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Dieses Dokument ist Teil der Anfrage „Gutachten im Rahmen der Vergabe des Innovations- und Technologiezentrum Wasserstoff“
Inhalt Einleitung Standortkonzepte Rechtliche Aspekte 1 Auftrag und Zeitplan 2 Synopse und Steckbriefe 3 Zwischenergebnisse Vergleich der Konzepte Bedarfsanalyse Vernetzungsanalyse 4 Ergebnisse 5 Regional, national 6 Ergebnisse der Kriterienbewertung Vorüberlegungen zum Zwischenfazit und 7 Gesamtkonzept 8 Ausblick 9 Anhang 21 Technologie- und Innovationszentrum Wasserstoff | Zwischenbericht
Zielsetzung und Vorgehensweise der Bedarfsanalyse Zielsetzung Vorgehensweise ▪ Innovative Unternehmen insb. KMU, Startups, ▪ Um die Bedarfe und Anforderungen an ein ITZ H2 Mittelstand und Zulieferer sollen gemäß der zu erfassen, wurden zunächst neun Interviews mit nationalen H2-Strategie durch das Technologie- und potenziellen Nutzern geführt, die durch die Innovationszentrum H2 unterstützt werden. Standortverantwortlichen der vier vorausgewählten ▪ Anhand der Bedarfe und Anforderungen dieser Konzepte genannt wurden. Kernzielgruppen und anderer potenzieller Nutzer ▪ Anschließend fand in vier Workshops ein Dialog des ITZ H2 (u.a. Forschung und Verbände) wurden und Austausch mit über 100 potenziellen Nutzern für die nachfolgende Kriterienbewertung Soll- des ITZ H2 zu den Bedarfen und Anforderungen an Anforderungen hinsichtlich der Leistungen und ein ITZ H2 in folgenden Bereichen statt: Ausstattung des ITZ H2 erfasst. • Infrastruktur (u.a. Test-, Prüf- und ▪ Die Ergebnisse fließen in die Prüfung und Entwicklungsumgebung, H2-Versorgung) Bewertung des Mehrwerts und der Machbarkeit • Zertifizierungsprozesse und pränormative der vorausgewählten Standortkonzepte ein mit Arbeiten (Prüfung, Zertifizierung, Normierung) einem Fokus auf mögliche Synergien der Konzepte • Services (u.a. Networking, Aus- und zur möglichst breiten Abdeckung der Bedarfe. Weiterbildung) 22 Technologie- und Innovationszentrum Wasserstoff | Zwischenbericht
Übersicht: Was soll das ITZ aus Sicht der Unternehmen und potenziellen Nutzer leisten? Testen & Standardisieren Entwickeln & Normieren Beraten Aus- & ITZ H2 Weiterbilden Prüfen & Netzwerken Zulassung Startups Sichtbarkeit unterstützen herstellen 23 Technologie- und Innovationszentrum Wasserstoff | Zwischenbericht
Herausforderungen & Bedarfe unterscheiden sich nach Verkehrsbereichen, nach Betriebsgröße sowie nach TRL* Differenzierung der Herausforderungen und Bedarfe ▪ In den Fachgesprächen und Unternehmensworkshops waren Vertreterinnen und Vertreter von Unternehmen aus allen Verkehrsbereichen beteiligt Straße − Straße (Nutzfahrzeuge, PKW) Schiene − Schiene (Zug) Maritim Binnenschifffahrt − Wasser (Maritime, und Binnenschiffahrt) Aviation − Luftfahrt (Langstrecke) ▪ Zudem waren verkehrsträgerübergreifend Vertreterinnen und Vertreter beteiligt von BZ- und Komponentenherstellern, Universitäten und Forschungseinrichtungen, Einrichtungen der beruflichen Bildung / Kammern ▪ Eine Differenzierung der Bedarfe und Herausforderungen nach Verkehrsträgern konnte eingeschränkt erfolgen. Sie basiert im Wesentlichen darauf, dass Nennungen schwerpunktmäßig von Vertreterinnen und Vertretern aus einem bestimmten Verkehrsbereich genannt wurden. Dies schließt nicht aus, dass vergleichbare Bedarfe auch in den anderen Verkehrsbereichen vorliegen. ▪ Herausforderungen und Bedarfe unterscheiden sich erkennbar zwischen KMU und Großunternehmen. So halten beispielsweise Großunternehmen mehr Test- und Prüfeinrichtungen, Labore und Ausbildungsangebote selbst vor, während KMU hier einen erkennbaren Unterstützungsbedarf anzeigen. ▪ Insbesondere hinsichtlich der Test- und Prüfeinrichtungen unterscheiden sich die Bedarfe zudem erkennbar nach Technology- Readiness-Level. *Technology Readiness Level 24 Technologie- und Innovationszentrum Wasserstoff | Zwischenbericht
