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Knotenpunkte und Speichen: Ausdehnung der Reichweite von Wasserstoff-Hubs durch saubere Verkehrskorridore

5. Juni 2023 Arbeitsbereich: CO2-freie kraftstoffe

Emissionsarmer Wasserstoff ist ein entscheidender Bestandteil des Lösungspakets für den Klimawandel und wird wahrscheinlich eine wichtige Rolle dabei spielen, bis zur Mitte des Jahrhunderts eine vollständige Dekarbonisierung der Wirtschaft zu erreichen. Ein Großteil der erforderlichen Dekarbonisierung wird durch Elektrifizierung erreicht werden, aber mehr als 80 % des Endenergieverbrauchs in den USA stammt aus Brennstoffen. Viele der bestehenden Brennstoffanwendungen können elektrifiziert werden, aber die Elektrifizierung einiger schwer abbaubarer Wirtschaftssektoren (wie z.B. Langstrecken-Schwerlastverkehr, Seeschifffahrt und Eisenerzeugung) könnte entweder kommerziell unmöglich oder unerschwinglich teuer sein. Für diese Sektoren werden wir CO2-freie kraftstoffe benötigen, nämlich Wasserstoff und Ammoniak, um eine vollständige Dekarbonisierung zu erreichen. Dementsprechend geht die Internationale Energieagentur (IEA) davon aus, dass die weltweite Nachfrage nach Wasserstoff zwischen 2020 und 2050 um fast 500 % steigen könnte.

Um die Vereinigten Staaten auf den Weg zur kommerziellen Produktion von sauberem Wasserstoff zu bringen, hat das Energieministerium (DOE ) im Rahmen des Infrastructure Investment and Jobs Act (IIJA) 2021 8 Mrd. USD für die Finanzierung von mindestens vier regionalen Wasserstoff-Hubs (H2 Hubs) im ganzen Land bereitgestellt. Mit dem Programm soll die Realisierbarkeit neuer Produktions- und Endnutzungstechnologien für sauberen Wasserstoff nachgewiesen und die Produktionskosten drastisch gesenkt werden.  

Ein Knotenpunkt für sauberen Wasserstoff ist ein zusammenhängendes Netz von Infrastrukturen, die für die Produktion, den Transport, die Lagerung und die Nutzung von sauberem Wasserstoff in einem funktionierenden regionalen Markt erforderlich sind. Das Programm zielt darauf ab, die lokale Produktion und Endnutzung von Wasserstoff zu demonstrieren und eine vernetzte, synergetische Wasserstoffwirtschaft in den Vereinigten Staaten zu schaffen.  

Parallel zum H2-Hubs-Programm des DOE verfolgen das DOE und das Verkehrsministerium (DOT) mehrere weitere Maßnahmen zur Förderung des Einsatzes von wasserstoffbetriebenen Lastkraftwagen und ammoniakbetriebenen Schiffen, darunter das National Alternative Fuel Corridors Program des IIJA - ein Teil des 2,5 Milliarden Dollar schweren Zuschussprogramms für die Lade- und Betankungsinfrastruktur, das den Ausbau sauberer Lade- und Betankungsinfrastrukturprojekte entlang ausgewiesener alternativer Kraftstoffkorridore des National Highway System unterstützen soll.  

Zu den sauberen Verkehrskorridoren gehören Routen für schwere Lkw, die mit Wasserstoff betrieben werden und ihre Fracht über mehrere Staaten, Provinzen oder sogar Länder transportieren, sowie transozeanische Schifffahrtsrouten für Schiffe, die mit Ammoniak betrieben werden. In Zukunft werden saubere Korridore auch Flugrouten umfassen, die von Flugzeugen bedient werden, die mit Wasserstoff oder anderen Antrieben betrieben werden CO2-freie kraftstoffe. Saubere Transportkorridore werden notwendig sein, um H2-Hubs von Inseln in ein Netzwerk zu verwandeln, so dass Wasserstoff und andere Ressourcen zwischen den Hubs transportiert werden können und gleichzeitig eine stetige Nachfrage nach Wasserstoff entsteht, um die Transportkorridore selbst zu versorgen.  

