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Österreichisches Know-How zum “Business Case Wasserstoffbahn” hat internationale Geltung

Jul 8, 2024 | HyTrain, Report

Business Case Wasserstoffbahn” – von der Ressource bis zur Mobilitätsdienstleistung

Seit September 2021 arbeitetet das österreichische Konsortium “WIVA P&G HyTrain” bestehend aus der Konsortialführerin FEN Sustain Systems GmbH mit Sitz am Green Energy Center Europe in Innsbruck, der Zillertaler Verkehrsbetriebe AG (ZVB), dem Eisenbahnplaner PROSE GmbH aus Schwaz, dem Wasserstoff Forschungszentrum HyCentA Research GmbH aus Graz und dem Verein WIVA P&G, am Knowhow-Aufbau für die Business Case orientierte Umsetzung von Wasserstoffzug-Projekten. Von der Ressource bis zum Bedarf wurden von der Stromerzeugung bis zur Mobilitätsdienstleistung alle wesentlichen Aspekte und Parameter für die Strategie- und Projektentwicklung sowie die Qualitätssicherung und Risikominimierung des Planungs-, Beschaffungs-, Übernahme und Betriebsführungsprozesses bearbeitet.

Die Motivation für das im Forschungswettbewerbsverfahren des Klima und Energiefonds evaluierten Leuchtturmprojektes stammte aus der Entwicklung des Regionalprojektes “Zillertalbahn 2020+ energieautonom mit Wasserstoff”, das von FEN Systems seit 2016 über einen Zeitraum von acht Jahren begleitet wurde. Dieses gesamthaft ausgelegte Wasserstoff Bahnprojekt wurde von der ZVB gemeinsam mit dem Planungsverband der Zillertaler Gemeinden, der Bevölkerung und der regionalen Wirtschaft im Einklang mit der Nachhaltigkeitsstrategie des Tales, der Tiroler Klima-, Energie- und Ressourcenstrategie „Tirol 2050 energieautonom“ und dem damit verbundenen Aufbau einer grünen regionalen Wasserstoffwirtschaft vorangetrieben.

Die vom Aufsichtsrat der Zillertaler Verkehrsbetriebe AG im Jahr 2018 beschlossene Umsetzung des Regionalprojektes “Zillertalbahn 2020+ energieautonom mit Wasserstoff” war auch in den Regierungsprogrammen der Republik Österreich und dem Land Tirol verankert.  Dennoch musste jüngst das ganzheitlich bearbeitete regionale Wasserstoff Business Case Projekt dem Landespojekt “Dekarbonisierung der Zillertalban mit Akku-Zug” weichen, weil das Land Tirol seinen gemeinwirtschaftlich einzubringenden Finanzierungsanteil mit dem zwingenden Einkauf von – “jetzt als billiger klassifizierten” – Akku Zug Garnituren verbunden hat.

Forschungsergebnisse bestätigen den “Business Case Wasserstoffbahn

Die Wasserstoffinitiative Vorzeigeregion Austria (WIVA P&G) organisierte am 25. Juni 2024 am Green Energy Center Europe in Innsbruck einen Wissens- und Erfahrungsaustausch über die Business Case orientierte Umsetzung von Wasserstoffbahnprojekten mit maßgeblichen internationalen Experten und Playern aus der Eisenbahnwirtschaft (s. auch HyTrain Livestream).

Auch wenn das vertragsgemäß mit Ende August 2024 fertig zu stellende “WIVA P&G HyTrain” Forschungswettbewerbsprojekt nun ohne das “Vor Ort Test Know How” am weltweit ersten wasserstoffbetriebenen Schmalspurzug im Zillertal beendet werden muss, war das Ergebnis der Veranstaltung, dass nach ganzheitlichen Aspekten angelegte Wasserstoff-Bahnprojekte echte Business Cases für die Zukunft sind, wenn man – so wie es beim Projekt “Zillertalbahn 2020+ energieautonom mit Wasserstoff” der Fall war – gesamthaft berücksichtigt, dass:

