Institut für Energietechnik (IET)
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Wasserstoff für Transport und öffentlicher Verkehr

Wasserstoff für Transport und öffentlicher Verkehr

Damit der Verkehr in der Schweiz in Zukunft seine CO2-Emissioen reduzieren kann, müssen auch Schwerlasttransporte und Busbetriebe auf erneuerbare Energiequellen umgestellt werden. Dabei ist Wasserstoff als Energieträger eine von mehreren möglichen Optionen. Demian Schmuki, Student im Studiengang EEU, hat in seiner Bachelorarbeit untersucht, wie der Betrieb von Wasserstoffbussen am Beispiel einer Buslinie in Solothurn konkret aussehen könnte.

Abbildung 1: Eröffnung der zweiten öffentlichen Wasserstofftankstelle der Schweiz in der Stadt St.Gallen am 7. Juli 2020, Bildquelle: Osterwalder AG

Regionale Pionierin

Die Regio Energie Solothurn (RES) versorgt die Umgebung von Solothurn mit Energie, Wasser und Dienstleistungen im Bereich Energie. Im Hybridwerk Aarmatt hat die RES im Jahr 2015 als Pionier die erste Power-to-Gas Anlage in der Schweiz in Betrieb genommen und produziert seitdem aus überschüssiger erneuerbarer Energie Wasserstoff.

Erneuerbarer Wasserstoff als Treibstoff nutzen

Diese Ausgangslage liefert interessante Synergiepotentiale zwischen der RES und dem "Busbetrieb Solothurn und Umgebung AG" (BSU) für ein nachhaltiges und smartes Konzept einer Wasserstoffbuslinie. Das Ziel der Bachelorarbeit von Damian Schmuki war es, ein Betriebskonzept zu erarbeiten, um eine Buslinie mit Wasserstoffbussen zu betreiben, aufbauend auf der aktuellen Infrastruktur des Hybridwerkes in Aarmatt. Es sollten ebenfalls die Wirtschaftlichkeit und Sensitivitäten aufgezeigt werden, welche das Konzept unter verschiedenen Bedingungen und allfälligen zukünftigen Veränderungen erreichen könnte.

Tageskilometer problemlos mit einer Tankladung realisierbar

Das Konzept zeigt auf, dass die Gelenkbusse der Linie 4 gut für den Wasserstoffbetrieb geeignet sind. Die maximal zurückgelegte Strecke für einen Gelenkbus pro Tag beträgt 260 km, welche bei einem Wasserstoffverbrauch von 12 kg/100 km und einem Fahrzeugtank von bis zu 40 kg gut realisierbar ist. Die Dieselbusse könnten daher mit Wasserstoffbussen ersetzt werden, ohne Anpassungen im Fahrplan vornehmen zu müssen.

Abbildung 2: Wasserstoffbus des Herstellers VanHool unterwegs in London, Bildquelle: www.vanhool.be/de/opnv/agamma/hybrid-fuel-cell

Mehrkosten aber grosse CO2 Einsparungen

Die Vollkosten pro produktiven Kilometer erhöhen sich beim Betrieb mit Wasserstoff von 8.42 CHF/km auf 10.06 CHF/km. Durch die Umstellung von Diesel auf einen Wasserstoffbetrieb können jährlich aber auch bis zu 234 Tonnen CO2 eingespart werden. Die aktuelle Leistung der Elektrolyseure mit 60 Nm3/h des Hybridwerkes genügt, um den benötigten Wasserstoff zur Verfügung zu stellen. Für eine Wasserstofftankstelle müsste das Hybridwerk mit Kompressoren, Hochdruckspeicher, Vorkühlung und einer Zapfsäule ausgerüstet werden. Die Investitionskosten der Tankstelle belaufen sich auf rund 1'138'800 CHF. Daraus folgen Gestehungskosten für 1 kg Wasserstoff von 19.12 CHF unter ungünstigen Bedingungen. Sie können unter idealen Umständen bis auf 8.50 CHF reduziert werden.

Weitere Projektverfolgung empfohlen

Demian Schmuki empfiehlt, das Projekt weiter zu verfolgen, auch wenn durch die Umstellung auf diese neue Technologie Mehrkosten entstehen. Allerdings sollte die Wasserstoffproduktion mindestens verdoppelt werden, um die Gestehungskosten pro kg Wasserstoff zu senken. Dies kann einerseits durch den Ausbau auf private Betankung erfolgen oder durch die Umstellung von zusätzlichen Buslinien auf Wasserstoff.

Artikel im EUT Newsletter:

Markus Friedl
Institutsleiter IET
markus.friedl(at)ost.ch