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Jan 27, 2024

Schlüsselthemen für die Entwicklung und den Ausbau der Wasserstoff-Betankungsinfrastruktur

9. Juni 2023 – Die Produktion von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen wächst stetig

9. Juni 2023 – Die Produktion von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen wächst stetig und wird sich in den nächsten Jahren voraussichtlich beschleunigen. Der Markt für Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge belief sich im Jahr 2022 auf rund 1,2 Milliarden US-Dollar und soll bis 2030 auf über 40 Milliarden US-Dollar anwachsen.

Die Biden-Regierung hat Wasserstoff als die Option identifiziert, die langfristig die größte Chance zur Dekarbonisierung des Schwerlasttransportsektors bietet, und hat erhebliche Investitionen getätigt, um die weitere Entwicklung von Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologien zu unterstützen. „Probleme und Chancen bei der Entwicklung von Wasserstoff-Brennstoffzellen“, Pamela Wu, Law360, 11. April 2023.

Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologien haben im Schwerlasttransportsektor ein erhebliches Potenzial, da Wasserstoff-Brennstoffzellen beim Fahrzeugbetrieb keine Treibhausgase ausstoßen und lediglich Wasser und Wärme als Nebenprodukte ausstoßen. Darüber hinaus können Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge im Vergleich zu batterieelektrischen Fahrzeugen größere Reichweiten erzielen, größere Ladungen transportieren und schnell wieder aufgetankt werden. Die Entwicklung und Produktion von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen ist im Gange und gewinnt schnell an Fahrt.

Die Entwicklung zusätzlicher Wasserstoff-Betankungsinfrastruktur in den gesamten Vereinigten Staaten (sowie eines Regulierungsrahmens) muss mit der geplanten Produktion und Nutzung von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen Schritt halten. Der weitere Ausbau der Wasserstoff-Betankungsinfrastruktur in den Vereinigten Staaten ist von wesentlicher Bedeutung, damit Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge erfolgreich eingesetzt werden und ihr volles Potenzial ausschöpfen können. In diesem Artikel werden mehrere Schlüsselthemen erörtert, die für die Entwicklung und den Ausbau der Wasserstoff-Betankungsinfrastruktur relevant sind.

Die heute existierenden Wasserstofftankstellen befinden sich überwiegend in Kalifornien, was die Gesamtreichweite und Reichweite von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen in den Vereinigten Staaten einschränkt. Weitere Stationen in anderen Gebieten der Vereinigten Staaten sind in der Entwicklung und im Bau, und auch mobile Tankstellen werden derzeit entwickelt und eingesetzt.

Die Biden-Regierung hat durch Zuschüsse und Anreize erhebliche Investitionen getätigt, um die Entwicklung der Wasserstoff-Betankungsinfrastruktur zu fördern und zu beschleunigen. Das Energieministerium hat kürzlich Zuschüsse zur Unterstützung der Entwicklung von Infrastrukturplänen für die Wasserstoffbetankung im Mittleren Westen und zwischen Houston und Los Angeles vergeben.

Darüber hinaus sieht die im Rahmen des Inflation Reduction Act gewährte Gutschrift für das Betanken von Fahrzeugen mit alternativen Kraftstoffen gemäß Abschnitt 30C eine Gutschrift von bis zu 100.000 US-Dollar für das Betanken von Fahrzeugen mit alternativen Kraftstoffen (einschließlich Wasserstoff) in einkommensschwachen und ländlichen Gebieten vor.

Einige Bundesstaaten, darunter Kalifornien, haben erhebliche Investitionen in den Ausbau der Infrastruktur für Wasserstofftankstellen getätigt. Beispielsweise stellt die California Energy Commission im Rahmen des Clean Transportation Program Mittel für die Entwicklung von Wasserstofftankstellen im ganzen Bundesstaat bereit. Darüber hinaus gewährt das Low Carbon Fuel Standard Program des California Air Resources Board den Wasserstofftankstellen zusätzlich zum verkauften Kraftstoff Gutschriften auf der Grundlage der Kapazität der Tankstellen.

Die Entwicklung von Wasserstofftankstellen ist ein ressourcen- und zeitintensives Unterfangen, dessen Kosten derzeit auf etwa 2 Millionen US-Dollar pro Station geschätzt werden, und hängt von der Produktion und dem Einsatz von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen ab. Im Folgenden werden einige wichtige Themen besprochen, die für Entwickler von Wasserstofftankstellen relevant sind.