Vom Wettbewerb zur Verbindung zwischen H2-Hubs  

CATF hat bereits früher über die Elemente geschrieben , die die einzelnen Hubs bei der Ausarbeitung ihrer Vorschläge an das DOE priorisieren sollten. Dazu gehören kohlenstoffarme Produktionswege, schwer zu dekarbonisierende Endanwendungen, die Schaffung von Vorteilen für die Gemeinschaft und die lokale Umwelt sowie die langfristige wirtschaftliche Lebensfähigkeit.  

Am 7. April 2023 wurden die endgültigen Anträge von Hub-Entwicklern aus dem ganzen Land eingereicht, die auf eine Finanzierung durch das Energieministerium hoffen. Das Bewerbungsverfahren für das DOE Regional Clean Hydrogen Hubs Programm ist langwierig und die Bewerber sind vor kurzem in eine neue Phase eingetreten - die Wartezeit zwischen der Einreichung der Bewerbung und den Verhandlungen und der Auswahl der Bewerber. Bis zu diesem Zeitpunkt des Prozesses war der Fokus und das Gefühl zwischen den Hub-Bewerbern wettbewerbsorientiert, mit mehr als 20 bekannten Hub-Bemühungen, die um 8 Milliarden Dollar an Finanzierung konkurrieren, die auf die 4 bis 10 Hubs verteilt werden, die vom DOE ausgewählt werden. Im Laufe des Frühjahrs, des Sommers und des Herbstes werden sich die Auswahl und die Verhandlungen über die Preisvergabe weiterentwickeln. Wir erwarten konkretere Produktionsvorschläge, Abnehmervereinbarungen, ein starkes Engagement in der Gemeinde und eine stärkere Zusammenarbeit und Koordination zwischen den verschiedenen Hub-Bemühungen.  

Neben der Konkretisierung der Vorschläge für die einzelnen Hubs bietet diese Phase des Programms den Entwicklern der Hubs und dem Energieministerium die Möglichkeit, mit der Zusammenarbeit zu beginnen. Eine proaktive Planung zur Verbindung der Hubs kann die einzelnen Vorschläge stärken und die Wahrscheinlichkeit eines langfristigen Erfolgs des gemeinsamen H2-Hubs-Programms erhöhen. Wie der Clean Hydrogen Liftoff-Bericht des Energieministeriums zeigt, ist die Entwicklung einer "Midstream-Infrastruktur" von entscheidender Bedeutung, um Wasserstoff in den kommerziellen Maßstab zu bringen. Im Rahmen des H2-Hubs-Programms umfasst diese Midstream-Infrastruktur die Wasserstoffspeicherung, die Kohlenstoffspeicherung und die Transportinfrastruktur. Ein wesentlicher Bestandteil des H2-Hubs-Programms wird die Fähigkeit sein, Wasserstoff effizient und sicher zwischen den Hubs zu transportieren und gleichzeitig Wasserstofflecks während des gesamten Prozesses zu minimieren. Es besteht das Potenzial, ein nationales Netzwerk zu schaffen, das gleichzeitig die Verteilung und das Betanken von Wasserstoff im ganzen Land ermöglicht und gleichzeitig die Nachfrage nach Wasserstoff steigert und Vorteile für die Gemeinden schafft.  