  • der Einsatz von volatilen (Tag / Nacht) und variablen (Sommer / Winter) Stromressourcen aus Sonne, Wind und Laufwasserkraft die Produktion von konkurrenzfähigem grünen regionalen Wasserstoff für den dauerhaft kalkulierbaren Betrieb ermöglicht,
  • dafür mit einem strategischen Partner aus der Energiewirtschaft – so wie mit dem Wasserkraft Talschaftspartner Verbund AG – eine dauerhaft verlässliche Kooperation eingegangen werden kann,
  • die Minimierung der Anzahl teurer Zuggarnituren durch die Vorteile wie schnellere Betankungen in den Endbahnhöfen möglich wird,
  • mit dem Zugsystem sehr flexibel auch schwere Transorte, wie jene für die Zillertaler Holzindustrie, bewältigt werden können,
  • gegebenenfalls betriebsbedingt ein autonomer Einsatz über einen ganzen Tag notwendig ist und entsprechend viele Fahrkilometer mit einer Betankung pro Tag zurückgelegt werden müssen, was jüngst durch die Weltrekord-Fahrt des Wasserstoff Zuges von Stadler Rail  unter Beweis gestellt wurde,
  • die Wasserstoffzüge bereits im Pionierstadium günstiger als herkömmliche Diesel Züge sind,
  • die H2 Zugsysteme auch konkurrenzfähig zu herkömmlichen Oberleitung Systemen sind, wenn man in der Investitionsrechnung nicht nur den Ankauf von vermeintlich “billigeren” Zuggarnituren berücksichtigt, sondern auch die Kosten für die Oberleitung, deren Genehmigung, Grundablösen, Barrierefreiheit durch Über- und Unterführungen, die Konsensualisierung des Projektes in der Bevölkerung, die Umwelteinflüsse auf Landschaftsbild, die zwangsläufig steigenden Strombeschaffungs- und Bereitstellungskosten im „Power on Demand“-Prozess, die Zielerreichung der regionalen Klimaneutralität und Autonomie und die Perspektiven für die regionalwirtschaftliche Eigenständigkeit der Betriebe. Viele dieser Parameter wurden im Rahmen des “WIVA P&G HyTrain” Forschungsprojektes mit einer gesamthaften Nutzwertanalyse, die sich wesentlich von einer auf Momentaufnahmen und Zukunftsannahmen basierenden “Einkaufsvariantevergleichsrechnung” für die billigsten Zuggarnituren unterscheidet, erfasst,
  • es besonders in der Pionier- und Pilotanwendungsphase von ersten Serienprodukten für das Erfassen und Durchtagen der betriebs- und gemeinwirtschaftlich zu betrachtenden Gesamtinvestition eine verlässliche Partnerschaft gibt zwischen der öffentlichen Hand und dem Betreiber, der Bevölkerung und den privaten Wirtschaftsbetrieben, welche die Investition bis zum Erreichen des betriebswirtschaftlichen Business Case Stadiums gemeinsam schultern.

Die wesentlichste Erfahrung aus dem “WIVA P&G HyTrain” Projekt ist daher, dass die Pilotanwendungen der pionierhaften Wasserstoff Bahnprojekte im logistischen Zusammenwirken den Blick auf das Ganze und verlässliche eine strategische Allianz zwischen der öffentlichen Hand und privaten Wirtschaft erfordert, die in der Lage ist, die klima-, energie- und ressourcenstrategischen Ziele bis zum Erreichen des Business Case Stadiums durchzutragen. Dabei darf im zeitlichen Ablauf auch kein Glied der Kette versagen, wie es beim Zillertal Projekt der Fall war. Es war und ist nicht Aufgabe der privaten Wirtschaft, die im öffentlichen Interesse stehenden Pionierinvestitionen für die im öffentlichen Interesse stehenden Energie- und Mobilitätsdienstleistungen der Zukunft zu übernehmen.

