Im Rahmen dieser Projektarbeit werden die verschiedenen Mobilitätsmöglichkeiten im PKW-/ÖPNV-Busbereich und der Schifffahrt dargestellt. Diese werden hinsichtlich der jeweiligen Ausgangssituation, politischer Rahmenbedingungen, Kosten, Anreizsystemen, technischer Daten und Umweltaspekten gegenübergestellt.
Zunächst wird das grundsätzliche Problem, aus dem der Handlungsbedarf im Bereich alternativer Antriebsarten resultiert, dargestellt. Dabei werden sowohl die erneuerbaren Energien als auch der Klimawandel und relevante politische Maßnahmen zum Klimaschutz definiert. Die einzelnen Kapitel bieten Übersichten über die aktuellen Entwicklungsstadien und die weiteren Planungen und Ziele der Verkehrsbranche.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Erneuerbare Energien
2.1 Definition
2.2 Klimawandel
2.3 Klimaschutz im gesellschaftspolitischen Kontext
3 Wasserstoff, das chemische Element mit dem Symbol H
3.1 Farbvarianten
3.2 Herstellung von Wasserstoff
3.2.1 Dampfreformierung
3.2.2 Elektrolyse
3.3 Technischen Vor- und Nachteile
3.3.1 Technische Vorteile
3.3.2 Technische Nachteile
4 Aktueller Stand von zugelassenen E-Fahrzeugen
4.1 Staatliche Zielvorgaben
4.2 Förderung
4.3 Lithium-Ionen-Batterie
4.4 Ökobilanz Elektroauto
5 Einsatz von Wasserstoff in verschiedenen Verkehrsmitteln
5.1 Einsatz von Brennstoffzellenbussen im ÖPNV
5.1.1 Ausgangssituation
5.1.2 Marktübersicht
5.1.3 Anschaffungskosten und Anreizsysteme
5.1.4 „Joint Initiative for hydrogen Vehicles across Europe“ (JIVE) 1 und 2
5.1.5 SWOT-Analyse
5.2 Einsatz von Brennstoffzellentechnologie im PKW-Bereich
5.2.1 Reichweite von Elektro- und Wasserstoffautos
5.2.2 Lade- und Infrastruktur
5.2.3 Wasserstoff vs. Verbrenner komprimierter Vergleich
5.2.4 SWOT-Analyse E-Mobilität
5.3 Einsatz von Brennstoffzellen in der Schifffahrt
5.3.1 Ausgangssituation
5.3.2 Alternative Treibstoffmöglichkeiten in der Schifffahrt
5.3.3 Pilotprojekte in der Schifffahrt
6 Vergleich zwischen den Verkehrsmitteln
7 Fazit
Zielsetzung & Themen
Die Projektarbeit untersucht die Potenziale von Wasserstoff im Vergleich zur Elektromobilität in den Bereichen PKW, ÖPNV-Busse und Schifffahrt, um zu bewerten, welche Antriebsart für die Zukunft am besten geeignet ist.
- Analyse aktueller Rahmenbedingungen und klimapolitischer Ziele.
- Technischer und ökonomischer Vergleich zwischen Wasserstoff- und Batterieantrieben.
- Untersuchung von Fördermöglichkeiten und Marktentwicklungen.
- Beurteilung der ökologischen Auswirkungen unter Berücksichtigung von Lebenszyklusbetrachtungen.
- Evaluierung der Infrastruktursituation für Wasserstoff und Strom.
Auszug aus dem Buch
3.3.1 Technische Vorteile
Hoher Wirkungsgrad: Der Wirkungsgrad zeigt, wie viel der zugeführten Energie bei der Fortbewegung des Fahrzeugs umgesetzt wird. Das bedeutet, wie viel Energie kommt im Brennstoffzellenmotor beim Fahrzeug, nach Berücksichtigung der Produktion, Speicherung & Transport und der Betankung an. Beim Strom wird von Primärenergie aus erneuerbaren Energien ausgegangen. Im Vergleich zum klassischen Verbrennungsmotor verlieren Brennstoffzellen durch ihre chemische Reaktion kaum Energie, das macht Sie sehr effizient. Allerdings sind Akkus noch deutlich effizienter, da diese nur Gleitstrom zu Wechselstrom umwandeln (Vgl. Töpler & Lehmann, 2017, S.66 ff.). Brennstoffzellenfahrzeuge verfügen nach derzeitigem Entwicklungsstand gegenüber Batteriefahrzeugen über eine größere Reichweite bei gleichzeitiger größerer Nutzlast (Vgl. VDI/VDE-Studie, 2019, S.8).
