Geplante Wasserstofftankstellen könnten jährliche Verluste in Millionenhöhe verursachen
Beim Ausbau der Wasserstoffinfrastruktur in der EU müssen die Tankstellen in allen Ländern einheitlich verteilt werden. Eine Studie der Technischen Universität Chalmers in Schweden weist jedoch auf Mängel in den EU-Vorschriften hin. Anhand eines fortschrittlichen Modells zeigen die Forscher, dass die Verteilung der Tankstellen falsch dimensioniert sein und in einigen Ländern zu jährlichen Verlusten in zweistelliger Millionenhöhe führen kann.
Bis 2030 müssen die EU-Länder mindestens alle 200 Kilometer an Hauptverkehrsstraßen und in jedem städtischen Knotenpunkt eine Wasserstofftankstelle errichtet haben. Ziel ist es, die Einführung wasserstoffbetriebener Verkehrsmittel zu erleichtern. Dies ist in der Verordnung über die Infrastruktur für alternative Kraftstoffe (AFIR) geregelt, die 2023 in Kraft tritt.
Eine Studie der Chalmers University, die auf Daten von 600.000 Güterverkehrsrouten in ganz Europa basiert, zeigt jedoch, dass die Anforderungen in vielen Fällen nicht der tatsächlichen Nachfrage entsprechen. Durch die Modellierung des möglichen Betriebs wasserstoffbetriebener Fernverkehrs-Lkw im Jahr 2050 zeigen die Forscher nicht nur, wo der Bedarf an Wasserstoffinfrastruktur am höchsten sein wird, sondern auch, wie die aktuellen EU-Vorschriften in einigen Ländern zu großen Verlusten führen können.
„Das EU-Recht basiert auf der Entfernung, doch das Verkehrsaufkommen unterscheidet sich zwischen den Ländern auch in anderer Hinsicht. Unserem Modell zufolge muss die Kapazität in Frankreich im Jahr 2050 siebenmal höher sein als die EU-Vorgaben für 2030. Daher ist die Einführung im Rahmen des AFIR-Programms ein erster Schritt auf diesem Weg, muss aber ergänzt werden“, sagt Joel Löfving, Doktorand am Fachbereich Mechanik und Meereswissenschaften der Chalmers University.
Länder wie Bulgarien, Rumänien und Griechenland haben jedoch nicht die gleichen Verkehrsströme und sind gezwungen, Infrastrukturen aufzubauen, die wahrscheinlich nicht im gleichen Umfang genutzt werden. Dies kann zu Investitions- und Betriebskosten in zweistelliger Millionenhöhe pro Jahr für ungenutzte Kapazitäten führen.
Präzise Simulation spiegelt Bedarf wider
Neben Verkehrsaufkommen und Entfernungen berücksichtigt die Chalmers-Studie auch topografische Daten der Europäischen Weltraumorganisation. Eine wichtige Erkenntnis ist, dass das geografische Gelände eine größere Rolle für den Energiebedarf spielt als bisher angenommen.
„Viele Modelle verwenden einen durchschnittlichen Energiebedarf pro Kilometer für Lkw. Das Bedarfsprofil ändert sich jedoch deutlich, wenn Parameter wie Steigung und Geschwindigkeit berücksichtigt werden. Dadurch erhält man eine genauere Grundlage für den tatsächlichen Bedarf an Infrastruktur“, sagt Joel Löfving.
Die Studie konzentrierte sich auf den Fernverkehr, d. h. auf Entfernungen von mehr als 360 Kilometern, da kürzere Distanzen künftig wahrscheinlich von batteriebetriebenen Lkw zurückgelegt werden.
„Wir haben die Richtung der Technologieentwicklung für Lkw berücksichtigt. Ein Großteil der aktuellen Forschung zeigt, dass Batterien die kürzeren Distanzen bewältigen können, während Alternativen wie Wasserstoff für lange Strecken als Ergänzung benötigt werden könnten“, sagt Joel Löfving.
