pdf -Dokument - Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik

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EINSATZ EINER WASSERSTOFFBETRIEBENEN
FLURFÖRDERZEUGFLOTTE UNTER
PRODUKTIONSBEDINGUNGEN.
ERGEBNISPRÄSENTATION.
Linde Material Handling
H2IntraDrive.
Agenda.
11:40–11:45
Begrüßung
11:45–11:55
Impuls-Statement: Brennstoffzellensysteme, eine Alternative zu Blei-Säure-Batterien!?
Ergebnisse einer Onlineumfrage
11:55–12:10
Kurzstatements der am Projekt beteiligten Partner
- NOW: Flurförderzeuge in speziellen Märkten im Nationalen Innovationsprogramm (NIP)
- Linde MH: Entwicklung und Ziele im Bereich wasserstoffbetriebene Flurförderzeuge
- BMW Group: Vorstellung des Forschungsprojekts H2IntraDrive
12:10–12:20
Vorstellung der Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt: BMW Group
12:20–12:30
Vorstellung der Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt: Linde MH
12:30–14:00
Ortsbegehung Wasserstoffinfrastruktur, BMW i Karosseriebau BMW Group Werk Leipzig
anschließend Mittagsimbiss
14:00–14:30
Vorstellung der Ergebnisse aus dem Forschungsbericht
14:30–14:40
Fragerunde / Ende
H2IntraDrive.
Agenda.
11:40–11:45
Begrüßung
11:45–11:55
11:55–12:10
12:10–12:20
12:20–12:30
12:30–14:00
14:00–14:30
14:30–14:40
Fragerunde / Ende
Brennstoffzellensystem, eine Alternative zur Batterie!?
Prof. Dr.-Ing. W. A. Günthner
Leiter des Lehrstuhls fml
fml – Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik
Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wi.-Ing. W. A. Günthner
Technische Universität München
Teilnehmerfeld
Weltweit 109 Teilnehmer
5%
Ausgeglichener Branchenmix
4%
16%
32%
14%
Deutschland
USA
Österreich
sonstige
18%
78%
16%
71% mit mehrjähriger Erfahrung im
Bereich Wasserstoff
Hersteller
Zulieferer
Anwender
Forschung
Andere
18%
Mehr als die Hälfte hat Erfahrung
mit H2-Flurförderzeugen
17%
29%
23%
31%
<= 1 Jahre
2-5 Jahre
6-10 Jahre
> 10 Jahre
43%
Erfahrung
keine Erfahrung
57%
Brennstoffzellensysteme als Alternative zu Batterien?
89% sagen ja
Dabei gibt es Vor- und Nachteile
1%
11%
29%
63%
7%
89%
Alternative zu Batterien
keine Alternative zu Batterien
nur Vorteile bei H2-Flurförderzeugen
nur Nachteile bei H2-Flurförderzeugen
Vor- und Nachteile bei H2-Flurförderzeugen
weder Vor- noch Nachteile
Vor- und Nachteile von H2-Flurförderzeugen
Nachteile
Vorteile
2%
Betankung statt Batteriewechsel
87%
8%
Flächenbedarf Infrastruktur
68%
4%
ökologische Aspekte
59%
10%
Lebensdauer
39%
22%
Betriebskosten
Anschaffungskosten
44%
58%
2%
Wartung & Reparatur
28%
Sicherheitsaspekte
17%
andere
15%
0%
10%
36%
26%
18%
Mehrfachnennung möglich
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
Zukunft H2-Flurförderzeuge in den nächsten 5 Jahren
Fallende Preise bei H2-Flurförderzeuge
Gleichbleibende bis leicht fallende
Wasserstoffkosten
Wie entwickeln sich die Anschaffungskosten
für H2-Flurförderzeuge?
Wie entwickeln sich die Kosten für Wasserstoff?
6%
10%
8%
12%
42%
15%
71%
36%
fallend - etwas fallend
konstant
steigend - etwas steigend
k. A.
fallend - etwas fallend
konstant
steigend - etwas steigend
k. A.
Hemmnisse potenzieller H2-Flurförderzeuganwender
Fehlende Erfahrung mit Beschaffung
Fehlende Erfahrung mit Nutzung
Verhindert fehlende Anschaffungserfahrung den Einsatz
von H2-Flurförderzeugen?
Verhindert fehlende Nutzungserfahrung den Einsatz
von H2-Flurförderzeugen?
1%
1%
10%
89%
eher - überhaupt nicht
schon möglich - ja
k. A.
8%
91%
schon möglich - ja
k. A.
Hemmnisse potenzieller H2-Flurförderzeuganwender
6%
Zeitliche Aufwand für Beschaffung
Informationsmangel
Zeitliche Aufwände für die Beschaffung bei
H2-Flurförderzeugen im Vergleich zu Batterien
Sind potenzielle Anwender ausreichend informiert?
