Power-to-Hydrogen: Technische und Ökonomische Bewertung von Wasserstoff als Energieträger und –Speicher Ergebnisse der Studie Plan-DelyKad

Abstract

In Zusammenhang mit der stetig steigenden installierten Leistung von fluktuierenden, erneuerbaren Energien rücken Speichertechnologien für elektrische Energie immer stärker in den Fokus des industriellen und politischen Interesses. Einige der vielversprechendsten Möglichkeiten sind hier chemische Speichertechnologien, wie zum Beispiel die Wasserstoffspeicherung, verbunden mit der von Wasser ausgehenden elektrolytischen Herstellung von Wasserstoff aus (vorzugsweise erneuerbarer und möglicherweise überschüssiger) Elektrizität. Besagte Technologien können ein Überangebot elektrischer Energie, z. B. aus Windkraftanlagen, als Wasserstoff speichern. Dabei können nicht nur sehr große Energiemengen gespeichert werden. Der gespeicherte Wasserstoff kann darüber hinaus entweder zu einem späteren Zeitpunkt wieder rückverstromt oder direkt stofflich verwertet werden, z.B. als Kraftstoff für den Verkehrssektor, als Rohstoff für die chemische Industrie oder für den Hausenergiebereich durch eine Einspeisung ins Erdgastransportnetz. Im Rahmen des Projekts „Planung einer Demonstrationsanlage zur Wasserstoff-Kraftstoffgewinnung durch Elektrolyse mit Zwischenspeicherung in Salzkavernen unter Druck“ wurde in Form einer Studie die Planungen für die Erprobung des Gesamtsystems „Wasserstoff-Elektrolyse-Speicherung“ in wirtschaftlich relevanten Dimensionen bearbeitet. Es wurde untersucht, wie dies als Grundlage für eine chemische Speicherung erneuerbarer Energien zum Ausgleich der fluktuierenden Erträge eingesetzt und wie damit eine Basis für die Verfügbarkeit von Wasserstoff als Kraftstoff im Verkehr, für die Industrie oder für private Haushalte geschaffen werden könnte. Dazu wurden mit einem neuen Ansatz techno-ökonomische Entwicklungspfade für Wasserstoff-Systeme unterschiedlicher Größe und Technologien charakterisiert und technologische Risiken bei der Realisierung dieser Systeme identifiziert und bewertet. Diese Arbeiten wurden ergänzt durch Arbeiten auf dem Gebiet der Salzkavernenspeicherung in Form von Untersuchungen vorhandener Salzkavernen sowie zu den Potenzialen und technologischen Anforderungen. Des Weiteren erfolgten modellbasierte Analysen der Integration der Wasserstofferzeugung und -nutzung in das zukünftige Energiesystem bei hohen Anteilen erneuerbarer Energien aus verschiedenen energiewirtschaftlichen Perspektiven. Ziel war hierbei einerseits die ökonomische Bewertung im Hinblick auf die Nutzung des Wasserstoffes in unterschiedlichen Märkten und zum anderen wirtschaftliche Sensitivitätsanalysen bei Nutzung unterschiedlicher Elektrolyseverfahren, PEM- und alkalische Elektrolyse.