Der Produktionsort des Wasserstoffs, der von einer Tankstelle abgegeben wird, hat direkten Einfluss auf den Umfang und die Gestaltung einer Wasserstofftankstelle. Wasserstoff kann extern erzeugt und dann per LKW oder Pipeline zur Tankstelle transportiert werden, oder er kann vor Ort mithilfe von Technologien wie Elektrolyse oder Dampf-Methanreformierung hergestellt werden.

Wird Wasserstoff an die Wasserstofftankstelle geliefert, kann der Tankstellenbetreiber mit einem Wasserstofflieferanten einen Vertrag über die Lieferung von Wasserstoff aushandeln. Wasserstoff kann in gasförmigem Zustand an einen Lagertank vor Ort geliefert werden oder er kann in einem Anhänger oder einem anderen Container geliefert werden, der an der Wasserstofftankstelle ausgetauscht wird.

Bei größeren Tankstellen ist die Lieferung von flüssigem Wasserstoff üblicher geworden, da es wirtschaftlicher ist, große Mengen Wasserstoff in flüssiger Form zu transportieren. Allerdings muss flüssiger Wasserstoff bei kryogenen Temperaturen gespeichert werden und erfordert mehr Ausrüstung (und Platz an der Tankstelle) als Wasserstoff, der in gasförmigem Zustand geliefert wird.

Andererseits kann Wasserstoff vor Ort durch einen Elektrolyseur erzeugt werden, der Strom und kleine Mengen Speisewasser nutzt, um gasförmigen Wasserstoff zu erzeugen, indem er Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff aufspaltet. Ein Elektrolyseur kann über direkte Anschlüsse an das Stromnetz mit Strom versorgt werden, was eine Vereinbarung der Wartung mit dem örtlichen Energieversorger erfordert.

Abhängig von der/den Quelle(n) des an einer Tankstelle abgegebenen Wasserstoffs können größere Wasserstofftankstellen einen höheren Strombedarf haben und möglicherweise eine Modernisierung der Versorgungsinfrastruktur erfordern. Ein Elektrolyseur kann auch mit erneuerbarem Strom betrieben werden, der über Stromabnahmeverträge oder direkte Verbindungen zu benachbarten Solarmodulen oder Windgeneratoren bezogen wird.

Wasserstoff kann auch vor Ort durch Dampf-Methan-Reformierung erzeugt werden, bei der Wasserstoff aus Erdgas oder Biogas als Ausgangsstoff erzeugt wird.

Das Eigentum am Gelände, Dienstbarkeiten und etwaige Eigentumsbeschränkungen wirken sich auch auf die Entwicklung und Genehmigung einer Wasserstofftankstelle aus. Ein Tankstelleneigentümer muss nicht unbedingt Eigentümer des Grundstücks sein, sondern kann sich stattdessen dafür entscheiden, das Gelände zu pachten, um die Wasserstofftankstelle zu entwickeln und zu errichten. Wenn der Stationseigentümer das Grundstück mietet, müssen unter anderem die Fragen berücksichtigt und gelöst werden, wie der Stationseigentümer das Grundstück nutzen darf, was der Stationseigentümer auf dem Grundstück installieren darf und welche Pflichten und Anforderungen die Parteien erfüllen müssen.

Darüber hinaus muss auch geklärt werden, ob die Wasserstofftankstelle der öffentlichen Nutzung zur Verfügung gestellt wird oder ob sie auf die Nutzung durch einen bestimmten Typ oder eine bestimmte Flotte von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen beschränkt wird. Der Tankstellenbesitzer muss sicherstellen, dass die Zapfanlage mit den Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen kompatibel ist, für die die Tankstelle vorgesehen ist.

Die Reinheit des an die Tankstelle gelieferten oder an der Tankstelle erzeugten Wasserstoffs ist entscheidend, da Wasserstoff-Brennstoffzellen im Allgemeinen empfindlich gegenüber Verunreinigungen sind. Insbesondere wenn der Wasserstoff per Pipeline geliefert wird, muss der Tankstellenbesitzer sicherstellen, dass der gelieferte Wasserstoff die Reinheitsanforderungen für die Verwendung in einem Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeug erfüllt, wie dies bei Wasserstoff, der für andere Zwecke wie die Ölraffinierung per Pipeline transportiert wird, im Allgemeinen der Fall ist haben nicht die gleiche Reinheit wie Wasserstoff, der in Fahrzeugen mit Wasserstoff-Brennstoffzelle verwendet wird. Daher sollte eine Qualitätsprüfung des Wasserstoffkraftstoffs durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass der Wasserstoff, der den Verbrauchern an der Tankstelle zur Verfügung gestellt wird, die Qualitäts- und Reinheitsanforderungen für die Verwendung in einem Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeug erfüllt.