1%
1%
14%
20%
H2-Flurförderzeug
7%
2%
17%
79%
Energieträger
79%
74%
wesentlich - etwas niedriger
gleich
etwas - wesentlich höher
k. A.
schon möglich - ja
k. A.
Informationsveranstaltungen können…
…den Bekanntheitsgrad steigern!
…Bedenken ausräumen!
Fördert die Steigerung des Bekanntheitsgrades von
H2-Flurförderzeugen deren Verbreitung?
Können gezielte Info-Veranstaltungen Bedenken
von potenziellen Anwendern ausräumen?
7%
3%
7%
1%
45%
33%
57%
47%
auf jeden Fall
schon möglich
eher nicht
überhapt nicht
auf jeden Fall
schon möglich
eher nicht
überhapt nicht
H2IntraDrive.
Agenda.
11:40–11:45
Begrüßung
11:45–11:55
11:55–12:10
12:10–12:20
12:20–12:30
12:30–14:00
14:00–14:30
14:30–14:40
Fragerunde / Ende
H2IntraDrive Ergebnispräsentation im BMW Werk Leipzig
Flurförderzeuge in den Speziellen Märkten
im Nationalen Innovationsprogramm Wasserstoffund Brennstoffzellentechnologie (NIP)
Wolfgang Axthammer | Geschäftsführer und Programmleiter Spezielle Märkte
NOW GmbH | Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie
Leipzig | 23.11.2015
Das Programm.
Eckdaten des NIP.
NIP Nationales Innovationsprogramm
Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie
700 Mio. €
Fördermittel
10 Jahre Laufzeit
2007 – 2016
Ab 2017: NIP2
Koordination: NOW GmbH
Wolfgang Axthammer | Leipzig 23.11.2015
Die Segmente im NIP.
Spezielle Märkte.
NIP Gesamt
Spezielle
Märkte
13%
Querschnittsthemen
2%
Hausenergie
14%
Stationär Industrie
7%
H2-Produktion
3%
NIP Spezielle Märkte
Innovative Antriebe
2%
Verkehr
59%
Flurförderzeuge
16%
Mikro-BZ
4%
Einzelprojekte
3%
Stromversorgung
Freizeit
20%
Sonderfahrzeuge
8%
Fertigung
16%
Elektr.
Leichtfahrzeuge /
Boote 8%
Die Segmente unterliegen Schwankungen
Stromversorgung
Business
25%
Segment Flurförderzeuge.
Erfolgsbilanz.
• Einsatz von Fördermitteln
• weitere Unterstützung
Initiieren, koordinieren und
moderieren von Workshops
Netzwerken/Clustern
Arbeitsgruppen
Geschäftsplattformen
ca. 7 Mio. €
x0 FFZ
11 FFZ
Arbeitsgruppe
H2, BZ und EM an Flughäfen
2 FFZ
3 FFZ
2007
2015
NOW Workshop
Intralogistik
Markt Flurförderzeuge.
Potentiale und Bedeutung.
•
Market-Pull in Deutschland (Intralogistik in der
Automobilindustrie)
•
Starker Markt in USA - wenig Systeme in Deutschland
(9.000 versus. <<100)
•
Konkurrenz-Druck auf europäischem Markt nimmt zu
•

US-Anbieter haben sich positioniert

Japanische Anbieter haben klare Roadmap
Wettbewerbsfähigkeit gg. internationaler Konkurrenz und
konventionellen Technologien verbessern

Intralogistik - weitere Feldtests und System-Optimierungen

Marktpotential Flughafen-Vorfeld - Feldtests

Implementierung und Tests von Brennstoffzellen in weiteren
Flurförderzeug-Typen (z.B. 1,6 t und 5 t Stapler)
Marktentwicklung USA
Die Zukunft.
NIP2 – die Fortsetzung des NIP.
NOW GmbH
Nationale Organisation Wasserstoffund Brennstoffzellentechnologie
Fasanenstraße 5
10623 Berlin
Wolfgang Axthammer
Tel. +49 30 311 6116 20
wolfgang.axthammer@now-gmbh.de
www.now-gmbh.de
H2IntraDrive.
Agenda.
11:40–11:45
Begrüßung
11:45–11:55
11:55–12:10
12:10–12:20
12:20–12:30
12:30–14:00
14:00–14:30
14:30–14:40
Fragerunde / Ende
Einsatz von brennstoffzellenbetriebenen Staplern und
Schleppern – Kurzstatement Linde MH.
CHRISTOPHE LAUTRAY, CHIEF SALES OFFICER LINDE MATERIAL HANDLING
H2IntraDrive.
Agenda.
11:40–11:45
Begrüßung
11:45–11:55
11:55–12:10
12:10–12:20
12:20–12:30
12:30–14:00
14:00–14:30
14:30–14:40
Fragerunde / Ende
H2IntraDrive.
Agenda.
