Der Fokus dieser Arbeit liegt auf dem Wasserstofftransport in Deutschland mit dem Schwerpunkt auf den Transportkosten. Zunächst werden hierfür die verschiedenen Speichertechnologien von Wasserstoff und die möglichen Transportmittel zur Verteilung des Wasserstoffes erläutert. Nach diesen Grundlagen werden die wesentlichen Kostenfaktoren zusammengefasst und die transportrelevanten Parameter und Kostenfunktionen der unterschiedlichen Wasserstofftransportarten beschrieben und tabellarisch übersichtlich dargestellt.
Im Rahmen dieser Arbeit liegt der Schwerpunkt auf den Kosten der Speichertechnologien von Wasserstoff und dem anschließenden Straßen- oder Pipelinetransport, welche die zwei der möglichen Transportoptionen in Deutschland darstellen. Zusätzlich werden in einem Transportszenario die Transportkosten für die Strecke von Kiel nach Karlsruhe exemplarisch für eine Transportmenge von 50 t berechnet und anschließend die Kosten der Transportarten verglichen. Abschließend werden in einer Zusammenfassung die wesentlichen Ergebnisse reflektiert.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Grundlagen der Speicherung und des Transportes von Wasserstoff
2.1. Speichermethoden für den Transport von Wasserstoff
2.1.1 Physikalische Technologien
2.1.2. Chemische Technologien
2.2. Transportmittel
2.2.1. Straßentransport
2.2.2. Transport via Pipeline
2.2.3. Schienen- und Schiffstransport
3. Kostenanalyse der Wasserstofftransportarten
3.1. Kosten für die Konditionierung von Wasserstoff
3.2. Transportkosten per LKW
3.3. Transportkosten per Pipeline
4. Anwendung Fallbeispiel
5. Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht die ökonomischen Aspekte des Wasserstofftransports in Deutschland mit einem speziellen Fokus auf die Kostenstrukturen verschiedener Speicher- und Transporttechnologien, um eine fundierte Grundlage für den Ausbau der notwendigen Infrastruktur im Rahmen der Energiewende zu schaffen.
- Vergleich von physikalischen und chemischen Wasserstoff-Speichermethoden
- Analyse der Kostenfaktoren für Straßentransport (LKW) und Pipelinetransport
- Untersuchung von technologischen Ansätzen zur Pipeline-Nutzung (Neubau vs. Umwidmung)
- Exemplarische Kostenkalkulation anhand eines Fallbeispiels (Kiel nach Karlsruhe)
- Bewertung der Wirtschaftlichkeit verschiedener Transportoptionen für 50 t Wasserstoff
Auszug aus dem Buch
2.1.1 Physikalische Technologien
Am häufigsten werden die zwei physikalischen Technologien zur Umwandlung zu Druckwasserstoff und Flüssigwasserstoff in der Wasserstofflogistik verwendet [2]. Beim sogenannten Druckwasserstoff (GH2) wird zur Erhöhung der volumetrischen Energiedichte mit hohem Druck der gasförmige Wasserstoff komprimiert und in Druckbehältern gespeichert. Je nach Verwendungszweck wird der Wasserstoff unterschiedlich stark verdichtet. Mit steigendem Druck erhöht sich auch die speicherbare Wasserstoffmenge. Die Druckbehälter werden aus Stahl oder Faserverbundstoffen gefertigt und müssen dem Differenzdruck aus Gas und Umgebungsdruck standhalten. Sie werden allgemein in die folgenden vier Typen unterschieden [4]:
• Typ I: Diese Druckbehälter bestehen aus Metall, hauptsächlich Stahl. Sie sind kostengünstig in der Produktion, haben allerdings ein hohes Eigengewicht.
• Typ II: Besteht ebenfalls aus Metall, allerdings mit einer geringeren Wandstärke, um das Eigengewicht zu reduzieren. Der Unterschied zu Typ I besteht in einer zusätzlichen Faserwicklung, die den Behälter belastungsfähiger, aber auch teurer in der Anschaffung machen.
• Typ III: Der Hohlkörper besteht aus Metall und Kohlefaserverbundstoffen. Durch einen höheren Anteil an Kohlefasern im Vergleich zu Typ 2 können diese Behälter mit höherem Druck beaufschlagt werden, sind aber vergleichsweise noch kostenintensiver.
• Typ IV: Bei diesem Druckkörper besteht das Innenelement aus einem thermoplastischen Kunststoff. Die Außenschale besteht ausschließlich aus Fasermaterial. Dieser Behältertyp hat die höchsten Herstellungskosten, aber auch das geringste Eigengewicht.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Beschreibt die Relevanz von Wasserstoff als Schlüsselelement der Energiewende und definiert den Fokus der Arbeit auf die Transportkosten in Deutschland.
2. Grundlagen der Speicherung und des Transportes von Wasserstoff: Erläutert physikalische und chemische Speichermethoden sowie verschiedene Transportmittel für Wasserstoff.
3. Kostenanalyse der Wasserstofftransportarten: Detaillierte Darstellung der Kostenfaktoren für Konditionierung, Straßentransport und Pipelinetransport inklusive relevanter Kostenfunktionen.
4. Anwendung Fallbeispiel: Exemplarische Kalkulation und Vergleich der Transportkosten für eine 50-Tonnen-Menge auf der Strecke Kiel-Karlsruhe.
5. Zusammenfassung und Ausblick: Reflektion der Ergebnisse und Einordnung der Bedeutung für die zukünftige Infrastrukturplanung.
Schlüsselwörter
Wasserstoff, Transportkosten, Energiewende, LOHC, Pipeline, Straßentransport, Speicherung, Komprimierung, Verflüssigung, Infrastruktur, Kostenanalyse, Wasserstoffwirtschaft, Hydrierung, Druckbehälter, Deutschland.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit analysiert die Transportkosten für Wasserstoff in Deutschland, um die wirtschaftliche Lücke zwischen Erzeugung und Endverbrauch zu bewerten.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Felder sind die Speichertechnologien für Wasserstoff, der Vergleich verschiedener Transportmittel wie LKW und Pipeline sowie die ökonomische Modellierung dieser Prozesse.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, ein besseres Verständnis für die Kostenstrukturen beim Transport von Wasserstoff zu schaffen und zu prüfen, welche Transportoptionen für die zukünftige Versorgung am wirtschaftlichsten sind.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine techno-ökonomische Analyse durchgeführt, die auf vorhandenen Kostenfunktionen, Literaturstudien und einem exemplarischen Fallbeispiel basiert.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die technologischen Grundlagen der Wasserstoffspeicherung, die detaillierte Kostenanalyse der verschiedenen Transportarten und eine praktische Anwendung durch ein Fallbeispiel.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die zentralen Schlagworte umfassen Wasserstofftransport, Infrastrukturkosten, LOHC, Pipeline und Straßentransport.
Wie unterscheidet sich der Pipelinetransport vom Straßentransport in der Wirtschaftlichkeit?
Laut dem Fallbeispiel ist der Pipelinetransport bei den gewählten Annahmen deutlich kostenminimaler als der Straßentransport.
Warum wird im Fallbeispiel die LOHC-Technologie gegenüber anderen LKW-Transporten als günstiger bewertet?
Die LOHC-Technologie ist aufgrund ihrer Handhabbarkeit in konventionellen Tankwagen und der spezifischen Kostenstruktur bei den hier betrachteten Mengen als wirtschaftlichste Option im Straßentransport identifiziert worden.
- Arbeit zitieren
- Philippe Gramm (Autor:in), 2020, Der Transport von Wasserstoff. Eine Kostenanalyse der Wasserstofftransportarten, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1075512