Politisches Interesse an nachfrageorientiertem Ausbau
Das Modell der Forscher geht über die Anforderungen für 2030 hinaus und analysiert, wie Investitionen in die Wasserstoffinfrastruktur langfristig nachhaltig gestaltet werden können. Die Studie diente bereits als Grundlage für politische Diskussionen in Schweden und der EU über die Planung des Ausbaus der Wasserstoffinfrastruktur.
„Auf EU-Ebene konnten wir Feedback für die 2026 stattfindende Evaluierung der AFIR geben. Ich hoffe, die Entwicklung des Gesetzes so beeinflussen zu können, dass die spezifischen Gegebenheiten jedes Landes berücksichtigt werden. Für Schweden ist die AFIR ein guter Anfang, aber Investitionen in teure neue Technologien sind immer riskant. Da die Studie einen längeren Zeitrahmen hat, konnten wir zur Diskussion über den Aufbau eines wirtschaftlich nachhaltigen Tankstellennetzes beitragen, das letztendlich die Schaffung eines Marktes für schwere Wasserstofffahrzeuge erleichtert“, so Löfving.
Mehr zur Forschung:
Die Studie „Geospatial distribution of hydrogen demand and refueling infrastructure for long-haul trucks in Europe“ wurde im International Journal of Hydrogen Energy veröffentlicht. Die Autoren sind Joel Löfving, Selma Brynolf und Maria Grahn, alle an der Chalmers University tätig.
Die Studie wurde im Rahmen von TechForH2 durchgeführt, einem von der Chalmers University geleiteten Exzellenzzentrum für multidisziplinäre Wasserstoffforschung mit dem übergeordneten Ziel, neue Wasserstoffantriebstechnologien für schwere Fahrzeuge zu entwickeln. Sie ist zudem Teil eines größeren Forschungsprojekts, das die systemischen Auswirkungen einer Wasserstoffumstellung im Verkehrssektor analysiert.
Fakten zur AFIR:
Die Verordnung über die Infrastruktur für alternative Kraftstoffe (AFIR) ist Teil des EU-Klimapakets „Fit für 55“, einem Gesetzespaket, das die Treibhausgasemissionen der EU bis 2030 um mindestens 55 Prozent gegenüber dem Stand von 1990 senken soll. Dies trägt zur Erreichung der Klimaneutralität bis 2050 bei.
Die AFIR trat 2023 in Kraft und zielt darauf ab, alternative Kraftstoffe zu entwickeln.
Bis 2030 müssen die EU-Länder mindestens alle 200 Kilometer an Hauptverkehrsstraßen und in jedem städtischen Knotenpunkt eine Wasserstofftankstelle errichtet haben. Ziel ist es, die Einführung wasserstoffbetriebener Verkehrsmittel zu erleichtern. Dies ist in der Verordnung über die Infrastruktur für alternative Kraftstoffe (AFIR) geregelt, die 2023 in Kraft tritt.
Eine Studie der Chalmers University, die auf Daten von 600.000 Güterverkehrsrouten in ganz Europa basiert, zeigt jedoch, dass die Anforderungen in vielen Fällen nicht der tatsächlichen Nachfrage entsprechen. Durch die Modellierung des möglichen Betriebs wasserstoffbetriebener Fernverkehrs-Lkw im Jahr 2050 zeigen die Forscher nicht nur, wo der Bedarf an Wasserstoffinfrastruktur am höchsten sein wird, sondern auch, wie die aktuellen EU-Vorschriften in einigen Ländern zu großen Verlusten führen können.
„Das EU-Recht basiert auf der Entfernung, doch das Verkehrsaufkommen unterscheidet sich zwischen den Ländern auch in anderer Hinsicht. Unserem Modell zufolge muss die Kapazität in Frankreich im Jahr 2050 siebenmal höher sein als die EU-Vorgaben für 2030. Daher ist die Einführung im Rahmen des AFIR-Programms ein erster Schritt auf diesem Weg, muss aber ergänzt werden“, sagt Joel Löfving, Doktorand am Fachbereich Mechanik und Meereswissenschaften der Chalmers University.