11:40–11:45
Begrüßung
11:45–11:55
11:55–12:10
12:10–12:20
12:20–12:30
12:30–14:00
14:00–14:30
14:30–14:40
Fragerunde / Ende
Anwendung H2-Flurförderzeuge.
Layout BMW Group Werk Leipzig
Staplerbereich
H2-Betankungsanlage
H2-Dispenser
Routenzugbereich
H2-Betankung Indoor.
Tankkupplungen
Erste H2-Indoor-Betankungsanlage in
Deutschland:
• 15 m² Flächenbedarf
• Schulungskonzepte für Mitarbeiter
• Einbindung der Werksfeuerwehr
VE Wasser
Kupplung
Rammschutz
Erdungsplatte
H2-Betankungsanlage.
Verdichtercontainer
Blitzschutz
Bündelspeicher
Genehmigung zum Betrieb der
Betankungsanlage:
• Gutachterliche Äußerung
• BetrSichV
• BImSchG
Rammschutz und Einzäunung
Fundament
Betriebsstunden.
> 12.000 Bh
Erprobung brennstoffzellenbetriebene
Stapler und Schlepper:
•
•
•
•
> 10.000 Bh
Beginn Testbetrieb 12/2013
Beginn Serienbetrieb 2014
4.200 kg H2 Verbrauch
Ca. 22.000 h Betriebsstunden
H2IntraDrive.
Agenda.
11:40–11:45
Begrüßung
11:45–11:55
11:55–12:10
12:10–12:20
12:20–12:30
12:30–14:00
14:00–14:30
14:30–14:40
Fragerunde / Ende
H2IntraDrive.
Agenda.
1. Projektziele Linde MH
2. Technische Erkenntnisse
3. Erkenntnisse aus Vertriebssicht
4. Lessons learned
5. Fazit & Ausblick
Projektziele Linde MH.
Aus technischer Sicht
− Entwicklung serienfähiger Flurförderzeuge für den produktiven Betrieb mit Brennstoffzellen
− Verifizierung der verfügbaren (BZ)-Technik unter realen Produktionsbedingungen
Aus Anwender-Sicht
− Erforschung der Einflüsse der BZ –Technologie auf den Logistik-Prozess im produktiven Betrieb
− Erforschung der Akzeptanz bei Fahrern und Logistik-Personal
Aus Markt-Sicht
− Ermittlung des Status quo der am Markt befindlichen BZ-Anbieter
− Ermittlung der technischen und ökonomischen Potenziale der aktuellen Brennstoffzellen-Technologie
Die Brennstoffzellentechnologie in der Intralogistik.
Potenzielle Vorteile für den Kunden
— Kein umständlicher Batteriewechsel
— Keine Investitionen für Ladegeräte und Ersatzbatterien
— Kein extra Platzbedarf für Batterieladestation
— Keine Säuren oder Chemikalien nötig
— Vor allem interessant für Lebensmittel und Pharmaindustrie
— Zeigt soziales Verantwortungsbewusstsein bzw. Umweltbewusstsein des Kunden
gegenüber der Öffentlichkeit
Voraussetzungen
— H2-Infrastruktur vor Ort
— H2-Erzeugung vor Ort oder regelmäßige H2 Lieferungen
— Ggfs. ausreihende Belüftung von Lagerhäusern
Erkenntnisse aus Vertriebssicht.
 Anschauungsbeispiel macht das Gesamtthema für künftige
Interessenten greifbarer und erleichtert die Akquisition
weiterer Projekte
 H2 - FFZ werden auch mittelfristig ein Projektgeschäft sein
Erkenntnisse aus Vertriebssicht.
 Der Markt für BZ FFZ ist vorhanden
 Die proklamierten Vorteile der Technologie werden größtenteils im
Einsatz bestätigt und finden Zuspruch bei anderen potentiellen
Kunden bis hin zur Realisierung neuer Projekte
 Für eine weitere Entwicklung der BZ Technologie ist die
Verfügbarkeit einer vollständigen FFZ Flotte zwingend erforderlich
Quelle: „H2IntraDrive – Einsatz einer wasserstoffbetriebenen Flurförderzeugflotte unter Produktionsbedingungen“; W.A. Güntner/ R.
Micheli
Lessons learned.
- Ein dezidiertes Projekt Management Team, sowie durchgehende Beratung ist unabdingbar
- Fehlende einheitliche Bestimmungen erschweren die schnelle Inbetriebnahme eines Projekts
- Ohne Flottenansatz kann eine erfolgreiche Markteinführung nicht gelingen
- Der Informationsbedarf der Kunden ist enorm hoch und das Interesse steiget
Fazit & Ausblick.
