Integrierte Mobilitätskonzepte für Smart Cities
Autor: Tom Elliger, TÜV SÜD Industrie Service GmbH
11. Dezember 2012 - Bereits heute leben 75 Prozent der Deutschen in Städten. Der absehbare demographische Wandel dürfte diesen Trend weiter verstärken, da in Städten die Versorgungslage besser ist als auf dem Land. Damit die Städte den damit einhergehenden Herausforderungen gewachsen sind, ist der Umbau der Infrastruktur zu Smart Cities unerlässlich. Smart Cities vereinen Konzepte der intelligenten Energieversorgung, Städteplanung und Mobilität.
Im Gegensatz zur Energieversorgung und Städteplanung gibt es im Mobilitätsbereich kaum Konzepte, wie diese neue Infrastruktur aussehen könnte. Dabei ist der Handlungsbedarf in diesem Bereich besonders hoch. Bis 2020 wird die Anzahl der PKW um 20 Prozent und die Anzahl der genutzten LKW sogar um 34 Prozent ansteigen und damit nicht nur die Verkehrsinfrastruktur an die Belastungsgrenze bringen. Auch die Schadstoff- und Lärmbelastung wird sich deutlich erhöhen.
Mobilität neu denken als Systemdienstleistung
Um Städte zu Smart Cities weiterzuentwickeln, müssen der knappe Raum und die vorhandene Energie so effizient wie möglich genutzt werden. Dabei geht es nicht mehr nur um die Wahl zwischen öffentlichem Nahverkehr oder eigenem Fahrzeug. Der Erfolg neuer Mobilitätskonzepte hängt davon ab, wie bisherige Angebote kombiniert und vernetzt werden können, damit ein integriertes Mobilitätsangebot entsteht.
Dieser Weg bricht bisheriges Branchendenken auf. Künftig müssen Fahrzeughersteller genauso intensiv mit Energieversorgern kooperieren, wie mit Partnern aus der Informationstechnologie. Besonders bei Elektrofahrzeugen ist die Verzahnung hoch. Als zusätzliche Systemkomponente in einem künftigen intelligenten Stromnetz – dem Smart Grid – federn sie Spannungsschwankungen ab, wenn sie im Ladezustand mit dem Stromnetz verbunden sind und ihre Akkumulatoren als Kurzzeitspeicher dienen.
In der Stadt der Zukunft wird die Systemdienstleistung Mobilität verkauft, ohne diese im Vorfeld auf einzelne Transportformen wie Bahn, Bus oder PKW festzulegen. Wenngleich die Eintrittsbarrieren für Anbieter einer solchen integrierten Dienstleistung durch den hohen Koordinations- und Bereitstellungsaufwand nicht zu unterschätzen sind, bietet die integrierte Mobilität doch Wachstumspotenziale, bei einer effizienteren Auslastung der vorhandenen Ressourcen.
Wasserstoff- und Elektromobilität
Im Mittelpunkt der Debatte um Mobilität stehen neben einem integrierten Leistungsangebot emissionsarme Antriebstechnologien. Die Bundesregierung fördert deren Entwicklung durch Zuschüsse und Steuererleichterungen.
Wasserstoff kann durch Energieeinsatz beispielsweise über die Elektrolyse von Wasser gewonnen werden. Der so hergestellte Wasserstoff lässt sich dann komprimieren und speichern. Als Alternative zur Direktverbrennung wandelt die Brennstoffzelle an Bord eines Fahrzeugs das Gas elektrochemisch in Strom um. Und das bei einem Wirkungsgrad, an den kein Verbrennungsmotor heran reicht. Der Strom treibt den Elektromotor an. Große, schwere Akkupakete an Bord sind überflüssig und der Tank ist in drei Minuten wieder gefüllt.
Wie nachhaltig die Wasserstoff-Mobilität aber tatsächlich ist, hängt letztlich davon ab, wo die Energie für die Erzeugung des Wasserstoffs herkommt. Grün und günstig ist besonders die erneuerbare Energie, die bisher ungenutzt bleibt oder aus Gründen der Netzstabilität nicht produziert wird. An manchen Tagen werden Windräder abgeschaltet, weil unsere Stromnetze kaum die stark unterschiedlichen Einspeisemengen integrieren können. Hier liegt der große Vorteil von Wasserstoff. Er ist besonders flexibel und bietet die Möglichkeit, elektrische Energie wie Windstrom in großen Mengen langfristig zu speichern, der sonst nicht erzeugt würde.
Aufbau einer neuen Infrastruktur
Unabhängig davon, welche Technologie sich bei der Individualmobilität durchsetzt - der Aufbau einer Infrastruktur für integrierte und nachhaltige Mobilität ist von zentraler Bedeutung. Dazu zählen Ladestationen für Elektrofahrzeuge oder Tankstellen mit Wasserstoff-Zapfsäulen. In Deutschland investieren Bund und Industrie im Rahmen des „Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie“ (NIP) über 40 Millionen Euro, um das bestehende Netz von derzeit 15 auf 50 Wasserstofftankstellen auszubauen. Sichergestellt werden soll die bedarfsgerechte Versorgung von bis dahin avisierten 5.000 Brennstoffzellenfahrzeugen in Deutschland. Der Ausbau der Wasserstofftankstellen zu einem flächendeckenden Netz erfolgt schrittweise und parallel zu der wachsenden Anzahl an Fahrzeugen.
Entscheidend für die Akzeptanz auf der Seite der Nutzer der Fahrzeuge und der Tankstellen sind die Bedienfreundlichkeit und die Sicherheit der Anlagen. Die Herausforderungen an die Sicherheit der Wasserstofftechnologie sind seit einigen Jahrzehnten bekannt und werden im Anlagendesign berücksichtigt. Das gilt für Verfahren zur Gewinnung, Speicherung und zum Transport des Wasserstoffs genauso wie bei dessen Einsatz in Fahrzeugen. In den vergangenen Jahren konnte TÜV SÜD an mehr als 150 Wasserstoffanlagen zeigen, dass die frühzeitige Integration eines kompetenten Prüfdienstleisters formelle Verfahren beschleunigt, insbesondere wenn der Schwerpunkt auf dem sicherheitstechnischen Konzept liegt.
Unser Verständnis von Mobilität wird sich in den kommenden Jahren grundlegend ändern. Durch intelligente Mobilitätskonzepte profitieren Smart Cities von weniger Emissionen und einer geringeren Lärmbelastung. Die effiziente Auslastung integrierter Infrastrukturen spart darüber hinaus Kosten und den Einwohnern nicht zuletzt auch Transportwege und Zeit.
Autor:
Tom Elliger, Abteilung Gasanlagen - Wasserstofftechnologie, TÜV SÜD Industrie Service GmbH
TÜV SÜD Industrie Service GmbH
Abteilung Druckbehälteranlagen
Gasanlagen – Wasserstofftechnologie
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