Projekt Wasserstoff für die Energiewende - FH Graubünden

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Projekt
Wasserstoff für die Energiewende
Projekt auf einen Blick

Projekt auf einen Blick

Die Wasserstoffwirtschaft eröffnet Bergregionen einen neuen Wirtschaftszweig. Eine Studie der FH Graubünden zeigt, dass die Herstellung und der Vertrieb von Wasserstoff für Bergregionen wirtschaftlich attraktiv und mit zahlreichen Potentialen verbunden ist.

Ausgangslage

Ausgangslage

Eine CO2-freie Stromproduktion lässt sich zurzeit nur über Wasserkraft, Windenergie und Photovoltaik (PV) bewerkstelligen. Da sich die Wasserkraft in der Schweiz kaum noch ausbauen lässt, entstehen immer mehr Windräder und PV-Flächen. Diese haben aber den Nachteil, dass sie nicht konstant Strom liefern («Bandstrom»), es stellt sich also die Frage nach den Speicherungsmöglichkeiten von Strom. Hierfür bietet sich aus verschiedenen Gründen Wasserstoff als einfache und nachhaltige Möglichkeit an: Wasserstoff lässt sich speichern, ist Brennstoff und kann für verschiedene Zwecke eingesetzt werden. Dazu gehören u. a. die Rückverstromung mittels Brennstoffzelle, die Verbrennung in einem Hubkolbenmotor und die Verwendung zum Heizen.

Projektziel

Projektziel

Dieses Projekt untersucht die regionalwirtschaftlichen Nutzungsmöglichkeiten der Wasserstoff-Technologie im Kanton Graubünden. Im Fokus stehen dabei

  1. die wirtschaftlichen Bedingungen zur Herstellung und Nutzung von Wasserstoff,
  2. der wirtschaftliche Betrieb von Wasserstoff-Tankstellen im Kanton inkl. Berggebiet,
  3. die Vorteile für Regionalwirtschaft, Gemeinden und Umwelt durch eine Wasserstoffwirtschaft,
  4. Substitutions- und Komplementaritätsbeziehungen zwischen Energiegewinnung, Speicherung, Verteilung und Nutzung, sowie
  5. ein optimaler Zeitplan für Investitionen in ein Pilotsystem mit Wasserstoff-Produktion und -Verteilung.
Umsetzung

Umsetzung

Der Lösungsansatz für dieses Projekt verlief über die Untersuchung aller mit einer Regionalwirtschaft verbundenen Parameter. Dazu gehörten Kostenanalysen für Produktion und Verteilung von Wasserstoff, die Abklärung der möglichen Abnehmer und der absetzbaren Mengen, die Rentabilitätsrechnung einer Wasserstoff-Tankstelle sowie Transport- und Speichermöglichkeiten.

Resultate

Resultate

Die Studie zeigt auf, welche Potentiale in einer Wasserstoffwirtschaft liegen:

  1. Wenn Strom aus erneuerbaren Energien in Form von Wasserstoff gespeichert wird, eröffnet man einen neuen Wirtschaftszweig im Kanton, der aus Herstellung, Transport, Speicherung und Verkauf von Wasserstoff besteht. Regionale Betriebe übernehmen alle Funktionen in dieser Kette.
  2. Die Wirtschaftlichkeit wurde dargelegt, indem alle beteiligten Partner – von den Stromproduzenten bis zu den Verkäufern von Wasserstoff – in dieser Kette profitabel operieren können.
  3. Die Gemeinden, welche Wasserkraftwerke betreiben, gewinnen über die Produktion von Wasserstoff einen sicheren, regionalen Absatzmarkt. Sie müssen ihren Strom nicht unter den Gestehungskosten auf dem Markt verkaufen.
  4. Der Kanton kann energieautark werden, d. h. er muss keine Energierohstoffe mehr anliefern lassen, sondern produziert und speichert sie selbst. In der Region finden weniger Transporte und damit weniger Verkehr statt. Auch das Stromleitungsnetz muss nicht weiter ausgebaut werden.
  5. Der Kanton wird nicht nur bezüglich Energie und Verkehr nachhaltiger, sondern stösst auch immer weniger Kohlendioxid aus.
  6. Bei einem Vergleich mit der Elektromobilität bietet die Wasserstoffwirtschaft Vorteile, da z. B. keine neuen Leitungen für Schnellladesäulen verlegt werden müssen und auch keine grössere Anzahl von Ladeparkplätzen für Touristen eingerichtet werden muss. Die langen Standzeiten der E-Fahrzeuge beim Aufladen entfallen, da der Tankvorgang mit Wasserstoff die gleiche Zeit benötigt wie der Tankvorgang bei den heutigen Benzin- oder Dieselfahrzeugen.
  7. Der Tourismus profitiert vom sauberen Image der Region und kann dies für Werbezwecke nutzen. Gäste, die im Besitz eines Wasserstoffautos sind, fahren gerne in Gegenden, in denen das Tankstellennetz flächendeckend und die Luftqualität entsprechend hoch ist.
  8. Transportunternehmen müssen keine LSVA (leistungsabhängige Schwerverkehrsabgabe) entrichten, da ihre Fahrzeuge kein Kohlendioxid ausstossen. Diese macht je nach jährlicher Fahrleistung zwischen CHF 50 000 und CHF 100 000 aus. Dadurch sind die Unternehmen bereit, die teureren Lastwagen zu kaufen.
  9. In Bergkantonen kommt zudem ein technischer Effekt zum Tragen: Wasserstofffahrzeuge haben eine Pufferbatterie an Bord, um kurzzeitig mehr Strom für den Elektromotor zur Verfügung zu haben. Dies ermöglicht gleichzeitig die sogenannte Rekuperation, d. h. das Bremsen über den E-Motor und das Aufladen der Batterie, z. B. beim Bergabfahren.

Neben Mitarbeitenden der FH Graubünden ist zusätzlich folgende Person im Projektteam tätig:

  • Christian Capaul, Rhiienergie

Weiterführende Information

Weiterführende Information

Publikationen

Tromm, P. (2020a). Wasserstoff als Energieträger der Zukunft. Südostschweiz.

Tromm, P. (2020b). Wasserstoff als Energieträger der Zukunft. GRImpuls, 23.01.20.

Tromm, P. (2020c). Anwendungsmöglichkeiten der Wasserstofftechnologie. GRImpuls, 17.04.20.

Tromm, P. (2020d). Chancen und Bedeutung einer Wasserstoffwirtschaft für Graubünden. GRImpuls, 26.11.20.