Fazit
Ausblick
− Die gesteckten Projektziele wurden erfolgreich umgesetzt
− Es wurde nachgewiesen, dass BZ-FFZ für den industriellen Einsatz geeignet sind
− Die Qualifizierung weiterer Fahrzeugklassen für den Einsatz von Brennstoffzellen wird evaluiert
− Die Fortführung aktueller Projekte wird diskutiert bzw. wurde avisiert
− Wir stehen weiteren Flotteneinsätzen & Kundenanfragen aufgeschlossen gegenüber
H2IntraDrive.
Agenda.
11:40–11:45
Begrüßung
11:45–11:55
11:55–12:10
12:10–12:20
12:20–12:30
12:30–14:00
14:00–14:30
14:30–14:40
Fragerunde / Ende
Vor Ort Begehung und Mittagsimbiss.
12:30 bis 14:00 Uhr.
H2IntraDrive.
Agenda.
11:40–11:45
Begrüßung
11:45–11:55
11:55–12:10
12:10–12:20
12:20–12:30
12:30–14:00
14:00–14:30
14:30–14:40
Fragerunde / Ende
Ergebnisse H2IntraDrive: Lehrstuhl fml
Robert Micheli, M.Sc.
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Lehrstuhl fml
fml – Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik
Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wi.-Ing. W. A. Günthner
Technische Universität München
Agenda
1.
Leitfaden für den Einsatz von H2-Flurförderzeugen
2.
Ökologische Nachhaltigkeit
3.
Wirtschaftliche Nachhaltigkeit
4.
Benchmark Deutschland und USA
5.
Zusammenfassung und Ausblick
Themenfelder:
• Wasserstoffinfrastruktur
• H2-Flurförderzeuge
• Genehmigungen und Gutachten
Gratis Download
www.fml.mw.tum.de
www.h2intradrive.de
• Sicherheitsmaßnahmen
Werkzeuge:
• Terminpläne
• Ablaufdiagramme
• Checklisten
Agenda
1.
2.
3.
4.
5.
Ökobilanz (LCA) nach DIN-14040
Ziel:
• Gegenüberstellung H2-Flurförderzeuge mit E-Flurförderzeuge
• 3t Schlepper
• 3,5t Gabelstapler
Untersuchungsrahmen:
• Cradle to Grave (Rohstoffgewinnung – Entsorgung)
Funktionelle Einheit:
• Lebensdauer Flurförderzeug
Daten für Sachbilanz:
• LindeMH / Lieferanten / Servicepartner
• Gabi-Datenbank / Literatur
Quelle: DIN-14040
Wirkungsabschätzung:
• Treibhauspotential (GWP100)
Vergleich GWP100 Gabelstapler
Konventionelle Energiepfade
100%
E-Gabelstapler
Rahmenbedingungen
H2-Gabelstapler
81,9%
84,2%
80%
60%
100% 97,0%
40%
LindeMH
Lebensdauer
Flurförderzeug
20.000 h
Standstunden
5.000 h
VDI Verbrauch
9,8 kWh/h
Standverbrauch
0,01 kWh/h
Stromherstellung
Strom-Mix
Deutschland
Wirkungsgrad
Batterieladung
Lebensdauer Batterie
20%
5,3%
5,6%
6,8%
1,6%
1,2%
0,8%
4,9%
Wasserstoffherstellung
4,9%
0%
Gesamt
•
•
Flurförderzeug
Herstellung
Flurförderzeug
Herstellung
Power Unit
Transport
Service und
Wartung
Betrieb
Emissionen bei Batterieherstellung (3,3 Batterien über Lebensdauer) deutlich höher als bei Brennstoffzelle
Höhere Emissionen im Betrieb des H2-Fflurförderzeuges werden durch die Herstellung der Power Unit kompensiert
84%
6.000 h
Dampf-Reforming
aus Erdgas
Wirkungsgrad
Brennstoffzelle
45% (LHV)
Lebensdauer
Brennstoffzelle
20.000 h
Vergleich GWP100 Gabelstapler
„Grüne“ Energiepfade
100%
E-Gabelstapler
Rahmenbedingungen
H2-Gabelstapler
80%
Ca. 87% CO2-Einsparung bei der Wasserstoffherstellung notwendig, um gleiche Gesamtemissionen wie E-Stapler zu erreichen.
