Neue Forschungsergebnisse aus Norwegen haben ergeben, dass der Einsatz von rund 140 GW Kapazität zur Erzeugung von grünem Wasserstoff bis 2050 grünen Wasserstoff in Europa wirtschaftlich rentabel machen könnte. Das Erreichen dieser Größenordnung könnte dazu beitragen, die Systemkosten effektiv auszugleichen und gleichzeitig die Integration erneuerbarer Energien zu erhöhen, wodurch grüner Wasserstoff zu einer selbsttragenden Technologie ohne Subventionen wird, so die Wissenschaftler.
Bild: Norwegische Universität für Wissenschaft und Technologie, Angewandte Energie, Gemeinsame Lizenz CC BY 4.0
Forscher an der Technisch-Naturwissenschaftlichen Universität Norwegens (NTNU) haben die Auswirkungen der Einbindung von grünem Wasserstoff in das europäische Stromsystem untersucht und sind zu dem Schluss gekommen, dass der Einsatz von rund 140 GW Kapazität zur Erzeugung von grünem Wasserstoff bis 2050 dazu beitragen könnte, Wasserstofftechnologien technisch und wirtschaftlich rentabel zu machen.
„Unsere Studie zeigt, dass das Erreichen einer Kapazität von etwa 140 GW an grünem Wasserstoff bis 2050 grünen Wasserstoff in Europa wirtschaftlich rentabel machen würde, aber sie besagt nicht definitiv, dass geringere Kapazitäten ihn völlig unrentabel machen würden“, sagte der korrespondierende Autor der Studie, Mohammadreza Ahang. pv Magazin„Stattdessen wird betont, dass das Erreichen dieser Größenordnung dabei hilft, die Systemkosten wirksam auszugleichen und die Integration erneuerbarer Energien zu erhöhen, wodurch grüner Wasserstoff zu einer sich selbst tragenden Technologie ohne Subventionen wird.“
In der Studie „Investitionen in grünen Wasserstoff als Flexibilitätsquelle für das europäische Stromsystem bis 2050: Lohnt es sich?“, erschienen in Angewandte EnergieAhang und seine Kollegen erklärten, dass die Neuheit ihrer Arbeit in ihrem umfassenden Ansatz zur Bewertung der wirtschaftlichen Rentabilität und des strategischen Werts von grünem Wasserstoff als Flexibilitätsquelle innerhalb des europäischen Stromsystems bis 2050 liege.
„Diese Studie verwendet das Europäische Modell für Investitionen in Stromsysteme mit erneuerbaren Energien (EMPIRE), ein stochastisches Kapazitätsausbaumodell, das sowohl kurzfristige Unsicherheiten als auch langfristige Planungen integriert“, sagte Ahang. „Durch die Einbeziehung der Wasserstofftechnologie in das Modell werden die dynamischen und unsicheren Aspekte der Strompreise erfasst, die die Machbarkeit von grünem Wasserstoff erheblich beeinflussen.“
EMPIRE ist ein Open-Source-Kapazitätserweiterungsmodell, das von NTNUT selbst entwickelt wurde, um optimale Kapazitätsinvestitionen und den Systembetrieb in Europa über mittel- bis langfristige Planungszeiträume von typischerweise 40 bis 50 Jahren zu bewerten. Es umfasst die Erweiterung der Erzeugungs-, Speicher- und Übertragungskapazität und zielt darauf ab, die Gesamtsystemkosten zu minimieren.
Bild: Norwegische Universität für Wissenschaft und Technologie, Angewandte Energie, Gemeinsame Lizenz CC BY 4.0
„Im Gegensatz zu früheren Studien, die sich hauptsächlich auf die Kosten und Umwandlungseffizienz von Wasserstoff konzentrierten, untersucht diese Forschung die Rolle von grünem Wasserstoff bei der Verbesserung der Flexibilität des europäischen Stromsystems“, erklärte Ahang weiter. „Unsere Studie untersucht, wie grüner Wasserstoff die Kürzung erneuerbarer Energien reduzieren und die zeitliche Flexibilität des Stromsektors erhöhen kann, insbesondere im Zusammenhang mit stark variablen erneuerbaren Energiequellen wie Wind- und Solarenergie.“
Die Autoren analysierten verschiedene Fälle von Wasserstoffintegration mit und ohne externe Wasserstoffnachfrage. Dies ermöglichte ihrer Ansicht nach ein vertieftes Verständnis dafür, wie sich die Wasserstoffnachfrage aus anderen Märkten auf die Wirtschaftlichkeit innerhalb des Stromsystems auswirkt.
In ihrer Modellierung gingen die Wissenschaftler davon aus, dass Europa bis zum Zeitraum 2050–2060 ein klimaneutrales Energiesystem erreicht, und betrachteten zwei Wasserstoffszenarien: Ein Fall ohne Wasserstoff, in dem Wasserstoff nicht mit anderen Technologien konkurrieren kann, um dem System Flexibilität zu verleihen; und ein Wasserstoff-Szenario, in dem die Wasserstoffkapazität erweitert wird, während die Gesamtkosten des Systems minimiert werden. Investitions- und Betriebskosten, Lernkurven und Nachfrage wurden anhand der offenER EINGANG Modellierungsplattform.
Die Wissenschaftler führten auch eine Bewertung der langfristigen Wasserstoffpreisentwicklung durch und schätzten den durchschnittlichen langfristigen Preis für grünen Wasserstoff auf 30 € (32 $)/MWh. Sie erklärten auch, dass dieser Preis voraussichtlich in den Jahren 30–2025 bei 2030 €/MWh beginnen und bis 70–2050 schrittweise auf 2055 €/MWh steigen wird.
„Dieser Preispunkt ist entscheidend, da er den Break-Even-Punkt für die Einleitung von Investitionen in Elektrolyseurtechnologie darstellt, einer Schlüsselkomponente bei der Produktion von grünem Wasserstoff“, heißt es in dem Papier. „Die Nachfrage auf den Wasserstoffmärkten rechtfertigt Investitionen in die Produktion von grünem Wasserstoff nach 2040.“
Die Studie identifizierte Deutschland, Frankreich, Großbritannien, Italien, Spanien und Norwegen als Länder mit großem Potenzial für die Entwicklung von grünem Wasserstoff. „Unsere Arbeit prognostiziert, dass mehrere Schlüsselsektoren, darunter Transport, Industrie, Wohnen und Energie, bis 2050 den Wasserstoffbedarf erhöhen werden. Im Business-As-Usual-Szenario (BAU) könnte der Wasserstoffbedarf im Energiesektor bis 43 2050 TWh erreichen“, schloss Ahang.
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