Ein Weg zur Nachhaltigkeit: Wasserstoffmotoren zum Laden von Elektrofahrzeugen

In ihrem 2024 erschienenen Bericht über Elektrofahrzeuge prognostiziert die IEA bis 2035 eine weltweit installierte Ladekapazität von mehr als 4 TW. Dabei steht die künftige Entwicklung der E-Ladeinfrastruktur vor Herausforderungen in Bezug auf die Stromkapazität. Dazu zählen der Bedarf an Hochleistungsladestationen für schnelles Laden, die Kosten und die Komplexität der Netzanschlüsse, die sich im Tagesverlauf verändernde Stromnachfrage samt dem daraus resultierenden Speicherbedarf sowie der Wunsch der Entwickler:innen nach schnellen, wirtschaftlichen und nachhaltigen Lösungen. Ein wesentlicher Vorteil von Wasserstoff für die Ladeinfrastruktur von Elektrofahrzeugen ist sein Potenzial als „Energieträger“. Denn im Gegensatz zu herkömmlicher Hardware wie batteriegestützten Energiespeichersystemen (BESS), die sich in der Nähe der Anlage befinden müssen, kann Wasserstoff bequem transportiert und zur Stromerzeugung an verschiedenen Standorten eingesetzt werden, ohne die bestehende Stromnetzinfrastruktur zu beeinträchtigen.

Wasserstofftechnologie als Wegbereiter für die Energiewende

Als wichtiger Mitgestalter und integraler Bestandteil der Energiewende hat die INNIO Group ihr „Ready for H₂“-Portfolio auf den Markt gebracht. Dieses umfasst Motoren, die mit 100% Wasserstoff betrieben werden können. Auf Basis jahrzehntelanger Erfahrung in der Stromerzeugung aus Kraftstoffen mit hohem Wasserstoffgehalt und trotz der derzeit begrenzten Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff kann die INNIO Group bereits mehrere kommerzielle Wasserstoffprojekte weltweit vorweisen und damit die technologische Expertise ihrer Jenbacher Lösungen untermauern. Die INNIO Group untersucht praktische Anwendungsszenarien mithilfe von umfassenden Simulationen, um damit Lastanforderungen, Betriebsstunden und eine bedarfsgerechte Lastdeckung für Elektrofahrzeuge sowie den Wärmebedarf zu ermitteln. Aus Branchenerfahrung und fundierten Annahmen abgeleitete EV-Lastprofile dienen der INNIO Group zur Modellierung des Strombedarfs, der auf Basis des Lastplans der E-Ladestation flexibel gedeckt werden kann. Mit dieser Simulation können sowohl die Strommenge, die stündlich bereitgestellt werden kann, als auch der Tagesbedarf ermittelt werden. Dieser strategische Ansatz trägt zu einem effizienten Energiemanagement bei, das die Wasserstoffversorgung vor Ort an den Energiebedarf anpasst und gleichzeitig die besonderen Merkmale und Anforderungen der E-Ladeinfrastruktur berücksichtigt.

Effizienzsteigerung durch Wärmerückgewinnung

Neben Strom zur Ladung von E-Fahrzeugen produzieren Jenbacher Wasserstoffmotoren auch Wärme. Die Nutzung der Abwärme aus den Abgas-, Kühlwasser- und Schmiermittelkreisläufen steigert den Gesamtwirkungsgrad eines H2-Motors, indem er auch Heiz- und Kühlenergie bereitstellt. Dies verbessert nicht nur den Kraftstoff-Nutzungsgrad, sondern unterstützt auch effektivere Lösungen zur Dekarbonisierung von Elektrofahrzeugen durch Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) und Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (KWKK). Ebenso erhöht es den Ertrag der Betreiber:innen durch eine Reduktion der Stromgestehungskosten an der Ladestation. Befindet sich die Ladestation beispielsweise in der Nähe eines öffentlichen Fernwärmenetzes, kann die erzeugte Wärme zum Ausgleich der Winterlast genutzt werden. Damit wird der H2-Motor zu einem noch wertvolleren Bestandteil einer nachhaltigen und vielseitigen Energieinfrastruktur.

Effiziente und nachhaltige E-Ladestationen

Die von der INNIO Group angebotene Ladeinfrastrukturlösung ist ein umfassendes System, das auf Effizienz und Nachhaltigkeit ausgelegt ist. Herzstück ist dabei ein robuster, mit grünem Wasserstoff betriebener Jenbacher Motor, der als zuverlässige Strom- und Wärmequelle dient. Kombiniert wird das Aggregat mit einem System zur Betankung mit Wasserstoff über eine virtuelle Pipeline. Bei Bedarf lassen sich dadurch auch Wasserstoff und Erdgas mischen, was eine flexible Nutzung dieser Energieträger ermöglicht. Eine Absorptionskältemaschine nutzt die Abwärme des Motors zur Kühlung in den wärmeren Monaten. Dies steigert den Gesamtwirkungsgrad und die energetische Nutzung des Wasserstoffs. Durch ein integriertes Wärmespeichersystem können thermische Verluste reduziert und die Wärmenutzung noch weiter gesteigert werden. Um Bedarfsspitzen in der Wärmeversorgung zu decken, kann optional auch ein wasserstofffähiger Heizkessel eingebaut werden. Das gesamte System wird vom Jenbacher Microgrid Controller der INNIO Group gesteuert, um eine kontinuierlich hohe Leistung und einen hohen Gesamtwirkungsgrad zu erzielen. Die Verbindungen zu den Verbraucher:innen sind so konzipiert, dass der erzeugte Strom genau am Ort des Bedarfs ankommt – und vervollständigen damit eine ganzheitliche, nachhaltige Lösung für E-Ladestationen.

Finanzielle Tragfähigkeit und Dekarbonisierungspotenzial

Jenbacher Produkte der INNIO Group erlauben eine probate Bewertung der Kosten für die Implementierung einer virtuellen Pipeline samt Wasserstoffversorgung für Aggregate, die E-Ladestation betreiben. Bei einem Jenbacher H2-Motor mit einer elektrischen Nennleistung von 1.000 kW liegen die prognostizierten Kosten für die an die E-Ladestation gelieferte Energie nicht mehr weit von einem kommerziell tragfähigen, für die Industrie und Nutzer:innen von Elektrofahrzeugen attraktiven Wert. Zwar sind diese Kosten ohne staatliches Förderprogramm (1 EUR/kWh reinen Ökostrom an einer E-Schnellladestation) relativ hoch, doch diese Lösung ermöglicht eine umweltfreundlichere E-Mobilität mit fast 100-prozentiger Dekarbonisierung.

Sie möchten mehr erfahren? Die INNIO Group hat kürzlich das Whitepaper „Wasserstoffbetriebene Aggregate zum Laden von Elektrofahrzeugen“ veröffentlicht. Dieses bietet einen detaillierten Einblick in die Zukunft von E-Ladestationen und veranschaulicht, wie Jenbacher Lösungen einen wichtigen Beitrag für mehr Nachhaltigkeit leisten können. Das Whitepaper können Sie hier lesen.