60%
71%
40%
60,1%
100%
15,1% 15,1%
3,7%
14,8%
2,4%
0%
•
•
Lebensdauer
Flurförderzeug
20.000 h
Standstunden
5.000 h
VDI Verbrauch
9,8 kWh/h
Standverbrauch
0,01 kWh/h
Stromherstellung
100% Ökostrom
Lebensdauer Batterie
21,0%
5,1%
Gesamt
LindeMH
Wirkungsgrad
Batterieladung
16,3% 17,3%
20%
Flurförderzeug
Herstellung
Flurförderzeug
Herstellung
Power Unit
Transport
Service und
Wartung
Betrieb
Aufgrund der geringen Emissionen im Betrieb steigt die Bedeutung der restlichen Phasen
Bei 87% CO2-Einsparpotenzial des GreenHydrogen ist GWP100 bei H2- und E-Gabelstapler ähnlich
Wasserstoffherstellung*
84%
6.000 h
GreenHydrogen
Elektrolyse von H2O
Wirkungsgrad
Brennstoffzelle
45% (LHV)
Lebensdauer
Brennstoffzelle
20.000 h
* Mindestanforderung laut TÜV-Zertifizierung: 75%
CO2-Reduktion gegenüber konventionellem Wasserstoff
Zusammenfassung ökologische Nachhaltigkeit
• Batterieherstellung höhere Emissionen als Brennstoffzellensystemherstellung
• Konventionelle Energiepfade GWP100 von H2-FFZ geringer als E-FFZ
• „Grüne“ Energiepfade Reduzierung der Emissionen im Betrieb  höhere
Bedeutung der restlichen Phasen
• „Grüne“ Energiepfade differenzierte Betrachtung notwendig
• Erkenntnisse gelten auch für Betrachtung der Schlepper
FFZ = Flurförderzeug
Agenda
1.
2.
3.
4.
5.
Wirtschaftlichkeit – Life Cycle Costing (LCC)
• Betrachtungszeitraum: Lebensdauer Flurförderzeug
• Dynamische Kostenbewertung durch Kapitalwertmethode
• Bewertung eines Basisszenarios für Schlepper bzw. Gabelstapler
• Bewertung verschiedener Szenarien bzw. Sensitivitäten
Betrachtungsraum Wasserstoff und Blei-Säure Flurförderzeuge
Infrastruktur
Investition
Betrieb
Entsorgung
Flurförderzeug
Power Unit
LCC-Methodik
1. „FFZ-Stunden pro Schicht H2-FFZ“ = „FFZ-Stunden pro Schicht E-FFZ“
FFZ-Stunden pro Schicht
2. Anzahl FFZ =
Arbeitsstunden pro Schicht x betriebliche Verfügbarkeit
3. Personalkosten (PK) = PK FFZ-Stunden + PK weitere Tätigkeiten
E-Gabelstapler
3-Schicht
Investition Infrastruktur
Service und Wartung Infrastruktur
Personalkosten für Flurförderzeugstunden
Zinsen Anlagevermögen
80%
Investition Flurförderfahrzeug
Service und Wartung Flurförderzeug
Personalkosten für weitere Tätigkeiten
6%
100%
Invest Power Unit
Service und Wartung Power Unit
Energiekosten
Rahmenbedingungen Basisszenario Gabelstapler
• Verwendung von realen Kosten (Angebote von Lieferanten, Werte aus H2IntraDrive…)
• Betrachtung ohne Förderung
• Verwendung von Durchschnittswerten (Ladetechnologie, Batteriewechselzeiten, Flächenkosten…)
Allgemeine Rahmenbedingungen
Flurförderzeugstunden pro Schicht [h]
Arbeitstage pro Jahr [d]
Schichten pro Tag [d]
Bruttoarbeitsstunden pro Schicht [h]
Nettoarbeitsstunden pro Schicht [h]
Personalkosten Fahrer [€/h]
Förderung
350
220
2
8
7,25
20
Nein
Flurförderzeug
Energiebedarf Flurförderzeug [kWh/Bh]
Auslastung [%]
Anzahl Batterien [Stück/FFZ]
6,35
65
2
Wasserstoffinfrastruktur
Wasserstoffkosten [€/kg]
Ø Betankungsdauer [min]
Ø Anfahrstrecke für Betankung [m]
Fläche Dispenser [m²/Dispenser]
Flächenkosten Dispenser [€/m²]
Batterieinfrastruktur
7,15
2,2
20
15
1.000
Brennstoffzellensystem
Wirkungsgrad Brennstoffzellensystem [%]
Wirkungsgradreduzierung über Lebensdauer [%]
Maximaler Tankinhalt [kg]
Nutzbarer Tankinhalt [%]
45
14
1,8
95
Stromkosten [€/kWh]
Batteriewechsel
Ø Batteriewechseldauer [min]
Ø Anfahrstrecke für Batteriewechsel [m]