Die jedenfalls sehr gravierenden Auswirkungen der richtungsweisenden „Tiroler Akku-Zugentscheidung“ auf alle beteiligten Strategie- und Vertragspartner, die regionale Entwicklung des Zillertals, den laufenden Aufbau der Wasserstoffwirtschaft in Zentraleuropa, die Strategie „Tirol 2050 energieautonom“ und die nationalen und internationalen Klima- und Energieziele können im Augenblick noch nicht bewertet und beziffert werden.

Mit dem Schwenk auf den Ankauf von Akku-Zuggarnituren wurde der Austausch der alten Diesel Garnituren erst zwischen 2025 und 2030 in Aussicht gestellt. Bis dahin werden weiterhin jährlich 900.000 Liter Diesel und 2.400 Tonnen klimarelevante CO2 Äquivalente pro Jahr verursacht, während der Wasserstoff Zug, der seit 2019 auf Grundlage einer offenen Ausschreibung bei der Stadler AG in der Schweiz abrufbereit ist, bereits seit 2022 im Zillertal Schritt für Schritt die Mobilitätsdienstleistung der alten Diesel Garnituren übernehmen könnte. Die Versorgung mit grünem Wasserstoff aus Tirol ist – unabhängig von der im Projekt vorgesehenen Verbund Wasserstoffanlage in Mayrhofen – jedenfalls seit der Inbetriebnahme der “Demo4GRid-Wasserstofferzeugungsanlage und der “HyWest-Wasserstoff Logistik” bei MPREIS seit 2022 ebenso möglich wie der jederzeitige Austausch der alten Diesel- durch Wasserstoffzuggarnituren, welche seit 2019 beim Bestbieter einer offenen Ausschreibung in der Schweiz abgerufen werden können. Die gesamthafte und schlüssige Aufarbeitung, Darstellung und Verbreitung der strategischen, technischen und wirtschaftlichen Zusammenhänge, Erkenntnisse und Erfahrungen – auch durch die entsprechenden Kontrollorgane – ist im Hinblick auf auf den “Umbau des Energiesystems auf Klimaneutralität und Autonomie” und die notwendige Ergänzung der “Power on Demand” durch “Power to Hydrogen” Prozesse akut notwendig.

Hätten wir das Know how nicht, müssten wir es jetzt rasch erfinden, um die jüngsten Entscheidungsträger für Wasserstoff-Bahnen zu entlasten

Das ist auch mein persönlicher Schluss aus dem internationalen WIVA P&G Wissensaustausches zum Thema „HYDROGEN TRAINS!?“, weil die “Tiroler Akku-Zugentscheidung” eine generelle Verunsicherung mit gravierendem Einfluss auf die weitere Entwicklung von Wasserstoffbahnen und der Wasserstoffwirtschaft ausgelöst hat.

In etlichen Regionen dieser Welt werden aktuell – ausgelöst durch das Zillertalbahn-Projekt im Jahr 2016 – gleichartige Wasserstoffbahnprojekte entwickelt und umgesetzt. Die aktuellen österreichischen WIVA P&G HyTrain Forschungsergebnisse sind in Kombination mit den realwirtschaftlichen Erfahrungen aus der achtjährigen Projektentwicklung der „Zillertalbahn 2020+ energieautonom mit Wasserstoff“ eine dringend gebrauchte Erkenntnis- und Erfahrungsgrundlage für den nächsten Evolutionsschritt in der ganzheitlichen Entwicklung von Business Case orientierten Wasserstoffbahnprojekten und darüber hinaus. Als wir vor acht Jahren mit dem Wasserstoffbahnprojekt im Zillertal begonnen haben, hat es – bis auf einige “Garagenzugprojekte” – faktisch noch kein Wasserstoffbahnprojekt gegeben. Heute gibt es weltweit zahlreiche Pilot- und erste Serienanwendungsprojekte von verschiedenen Betreibern und Herstellern, die unser Know How dringend brauchen, was durch die vielen internationalen Teilnehmer am HyTrain Livestream eindrucksvoll bewiesen haben.