▪ © iStock-skynesher_883005968 Testen und Entwickeln 25
Zentrale Herausforderungen - Testen und Entwickeln (Nennungen im Rahmen der Unternehmens-Workshops) Wasserstoffversorgung Testen und Prüfen Laborausstattung/Werkstätten ▪ Die Frage, welcher H2-Kraftstoff (liquid H2, ▪ Mit Wasserstoff-Markthochlauf wird ein ▪ Testung und Prüfung von Materialien in einer Druckgas H2, kryogenes H2 sowie sprunghafter Anstieg des Bedarfs an Wasserstoffumgebung stellt eine besondere Ammoniak, Methanol, LOHC, LIHC, e-fuels, Testeinrichtungen zu erwarten sein. Herausforderung dar, da bislang noch nicht syn. Methan) sich durchsetzen wird, ist noch Bestehende Einrichtungen können dafür ausreichend Erfahrungen vorliegen, wie nicht final entschieden. kein adäquates Angebot vorhalten. sich Materialien in Wasserstoffumgebung ▪ Die Frage, wie und woher Wasserstoff ▪ Bestehende Testanlagen erreichen nur verhalten. perspektivisch importiert und wie überschaubare Größenordnungen. Bedarfe ▪ Entwicklung von Prototypen / Etablierung Wasserstoff distribuiert wird, ist ebenfalls bestehen daher hinsichtlich höherer von Produktionstechnologien ist zentral, um noch nicht klar. Hier bestehen erhebliche Belastungsmöglichkeiten zur Testung von wirtschaftliche Geschäftsmodelle und Forschungs- und Entwicklungsbedarfe in Material, Komponenten, Antrieben, Tanks Produkte entwickeln zu können. allen Verkehrsbereichen. und Fahrzeugen. ▪ Recyclingstrategien in der gesamten ▪ Für eine perspektivisch CO2-neutrale ▪ Die Bedarfe unterscheiden sich stark nach Wertschöpfungskette (Life-Cycle- Mobilität (auf Straße, Schiene, Luft und Technology-Readiness-Level – Initialtests im Assessment) sind ein wichtiger Wasser) ist die Verfügbarkeit von grünem niedrigen Leistungsbereich und Wettbewerbsvorteil gegenüber Wasserstoff besonders zentral. Standardtests werden von Unternehmen mit internationalen Low-Cost-Märkten und geringerer technologischer Reife benötigt. sollten erforscht werden. Unternehmen mit fortgeschrittener Reife ▪ Prüfen und Testen Elektromagnetischer benötigen hochspezialisierte Einmaltests. Verträglichkeit (EMV) im Kontext von Wasserstoffanwendungen stellt ebenfalls eine Herausforderung dar. 26 Technologie- und Innovationszentrum Wasserstoff | Zwischenbericht
Überblick – zentrale Leistungen und Angebote* des ITZ H2 im Bereich… …Testen & Entwickeln ▪ Funktions- und Lebensdauertests für Brennstoffzellen- und Antriebssysteme (inkl. Langzeit- und Kurzzeittests) Testeinrichtungen/ ▪ Tests von Betankungstechnik Entwicklungsumgebung ▪ Durchführung von Versagenstests ▪ Statistisch aussagefähige Simultantests ▪ Fahrzeugtests / Testung der praktischen Anwendung H2 Kraftstoffe und ▪ Versorgung mit allen gängigen H2-Kraftstoffen (sowie Derivaten) Versorgung ▪ Möglichkeit zur Testung und zum Aufbau einer Logistik-Kette ▪ Analytisches Labor zur Testung von Materialien Labore und ▪ Analytisches Labor zur Testung von Wasserstoffreinheit Werkstätten ▪ Werkstätten für die Entwicklung von Prototypen ▪ Schulungs- und Weiterbildungslabor *aus Sicht der Teilnehmerinnen und Teilnehmer an den Workshops und Interviews zur Ermittlung der Anforderungen und des Bedarfs an ein ITZ H2 27 Technologie- und Innovationszentrum Wasserstoff | Zwischenbericht