Wirkungsgrad Ladegerät (50Hz) [%]
Flächenkosten Ladestation [€/m²
Ladestationsfläche pro Wechselbatterie [m²]
0,12
zentral
15
200
75
1.000
4
Blei-Säure-Batterie
Wirkungsgrad Batterie ohne EUW [%]
Nutzbare Batteriekapazität [%]
Kapazitätsreduzierung über Lebensdauer [%]
87
20
80
20
Rahmenbedingungen Basisszenario Gabelstapler
• Verwendung von realen Kosten (Angebote von Lieferanten, Werte aus H2IntraDrive…)
• Betrachtung ohne Förderung
• Verwendung von Durchschnittswerten
(Ladetechnologie, Batteriewechselzeiten,
Flächenkosten…)
Anzahl E-Flurförderzeuge
50,1
Bruttoarbeitsstunden pro Schicht [h]
Förderung
Anzahl H2-Flurförderzeuge
350 Wasserstoffkosten [€/kg]
Ladestation
Ø Betankungsdauer
[min] pro Schicht
220Personal
2
8
7,25 Flächenkosten Dispenser [€/m²]
20
Nein
7,15
2,0
2,2
20
15
1.000
Flurförderzeug
Auslastung [%]
48,6
6,35
65
2
45
14
1,8
95
Stromkosten [€/kWh]
Batteriewechsel
0,12
zentral
15
200
75
1.000
4
Wirkungsgrad Batterie ohne EUW [%]
87
20
80
20
Ergebnis Basisszenario Gabelstapler
100%
100%
E-Gabelstapler
H2-Gabelstapler
81%
80%
60%
40%
26%
5%
10%
9%
0,4%
0%
Summe
•
•
•
Investition
Infrastruktur
20%
17%
17% 16%
20%
Investition
Flurförderzeug
Investition
Power Unit
4%
Wartung
Infrastruktur
8%
Wartung
Flurförderzeug
Personalkosten bei Batterie deutlich teurer (2 Personen an Ladestation + 1,5 Fahrer)
Energiekosten bei Brennstoffzelle deutlich teurer
Investition und Wartung der Power Unit bei Brennstoffzelle deutlich teurer
8%
4%
10%
9%
Wartung
Power Unit
2%
Personalkosten
weitere
Tätigkeiten
Energie
6%
9%
Zinsen
Anlagevermögen
H2-In
struk
Wasserstoffkosten / 4-10 €/kg
Ø Betankungsdauer / 1,4-6,9 min
Ø Anfahrstrecke für Betankung / 20-200 m
Investition Batterieinfrastruktur / 70-130 %
Stromkosten / 0,09-0,15 €/kWh
Ø Batteriewechseldauer / 10-38 min
Ø Wartezeit für Batteriewechsel / 0-20 min
1.000.000 €
Ø Anfahrstrecke für Batteriewechsel / 20-500 m
Basisszenario
Personal Ladestation / 0-4
MA/Schicht
Flurförderzeugstunden
pro Schicht //50-700
h
Wirkungsgrad Ladetechnologie
55-84 %
Energiebedarf Flurförderzeug1/ Schicht
3,1-9,5 Betrieb
kWh/Bh
Auslastung Flurförderzeug
/ 40-80
%
3 Schicht
Betrieb
Personalkosten / 10
- 40%
€
Abzinsungsfaktor
/ 0-20
UmbaukostenFlächenkosten
zu H2-Flurförderzeug
/ 0-200
%
/ 200-5.000
€/m²
Lebensdauer
Brennstoffzelle
/ 10.000-30.000
Investition
H2-Infrastruktur
/ 70-130Bh
%
Kaufpreis Brennstoffzellensystem
%
Wasserstoffkosten / 70-130
4-10 €/kg
Wartungskosten
Brennstoffzellen/ 1,4-6,9
/ 70-130min
%
Ø Betankungsdauer
Wirkungsgrad
35-55 %
Ø Anfahrstrecke
für Betankung / /20-200
m
Tankkapazität // 1,2-2,4
Investition Batterieinfrastruktur
70-130 kg
%
Wirkungsgradreduzierung
Brennstoffzelle
/ 3,5-24,5
%
Stromkosten
/ 0,09-0,15
€/kWh
Lebensdauer
Batterie / 3.000-9.000
Bh
Ø Batteriewechseldauer
/ 10-38 min
Kaufpreis
Batterie / /70-130
%
Ø Wartezeit für
Batteriewechsel
0-20 min
Wartungskosten
Batterien // 70-130
Ø Anfahrstrecke
für Batteriewechsel
20-500 %
m
Batteriekapazität
Ah
Personal
Ladestation / 0-4/ 580-968
MA/Schicht
Batterie/ 55-84
/ 5-35 %
Energiebedarf Flurförderzeug / 3,1-9,5 kWh/Bh
1.000.000 €
Auslastung Flurförderzeug / 40-80 %
3.500.000 €
6.000.000 €
8.500.000 €
11.000.000 €
rderug
BatterieBrennstoffAllgemeine
Blei-SäureH2-Infra- Flurförderzeug
infrastruktur zellensystem
RahmenBatterie
struktur
bedingungen
Sensitivität Gabelstapler
13.500.000 €
H2-Gabelstapler
E-Gabelstapler