Länder wie Bulgarien, Rumänien und Griechenland haben jedoch nicht die gleichen Verkehrsströme und sind gezwungen, Infrastrukturen aufzubauen, die wahrscheinlich nicht im gleichen Umfang genutzt werden. Dies kann zu Investitions- und Betriebskosten in zweistelliger Millionenhöhe pro Jahr für ungenutzte Kapazitäten führen.
Präzise Simulation spiegelt Bedarf wider
Neben Verkehrsaufkommen und Entfernungen berücksichtigt die Chalmers-Studie auch topografische Daten der Europäischen Weltraumorganisation. Eine wichtige Erkenntnis ist, dass das geografische Gelände eine größere Rolle für den Energiebedarf spielt als bisher angenommen.
„Viele Modelle verwenden einen durchschnittlichen Energiebedarf pro Kilometer für Lkw. Das Bedarfsprofil ändert sich jedoch deutlich, wenn Parameter wie Steigung und Geschwindigkeit berücksichtigt werden. Dadurch erhält man eine genauere Grundlage für den tatsächlichen Bedarf an Infrastruktur“, sagt Joel Löfving.
Die Studie konzentrierte sich auf den Fernverkehr, d. h. auf Entfernungen von mehr als 360 Kilometern, da kürzere Distanzen künftig wahrscheinlich von batteriebetriebenen Lkw zurückgelegt werden.
„Wir haben die Richtung der Technologieentwicklung für Lkw berücksichtigt. Ein Großteil der aktuellen Forschung zeigt, dass Batterien die kürzeren Distanzen bewältigen können, während Alternativen wie Wasserstoff für lange Strecken als Ergänzung benötigt werden könnten“, sagt Joel Löfving.
Politisches Interesse an nachfrageorientiertem Ausbau
Das Modell der Forscher geht über die Anforderungen für 2030 hinaus und analysiert, wie Investitionen in die Wasserstoffinfrastruktur langfristig nachhaltig gestaltet werden können. Die Studie diente bereits als Grundlage für politische Diskussionen in Schweden und der EU über die Planung des Ausbaus der Wasserstoffinfrastruktur.
„Auf EU-Ebene konnten wir Feedback für die 2026 stattfindende Evaluierung der AFIR geben. Ich hoffe, die Entwicklung des Gesetzes so beeinflussen zu können, dass die spezifischen Gegebenheiten jedes Landes berücksichtigt werden. Für Schweden ist die AFIR ein guter Anfang, aber Investitionen in teure neue Technologien sind immer riskant. Da die Studie einen längeren Zeitrahmen hat, konnten wir zur Diskussion über den Aufbau eines wirtschaftlich nachhaltigen Tankstellennetzes beitragen, das letztendlich die Schaffung eines Marktes für schwere Wasserstofffahrzeuge erleichtert“, so Löfving.
Mehr zur Forschung:
Die Studie „Geospatial distribution of hydrogen demand and refueling infrastructure for long-haul trucks in Europe“ wurde im International Journal of Hydrogen Energy veröffentlicht. Die Autoren sind Joel Löfving, Selma Brynolf und Maria Grahn, alle an der Chalmers University tätig.
Die Studie wurde im Rahmen von TechForH2 durchgeführt, einem von der Chalmers University geleiteten Exzellenzzentrum für multidisziplinäre Wasserstoffforschung mit dem übergeordneten Ziel, neue Wasserstoffantriebstechnologien für schwere Fahrzeuge zu entwickeln. Sie ist zudem Teil eines größeren Forschungsprojekts, das die systemischen Auswirkungen einer Wasserstoffumstellung im Verkehrssektor analysiert.
Fakten zur AFIR:
Die Verordnung über die Infrastruktur für alternative Kraftstoffe (AFIR) ist Teil des EU-Klimapakets „Fit für 55“, einem Gesetzespaket, das die Treibhausgasemissionen der EU bis 2030 um mindestens 55 Prozent gegenüber dem Stand von 1990 senken soll. Dies trägt zur Erreichung der Klimaneutralität bis 2050 bei.
Die AFIR trat 2023 in Kraft und zielt darauf ab, alternative Kraftstoffe zu entwickeln.
