Foto: Fraunhofer ISE/Joscha Feuerstein

Techniktrend

Wasserstoff: Fraunhofer Gesellschaft erstellt Roadmap

Forscher skizzieren den Weg in eine Wasserstoffwirtschaft: 2050 werden 3.000 GW Elektrolysekapazität gebraucht.

Inhaltsverzeichnis

Katharina Wolf

Wasserstoff - chemisches Symbol H und Ordnungsnummer 1 im Periodensystem - ist wohl derzeit das Element, das in der Diskussion um das Energiesystem der Zukunft die größte Aufmerksamkeit bekommt. Das Gas gilt als Multitalent: Es kann als Treibstoff von Autos, Zügen, Schiffen oder Flugzeugen ebenso zum Einsatz kommen wie in der Wärmeversorgung. Als Speicher kann es rückverstromt werden, dazu kommt ein nicht unerheblicher Bedarf in der Industrie.

Fast täglich gibt es Neuigkeiten zu vermelden: Zwischen Lingen und Gelsenkirchen soll Ende 2022 Deutschlands erstes öffentlich zugängliches Wasserstoffnetz in Betrieb gehen. In Leuna entsteht eine großangelegte Forschungs- und Testeinrichtung für die Versorgung der Industrie mit Wasserstoff. Die Zahl der Wasserstofftankstellen soll steigen und auch Windparkbetreiber schauen sich nach Möglichkeiten um, Wasserstoff in ihr Betriebskonzept zu integrieren. Die Nationale Wasserstoffstrategie der Bundesregierung lässt indes auf sich warten - offiziell ist das Coronavirus schuld.

Deutschland braucht 50 bis 80 GW Elektrolyseurkapazität

Nun hat die Fraunhofer Gesellschaft eine Roadmap vorgelegt, an der insgesamt vier Institute beteiligt waren und die der Bundesregierung als wissenschaftliche Grundlage zur Verfügung gestellt wurde.

Die Fraunhofer-Institute skizzieren in diesem Positionspapier einen möglichen Pfad für die Einführung und Entwicklung der Wasserstoffwirtschaft. „Wasserelektrolyse wird in Deutschland zu einer entscheidenden industriepolitischen Komponente werden, nicht nur für die Erzeugung des hierzulande benötigten Wasserstoffs, sondern auch als Flexibilitätsoption im deutschen Stromnetz und als Kerntechnologie für den internationalen Exportmarkt“, heißt es in einer Mitteilung der Fraunhofer Gesellschaft. Allein für Deutschland gingen Studien von einem Wachstum der installierten Kapazität der Technologie auf 50 bis 80 GW bis 2050 aus. „Für das Erreichen dieser Größenordnung müssen umgehend jährliche Zuwachsraten von Elektrolyseuren im zweistelligen MW-Bereich und bis Ende der 2020er Jahre im Bereich von 1 GW erreicht werden“ heißt es weiter.

Vier Maßnahmen für die Marktentwicklung

Die Roadmap zeigt nun verschiedene Pfade des Markthochlaufs auf und schlägt mögliche Maßnahmen zur Realisierung dieser Marktentwicklung vor. Die wichtigsten sind:

  • eine Anpassung des regulatorischen Rahmens für Steuern, Abgaben und Umlagen auf Strom zur Stärkung der Sektorenkopplung
  • die Förderung von Demonstrationsprojekten
  • die Schaffung international einheitlicher Regularien und Standards zu Wasserstoff und
  • den Abbau regulatorischer Hemmnisse für Brennstoffzellenfahrzeuge und Wasserstoff-Tankstellen.

„Aus unserer Sicht existiert die Technologiebasis der gesamten Wertschöpfungskette“, sagt Christopher Hebling, Bereichsleiter Wasserstofftechnologien am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE. „Jetzt kommt es darauf an, die Weichen so zu stellen, dass das Scale-up für die Realisierung der weiteren Kostenreduktion und das Sammeln von Betriebserfahrungen gelingt.“

32 Milliarden Euro Wertschöpfung für Deutschland möglich

Die Fraunhofer Gesellschaft geht davon aus, dass Wasserelektrolyseure in großem Maßstab in internationalen Regionen ihren Einsatz finden, in denen die Stromgestehungskosten durch PV- und Windkraftanlagen bei unter drei Cent pro Kilowattstunde und die Volllaststundenzahl solcher Anlagenparks bei mindestens 4.000 pro Jahr liegt. Dies ermögliche den Eintritt in einen globalen Handel mit erneuerbaren Energieträgern, da Wasserstoff und darauf aufbauende Syntheseprodukte zu international konkurrenzfähigen Kosten hergestellt werden können.

„Viele Regionen in der Welt bereiten sich auf diese Form des Handels nachhaltig erzeugter Energieträger und Basischemikalien vor, was für Deutschland weitere Energiepartnerschaften jenseits der bisherigen fossilen Energiepartnerschaften ermöglicht“, meint Mario Ragwitz, Leiter der Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG. Auch für die deutsche Industrie implizieret die erwartete globale Wasserstoffnachfrage substanzielle Chancen durch die Generierung von Vorreitermärkten. Die mögliche Wertschöpfung für deutsche Hersteller bei Elektrolyse und Brennstoffzellen schätzen die Wissenschaftler auf etwa 32 Milliarden Euro - wenn bis 2050 auch tatsächlich 3.000 GW Elektrolyse-Kapazität weltweit installiert sind.

Sechs Aufgaben für die Realisierung eines Handelssystems

Als Voraussetzung dafür haben die Institute sechs wichtige Themen für die Realisierung eines internationalen Energie-Handelssystems auf Basis von Wasserstoff identifiziert:

  1. Die Schaffung von langfristigen, investitionssicheren Regelwerken für eine politisch regulatorische Sicherheit
  2. Weitere Investitionen in Forschung, um die Kosten zu reduzieren und die Langlebigkeit der Produkte zu erhöhen.
  3. Die Entwicklung von international harmonisierten und zertifizierten Standards für wasserstoffbasierte Energieträger und Chemikalien.
  4. Eine Systemanalyse zur Gewinnung von Informationen über die zu erwartenden Geschäftsmodelle in den Gesamtketten.
  5. Energiepartnerschaften mit Ländern mit hohen Ausbaupotenzialen für erneuerbare Energien, um eine langfristig attraktive Investitionsumgebung zu schaffen.
  6. Die Bildung von Internationale Forschungskooperationen.

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