Die Bedeutung der Verknüpfung von sauberen Verkehrskorridoren und H2-Hubs 

Saubere Verkehrskorridore haben das Potenzial, die wirtschaftliche Lebensfähigkeit von H2-Drehkreuzen zu fördern und Vorteile für Gemeinden zu schaffen. Bislang haben sich der Kongress und das US-Energieministerium vor allem auf angebotsseitige Maßnahmen für Wasserstoff konzentriert, darunter das Regional Clean Hydrogen Hubs Program und die Steuergutschrift für die Wasserstoffproduktion (45V). In letzter Zeit hat sich der Schwerpunkt auf nachfrageseitige Maßnahmen verlagert, die dazu beitragen könnten, den Entwicklern von Drehkreuzen die Gewissheit zu geben, dass es Abnehmer für den von ihnen produzierten Wasserstoff geben wird. Die Investitionen des DOE und des DOT in und die Entwicklung von sauberen, mit Wasserstoff betriebenen Transportkorridoren werden auf zweierlei Weise zur Nachfragesicherheit für H2-Hubs beitragen:  

  1. Saubere Verkehrskorridore, die Lkw und Schiffe unterstützen, die mit Wasserstoff oder wasserstoffbasierten Kraftstoffen betrieben werden, werden den Markt für kohlenstoffarmen Wasserstoff erweitern, indem sie die Nachfrage über die industriellen Abnehmer hinaus steigern, die sich in der Regel in der Nähe von Wasserstoffproduktionsstätten befinden. 
  1. Die Korridore werden auch die geografische Reichweite der H2-Hubs erweitern, indem sie die Nachfrage nach dekarbonisiertem Wasserstoff entlang von Speichen - d. h. Autobahnen und/oder Seeschifffahrtsrouten - ausweiten, die jede Hub-Region mit anderen Städten und Häfen verbinden.     

Darüber hinaus spielen saubere Verkehrskorridore nicht nur bei der Eindämmung schädlicherCO2-Emissionen eine wichtige Rolle, sondern auch bei der Eindämmung konventioneller Luftschadstoffe aus dem dieselbetriebenen Lkw-Verkehr, von denen umweltgerechte Gemeinden im ganzen Land unverhältnismäßig stark betroffen sind. Bei der Bewertung der Vorteile, die sie für Gemeinden in der Nähe und in der Ferne schaffen können, sollten H2-Hubs die von ihren Hubs ausgehenden Transportrouten in Betracht ziehen, die zu wasserstoffbetriebenen, sauberen Transportkorridoren werden könnten, und sie sollten mit dem Benchmarking der Vorteile für die öffentliche Gesundheit beginnen, die sich für die Gemeinden daraus ergeben könnten.  

Die ersten Preisträger des DOE- und DOT-Zuschussprogramms für saubere Verkehrskorridore wurden im Februar bekannt gegeben, darunter mehrere Preisträger, die sich auf die Entwicklung von mit Wasserstoff betriebenen sauberen Verkehrskorridoren konzentrieren:  

  • CALSTART: Kommerzieller ZEV-Korridor an der Ostküste entlang des Frachtkorridors I-95 von Georgia nach New Jersey.  
  • Cummins Inc: MD-HD ZEV Infrastructure Planning with Focus on I-80 Midwest Corridor serving Indiana, Illinois, and Ohio.  
  • GTI Energy: Wasserstoff-Korridor-Projekt von Houston nach Los Angeles (H2LA)-I-10.  
  • Utah State Universität: Wasatch Front Multi-Modal Corridor Electrification Plan for the Greater Salt Lake City Region.  

CATF sieht eine wichtige Gelegenheit für H2-Hubs und Empfänger von Zuschüssen für saubere Korridore, sich zu koordinieren, um ein zusammenhängendes Wasserstoffnetz in den Vereinigten Staaten zu entwickeln.  

Vorstellung von Knotenpunkten, die durch saubere Verkehrskorridore verbunden sind  

In Anbetracht der Tatsache, dass etwa die Hälfte der Wasserstoffproduktion in den Vereinigten Staaten derzeit an der Golfküste stattfindet, nehmen wir an, dass das in der obigen Grafik dargestellte Beispiel eines Wasserstoff-Hubs in der Region Houston liegt. Wenn ein Zentrum in Houston ausgewählt würde, gäbe es gemäß den Anforderungen der IIJA-Bestimmung über regionale saubere Wasserstoffzentren mindestens drei und höchstens neun weitere Wasserstoffzentren in den Vereinigten Staaten, die sich in der Entwicklung befinden. Das bedeutet, dass der hypothetische Knotenpunkt in Houston nicht der einzige seiner Art ist, und dass ein wasserstoffbetriebener Lkw, der in Houston auftankt, nicht darauf beschränkt ist, nur lokale Lieferungen durchzuführen. Es gibt andere Orte, zu denen er seine Fracht transportieren könnte, wenn diese Orte - und die Strecken entlang des Weges - ebenfalls über Wasserstofftankstellen verfügen.  