Bedarfe im Bereich Testen und Entwickeln Testeinrichtungen / Entwicklungsumgebung Nennungen von zentralen Beispielen im Rahmen der Scope / Verkehrsträger (Schwerpunktmäßig Anmerkungen Workshops und Priorisierungsabfrage u.a. genannt von Unternehmen aus den Bereichen…) Tests von Betankungstechnik ▪ Tankzykliereinrichtungen ▪ Verschiedene Betankungsoptionen ▪ High-Flow für Heavy-Duty , Hochdrucktanksysteme 350/700 bar sowie 15 kg/min Testzentrum zur Optimierung ▪ Möglichkeiten für Systemtests neben den Einzeltanktests mit großen H2 Volumina > der Betankungsdauer, Flow, Einzeltanktests mit großen H2 Volumina > 50 kg 50 kg Temperaturen… ▪ Mulit-fuel Bunkerstation Zu Test- und Demonstrationszwecken Durchführung von Versagenstests ▪ Testeinrichtung für passive Sicherheit (Crash, Hohes Knowhow zur Aufprall, Bonfire) Sicherheitstechnik im ITZ ▪ Brandtesteinrichtungen für H2-Tanks erforderlich ▪ Inertisierbare Hochsicherheitskammer Testung von Tanks von 100-150 kg ▪ Berstprüfung Statistisch aussagefähige ▪ Teststände mehrfach vorhalten (1 + x) zwischen 10 und 100 auch Einbindung bestehender Simultantests Testanlagen Fahrzeugtests ▪ Teststrecken / Abbildung von Anwendungsfällen große Flächen für Nutzfahrzeuge ▪ Fahrzeugprüfstände zu Funktionsprüfung aller dynamischen Betriebsbedingungen 28 Technologie- und Innovationszentrum Wasserstoff | Zwischenbericht
Bedarfe im Bereich Testen und Entwickeln Testeinrichtungen / Entwicklungsumgebung Nennungen von zentralen Beispielen im Rahmen der Scope / Verkehrsträger Anmerkungen Workshops und Priorisierungsabfrage u.a. (Schwerpunktmäßig genannt von Unternehmen aus den Bereichen…) Funktions- und Lebensdauertests ▪ BZ-Full-Prüfstand ca. 150 bis 300 kW inkl. der notwendigen Kühl- und für Brennstoffzellen- und ▪ BZ-Short-Stack-Prüfstand Klimatisierungstechnik sowie notwendige Antriebssysteme (inkl. Langzeit- ▪ BZW-System-Prüfstand Sicherheits- und Konditionierungstechnik und Kurzzeittests) ▪ Prüfeinrichtung für alle Zertifizierungsversuche Zur Prüfung von BZ-Funktion und - (R134 2021/535…) Lebensdauer Tank, Brennstoffzelle, Subsysteme ▪ Neigungs- und Vibrationstests / Shaker-Tests für bis 400 kW Auch Testung für Salzwasserbedingungen Tanks, BZ-Systeme und Chassis ▪ Dauerlauf-Kombinationsprüfstand (Temperatur, Vibration, Dynamik) ▪ Seegangs-Simulation für Dauertests von H2- Komponenten 29 Technologie- und Innovationszentrum Wasserstoff | Zwischenbericht
Bedarfe im Bereich Testen und Entwickeln H2-Kraftstoffe und -Versorgung Nennungen von zentralen Beispielen im Rahmen der Scope / Verkehrsträger (Schwerpunktmäßig Anmerkungen Workshops und Priorisierungsabfrage u.a. genannt von Unternehmen aus den Bereichen…) Versorgung mit allen ▪ Druckgas H2 (G-H2) G-H2 in Druckstufen Auch für Forschung relevant, da gängigen H2- 35 Mpa und 70 Mpa Universitäten z.B. Verflüssiger Kraftstoffen (sowie nicht selbst vorhalten können Derivaten) ▪ Liquid H2 (L-H2) / Verflüssiger im ITZ + Tanks bis 3.000 kg/Tag sowie Wärmequellen und Senken für bis > 1.000 bar gebundene H2-Speicherung / Tanks bis 750 kg Ersatzmedien (u.a. Stickstoff und Helium) ▪ Kryo H2-Infrastruktur / Isolationseinrichtung für kryogene H2-Speicherung (Bevorratung und Nutzung als LH2, cCH2, CH2) ▪ H2-Erzeugung / lokaler Elektrolyseur (grüner H2), H2-Erzeugung durch Reformer Möglichkeit zur Testung ▪ Von der Energiequelle (ggf. Energieimportterminal) Insbesondere in den Bereichen Maritime und Verflüssiger sollte bestenfalls und zum Aufbau einer über Elektrolyseur, und Verflüssiger bis hin zur Aviation noch große Entwicklungsbedarfe Elektrolyseur direkt Logistik-Kette Distribution von Wasserstoff (Pipeline, hinsichtlich der H2-Logistik nachgeschaltet sein. Verteilerstation per Kesselwagen und LKW mit Landverladearmen) ▪ Testmöglichkeiten der Technik zur Kraftstoffübergabe in der Logistik 30 Technologie- und Innovationszentrum Wasserstoff | Zwischenbericht
