Hool Busses A330 von 10 kg H2 /100 km (gerundete Werte) 26.11.2020 10 OPTIMIERUNG DES ÖV – TAKTES: HÖHERE AUSLASTUNG H2BZ TRIEBWAGEN UND -BUSSE Empfehlung • Etablierung eines transparenten Taktes verankert in Nahverkehrsplan bestehend aus Bahn- und Busangeboten • Attraktivierung des Angebotes für Berufs- und Ausbildungsverkehre (Bahn, Linie 215, Städtedreieck) Hauptverbindungen im 1-h Takt (in Abstimmung auf Bahnlinien) • Erledigungs- und Freizeitverbindungen im 3 h oder 4 h- Takt 7:00 Uhr / 10:00 Uhr / 13:00 Uhr / 16:00 Uhr / 19:00 Uhr 7:00 Uhr / 11:00 Uhr / 15:00 Uhr / 19:00 Uhr Bestand • Slot für Schulverkehr (Anfahrt jeder Haltestelle) Absicherung des Schulverkehres 06:00 Uhr bis 08:00 Uhr und 13:00 Uhr bis 15:00 Uhr ergänzt durch weitere Taktlagen ( bspw. 10:00 Uhr / 16:00 Uhr) Abb. Empfehlung zur Optimierung des ÖV Taktes; Quelle: Eigene Darstellung, Prof. M. Weidauer 26.11.2020 9 1. INFRASTRUKTUR & FAHRZEUGE H2-Bereitstellung: Elektrolyse und Tankanlagen Abb. Modellregion H2 Mobilität in ländlichen Räumen Quelle: Eigene Darstellung, ISME / I. Marschall (FHE) 26.11.2020 15 MÖGLICHE STANDORTE FÜR H2-TANKSTELLEN IN DER MODELLREGION Königsee Avia Tankstelle Königsee möglicher Standort Kompakttankstelle Geeignete Tankstellenform: kompakte Pkw- Quelle: Eigenes Photoarchiv M. Jentsch (BUW) Tankstelle mit H2-Anlieferung 26.11.2020 18 MÖGLICHE STANDORTE FÜR H2-TANKSTELLEN IN DER MODELLREGION Bad Blankenburg . Fläche: - Kleine Fläche: 690 m² - Große Fläche: 2430 m² . Problem: in Flächennutzungsplan eingetragene Grünfläche Änderung möglicher Standort erforderlich für Tankstelle . Gewerbegebiet B88 . Größere Umplanung durch notwendige Verlegung der Bushaltestellen B88 Abb.: Standorte H2-Tankstellen Quelle: Eigene Darstellung, M. Jentsch (BUW) 26.11.2020 19 MÖGLICHER WEITER STANDORT FÜR EINE H2-TANKSTELLE Ausblick Rudolstadt . Fläche: 24.000 m³ . Lage: Gewerbegebiet an der B88 Richtung Kirchhasel Oststraße (Parallelstraße zur B88) . Betreiber: GR Logistik Potentielle Nutzer: . Städtereinigung Rudolf Ernst & Co. GmbH: 30 Müllfahrzeuge mit 2.000- 2.500 km/Monat und Fahrzeug . KomBus: 30-35 Busse mit ca. 250 km/d . Taxiunternehmen Abb. Eigene Darstellung, M. Jentsch (BUW) 26.11.2020 22 EMPFEHLUNG TANKSTELLE AM DEPOT OBSTFELDERSCHMIEDE Wendeschleife Tankstellenverkehr Räumliche Einordnung der Onsite-EL & 0 7,5 12,5 25 Tankstellenkomponenten am Standort Maßstab 1:500 Obstfelderschmiede Abb.: Standorte H2-Tankstellen Quelle: Eigene Darstellung, M. Weidauer / M. Jentsch (BUW) 26.11.2020 21 BETANKUNG DIESEL VS. H2 :WIRTSCHAFTLICHKEIT AM BSP. BUS-BETRIEB Derzeit bei Bezug aus Stromnetz ca. 18,45 €/kg (derzeit Änderung EEG Umlage) 7,61 €/kg bei Strombezug direkt aus Wasserkraftanlage Leibis-Lichte Eine CO2-Bepreisung von 55 €/t (BEHG im Jahr 2025) würde eine Änderung von 14 Ct/l ausmachen