Wenn ein Drehkreuz in Chicago und in der Region Upper Midwest/Great Lakes gewählt wird, würde die Möglichkeit, Güter zwischen Houston und Chicago und den dazwischen liegenden Orten zu transportieren, den Einsatz von Wasserstoff-Lkw, die in diesen Regionen gekauft werden, verbessern - was wiederum den Herstellern von Wasserstoff-Lkw, den Produzenten von kohlenstoffarmem Wasserstoff und vor allem der Luftqualität und dem Klima zugute käme. 

Der Erfolg dieses Korridors für sauberen Wasserstoff zwischen Houston und Chicago ließe sich mit Korridoren wiederholen, die diese Regionen mit anderen potenziellen Standorten für staatlich geförderte regionale Knotenpunkte für sauberen Wasserstoff verbinden. Sobald es Wasserstoffproduktionsanlagen in Orten wie Los Angeles, New Orleans und New York sowie Wasserstofftankstellen entlang der sie verbindenden Autobahnen gibt, würde sich die Rentabilität von wasserstoffbetriebenen Lkw drastisch verbessern, der Markt für emissionsarmen Wasserstoff würde wachsen und beide Sektoren würden von wachsenden Größenvorteilen profitieren. 

Ein ähnlicher Prozess könnte sich in der Schifffahrt abspielen. Wiederum am Beispiel von Houston könnte kohlenstoffarmer Wasserstoff zur Herstellung von Ammoniak-Kraftstoff verwendet werden, der für den Antrieb der transozeanischen Schifffahrt genutzt werden könnte. Dieses Modell funktioniert jedoch nur, wenn eine wachsende Zahl von Häfen auf der ganzen Welt emissionsarme Bunkeranlagen für Ammoniak entwickeln. 

Wenn ein mit Ammoniak betriebenes Schiff, das Houston verlässt, in anderen wichtigen Märkten auftanken kann, verbessert sich der Geschäftsnutzen für mit Ammoniak betriebene Schiffe dramatisch. Bei diesen anderen Märkten könnte es sich um andere potenzielle Empfänger von H2-Hub-Mitteln aus den USA handeln (z. B. Los Angeles, Hawaii, der pazifische Nordwesten oder New York). Noch wichtiger ist jedoch, dass es sich dabei um globale Märkte wie Singapur und Shanghai, Antwerpen und Rotterdam oder Jebel Ali und Alexandria handeln könnte, was die USA als Exporteur von emissionsarmem Ammoniak positioniert und die potenziellen Abnahmemärkte erweitert. Gleichzeitig verbessert die Nachfrage nach Ammoniak-Bunkerkraftstoff durch die neue Flotte ammoniakkompatibler Schiffe die Rentabilität und Belastbarkeit emissionsarmer Wasserstofferzeugungssysteme auf diesen Märkten. Wie bei dem oben beschriebenen Beispiel des Lkw-Verkehrs stärkt die Kombination von Knotenpunkten für sauberen Wasserstoff und mit Ammoniak betriebenen Transportkorridoren sowohl die Produktion als auch die Nachfrage. 

Abschließend: Wie DOE und Hub-Entwickler die Entwicklung sauberer Verkehrskorridore unterstützen können  

Der Aufbau synergetischer Verbindungen zwischen H2-Drehkreuzen und sauberen Lkw- und Schifffahrtskorridoren erfordert marktübergreifende Investitionen von Kraftstoffanbietern, Fuhrparkbesitzern und anderen Marktteilnehmern, die Unterstützung und Koordinierung durch Bundes- und Landesbehörden sowie konstruktive Beiträge und Aufsicht durch Gemeinden, Nichtregierungsorganisationen und Universitäten. 