Was wir im Zuge unseres Wissensaufbaues in Erfahrung bringen und zur Kenntnis nehmen mussten war, dass wohl nahezu alle Akku- und/oder Wasserstoff-(bahn)projekte eines gemeinsam haben haben dürften:

Die fehlende Sicht auf das Ganze

Technisch funktionierende und vergleichbare (bestellbare) Akku- oder Wasserstoff- Zuggarnituren sind noch kein Business Case: Akku-Schmalpurzüge sind beispielsweise ebenso wie Wasserstoff-Schmalspurzüge noch lange keine Massenprodukte, die zu Konkurrenzpreisen zu den technisch- und kommerziell funktionierenden Oberleitungszügen bestellt und betrieben werden können. Dieses Faktum wurde auch bei der Zugentscheidung für die Zillertalbahn ganz offensichtlich ignoriert. Abgesehen, dass es den Akku- Schmalspurzug – im Gegensatz zum Wasserstoff- Schmalpurzug – noch gar nicht käuflich zu erwerben gibt (s. Ergebnisse HyTrain Lifestream) sind alle Versuche die Wirtschaftlichkeit der Investitionen auf Grundlage von Gegenwartsbetrachtungen mit einfachen “Einkaufsvariantenvergleichs- und Betriebskostenhochrechnungen” bestimmen zu wollen, als hochgradig spekulativ und ungeeignet einzustufen.

Akku-Schmalspurzüge können daher – so wie Wasserstoff-Schmalspurzüge auch – aufgrund der fehlenden Skalierung im gegenwärtigen Entwicklungsstadium überhaupt nur dann zu einem Business Case werden, wenn die gesamte Kette von der regionalen Energieressource bis zur Mobilitätsdienstleistung und die dahinter liegenden strategischen Ziele und Rahmenbedingungen in die “Wirtschaftlichkeitsbetrachtung” – also in das zu bearbeitende Business Case System – mit einbezogen werden. Diese Herangehensweise ist nur in einem strategischen Verbund zwischen den jeweiligen Protagonisten aus der Wirtschaft in Verbindung mit beitragsfähigen Kräften aus der Gemein- und Privatwirtschaft möglich. Das Projekt “Zillertalbahn 2020+ energieautonom mit Wasserstoff” war von Beginn an von dieser Herangehensweise geleitet und wurde zumindest in unserem Einflussbereich diesbezüglich mit viel Respekt und Verantwortungsgefühl entwickelt. Zur Überwindung der mit der Pionierphase der Wasserstoffanwendung verbundenen Risiken haben wir daher im Umfeld des Projektes an zahlreichen nationalen und internationalen Forschungswettbewerbsprojekten teilgenommen und entsprechend ganzheitliches Know how aufgebaut. Seit 2014 erfolgte mit diesen internationalen Wettbewerbsprojekten der schrittweise Aufbau einer grünen Wasserstoffwirtschaft in Zentraleuropa, womit letztlich auch das Versorgungssicherheitsrisiko des Business Case Projektes Zillertal realwirtschaftlich abgesichert wurde (s. z.B. Grüner Wasserstoff für MPREIS, Tirol und Europa).

Mehrere Wechsel in der Politik, die Corona und Ukraine-Energiekrise haben das Projekt in Bezug auf die Finanzierung des gemeinwirtschaftlichen Anteils immer wieder vor neue Herausforderungen gestellt und letztlich zu einem – von ungerechtfertigtem “Dogmatismus” und unangemessener “Hyperei” begleiteten – “Expertenstreit” geführt, an dem wir uns als Projektentwickler und Konsortialführer von entsprechenden Forschungswettbewerbsprojekten nicht beteiligt haben. Die öffentlich ausgetragene Auseinandersetzung hat letztendlich jedenfalls zur Entscheidung der Tiroler Landesregierung geführt, dass der gemeinwirtschaftliche Finanzierungsanteil des Landes Tirol jetzt nur mehr dann gewährt wird, wenn für die neue Zillertalbahn “vermeintlich billigere Akku-Schmalspur-Zuggarnituren eingekauft werden”.