und den H2-Zielpreis auf 3,20 €/kghttps://www.vanhool.be/de/opnv/agamma/hybrid ändern -fuel-cell Aktuelle Busse der KomBus Van Hool A330 Fuel Cell - Zweiachser Dieselverbrauch: 28 l/100 km H2-Verbrauch Überlandverkehr: 10 kg/100 km Dieselpreis netto für Großkunden 2018: ≈ 1,01 €/l H -Zielpreis: 2 푙 € Dieselpreis netto für Großkunden 2019: ≈ 0,996 €/l 0,28 ∙ 1,0 € Zielpreis = 푘푚 푙 = 2,80 푘푔 푘푔 0,1 푘푚 26.11.2020 24 H2 – REGIONALE WERTSCHÖPFUNG: INVESTITIONEN Abschätzung Reg. Wertschöpfung aus H2-Gesamtbedarfen: Investition 2023 2035 2045 Reg. Wertschöpfungspotential H2-Bedarf Bus* in t 22 t/a (3 H2- - 33 t/a (3-H2-Busse 55 t/a (4-H2-Busse Busse neu) neu) neu) H2-Bedarf Auto in t 0,8 t/a - 0,8 t/a 0,8 t/a H2-Bedarf Triebwagen** - 60 t/a - - Bedarfe gesamt 22,8 t/a 60t/a 33,8 t/a 55,8 t/a Abgeleitete Anlagengröße Elektrolyse 220 kW-Anlage; 1 MW-Anlage** Erweiterung 350 - Erweiterung 480 - (Überkapazität / u.U. zus. Max. 30 t/a Max. 98 t/a** 380 kW; Max. 47 510 kW; Max. 63 t/a Umsatzpotential) t/a Tankstellen Systemleistung 360 kW ** Auf 520 kW Auf 650 kW Quelle: W. Rid (FHE) Monetarisierung (in Euro) Investitionskosten Elektrolyseur in Euro 840.000 4.000.000** 100.000 100.000 Je nach Sitz des Anlagenhersteller und Finanzierungsmodell Investitionskosten Tankstelle in Euro 1,360 Mio. 2,2 Mio.** 900.000 600.000 Je nach Sitz des Anlagenhersteller und Finanzierungsmodell Abschätzung Umsatz p/a (Bedarf Wasserstoff 216.000 570.000 321.100 530.100 Je nach Betreibermodell (anteilig, gesamt* 9,50€*** pro kg H2 netto) GewSt, Ust, Est) * Berechnung der H2-Bedarfe für den Bus und dessen Hochlauf basiert auf den Vorgaben aus der 'green vehicle directive'. ** Bedarfe für den Triebwagen sowie die notwendige Leistung des Elektrolyseurs und der dazugehörigen Tankstelle wurden von der vorgelagerten Machbarkeitsstudie (Januar 2019) übernommen. Reg.*** Verkaufspreis Betreibergesellschaft von 9,50 € pro kg Wasserstoff basierend auf unterschiedlichen (Tankstelle); Studien (Seeliger, AndreasRegionale et al.: Elektrobusse Finanzierung; im ÖPNV – Eine technisch/wirtschaftliche reg. Analyse Prod unter Berücksichtigung. Gewerbe praktischer Anwendungsbeispiele“ (2016); Projektgesellschaft Norderelbe mbH: „Machbarkeitsstudie Einsatz von wasserstoffbetriebenen Bussen in den Kreisen Dithmarschen und Steinburg“ (2020)) 26.11.2020 18 H2 – REGIONALE WERTSCHÖPFUNG: BETRIEBSPHASE Abschätzung Reg. Wertschöpfung aus H2-Gesamtbedarfen: Betriebsphase 2023 2035 2045 Reg. Wertschöpfungspotential Abgeleitete Anlagengröße Elektrolyse 220 kW-Anlage; 1 MW-Anlage** Erweiterung 350 - Erweiterung 480 - (Überkapazität / u.U. zus. Max. 30 t/a Max. 98 t/a** 380 kW; Max. 47 510 kW; Max. 63 t/a Umsatzpotential) t/a Monetarisierung (in Euro p/a) • Je nach Betreibermodell • Gewinne nach Steuern (**ca. 5 – 10% Umsatzrendite) von reg.