Der Straßengüterverkehr in Deutschland stößt jährlich etwa 50 Megatonnen CO₂ aus, für die Hälfte davon sind die etwa 250.000 schweren Lkw mit einem Gewicht über 26 Tonnen verantwortlich. Um die Ziele des Pariser Klimaabkommens zu erreichen, muss der Verkehr bis 2050 nahezu emissionsfrei sein. Eine Möglichkeit zur Dekarbonisierung ist, die konventionell betriebenen Lkw komplett durch Brennstoffzellen-Lkw zu ersetzen, die mit Wasserstoff fahren.

Um den daraus entstehenden Bedarf von jährlich etwa 1,3 Millionen Tonnen Wasserstoff zu decken und einen zuverlässigen Lkw-Verkehr zu sichern, sind ausreichend Tankstellen notwendig. Zwar gibt es deutschlandweit bereits mehr als 80 Tankstellen für Brennstoffzellen-Pkw, die meisten davon eignen sich jedoch nicht oder nur bedingt für Lkw, da sie weder die benötigten Mengen noch eine zügige Betankung sicherstellen können.

Wie ein Tankstellen-Netz für Brennstoffzellen-Lkw bis 2050 aussehen müsste, hat das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI auf Basis eines wissenschaftlichen Simulationsmodells untersucht.

Ein komplett ausgebautes Lkw-Tankstellennetz in Deutschland im Jahr 2050 hat etwa 140 Stationen zur Abdeckung des gesamten deutschen schweren Lkw-Verkehrs bei Gesamtkosten von etwa neun Milliarden Euro pro Jahr (2050). Die Stationen werden relativ gleichmäßig über das Autobahnnetz verteilt, weiterhin ist eine Konzentration entlang der Transitrouten sowie in Industrieregionen erkennbar.

Bereits 2030 werden 70 Tankstellen gebraucht

Prof. Dr. Martin Wietschel, der am Fraunhofer ISI das Competence Center Energietechnologien und Energiesysteme leitet, betont: »Bereits bis 2030 sollen die Emissionen von Lkw laut EU-Vorgaben um 30 Prozent gegenüber 2019 sinken. Um die dafür hilfreiche Nutzung von Brennstoffzellen-Lkw zu ermöglichen, muss man schon früh viele Tankstellen aufbauen: Für knapp 50.000 Fahrzeuge im Jahr 2030 braucht es bereits 70 teilweise kleinere Wasserstofftankstellen zur räumlichen Abdeckung. Diese zum Wasserstoffabsatz vergleichsweise hohe Tankstellenanzahl zeigt, dass es einen großen Bedarf nach passenden Geschäftsmodellen gibt. Auch die Frage der staatlichen Förderung für Lkw-Wasserstofftankstellen muss zügig geklärt werden.«

Entscheidend für den Erfolg der Infrastruktur ist auch die Wasserstofferzeugung (Elektrolyse). Neben einer zentralen Erzeugung des Wasserstoffs und dessen Transport zu den Tankstellen gibt es die Option, an Tankstellen Elektrolyseure zu bauen und den Wasserstoff direkt vor Ort zu erzeugen. Bei der zweiten Option empfehlen die Studienautoren eine Überdimensionierung der Elektrolyseure sowie große Wasserstoffspeicher an den Tankstellen: Auf diese Weise ist die Wasserstofferzeugung günstiger, zudem können die Lkw-Tankstellen aufgrund ihrer Größe und ihres hohen Stromverbrauchs von etwa 65 Terawattstunden pro Jahr die stark fluktuierenden erneuerbaren Energien gut in das Energiesystem integrieren und es so entlasten. Diese Flexibilisierung spart etwa eine Milliarde Euro pro Jahr. Um die Klimaziele zu erreichen, ist es zudem wichtig, »grünen Wasserstoff« zu gewinnen, ihn also mit erneuerbaren Energien zu erzeugen.

Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI analysiert Entstehung und Auswirkungen von Innovationen. Wir erforschen die kurz- und langfristigen Entwicklungen von Innovationsprozessen und die gesellschaftlichen Auswirkungen neuer Technologien und Dienstleistungen. Auf dieser Grundlage stellen wir unseren Auftraggebern aus Wirtschaft, Politik und Wissenschaft Handlungsempfehlungen und Perspektiven für wichtige Entscheidungen zur Verfügung. Unsere Expertise liegt in der fundierten wissenschaftlichen Kompetenz sowie einem interdisziplinären und systemischen Forschungsansatz.