Abgesehen davon, dass die Akku-Schmalspur-Zuggarnituren im Gegensatz zu den beim Bestbieter einer offenen Ausschreibung jederzeit abrufbaren Wasserstoff-Schmalspur-Zuggarnituren samt Infrastruktur erst entwickelt und geplant werden müssen (s. HyTrain Lifestream), muss der Strom für den späteren Akku-Betrieb nach Bedarf aus der “Steckdose” des internationalen Strommarktes gekauft werden. Aus der Einführungsphase der Batterie-Elektromobilität, die wir mit unserem EWest Forschungslabor laufend wissenschaftlich begleiten, wissen wir bereits verbindlich, dass der so genannte “Power on Demand Prozess” zu einem rasch zunehmend großen Versorgungsproblem für die E-Wirtschaft und zu einem ebenso rasch zunehmend großen Preisproblem für die Konsumenten wird (s. aktuelle Entwicklung der Strombereitstellungs- und Netznutzungskosten). Die aktuellen Strompreise an den öffentlichen PKW-Ladestellen lassen z.B auch “den Laien” erahnen, welche Kosten für die bedarfsgerechte Strombereitstellung beispielsweise für die bedarfsgerechte Ladung von “Megawatt-Akku-Zuggarnituren” zu bezahlen sein werden. Im Gegensatz dazu kann der Wasserstoffbetrieb – so wie er für die Zillertalbahn vorgesehen war – technisch und wirtschaftlich durch ein unabhängiges (autonomes) System abgegrenzt und abgesichert werden. Für den Business Case steht ein technisch und zeitlich klar definierter Groß-Abnehmer für grünen Wasserstoff (Wasserstoffzuggarnituren) zur Verfügung auf den die Elektrolyseanlage und die Speichervorhaltung technisch ausgelegt und wirtschaftlich berechnet werden kann. Billiger – am Strommarkt “wertloser” – Strom aus eigenen Laufwasserkraftwerken, PV und Windanlagen kann vom strategischen Partner “Verbund” so zwischengespeichert und unabhängig von allen äußeren Einflüssen und Abhängigkeiten bedarfsgerecht verwertet werden. Die für den krisensicheren Betrieb notwendige Redundanz kann – so wie es beim Projekt Zillertal der Fall war – können durch den Aufbau einer regionalen grünen Wasserstoffwirtschaft abgesichert werden.

Unabhängig von der zur Kenntnis zu nehmenden “Tiroler Akku-Zugentscheidung”, die von mir in meiner Verantwortung weder als falsch zu kritisieren oder als richtig zu klassifizieren ist, ist es für unsere laufenden WIVA P&G HyTrain- und WIVA P&G HyWest- Forschungskonsortien daher wesentlich, dass die bisher gewonnenen Ergebnisse, Erkenntnisse und Erfahrungen aus dem nationalen Forschungswettbewerbs- & Leuchtturmprojekten internationale Verbreitung und Anwendung finden.
Auch wenn durch die “Tiroler Akku-Zugentscheidung” der “Testbetrieb auf der Zillertalbahn” jetzt nicht mehr vor Ort durchgeführt werden kann, bestätigen die laufende Anwendung der Erkenntnisse im nationalen und europäischen Forschungsverbund – wie zum Beispiel im EU-Projekt “MOST-H2” – und die Erfahrungen, die jetzt von einzelnen Konsortialpartnern in nationale und internationale Wasserstoffprojekte eingebracht werden können, die Zielerreichung, Bedeutung und Wesentlichkeit der österreichischen Forschungswettbewerbs- und Leuchtturmprojekte, die vom Klima und Energiefonds geleitet und von der FFG abgewickelt wird.

E. Fleischhacker, Vorsitzender der Codex Partnerschaft des Green Energy Center Europe in Innsbruck, Geschäftsführer der FEN Sustain Systems GmbH und Konsortialführer der nationalen Leuchtturm- und Flaggschiff-Projekte “HyTrain” und “HyWest” der Wasserstoffinitiative Vorzeigeregion Austria Power & Gas

Weitere Information

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