3.500.000 €
6.000.000 €
8.500.000 €
11.000.000 €
13.500.000 €
H2
H2
H
st
st
st
Ø
Ø Betankungsdauer
Betankungsdauer // 1,4-6,9
1,4-6,9 min
min
Ø
Ø Anfahrstrecke für
für Betankung
Betankung // 20-200
20-200 m
m
Investition
Batterieinfrastruktur // 70-130
70-130 %
%
Stromkosten
Stromkosten // 0,09-0,15
0,09-0,15 €/kWh
€/kWh
Ø
Batteriewechseldauer // 10-38
10-38 min
min
Ø
Ø Wartezeit
Wartezeit für
Batteriewechsel // 0-20
0-20 min
min
Ø
Ø Anfahrstrecke
Anfahrstrecke für
Batteriewechsel // 20-500
20-500 m
m
1.000.000 €
Personal
Personal Ladestation
Ladestation // 0-4
0-4 MA/Schicht
MA/Schicht
BatterieBatterieBatterieinfrastruktur
infrastruktur
infrastruktur
Sensitivität Gabelstapler
3.500.000 €
6.000.000 €
8.500.000 €
11.000.000 €
rderug
BatterieBlei-SäureBlei-SäureBlei-Säureinfrastruktur
Batterie
Batterie
Batterie
FlurförderFlurförderFlurförderBrennstoffBrennstoffBrennstoffH2-Infra- Allgemeine
zeug
zeug
zeug
zellensystem
zellensystem
zellensystem
Rahmenstruktur
bedingungen
Wirkungsgrad
// 55-84
Ladetechnologie
55-84 %
%
Basisszenario
Energiebedarf
Flurförderzeug
// 3,1-9,5
kWh/Bh
Energiebedarf
Flurförderzeug
3,1-9,5
kWh/Bh
Flurförderzeugstunden
pro Schicht
/ 50-700
h
Auslastung
Flurförderzeug
/
40-80
%
Auslastung Flurförderzeug
/ 40-80
%
1 Schicht
Betrieb
Personalkosten
// 10
-- 40
Personalkosten
10
40 €
€
3 Schicht
Betrieb
Umbaukosten
Umbaukosten zu
zu H2-Flurförderzeug
H2-Flurförderzeug
0-200
%
Abzinsungsfaktor// 0-200
/ 0-20 %
Lebensdauer
// 10.000-30.000
Bh
Lebensdauer Brennstoffzelle
Brennstoffzelle
10.000-30.000
Bh
Flächenkosten
/ 200-5.000 €/m²
Kaufpreis
70-130 %
Investition
H2-Infrastruktur // 70-130
%
Wartungskosten
Brennstoffzellen // 70-130
%
Wasserstoffkosten
4-10 €/kg
Wirkungsgrad Brennstoffzellensystem
/ 35-55min
%
Ø Betankungsdauer / 1,4-6,9
Ø AnfahrstreckeTankkapazität
für Betankung//1,2-2,4
20-200kg
m
Brennstoffzelle / 3,5-24,5
%
/ 70-130 %
Lebensdauer
Batterie/ 0,09-0,15
/ 3.000-9.000
Bh
Stromkosten
€/kWh
Kaufpreis Batterie // 10-38
70-130min
%
Wartungskosten
Batterien / /70-130
%
Ø Wartezeit
0-20 min
Batteriekapazität
/ 580-968
Ø Anfahrstrecke für
Batteriewechsel
/ 20-500Ah
m
// 5-35
Batterie
5-35 %
%
Personal LadestationBatterie
/ 0-4 MA/Schicht
Wirkungsgrad Ladetechnologie / 55-841.000.000
%
€
1.000.000
€
13.500.000 €
H2-Gabelstapler
E-Gabelstapler
3.500.000
3.500.000 €
€
6.000.000
6.000.000 €
€
8.500.000
8.500.000 €
€
11.000.000
11.000.000 €
€
13.500.000
13.500.000 €
€
Rahmenbedingungen Basisszenario Schlepper
Unterschiede zu Basisszenario Gabelstapler:
• Unterschiedliche Investition und Wartungskosten
• Geringerer Energiebedarf
• Kürzere Betankungs- und Batteriewechselzeiten
• Geringerer Energiegehalt Power Unit
Förderung
350
220
2
7,25
20
Nein
Flurförderzeug
Auslastung [%]
0,89
65
2
Wasserstoffkosten [€/kg]
Ø Betankungsdauer [min]
Flächenkosten Dispenser [€/m²]
7,15
1,6
20
15
1.000
45
14
0,73
95
Batteriewechsel
zentral
6
200
75
1.000
4
Batteriekapazität [Ah]
500
20
80
20
Sensitivität Schlepper
400.000 €
900.000 €
1.400.000 €
1.900.000 €
2.400.000 €
Blei-SäureBatterie
Flurförderzeug
H2-Infrastruktur
Allgemeine
Rahmenbedingungen
Basisszenario
Flurförderzeugstunden pro Schicht / 50-700 h
1 Schicht Betrieb
3 Schicht Betrieb
Abzinsungsfaktor / 0-20 %
Flächenkosten / 200-5.000 €/m²
Investition H2-Infrastruktur / 70-130 %
Wasserstoffkosten / 4-10 €/kg
Ø Betankungsdauer / 1-5 min