Verfügbarkeit: Im Gegensatz zu den Rohstoffen Lithium & Kobalt die für die Herstellung von E-Akkus benötigt werden und den fossilen Brennstoffen steht Wasserstoff unbegrenzt zur Verfügung. Allerdings nur dann, wenn Wasserstoff durch Elektrolyse, Methanpyrolyse produziert wird. Das hat den Grund, warum in Zukunft vermehrt auf grünen und türkisen Wasserstoff gesetzt werden muss. Denn wie bereits in Punkt 2.1 „Farbvarianten“ erwähnt, sind die beiden Farbvarianten von fossilen Rohstoffen unabhängig und CO²-neutral, sofern die Stromversorgung für die Herstellung aus erneuerbaren Energien erfolgt (Vgl. Staiger & Tantau, 2020, S. 47 ff.). Des Weiteren sind wasserstoffbetriebene Fahrzeuge geräuschlos und emissionsfrei. Bei einem Brennstoffzellenantrieb hat man als Endprodukt nur Wärme und Wasser, aus dem Auspuff kommt also praktisch Wasserdampf (Vgl. Toyota, 2020). Ein weiterer Vorteil ist, dass der Vorgang der Betankung deutlich schneller verläuft als der Beladungsvorgang beim Elektroauto (Vgl. Energieheld, 2020).
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Arbeit gibt einen Überblick über verschiedene Mobilitätsmöglichkeiten und vergleicht diese hinsichtlich technischer und ökologischer Kriterien.
2 Erneuerbare Energien: Hier werden Grundlagen wie Energieumwandlungsketten, der Klimawandel und internationale Klimaschutzabkommen definiert.
3 Wasserstoff, das chemische Element mit dem Symbol H: Dieses Kapitel erläutert die Farbvarianten, Herstellungsverfahren sowie die technischen Vor- und Nachteile von Wasserstoff.
4 Aktueller Stand von zugelassenen E-Fahrzeugen: Hier wird der Status quo der Elektromobilität, inklusive staatlicher Förderungen, Rohstoffproblematik und Ökobilanz, analysiert.
5 Einsatz von Wasserstoff in verschiedenen Verkehrsmitteln: Die Anwendung von Wasserstoff in Bussen, PKWs und Schiffen wird detailliert untersucht und durch SWOT-Analysen sowie Pilotprojekte illustriert.
6 Vergleich zwischen den Verkehrsmitteln: Die verschiedenen Mobilitätsbereiche werden gegeneinander abgewogen, um das größte Potenzial für Wasserstoff zu identifizieren.
7 Fazit: Die Arbeit schließt mit der Einschätzung, dass die Elektromobilität derzeit ausgereifter ist, Wasserstoff jedoch im Kontext der Klimaziele weiter beobachtet werden muss.
Schlüsselwörter
Wasserstoff, Elektromobilität, Klimaschutz, Brennstoffzelle, Ökobilanz, Erneuerbare Energien, ÖPNV, Schifffahrt, Emissionsreduktion, Infrastruktur, Nachhaltigkeit, Energiewende, Wasserstoffbusse, Batterieantrieb, CO2-Neutralität
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit analysiert und vergleicht verschiedene Mobilitätskonzepte – speziell Wasserstoff und Elektromobilität – im PKW-, Bus- und Schifffahrtssektor unter Nachhaltigkeitsaspekten.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die Schwerpunkte liegen auf den Grundlagen erneuerbarer Energien, der Herstellungsweise und Anwendung von Wasserstoff, dem aktuellen Stand der E-Mobilität sowie den spezifischen Herausforderungen im ÖPNV und der Schifffahrt.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Ziel der Arbeit ist es, auf Basis einer Gegenüberstellung von Wasserstoff und Elektromobilität und unter Berücksichtigung des aktuellen Forschungsstandes zu bewerten, welche Antriebsart zukunftsfähiger ist.
Welche wissenschaftliche Methode verwendet die Arbeit?
Es handelt sich um eine Projektarbeit, die auf einer Literaturanalyse sowie einer qualitativen Gegenüberstellung (SWOT-Analyse) der verschiedenen Mobilitätstechnologien basiert.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine theoretische Fundierung zu Energie und Klimawandel, eine detaillierte technische Analyse von Wasserstoff, eine Bestandsaufnahme der E-Mobilität und spezifische Anwendungsanalysen für Busse, PKWs und Schiffe.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die zentralen Begriffe sind Wasserstoff, Elektromobilität, Klimaschutz, Brennstoffzelle, Ökobilanz und Nachhaltigkeit.
Warum haben Wasserstoffautos aktuell einen schweren Stand in Deutschland?
Laut der Arbeit liegt dies primär an der mangelnden Ladeinfrastruktur (Wasserstofftankstellen), den hohen Anschaffungskosten sowie der ineffizienten Energiebilanz der Wasserstoffgewinnung im Vergleich zur batterieelektrischen Lösung.
Welche Rolle spielt die „Joint Initiative for hydrogen Vehicles across Europe“ (JIVE)?
JIVE ist ein europäisches Projekt, das überregionale Beschaffungsprozesse bündeln soll, um durch höhere Stückzahlen den Preisdruck auf Hersteller zu erhöhen und die Umstellung auf Brennstoffzellenbusse im ÖPNV zu fördern.
- Arbeit zitieren
- Mats Pilgenröder (Autor:in), Etienne Chroscinski (Autor:in), Jens Friedrich (Autor:in), 2021, Ist Wasserstoff die Zukunft der Mobilität?, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1154518