Es fehlt nach wie vor ein umfassender Regulierungsrahmen für Wasserstoff und die Infrastruktur, die in den Vereinigten Staaten für die Produktion, den Transport und die Speicherung von Wasserstoff genutzt wird. Die Occupational Safety and Health Administration, die Environmental Protection Agency (EPA) und die Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration (PHMSA) üben derzeit irgendeine Form der Regulierung von Wasserstoff aus.

Auch andere Bundesbehörden könnten bei der Regulierung von Wasserstoff und der Entwicklung der Wasserstoffinfrastruktur eine Rolle spielen. Beispielsweise kann die Federal Energy Regulatory Commission (FERC), die die Tarife, Bedingungen und Konditionen für die Bereitstellung von Dienstleistungen durch zwischenstaatliche Erdgaspipelines regelt, die Zuständigkeit für zwischenstaatliche Erdgaspipelines ausüben, die eine Mischung aus Wasserstoff und Erdgas transportieren Anlagen, die Wasserstoff speichern.

Das Surface Transportation Board ist befugt, wirtschaftliche Regulierung für Pipelines auszuüben, die andere Güter als Wasser, Gas und Öl transportieren, und kann die Zuständigkeit für Wasserstoffpipelines geltend machen und ausüben, obwohl dies noch nicht geschehen ist.

Die Bewältigung dieser regulatorischen Unsicherheiten wird von entscheidender Bedeutung sein, um die Bemühungen zum Aufbau einer landesweiten Wasserstoff-Betankungsinfrastruktur und die weitere Entwicklung von Wasserstoffpipelines und Speicheranlagen zu erleichtern.

Im Bereich der Wasserstoffbetankung herrscht nach wie vor eine Henne-Ei-Situation, aber die Steueranreize und Fördermittel, die sowohl auf Bundes- als auch auf Landesebene bereitgestellt wurden, dürften die Entwicklung und den Ausbau der Wasserstoffbetankungsinfrastruktur fördern. Um der Reichweitenangst entgegenzuwirken, müssen Betreiber von Fahrzeugen mit Wasserstoff-Brennstoffzellen darauf vertrauen können, dass entlang ihrer Reiseroute Wasserstofftankstellen zugänglich und verfügbar sind.

Gleichzeitig müssen potenzielle Investoren und Entwickler von Wasserstofftankstellen sicherstellen, dass ausreichend Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge ihre Tankstellen frequentieren, um ihre Investition in und die Entwicklung von Wasserstofftankstellen zu rechtfertigen.

Die Abstimmung der Entwicklung und des Einsatzes von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen und der Verfügbarkeit und Zugänglichkeit von Wasserstofftankstellen wird für die erfolgreiche Integration von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen in Transportflotten zur Dekarbonisierung des Schwerlasttransportsektors von entscheidender Bedeutung sein. Die in diesem Artikel diskutierten Probleme und Überlegungen gehören zu den Themen, die Investoren und Entwickler von Wasserstofftankstellen im Auge behalten sollten, wenn sie die Infrastruktur für die Wasserstoffbetankung weiter ausbauen, um der erwarteten Zunahme und Nutzung von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen gerecht zu werden.

Pamela T. Wu schreibt regelmäßig Kolumnen zu Energie- und Dekarbonisierungsthemen für Reuters Legal News und Westlaw Today.

Pamela T. Wu, Partnerin bei Morgan Lewis, vertritt Unternehmen der Energiebranche in einer Reihe von Angelegenheiten, die Tarife, Marktregeln und -regulierung sowie den Handel mit Energierohstoffen vor der Federal Energy Regulatory Commission (FERC) und der Commodity Futures Trading Commission (CFTC) betreffen ). Sie berät Kunden, die ihren CO2-Fußabdruck durch neue Infrastrukturanlagen, saubere Energietechnologien und den Abschluss von Emissionsgutschriften und CO2-Ausgleichszahlungen reduzieren möchten. Als aktives Mitglied der Arbeitsgruppe „Energiehandel und Compliance“, der Arbeitsgruppe „Wasserstoff“, der Arbeitsgruppe „Elektrofahrzeuge“ und der Arbeitsgruppe „Erneuerbare Energien“ des Unternehmens ist sie im Büro in Washington, D.C. ansässig und unter [email protected] erreichbar .