Wie bereits erwähnt, arbeiten DOE, DOT und andere US-Regierungsbehörden an mehreren Fronten an der Umsetzung wichtiger Bestimmungen des IIJA und des Inflation Reduction Act, die den Einsatz von Technologien zur Erzeugung und Nutzung sauberer Energie, einschließlich Wasserstoff und emissionsfreier Fahrzeuge, unterstützen. Es kann jedoch noch mehr getan werden, um sicherzustellen, dass die Programme H2 Hubs und Clean Corridors gut koordiniert werden. Die sieben Zuschussempfänger des DOE- und DOT-Programms "zur Beschleunigung der Schaffung von Korridoren für emissionsfreie Fahrzeuge" decken Autobahnsysteme im ganzen Land ab, und inzwischen ist fast jeder US-Bundesstaat in den für das H2-Hubs-Programm des DOE vorgeschlagenen Knotenpunktprojekten vertreten. Inwieweit die sieben geförderten Korridore geografisch mit den regionalen Wasserstoff-Hubs übereinstimmen, ist noch nicht bekannt, da die Empfänger der Fördermittel aus dem Regional Clean Hydrogen Hubs Programm erst im Laufe dieses Jahres bekannt gegeben werden. 

In einigen der antragstellenden Regionen sind bereits umfangreiche Arbeiten an H2-Hubs im Gange, die unabhängig von den Finanzierungsentscheidungen des DOE fortgesetzt werden können. Dementsprechend setzt sich CATF mit dem DOE, den Entwicklern von Wasserstoff-Drehkreuzen, Speditionsunternehmen und anderen zusammen, um die Möglichkeiten einer konstruktiven Verbindung zwischen der Entwicklung sauberer Korridore und der Entwicklung von H2-Drehkreuzen aufzuzeigen. Wir ermutigen die Entwickler von H2-Hub-Projekten, nach Wegen zu suchen, wie sie Pläne für saubere Korridore in ihre Strategie integrieren können, zum Teil durch die Einbeziehung von Unternehmen wie Cummins, GTI Energy, CALSTART und der Utah State University, die erste Zuschüsse für saubere Korridore vom DOE erhalten haben und planen, Wasserstoffbetankungsinfrastruktur als Teil ihrer Projekte zu unterstützen.    

Angesichts der wahrscheinlichen Bedeutung von Wasserstoff für die Dekarbonisierung von Langstrecken-LKWs sollten DOE und DOT die Entwicklung von H2-Hubs berücksichtigen, wenn sie entscheiden, wann und wie das Programm für saubere Korridore erweitert werden soll, und die Behörden sollten der Entwicklung von Wasserstoffbetankungsinfrastruktur entlang von Routen, die sich zwischen H2-Hub-Regionen erstrecken, Priorität einräumen. Darüber hinaus sollten die H2 Hub-Bewerber und das DOE überlegen, wie saubere Korridore genutzt werden können, um die Nachfragesicherheit zu verbessern und sinnvolle Vorteile für Gemeinden zu schaffen. CATF freut sich auf die Zusammenarbeit mit den Empfängern von Zuschüssen für saubere Korridore, den Preisträgern der H2-Hubs und anderen Interessengruppen, um die Entwicklung eines vernetzten Ökosystems für sauberen Wasserstoff in den Vereinigten Staaten zu unterstützen, sobald die Auswahl im Herbst bekannt gegeben wird.  


Bitte wenden Sie sich an Anna Menke([email protected]), Senior Hydrogen Hubs Manager, oder Jonathan Lewis ([email protected]), direktor of Transportation Decarbonization, mit Fragen oder Kommentaren zu Wasserstoff-Hubs und Transportkorridoren. 

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