Ø Anfahrstrecke für Betankung / 20-200 m
Investition Batterieinfrastruktur / 70-130 %
Stromkosten / 0,09-0,15 €/kWh
Ø Batteriewechseldauer / 4-15 min
Ø Wartezeit für Batteriewechsel / 0-20 min
Ø Anfahrstrecke für Batteriewechsel / 20-500 m
Personal Ladestation / 0-3 MA/Schicht
Wirkungsgrad Ladetechnologie / 55-84 %
Personalkosten / 10 - 40 €
Umbaukosten zu H2-Flurförderzeug / 0-200 %
Lebensdauer Brennstoffzelle / 5.000-15.000 Bh
Kaufpreis Brennstoffzellensystem / 70-130 %
Wartungskosten Brennstoffzellen / 70-130 %
Wirkungsgrad Brennstoffzellensystem / 35-55 %
Tankkapazität / 0,5-1 kg
Wirkungsgradreduzierung Brennstoffzelle / 3,5-24,5 %
Lebensdauer Batterie / 3.000-9.000 Bh
Kaufpreis Batterie / 70-130 %
Wartungskosten Batterien / 70-130 %
Batteriekapazität / 375-625 Ah
Wirkungsgradreduzierung Batterie / 5-35 %
2.900.000 €
400.000 €
H2-Schlepper
E-Schlepper
900.000 €
1.400.000 €
1.900.000 €
2.400.000 €
2.900.000 €
Zusätzliche Vorteile durch H2-Flurförderzeuge
• Prozessunabhängigkeit
• Geringere physische Belastung des Mitarbeiters
• Flurförderzeug ist immer betriebsbereit (leere Batterien)
• Entfall der Batterieladestation
Zusammenfassung Ökonomische Nachhaltigkeit
• H2-Flurförderzeuge können bereits heute ohne Förderung wirtschaftlich sein
• Indikatoren sind hohe Lohnkosten, hohe Arbeitsintensität, hohe
Flächenkosten oder suboptimaler Batteriewechselprozess
• Kostenvorteile sind geringere Personalkosten, geringerer Flächenbedarf/
-kosten und eventuell geringere Anzahl an Flurförderzeugen
• Kostennachteile sind höhere Energiekosten sowie höhere Investitionen und
Wartungskosten der Power Unit und Infrastruktur
• Erhöhung Lebensdauer und Wirkungsgrad des Brennstoffzellensystems
sind wesentliche technische Einflussfaktoren auf Wirtschaftlichkeit
Agenda
1.
2.
3.
4.
5.
BMW Werk Spartanburg: H2-Infrastruktur
Benchmark H2-Anwendungen Deutschland und USA
H2IntraDrive
Anzahl Schichten
Bruttoarbeitszeit pro Schicht [h]
2
8
Anzahl H2-Flurförderzeuge
Anschaffung FFZ & Brennstoffz.
Zertifizierung FFZ & Brennstoff.
11
zusammen
notwendig
Förderung
BMVI
Wasserstoffpreis [€/kg]
7 – 8 (konvent.)
ca. 20
Einsparungen durch H2-Umstellung
nein
Mercedes
BMW
VW
Düsseldorf Spartanburg Chattanooga
Arbeitszeitmodell
3
2
2
7,25
10
10
Flurförderzeug
2
359
45
zusammen
getrennt
getrennt
notwendig
nein
nein
Wirtschaftlichkeit
BMVI
30% Tax Credit 30% Tax Credit
7-8
4,5 - 5
3,6 - 4,6
ca. 35-40
ca. 20
?
nein
MA & FFZ
MA & FFZ
• Hohe Arbeitsintensität in USA
• Hohe Anzahl an Flurförderzeugen in USA
• Einfaches Umrüsten der FFZ auf H2 in USA
• Flächendeckende Förderung in USA
• Geringere Wasserstoffkosten in USA
• Batterieprozess nicht immer optimal in USA
MA = Mitarbeiter
Zusammenfassung
• Ökologische Vorteile von H2-FFZ bei konventionellen Energiepfaden
• Wirtschaftlicher Einsatz von H2-FFZ bereits heute möglich
• Qualitative Prozessvorteile durch H2-FFZ
• In USA zum Teil unterschiedliche Rahmenbedingungen
Ausblick
• Validierung der Rahmenbedingungen für einen wirtschaftlichen Einsatz
von H2-FFZ im realen Betrieb
• Konzepte und Ansätze zur Umrüstung einer bestehenden FFZ-Flotte
• Detailierung von Umweltauswirkungen für GreenHydrogen
• Kostengünstige und modular skalierbare H2-Infrastrukturen
Fragerunde.

pdf -Dokument - Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik

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