„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
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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
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Smarte Logistiklösungen = Digital + Nachhaltig!
Ökologie
SozialesÖkonomie
Digitalisierung
faire, sichere und befriedigende Beschäftigung
Wasserstoff
Plattform TeilenQuelle: in Anlehnung an Wagner vom Berg et al., 2019
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CO2-Minderungspotential in verschiedenen Segmenten bis 2050
Quelle: https://www.fch.europa.eu/sites/default/files/Hydrogen%20Roadmap%20Europe_Report.pdf
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Vergleich Batterie und H2 für verschiedene Transportbedarfe
Quelle: https://www.fch.europa.eu/sites/default/files/Hydrogen%20Roadmap%20Europe_Report.pdf
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Wertschöpfungskette „grüner“ Wasserstoff
In Anlehnung an die Gas- und Ölbranche
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Ergänzungsstudie Wasserstoff
Untersuchungsschwerpunkte Wasserstoffstudie
Quelle: Werner, U. et al., 2019
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Direkte und indirekte Emissionen
Betrachtung direkter und indirekter Emissionen
Quelle: Borowsky, 2019
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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
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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
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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
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– 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
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– 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
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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]
CO2-Emission [tCO2e/a]
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
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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
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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/
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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
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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]
CO2-Emission [tCO2e/a]
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.
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Einsatzgebiet Logistik - Fahrzeugtechnologien
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]
CO2-Emission [tCO2e/a]
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
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Einsatzgebiet Logistik - Fahrzeugtechnologien
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]
CO2-Emission [tCO2e/a]
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
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Einsatzgebiet Logistik - Fahrzeugtechnologien
• 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
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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
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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
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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
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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
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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!
Prof. Dr.-Ing. Benjamin Wagner vom Berg
Professur ICT in Transport and Logistics
An der Karlstadt 8
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Tel. +49 471 4823 484
Mob. +49 170 7642429
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